影像測量儀校準(zhǔn)規(guī)范報批稿

1、JJFxxxxxxx JJFxxxxxxx影像測量儀校準(zhǔn)規(guī)范1范圍本規(guī)范適用丁平而氏角坐標(biāo)系的影像測量儀，包括在垂氏于平面H角坐標(biāo)系方向上具有定位或測量功能的影像測量儀。引用文獻(xiàn)下列文件對本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有修改單）適用于本文件。GB/T24762-2009JJF1001JJF1130產(chǎn)品兒何技術(shù)規(guī)范（GPS）影像測量儀的驗收檢測和復(fù)檢檢測通用計量術(shù)語及定義兒何量測量設(shè)備校準(zhǔn)中的不確定度評定指南術(shù)語JJF1001界定的及以下術(shù)語和定義適用于本規(guī)范。3.1聚焦平面尺寸測量示值誤差（為）在平行丁聚焦

2、平而方向上的尺寸測量示值誤差。注：在本規(guī)范中，XY平面默認(rèn)為平行J：聚焦平面，若不然，則須作相應(yīng)標(biāo)注（例如民或民）若僅沿平行于X軸方向或僅沿平行JY軸方向得到的示值誤差，可表示為$或3.2光軸方向尺寸測量示值誤差（鳥）在平行于影像探測系統(tǒng)光軸方向上的尺寸測量示值誤差。注：在本規(guī)范中，Z軸默認(rèn)為平行影像系統(tǒng)光軸，若不然，則須作相應(yīng)標(biāo)注（例如E或）3.3影像探測系統(tǒng)尺寸測量示值誤差（呂）在影像測量儀運動平臺和影像探測系統(tǒng)不做任何移動的情況下，影像探測系統(tǒng)視場范圍內(nèi)的尺寸測量示值誤差。3.4各截面測量結(jié)果一致性（鳥）影像測量儀在沿光軸方向的不同截面上測量時，各截面坐標(biāo)原點投影于XY平而的一致程度。3

3、.5二維探測誤差（尺Q用影像測量儀測定平而圓形實物標(biāo)準(zhǔn)器的半徑變化范圍。3.6影像測頭探測誤差（尺）用影像測量儀測定影像探測系統(tǒng)視場范圍內(nèi)平面圓形實物標(biāo)準(zhǔn)器的半徑變化范圍。3.7變倍探測誤差（A）采用變借影像探測系統(tǒng)的影像測量儀，測量同一個圓形目標(biāo)，不同倍率下目標(biāo)圓心坐標(biāo)的示值變化范圍。概述影像測量儀是由機(jī)械主機(jī)、位移傳感器、影像探測系統(tǒng)、控制部分和測量軟件等組成的測量儀器，可以對各種復(fù)雜形狀零件的表面坐標(biāo)點進(jìn)行測量。影像探測系統(tǒng)示意圖見圖1。圖1影像探測系統(tǒng)示意圖1.照相機(jī)或其他捕捉被測物表面影像的系統(tǒng)2.形像探測系統(tǒng)的各種光學(xué)元件3.被測物4.視場（物方）5.視場（像方）6.測量窗7.測量

4、點計量特性5.1通用原則1.1本章所述計量特性為影像測量儀應(yīng)具備的基本計量特性。5.1.2本規(guī)范認(rèn)可各種影像測量儀有其H己的功能定義，允許在計量特性的選擇上具有靈活性。各項計量特性的技術(shù)耍求：驗收時按合同和（或）制造商的規(guī)定；復(fù)校時按用戶的規(guī)定。5.1.3當(dāng)需耍做符合性判定時，下述各項計量特性的校準(zhǔn)結(jié)果均不應(yīng)超過給定的技術(shù)耍求。5.2尺寸測量示值誤差5.2.1對沿光軸方向上具有測量功能的影像測量儀，應(yīng)校準(zhǔn)下列尺寸測量示值誤差：Em鳥；序；注：&只適用J：在影像探測系統(tǒng)視場范閘內(nèi)具備測最功能的影像測起儀。JJFxxxxxxxJJFxxxxxxx JJFxxxxxxx 對于工作臺不可移動的影像測量

5、儀，只需校準(zhǔn)。5.2.2對沿光軸方向上具有定位功能的影像測量儀和只能在任何二維平面內(nèi)作測量的影像測量儀，應(yīng)校準(zhǔn)下列尺寸測量示值誤差：Em序；注：1.&只適用J：能在影像探測系統(tǒng)視場范閘內(nèi)具備測最功能的影像測起儀。2.對J：工作臺不可移動的影像測量儀，只需校準(zhǔn)。5.3各截面測量結(jié)果一致性（鳥）5.4探測誤差4.1二維探測誤差（尺）注：對J：工作臺不可移動的影像測最儀無此耍求。5.4.2影像測頭探測誤差（尺）5.5變倍探測誤差（A）校準(zhǔn)條件6.1環(huán)境條件1.1校準(zhǔn)時至少應(yīng)對下列影響影像測量儀準(zhǔn)確度的環(huán)境條件參數(shù)加以控制：儀器測量室的溫度、單位時間內(nèi)的溫度變化；儀器在測量室平衡溫度的時間；儀器與標(biāo)準(zhǔn)

6、器具的溫度差等。上述條件參數(shù)：驗收時按合同和（或）制造商的規(guī)定；復(fù)校時按用戶規(guī)定。用戶可在給定的范圍內(nèi)隨意選擇環(huán)境條件。6.1.2儀器測量室內(nèi)應(yīng)無影響測量的灰塵、噪音、振動、腐蝕性氣體和磁場干擾。6.2操作條件當(dāng)進(jìn)行本規(guī)范第7章規(guī)定的校準(zhǔn)時，應(yīng)嚴(yán)格按照制造商所提供的儀器使用說明書操作,以下方面應(yīng)特別注意：a）儀器啟動/預(yù)熱程序；b）測量系統(tǒng)標(biāo)定；c）影像系統(tǒng)放大倍數(shù)；d）照明條件。6.3測量系統(tǒng)配置對丁給定的最大允許誤差，影像系統(tǒng)配置（放大倍數(shù)、照明、物鏡等）的限制條件：驗收時按合同和（或）制造商規(guī)定；復(fù)校時按用戶規(guī)定。用戶可在限定的范圍內(nèi)隨意選擇探測系統(tǒng)的配置。6.4標(biāo)準(zhǔn)器及其它設(shè)備推薦使用

7、表1所列儀器，允許使用其它滿足不確定度耍求的標(biāo)準(zhǔn)器進(jìn)行校準(zhǔn)。表1標(biāo)準(zhǔn)器及其它設(shè)備序號校準(zhǔn)項目標(biāo)準(zhǔn)器及其它設(shè)備1聚焦平而尺寸測量不值誤差Z不確定度不人J：1/1MPEV的線紋尺或二維掩模板2光軸方向尺寸測量示值誤差（$）不確定度不人J：1/4MPEV的量塊或臺階規(guī)3影像探測系統(tǒng)尺寸測堂示值誤差（爲(wèi)）不確定度不人于1/4MPEV的線紋尺或掩模板4各截面測量結(jié)果一致性（醫(yī)）專用臺階規(guī)（技術(shù)規(guī)格見附錄A）5探測誤差（島）標(biāo)稱直徑（20-50）nun,圓度不大于1/4MPE的圓形靶標(biāo)6影像測頭探測誤差（尺）標(biāo)稱直徑（0.1-1）mm,圓度不大J：05pm的圓形靶標(biāo)7變倍探測誤差（尺）圓度不人J：0.5中

8、n且標(biāo)稱直徑在視場范闈內(nèi)的圓形靶標(biāo)6.5其他條件校準(zhǔn)前應(yīng)確認(rèn)儀器的外觀及相互作用無影響校準(zhǔn)正確實施及校準(zhǔn)結(jié)果的缺陷。校準(zhǔn)項目和校準(zhǔn)方法7.1校準(zhǔn)尺寸測量示值誤差鳥、昂和序的通用耍求1.1校準(zhǔn)前應(yīng)按第6章的耍求做好校準(zhǔn)準(zhǔn)備。7.1.2測量位置a）測量鳥的位置一在垂宜于影像測量儀光軸的工作臺面上的任意位置；b）測量盡的位置一當(dāng)使用線紋尺作標(biāo)準(zhǔn)器時，在垂直于影像測量儀光軸的工作臺面上沿測量范圍內(nèi)兩條對角線方向和另兩個分別平行丁-X軸和Y軸的方向，共4個位置；注：可根據(jù)用戶需要選擇任意位置作為測量位置。c）測量序的位置一在影像測量儀視場范圍內(nèi)的任意一個位置。7.1.3測量間隔每個位置測量5個間隔，最小

9、間隔不大于平面對角線的10%,最大間隔不小于平而對角線的66%,其他間隔大致相等。7.1.4瞄準(zhǔn)方式采用單點測量，通過測量點到點的距離然后投影到找正方向得到測量值。不允許應(yīng)用整個窗口的點或用大量的點的平均值的方法。測量窗不得大丁視場的10%。7.1.5逼近方向測量時，如說明書未特別說明影像探測系統(tǒng)瞄準(zhǔn)點的逼近方向，則默認(rèn)為雙向逼近,即對每一個被測的實物標(biāo)準(zhǔn)器，測量其點到點的距離時，耍求影像測量儀的運動方向是相對的。有關(guān)瞄準(zhǔn)點單向逼近和雙向逼近以及單向和雙向測量的詳細(xì)說明參見附錄B。7.1.6測量順序和測量次數(shù)JJFxxxx_xxxJJFxxxx_xxx JJFxxxxxxx #若實物標(biāo)準(zhǔn)器的一

10、端為“A”,另一端為“B”，則測量時按A-B,或B-A為一次，重復(fù)測量三次。注：檢測尺寸的測鼠順序一經(jīng)開始，除了要用來測屋長度的點外，不允許有附加的測點。7.2光軸方向尺寸測量示值誤差鳥選擇量塊或臺階規(guī)做標(biāo)準(zhǔn)器，按7.1.2a）條的耍求設(shè)置測量位置?？蛇x擇工作臺面作測量起始位置，也可以選擇適當(dāng)尺寸的量塊或臺階規(guī)的測量面作測量起始位置，調(diào)整影像探測系統(tǒng)，使目標(biāo)成像清晰并設(shè)為“零點”。沿Z軸升降影像探測系統(tǒng)，依次使不同尺寸的標(biāo)準(zhǔn)器上表面成像清晰并進(jìn)行讀數(shù)。測量值與標(biāo)準(zhǔn)間隔實際值的差值為示值誤差,當(dāng)需做符合性判定時，15個示值誤差均應(yīng)不超過鳥的最大允許誤差。7.3聚焦平面尺寸測量示值誤差昂選擇線紋尺

11、作標(biāo)準(zhǔn)器，按7.1.2b）條的耍求設(shè)置測量位置。在各檢測位置上調(diào)整影像探測系統(tǒng)，使線紋尺刻線成像清晰，依次對規(guī)定的線紋間隔進(jìn)行測量。測量值與標(biāo)準(zhǔn)器實際值的差值為示值誤差，當(dāng)需做符合性判定時，60個示值誤差均應(yīng)不超過為的最大允許誤差。7.4影像探測系統(tǒng)尺寸測量示值誤差爲(wèi)選擇線紋尺作標(biāo)準(zhǔn)器，按7.1.20）條的耍求設(shè)置測量位置。調(diào)整影像測量儀視場大小，使標(biāo)準(zhǔn)器的線紋處丁視場內(nèi)的測量位置，在工作臺不做任何移動的情況下測量線紋尺的線紋間距。測量值與標(biāo)準(zhǔn)器實際值的差值為示值誤差，當(dāng)需做符合性判定時，15個示值誤差均應(yīng)不超過爲(wèi)的最大允許誤差。7.5各截面測量結(jié)果一致性鳥依次將專用臺階規(guī)按圖2所示的四個空間

12、對角線方向放置，選取測量范圍內(nèi)可見的距離最大的兩個標(biāo)記位置（標(biāo)記可以是便丁中心提取的各種形狀，如十字形、圓形等），對其標(biāo)記中心距進(jìn)行測量。比較四個位置測得的中心距值，最大值與最小值之差即為各截面測量結(jié)果一致性，當(dāng)需做符合性判定時，一致性應(yīng)不超過鳥的最大允許值。III圖2檢測鳥時專用臺階規(guī)擺放位置示意圖7.6探測誤差A(yù)）將圓形靶標(biāo)平行放置于工作臺面上，調(diào)整影像清晰。對整個圓大致均勻（大約每隔14.4度）的采取25個點，采用單點測量的方法，不得一次采取測量窗口的所有點，圖3給出了測量示例。采點時需要注意：a）影像測量儀耍在25個視場間移動；b）允許某些視場重疊，但視場內(nèi)的測量窗口不允許重疊；c）2

13、5個測量窗口應(yīng)當(dāng)分布在全部視場內(nèi)；d）允許在點間調(diào)節(jié)聚焦。整個視場中25個測點的分布21222324251617181920111213141567891012345古電口OO日On”口圖3測量凡的示例用所有25個測量點的數(shù)據(jù)擬合最小二乘圓，得到圓心，25個測量點到圓心的距離即為半徑范圍屜-屜即為探測誤差。當(dāng)需做符合性判定時，其值應(yīng)不大丁探測誤差的最大允許值。7.7影像測頭探測誤差（尺）選擇適當(dāng)尺寸的圓形靶標(biāo)（影像肖徑約為視場的10%30%）,將其放置在影像測量儀工作臺上，調(diào)整影像清晰。在儀器不產(chǎn)生運動的條件下，利用視場內(nèi)不同點對標(biāo)準(zhǔn)器圓周進(jìn)行測量（見圖4）,用所有25個測量點的數(shù)據(jù)擬合最小二

14、乘圓，得到圓心，25個測量點到圓心的距離即為半徑億，范圍屜-屜即為影像測頭探測誤差。當(dāng)需做符合性判定時，其值應(yīng)不大于影像測頭探測誤差的最大允許值。7.8變倍探測誤差A(yù)靶標(biāo)的尺寸應(yīng)保證最小倍率時靶標(biāo)直徑為視場大小的10%-30%,最大倍率時可以在視場中獲得完整的靶標(biāo)像。將滿足耍求的靶標(biāo)置于工作臺面上，采用透射光照明，測量時工作臺不作任何移動。調(diào)整視場，使靶標(biāo)的像在視場中的任意位置。更換不同的定倍鏡頭，或調(diào)整變倍鏡頭使其倍率為兒、攵該范圍中點，測量靶標(biāo)的中心坐標(biāo)，得到坐標(biāo)點(、匕)。計算各X、卩坐標(biāo)點的最大最小差，即TOC o 1-5 h zAZ=max(Jl)-min(X)(1)Y=max(K)

15、-min(E)(2)則Pi=max(*、Y)(3)當(dāng)需做符合性判定時，其值應(yīng)不大于變倍探測誤差的最大允許值。校準(zhǔn)結(jié)果表達(dá)經(jīng)校準(zhǔn)的影像測量儀發(fā)給校準(zhǔn)證書。校準(zhǔn)證書應(yīng)給出全部測量結(jié)果。復(fù)校時間間隔復(fù)校時間間隔建議不超過1年。JJFxxxxxxxJJFxxxx_xxx JJFxxxxxxxS附錄A專用臺階規(guī)規(guī)格1專用臺階規(guī)基體示意圖及技術(shù)要求單位：mm2-08廠十表化1專用臺階規(guī)基體技術(shù)要求材料航空鋁總長度不小J：儀器工作行程對角線的4/5兩臺階高度差不小于Z方向行程的1/2寬度不小J50mm底面平面度WO.Olmm（凹形）凹槽處臺階面平面度WO005mm2嵌入式靶標(biāo)示意圖及技術(shù)要求CM表A2靶標(biāo)技

16、術(shù)要求材料光學(xué)玻璃底面平面度W0005mm刻線寬度W0005mm注：在帕皿光學(xué)玻璃上刻畫帕呃関形靶標(biāo)，圓心處刻畫十字線，線長3mm。JJFxxxxxxxJJFxxxx_xxx # JJFxxxxxxxSJJFxxxxxxxJJFxxxx_xxx # #JJFxxxxxxxS附錄B單、雙向逼近和單、雙向及對中測量1單、雙向逼近1.1單向逼近用影像測量儀做多點測量時，始終保持影像系統(tǒng)從同一方向逼近、瞄準(zhǔn)測量目標(biāo)。1.2雙向逼近用影像測量儀做多點測量時，影像系統(tǒng)從不同方向逼近、瞄準(zhǔn)測量目標(biāo)。注：雙向逼近可能會將影像測量儀導(dǎo)軌運動的回程誤差帶入示值誤差。B.2單、雙向及對中測量B.2.1單向測量B.2

17、.1.1適宜做單向測量的標(biāo)準(zhǔn)器步距規(guī)、臺階規(guī)、孔板等。B.2.1.2（雙向逼近）單向測量對單向標(biāo)準(zhǔn)器或與單向標(biāo)準(zhǔn)器類似的被測物進(jìn)行的測量。如對步距規(guī)的同側(cè)步距、臺階規(guī)、孔板的同側(cè)邊緣等的測量。注：以卜圖示中，箭頭方向為工作臺移動方向。JJFxxxxxxxJJFxxxx_xxx # #JJFxxxxxxxSJJFxxxxxxxJJFxxxx_xxx #JJFxxxxxxxSB.2.2雙向測量B.2.2.1適宜做雙向測量的標(biāo)準(zhǔn)器量塊、步距規(guī)、球棒等。B.2.2.2（雙向逼近）雙向測量對雙向標(biāo)準(zhǔn)器或與雙向標(biāo)準(zhǔn)器類似的被測物進(jìn)行的測量。如對量塊、步距規(guī)的異側(cè)步距的測量。B.2.3對中測量B.2.3.1

18、適宜做對中測量的標(biāo)準(zhǔn)器線紋尺等。B232（雙向逼近）刻線測量影像測量儀通常采用雙標(biāo)線進(jìn)行刻線測量。如對線紋尺的測量。JJFxxxxxxxJJFxxxx_xxx JJFxxxxxxxS附錄c用二維尺寸掩模板校準(zhǔn)的方法1概述通過在特定材質(zhì)的平板玻璃上按一定規(guī)律刻畫一系列具有二維尺寸坐標(biāo)的圖形標(biāo)記（如網(wǎng)格、十字標(biāo)記、圓形標(biāo)記等）可得到二維尺寸掩模板，校準(zhǔn)后可作為二維尺寸標(biāo)準(zhǔn)器，用于校準(zhǔn)影像測量儀的聚焦平面尺寸測量示值誤差（昂）。2校準(zhǔn)方法將二維掩膜板放置在垂蟲丁影像測量儀光軸的工作臺而上，調(diào)整影像探測系統(tǒng)，使二維掩模板刻線成像清晰，依次按規(guī)定的間隔對二維圖形標(biāo)記的坐標(biāo)進(jìn)行測量，得到各標(biāo)記點的二維坐標(biāo)

19、。測量值與標(biāo)準(zhǔn)器實際值的差值為示值誤差。2校準(zhǔn)示例如用一塊25個標(biāo)記點的掩模板校準(zhǔn)示値誤差，可按圖C.1的線路用影像測量儀對掩模板進(jìn)行測量，得到各點的二維坐標(biāo)數(shù)據(jù)后，（通過測量程序）分別計算以下四組距離：11-12,11-13,11-14,11-15；3-8,3-13,3-18,3-23；5-7,5-13,5-19,5-21；1-9,1-13,1-17,1-25.各測得距離與掩膜板實際值的差值即為示指誤差。以上測量過程重復(fù)3次。如需做符合性判定，則所有結(jié)果均不應(yīng)超過民的最大允許誤差。4.4-4-4-4-1234）+1)987i+1+1X13:+1415+2(1918I715+2-2223242

20、5|圖C.1測量線路示意圖附錄D測量尺寸示值誤差的不確定度評估示例1用標(biāo)準(zhǔn)線紋尺校準(zhǔn)尺寸測量示值誤差1.1測量方法用二等玻璃線紋尺對影像測量儀聚焦平而尺寸示值誤差進(jìn)行校準(zhǔn)。1.2數(shù)學(xué)模型5廣(厶-厶)-厶(1)式中：各校準(zhǔn)點示值誤差；匚各校準(zhǔn)點儀器讀數(shù)值，Lo起始點儀器讀數(shù)值：厶一標(biāo)準(zhǔn)玻璃線紋尺各刻線間實際尺寸，單位：D.1.3A類標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量的評估A類標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量山來H測量重復(fù)性，也就是模型中的輸入量(L,-Lo)o將瞄準(zhǔn)、讀取厶一一瞄準(zhǔn)、讀取厶,一一計算(厶-厶)作為一個測量循環(huán)，對標(biāo)準(zhǔn)線紋尺50mm點共進(jìn)行10組測量,得到如下測量結(jié)果(單位:mm)：50.0001,50.0002

21、,49.9999,50.0008,50.0003,49.9998,49.9997,50.0010,49.9998,50.0004。用白塞爾公式計算標(biāo)準(zhǔn)差,得到s二0.42pm。D.1.4B類標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u2的評估B類標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量U2主耍來白標(biāo)準(zhǔn)玻璃線紋尺的不確定度分量21，標(biāo)準(zhǔn)玻璃線紋尺和影像測量儀的刻度尺線膨脹系數(shù)差的不確定度分量22,以及標(biāo)準(zhǔn)玻璃線紋尺和影像測量儀刻度尺溫度差的不確定度分量U23等。D.1.4.1標(biāo)準(zhǔn)玻璃線紋尺的不確定度分量21200mm二等玻璃線紋尺的擴(kuò)展不確定度為AO.5pm,k=3估算其標(biāo)準(zhǔn)不確定度”21=0.5/3=0.17j.uu(2)D.1.4.2影像測

22、量儀光柵尺與標(biāo)準(zhǔn)玻璃線紋尺線膨脹系數(shù)差的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量U22影像測量儀光柵尺的線膨脹系數(shù)為(7.61.0)XlO-C1,標(biāo)準(zhǔn)玻璃線紋尺線膨脹系數(shù)為(10.21.0)X10-6V1,兩者的差值Oz為3.6X10Ci由于被測影像測量儀有溫度自動補(bǔ)償功能，故線膨脹系數(shù)差的影響可忽略不計。D.1.4.3影像測量儀與標(biāo)準(zhǔn)玻璃線紋尺溫度差的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量U23經(jīng)充分等溫后，標(biāo)準(zhǔn)玻璃線紋尺與影像測量儀光柵尺的溫度差為估計落在(-0.3C+0.3C)范圍內(nèi)，服從均勻分布。該分量可按下式計算：ihz-Li-StAa(3)當(dāng)厶二200mm,u(6t)=0.17C,Aa=3.exiO-61時，計算得到血二0.1

23、2pm。D.1.5合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評估上述各量彼此獨立，故合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度可按下式得出：wt(Q)=+易+応3=0.47f.un(4)D.1.5擴(kuò)展不確定度的評估取包含因子K2,則擴(kuò)展不確定度U=ku=2X(5)D.2用量塊校準(zhǔn)尺寸測量示值誤差伐D.2.1測量方法用四等量塊對影像測量儀光軸方向尺寸測量示值誤差鳥進(jìn)行校準(zhǔn)。D.1.2數(shù)學(xué)模型5廣(厶-厶)(6)式中：各校準(zhǔn)點示值誤差；匚各校準(zhǔn)點儀器讀數(shù)值，Lo起始點儀器讀數(shù)值：Lsi標(biāo)準(zhǔn)量塊實際長度，單位：nmioD.1.3A類標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量/1的評估A類標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量山來H測量重復(fù)性，也就是模型中的輸入量(厶-厶)。將瞄準(zhǔn)、讀取厶一一瞄準(zhǔn)、讀取厶，一一計算(厶-厶)作為一