JJF 1242-2010 激光跟踪三维坐标测量系统校准规范

中华人民共和国国家计量技术规范

JJF1242—2010

激光跟踪三维坐标测量系统校准规范

CalibrationSpecificationforLaserTracker

3-DimensionalMeasuringSystem

2010-01-05发布2010-04-05实施

国家质量监督检验检疫总局发布

JJF1242—2010

激光跟踪三维坐标测量系统

校准规范

JJF1242—2010

CalibrationSpecificationforLaser

Tracker3-DimensionalMeasuringSystem

本规范经国家质量监督检验检疫总局于年月日批准并自年月

20100105,201004

日起施行

05。

归口单位全国几何量长度计量技术委员会

:

起草单位中国计量科学研究院

:

本规范由归口单位负责解释

JJF1242—2010

本规范起草人

:

王为农中国计量科学研究院

()

裴丽梅中国计量科学研究院

()

任国营中国计量科学研究院

()

JJF1242—2010

目录

范围

1……………………(1)

引用文献

2………………(1)

术语

3……………………(1)

概述

4……………………(2)

计量特性

5………………(2)

点对点长度示值误差

5.1………………(2)

双面示值误差

5.2………………………(2)

距离示值误差

5.3………………………(2)

球面反射靶标误差

5.4…………………(2)

动态速度极限

5.5………………………(2)

动态示值误差

5.6………………………(2)

动态示值变动量

5.7……………………(2)

校准条件

6………………(3)

环境条件

6.1……………(3)

标准设备

6.2……………(3)

校准项目和方法

7………………………(3)

点对点长度示值误差

7.1………………(3)

双面示值误差

7.2………………………(6)

距离示值误差

7.3………………………(7)

球面反射靶标误差

7.4…………………(8)

动态速度极限

7.5………………………(9)

动态示值误差

7.6………………………(9)

动态示值变动量

7.7……………………(9)

未能满足最大允许误差要求时的处理

7.8……………(9)

校准结果

8………………(10)

复校时间间隔

9…………(10)

附录额定条件和校准结果记录表

A…………………(11)

附录利用稳定的靶座间距离获得参考长度的不确定度

B…………(14)

Ⅰ

JJF1242—2010

激光跟踪三维坐标测量系统校准规范

1范围

本规范规定了激光跟踪三维坐标测量系统的校准方法以下以激光跟踪仪为例进行

,

表述适用于当作工业测量仪器的激光跟踪仪和原理相同的其他测量仪器的校准

,。

2引用文献

基于激光的球坐标测量系统性能评价

ASMEB89.4.19—2006PerformanceEvalu-

ationofLaser-BasedSphericalCoordinateMeasurementSystems

通用计量术语及定义

JJF1001—1998

测量仪器的特性评定

JJF1094—2003

测量不确定度评定与表示

JJF1059—1999

使用本规范时应注意使用上述引用文献的现行有效版本

,。

3术语

以下规定了本规范用到术语的定义其他术语和定义符合

。JJF1001—1998。

测距仪

3.1absolutedistancemeter,ADM

内置于激光跟踪仪的测距仪也被称为电子测距仪

,(electronicdistancemeter,

EDM)。

前视后视

3.2/frontsight/backsight

这些是测量的模式前视是仪器的正常测量模式后视通过下列方式得到仪器绕

。。:

垂直轴旋转光束绕水平轴旋转后重新照准目标点

180°,。

注意前视后视有时被称为正视倒视或面面

://1/2。

基点

3.3homepoint

相对激光跟踪仪固定的位置与仪器坐标系统原点的关系已经准确确定

,。

注意基点用作激光跟踪仪测距装置的距离参考

:。

干涉仪

3.4interferometer,IFM

内置于激光跟踪仪的激光位移干涉仪

。

测量能力指数C

3.5measurementcapabilityindex,m

长度测量的最大允许误差绝对值与相应参考长度的扩展不确定度的比率

。

CU

m=|MPE|/

球面反射靶标

3.6sphericallymountedretroreflector,SMR

安装在球形外壳中的反射靶标

。

注意对开放的角锥棱镜其顶点通常调整至与球心一致

:,。

双面测试

3.7two-facetest

使用前视后视进行的测试用于评定仪器的某些特定几何误差的影响

/,。

1

JJF1242—2010

4概述

激光跟踪三维坐标测量系统由主机和反射靶标组成主机通过干涉仪或测距仪与两

。

个互相垂直的测角系统构成建立了一个球坐标系通过双轴旋转驱动机构控制光线跟

,。

踪反射靶标的移动同时测量主机到反射靶标之间的距离以及这些旋转轴的角坐标

,,,

确定靶标在坐标系中的位置可以测量静止目标跟踪和测量活动目标

,,。

激光跟踪仪的距离测量使用内置的干涉仪或测距仪有的激光跟踪仪只具备其中一

。

种距离测量能力有的则同时具备两种方式不同的配置使激光跟踪仪对不同的误差源

,。

比较敏感因此对只配有干涉仪只配有测距仪或同时配有干涉仪和测距仪的激光跟踪

,、

仪要求校准不同的计量特性组合

。

5计量特性

点对点长度示值误差

5.1

激光跟踪仪对短标尺进行点对点长度测量时其示值与参考值之差该测量需要在

,。

水平垂直对角线和用户指定的任意方位进行需要进行符合性评定时由生产商或

、、。,

用户规定最大允许误差并填入表

,A.1。

双面示值误差

5.2

激光跟踪仪对固定点进行双面测试时前视后视测量同一点时激光跟踪仪的示值

,/

之差该测量需要对三个不同位置的点进行需要进行符合性评定时由生产商或用户

。。,

规定最大允许误差并填入表

,A.1。

距离示值误差

5.3

激光跟踪仪对沿测量轴安装的长标尺测量时激光跟踪仪示值与参考值之差该测

,。

量需要对四个不同参考长度进行具有测距仪功能的激光跟踪仪还要增加两个额外的

;,

长度需要进行符合性评定时由生产商或用户规定最大允许误差并填入表

。,,A.1。

球面反射靶标误差

5.4

旋转安装在基点的球面反射靶标激光跟踪仪测量示值的变化量该测量需要将球

,。

面反射靶标绕激光入射轴旋转四个位置绕激光垂直轴摆动四个位置进行需要进行符

,。

合性评定时由生产商或用户规定最大允许误差并填入表

,,A.1。

动态速度极限

5.5

靶标沿圆周运动时激光跟踪仪可以保持跟踪能力时的最高转速R需要进行符

L

,。

合性评定时由生产商或用户规定最大允许误差并填入表

,,A.1。

动态示值误差

5.6

靶标沿圆周运动速度达到R时激光跟踪仪测量靶标运动轨迹直径的示值

,0.7L,

误差需要进行符合性评定时由生产商或用户规定最大允许误差并填入表

。,,A.1。

动态示值变动量

5.7

靶标沿圆周运动速度达到R时激光跟踪仪测量靶标运动轨迹半径的示值

,0.7L,

变化范围用半径示值的标准差表示需要进行符合性评定时由生产商或用户规定最

,。,

大允许误差并填入表

,A.1。

2

JJF1242—2010

6校准条件

校准应在被校仪器的额定条件下进行额定条件根据表项目按照生产商提供

。A.2

的参数填入

。

环境条件

6.1

环境条件指温度湿度和大气压力的允许范围按照生产商的规定或由用户规定

、,,

填入表

A.2。

标准设备

6.2

短标尺用于点对点长度示值校准长度应当不小于其参考长度的扩

6.2.1,,2.3m,

展不确定度U应当不超过表中规定的最大允许误差的这相当于测量能力指

A.11/4。

数C

m=4。

短标尺有多种型式包括

,:

可以用反射靶标测量其端点的经过校准的标准器

(a),;

安装在刚性结构上的两个靶标靶座靶座之间的距离通过测距或测位移设备

(b),

校准

;

通过内置的距离或位移测量设备产生参考长度的导轨测量系统

(c)。

本规范中以安装两块靶座的独立刚性结构作为点对点长度测量标准器进行表述

。

双面测试使用在不同高度固定安装的三个靶座作为标准器如表中的图示

6.2.2,5。

三个靶座放置位置一个在地面上一个大约在激光跟踪仪高度一个在距地面两倍激

:,,

光跟踪仪高度处D表示仪器与地面上靶座之间的距离

。。

长标尺用于距离测量示值校准长度应当不小于其参考长度的扩展不

6.2.3,,20m,

确定度应当不超过表中规定的最大允许误差绝对值的这相当于测量能力指数

A.11/2。

C

m=2。

长标尺具有多种型式包括

,:

利用激光位移干涉仪测量滑架在轨道上的运动距离作为参考长度

(a)。

安装在刚性结构上的多个靶座靶座之间的距离采用适当技术校准例如采

(b),,

用激光位移干涉仪

。

本规范中以利用位移干涉仪测量滑架在轨道上的运动距离作为参考长度进行表述

。

标准圆轨迹发生器靶座距精密轴系的距离约标准圆直径的测量不

6.2.4,500mm。

确定度U应当不超过表中规定的最大允许误差绝对值的这相当于测量能力

A.11/4。

指数C

m=4。

7校准项目和方法

点对点长度示值误差

7.1

建议使用单个球面反射靶标进行本规范中描述的所有校准项目当使用测距仪时

。,

为了减少校准时间可以使用多个球面反射靶标但这种方式进行校准可能明显加大长

,,

度测量误差

。

如果使用实物标准器应当监控和记录标准器的温度如果校准中标准器温度偏离

,。

3

JJF1242—2010

标准温度应当利用这些数据来补偿热膨胀引起的参考长度的变化并确定相应的扩展

,,

不确定度

。

作为可替换方法如果使用独立式结构或导轨测量系统获得参考长度则必须监控

,,

环境条件以修正空气的折射率的变化

,。

校准中激光跟踪仪需绕立轴旋转在四个规定的水平角位置测量对于被校准的

,,。

激光跟踪仪若无法在规定的水平角进行测量则应在可利用的角度范围内均匀等距分

,,

布测量点进行测量

。

水平长度测量短标尺按照表所示水平方向设置距离A应当不小于

7.1.1。1。2.3m。

激光跟踪仪的高度h应当大约与靶座a和b的高度一样D表示参考长度与激光跟踪

,。

仪之间的距离此外激光跟踪仪的安装应当使其与靶座a和b的距离近似相等

。,。

按照表中描述的位置和方向对激光跟踪仪进行测量同一个方位进行三次重复

1,。

测量数据处理方法见