ICS,17.040.01 J 04
GB
中华人民共和国国家标准
GB/T39518—2020
产品几何技术规范（GPS)
使用单探针和多探针接触式探测系统坐标测量机的检测不确定度评估指南
Geometrical product specifications (GPS)-Guidelines for the evaluation of coordinate measuring machine (CMM) test uncertainty for CMMs using
single and multiple stylus contacting probing systems
（ISO/TS17865:2016.MOD)
2021-06-01实施
2020-11-19发布
国家市场监督管理总局
国家标准化管理委员会 发布 GB/T 39518--2020
目 次
翰育 s35888c5 1 薇团 2 规蒸性引用文件 3 术语和定义
校測被的不翁定度评估 4.1检测球支锋杆的鸡猫和不良装夹产生的影够 4,2检测球的形状 4操摄系就形状读费的检测 4.4操满系统尺寸馆的检摄 4.5 探测系就位置值的检测附录A资料性附录） 用题度值进做替代形状误差的问惠附录B（资料性附泵） 与GPS短降模尊的关系
4
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59980
2
2
80o3e
鑫考文 GB/T 39518—2020
前 言
本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草。 本标准使用重新起草法修改采用ISO/TS17865：2016《产品几何技术规范（GPS) 使用单探针和
多探针接触式探测系统坐标测量机的检测不确定度评估指南》。
本标准与ISO/TS17865：2016的技术性差异及其原因如下：
关于规范性引用文件，本标准做了具有技术性差异的调整，以适应我国的技术条件，调整的情况集中反映在第2章“规范性引用文件”中，具体调整如下：
用等效采用国际标准的GB/T16857.1代替ISO10360-1（见第3章）；
·
·用等效采用国际标准的GB/T18779.1—2002代替ISO14253-1：1998（见第3章、4.3)； ·用修改采用国际标准的GB/T24637.2代替ISO17450-2（见第3章）； ·用等同采用国际标准的GB/T34881代替ISO/TS23165（见第3章）； ·用JF1001代替ISO/IECGuide99（见第3章）； · 用JF1059.1代替ISO/IECGuide98-3（见第3章）。
本标准做了下列编辑性修改：
按照GB/T1.1一2009要求，在“范围”一章，增加了“本标准适用于配置接触式探测系统，使用离散点探测模式的坐标测量机”。
本标准由全国产品几何技术规范标准化技术委员会（SAC/TC240)提出并归口。 本标准起草单位：海克斯康测量技术(青岛)有限公司、江苏锐精光电研究院有限公司、中机生产力
促进中心、广东省计量科学研究院、浙江亚太机电股份有限公司、浙大宁波理工学院。
本标准主要起草人：王晋、明翠新、张欣宇、朱悦、施瑞康、陈刚、马修水。
I GB/T39518--2020
产品儿何技术规范GPS）
使用题探针和多探针接触式探系统坐标测最机的检测不确定度评估指南
1宽团
本标准给出了按照GB/T16857.5检验坐标刻量机时评估检类不确定度方法的指离，本标危适用于配置接触式操测系统，使用高做点探谢模式的坐标测盘机。
2规范性引用文件
下文件对于本文样的应用是必不可少的，凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文
件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包活所有的修改单）适用于本文件，
GB/T168S7.1产品儿何蟹技术规范(GPS) 坐标裤意机的验收检薄和复检检像 第1部分阅汇(GB/T16857,1--2002+8qVISO10360-1.2000)
GB/T16857.52017产品儿间技术规范（GPS）坐标测量机的验妆检测和复检检测 第5部分：使用单操针或多探针接的式探测系镜的标题量机（IS010360-5：2010，DT）
GB/T18779.1~-2002产品儿何量技术规范（GPS）工件与测量设备的测冠检验第1部分：按规范检验合格或不合格的判定规期（egVIS014253-1：1998）
GB/T24637.2产品儿何技术规范（GPS）道用概念 策2部分：蒸本原则，规范操作集和不
定度(GB/T24637,2--2020,IS017450-2:2012,MOD)
GB/T34881产品几何技术规（GPS) 坐标测量机的检费不确定度评估指（GB/T34881- 2017.ISO/TS23165:2006,IDT)
JF1001避用计微术语及定义 JIF1059,1费量不确定度评定与表示
3术语和定支
GB/T16857.1.GB/T16857.5.GB/T18779.1,GB/T24637.2.GB/T34881.JF1001JIF1059,1
定的术语和定义适用于本文件。
4检测值的不确定度评估
4.1检测球变撑杆的育尚和不度装夹产生的影响
在集些应用中，以下因震可能影明到检美值：一检测求的装来，如案检球的装夹不够蒙圈，者存在爆动家，检菌球在测意期厨可能会由
操测力，振动和惯性力等因衰引发位移一检测球支举杆的旁曲：如果检测球支撑杆的性不足，探测力引起的弯曲将会成为检激值不确
s
定的个蔓著来源。
1 GB/T39518—2020
这些效果的影响，可以通过对检测球施加一个等值的探测力（即测头进行点探测的力度），同时用位移传感器（例如，精密指示表或者电容测微仪）来实际测量。在本标准中这个位移距离被称为 d FIXTURING o
另一种办法是使用两个有显著差别的测量力分别测量，然后比较检测误差P值，以评估装夹的影响程度。 4.2检测球的形状
以下公式中使用了检测球的形状误差及其不确定度，检测球的形状误差已经按照GB/T16857.5一 2017的6.2.3，进行了标定（检测球的形状误差等同于球度）。需要强调，标定的是形状误差而非圆度。 然而，如果检测球标定的是圆度，即以球面上最大圆轨迹的圆度来近似球度，在供需双方达成一致意见的情况下，也可以参照附录A中的调整系数，用圆度来估算形状误差及不确定度。 4.3探测系统形状误差的检测
探测误差标准不确定度u（Pp-）的推荐公式见公式（1)：
E) +u(F SPHERE)+(rXTURING
SPHERE
·(1)
u(PF-)=
式中： FSPHERE u(F sPHERE) -校准证书提供的检测球形状误差的标准不确定度； d FIXTURING
检测球的形状误差；
-
探测力引起的检测球位移。
由于单向探测的特点，取包含因子k=1.645，此时的置信度水平典型值为95%。GB/T18779.1一 2002第4章给出的缺省值k=2，适用于双向探测测量。
校准证书提供的扩展不确定度U应除以包含因子k，转换为标准不确定度u，u=U/k。k值同样由校准证书提供。
注：由于未知的、复杂的检测球形状误差和探测误差的交互作用，使得以上公式中给出的标准不确定度α（Pp-）可
能发生过估（见GB/T18779.2)。这种过估在大部分情况下都不会成为间题，但是在某些情况下，当现场可用的或经济型的检测球的形状误差和最大允许探测误差Pp-相比不是足够小的话，供需双方就需要对如何进行验收达成一致，可以考虑以下的可能性：
基于GB/T18779.6，商议不同的验收判定规则；使用更详细的公式对所得到的不确定度值作技术修正。
4.4探测系统尺寸值的检测
尺寸误差标准不确定度u（Ps-）的推荐公式见公式（2）：
w*(Dal) +[au(T)D +[ATu(a)DnJ*+(FSPHERE) + (μ(FsPHERE2) + (μXTURINC)
u(Ps-)
2
2
..(2)
式中： u(Dal) Dal α u(T) △T u(a) 2
检测球标定直径的标准不确定度；检测球的标定直径；检测球材料的热膨胀系数；检测球温度值的标准不确定度；检测球的实际温度与20℃之偏差；检测球热膨胀系数的标准不确定度；
- GB/T39518—2020
F sPHERE u(F sPHERE) 校准证书提供的检测球形状误差的标准不确定度 d PIXTURING 探测力引起的检测球位移。
检测球的形状误差；
-
4.5 探测系统位置值的检测
位置值的标准不确定度u（PL-）的推荐公式见公式（3)：
u(PL-) =, [(FsPHERE) +u(F sPHERE) +(d FIXTURING)? (3) 检测球的形状误差；
V
2
式中： F sPHERE
u(F sPHERE ) 校准证书提供的检测球形状误差的标准不确定度； d FIXTURING
探测力引起的检测球位移。
3 GB/T39518—2020
附录A （资料性附录）
用圆度值近似替代形状误差的问题
A.1问题和建议的解决办法
本标准的公式中使用了检测球的形状误差及其不确定度。实际情况中，许多检测球标定的是圆度而非球度，即：沿球面测量若干个圆度，再把最大的圆度用来表示形状误差。
在这种情况下就不能直接使用前述公式，因为圆度并没有完全覆盖球面形状。本附录给出在这种情况下的指导意见。
非理想的球面形状通常有两种缺陷模式，即四瓣模型（以一个规则的内接四面体的顶点为中心）和两瓣模型（长椭球体）。针对这种情况，采用模拟方法研究在大圆上测量的圆度能获取球度的比例值（模拟过程中，球面形状的方位是随机的），最后计算和确定调整系数，用来将最大圆度（四瓣和两瓣模型中的最坏情况调整为球面形状误差。
如4.2所述，当现实中无法获得检测球形状误差的情况下，供需双方可以同意使用本附录给出的调整办法。
本附录公式中用到的参数定义如下： F sPHERE
检测球形状误差；
u(FSPHERE) 检测球形状误差的标准不确定度； R sPHERE
检测球的圆度误差（测量多个圆轨迹的圆度最大值）；
u(RSPHERE） 校准证书提供的检测球圆度误差的标准不确定度。
A.2 三个大圆
当圆度是由三个相互垂直的大圆计算时，建议使用公式（A.1)和（A.2)的调整系数作评估：
..........(A..) .......(A.2)
F sPHERE =1.25(R sPHERE) u(FsPHERE)=1.25[u(RsPHERE)]
A.3五个大圆
在有些情况下，圆度是通过五个大圆计算的。如果检测球带支撑杆，则支撑杆可看作坐标系的一Z 方向。然后，五个圆的分布模式为第一个位于XY平面内，其余四个圆的法线方向分别为[1，0，1]， [0，1,1]，[一1，0，1],[0，一1,1]。这种情况下，建议使用公式（A.3)和（A.4)的调整系数作评估：
F sPHERE =1.1(R sPHERE) u(FsPHERE)=1.1[u(RsPHERE)]
(A.3)
.......(A.4)
A.4一个大圆
当仅计算一个大圆的圆度时，由于对球面缺乏足够的覆盖，这种方法会严重低估形状误差。实际模
拟的调整量极大（在长椭球形状时，系数高达10.5)，因此，圆度不应用来导出形状误差。
4 GB/T 39518—2020
附录B （资料性附录）
与GPS矩阵模型的关系
B.1 概述
关于GPS矩阵模型的完整细则，参见GB/T20308。 GB/T20308中的GPS矩阵模型对GPS体系进行了综述，本标准是该体系的一部分。除非另有说
明，GB/T4249给出的GPS基本规则适用于本标准，GB/T18779.1给出的缺省规则适用于按照本标准制定的规范。
B.2 关于标准及其使用的信息
本标准给出了按照GB/T16857.5检验坐标测量机时评估检测不确定度方法的指南。
B.3 在GPS矩阵模型中的位置
本标准是一项GPS通用标准。本标准给出的规则和原则适用于GPS矩阵中所有标有实心点（·）的部分。见表B.1。
表 B.1 GPS标准矩阵模型
链环
c
D
几何特征
A 符号和标注 要素要求 要素特征 符合与不符合 测量 测量设备 校准
B
E
G
F
尺寸距离形状方向位置跳动
· · . · . · . . .
轮廊表面结构区域表面结构表面缺陷
B.4 相关的标准
表B.1所示标准链涉及的标准为相关的标准。
5