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[size=4][B][color=#DC143C]如何选配测量仪器[/color][/B][/size][center]重庆市计量测试学会主任 周兆丰[/center] 各单位在科研、生产、试验投入和提供用户服务前,依据需要对购入测量仪器进行策划和采购。目前,大多数单位购置测量仪器都严格遵守标准测量器具和被测量器具准确度比列关系(即三分之一原则),但在科研、生产和试验检测中使用的测量仪器大多数未进行测量、技术和经济特性评定,特别是有的单位仅仅满足测量仪器有无的问题,至于测量仪器是否满足预期使用要求,(如准确度、稳定性、量程和分辨力等)进行确认。因此,掌握测量仪器的选配原则、相关要求及评定方法是很有必要的,对确保测量质量、降低成本和提高效率都有好处。[B]一、测量仪器的选配原则[/B]选配时应坚持与本单位科研、生产、试验和经营相适应的原则,即要考虑仪器的先进性又不盲目追求高技术指标,还要注意经济实用,以达到“满足预期使用要求的目的”。选配决策时,应综合考虑企业、事业单位的规模、产品类型或服务对象、技术指标、工艺流程等特点。其具体原则是: 1.实用原则。坚持按被测对象的实际需要选配测量仪器,如:产品的结构、批量、技术性能参数;生产工艺过程中需要测量和监督的有关参数;化学分析中需要检测、控制和调节的参数;进料、出库、投入以及经销方面测量需要;能源计量、安全与环境监测的需要;建立计量标准开展量值传递的需要等进行配备。 2.选配测量仪器应从测量、技术、经济特性综合考虑。 (1) 测量特性 明确测量仪器的计量特性以及为确保计量特性的必要条件是: 1﹥测量仪器应具有预期使用要求的测量特性,包括准确度、稳定性、测量范围、分辨力和灵敏度等,保证测量结果可靠是首要条件。 2﹥测量仪器应能实现量值传递和量值溯源要求。测量仪器的检定或校准能符合现行有效检定规程或校准技术规范的要求。 3﹥接受检定或校准方法和对测量对象进行测量的方法要科学、合理、可行、简便。 4﹥具有合理的检定周期(或确认间隔)。 5﹥能对测量结果进行评价。
全自动影像测量仪是在数字化影像测量仪基础上发展起来的人工智能型现代光学非接触测量仪器,其承续了数字化仪器优异的运动精度与运动操控性能,融合机器视觉软件的设计灵性,属于当今最前沿的光学尺寸检测设备。全自动影像测量仪能够便捷而快速进行三维坐标测量与SPC结果分类,满足现代制造业对尺寸检测日益突出的要求:更高速、更便捷、更精准的测量需要,解决制造业发展中的又一个瓶颈技术。全自动影像测量仪基于机器视觉的自动边缘提取、自动理匹、自动对焦、测量合成、影像合成等人工智能技术,具有“点哪走哪”自动测量、CNC走位自动测量、自动学习批量测量,影像地图目标指引,全视场鹰眼放大等优异功能。同时,基于机器视觉与微米精确控制下的自动对焦过程,可以满足清晰造影下辅助测高需要(亦可加入触点测头完成坐标测高)。支持空间坐标旋转的优异软件性能,可在工件随意放置的情况下进行批量测量,亦可使用夹具进行大批量扫描测量与SPC 结果分类。全自动影像测量仪是影像测量技术的高级阶段,具有高度智能化与自动化特点。其优异的软硬件性能让坐标尺寸测量变得便捷而惬意,拥有基于机器视觉与过程控制的自动学习功能,依托数字化仪器高速而精准的微米级走位,可将测量过程的路径,对焦、选点、功能切换、人工修正、灯光匹配等操作过程自学并记忆。全自动影像测量仪可以轻松学会操作员的所有实操过程,结合其自动对焦和区域搜寻、目标锁定、边缘提取、理匹选点的模糊运算实现人工智能,可自动修正由工件差异和走位差别导致的偏移实现精确选点,具有高精度重复性。从而使操作人员从疲劳的精确目视对位,频繁选点、重复走位、功能切换等单调操作和日益繁重的待测任务中解脱出来,成百倍地提高工件批测效率,满足工业抽检与大批量检测需要。最新推出的全自动影像测量仪具有人工测量、CNC扫描测量、自动学习测量三种方式,并可将三种方式的模块叠加进行复合测量。可扫描生成鸟瞰影像地图,实现“点哪走哪”的全屏目标牵引,测量结果生成图形与影像地图图影同步,可点击图形自动回位、全屏鹰眼放大。可对任意被测尺寸通过标件实测修正造影成像误差,从而提高关键数据的批测精度。全自动影像测量仪人机界面友好,支持多重选择和学习修正,其优异的高速测量可达1500mm/min,重合精度: ±2μm,线性精度:±(3+L/150)μm。优秀性能使其在各种精密电子、晶圆科技、刀具、塑胶、精密零件、弹簧、冲压件、接插件、模具、军工、二维抄数、绘图、工程开发、五金塑胶、PCB板、导电橡胶、粉末冶金、螺丝、钟表零件、手机、医药工业、光纤器件、汽车工程、航天航空、高等院校、科研院所等领域具有广泛运用空间。SK全自动影像测量仪承续了SK数字化影像仪的以下技术特点:集CNC快速测量、CAD逆向测绘、图影管理于一身。运用了现代光学、计算机屏幕测量、空间几何运算和精密运动控制等前沿技术,是集光、机、电、软件为一体的高度智能化设备。具有三轴数控、点哪走哪、图影同步、实时校验、误差修正、工件随意放置、CNC快速测量等基础性能。具有极高的数字化程度,全部操作均由鼠标完成。柔和的三轴微米数控能力,实现“点哪走哪”、同步读数、人机合一;良好的人机界面将烦琐的操作过程有机集成,摆脱手摇时代的机械局限;实时非线性误差修正使其突破了传统设备中存在的精度与速度极限;便捷的CNC快速测量,通过样品实测、图纸计算、CNC 数据导入等方式建立CNC坐标数据,由仪器自动走向每一个目标点进行测量操作,数十倍于手摇式测量设备的工作能力下人员轻松高效。具有优异的高速性能,基于独有的高速位移传感技术,其±2um测量精度下的速度可达500mm/min,其工作效率是工具手摇式测量仪器的数十倍以上。位移驱动为0.1μm,位移解析度为0.4μm,重合精度达±2μm,线性精度±(3+L/150)μm,这些参数均优于传统设备和同类产品。具有空间几何运算能力,可以利用软件技术完成空间坐标系旋转和多坐标系之间的复杂换算,被测工件可随意放置,随意建立坐标原点和基准方向并得到测量值,同时在屏幕上呈现出标记,直观地看出坐标方向和测量点,使最为常见的基准测量变得十分简便而直观,也使分度盘这个机械时代的产物与摇柄一起成为历史。具有支持个性化的软件平台,具有图像保存、编辑、处理等图影管理功能。全新的测绘操作,可轻松描绘或导入CAD图形。还可根据客户需求扩充测量模块,从而满足个性化特点和综合测量的快速需要,使测量设备具有量身定做的软件灵魂。
定义 指“测量仪器给出接近于真值的响应的能力”(见JJF1001-1998《通用计量术语及定义》7.18条,以下简称条款)。也就是指测量仪器给出的示值接近于真值的能力,即测量仪器由于仪器本身所造成的其输出的被测量值接近被测量真值的能力。由于各种测量误差的存在,通常任何测量是不可能完善的,所以实际上真值是不可知的,当然接近于真值的能力也是不确定的,因此测量仪器准确度是反映了测量仪器示值接近真值的一种程度,所以在该定义的注中说明准确度是一个定性的概念。 测量仪器准确度是表征测量仪器品质和特性的最主要的性能,因为任何测量仪器的目的就是为了得到准确可靠的测量结果,实质就是要求示值更接近于真值。为此虽然测量仪器准确度是一种定性的概念,但从实际应用上人们需要以定量的概念来进行表述,以确定其测量仪器的示值接近于其真值能力的大小。在实际应用中这一表述是用其他的术语来定义的,如准确度等级、测量仪器的示值误差、测量仪器的最大允许误差或测量仪器的引用误差等。准确度等级是指“符合一定的计量要求,使误差保持在规定极限以内的测量仪器的等别、级别”(7.19条)。即就是按测量仪器准确度高低而划分的等别或级别,如电工测量指示仪表按仪表准确度等级分类可分为0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5、5.0等七级,具体说就是该测量仪器满量程的引用误差,如1.0级指示仪表,则其满量程误差为±1.0%FS。如百分表准确度等级分为0、1、2级,则主要是以示值最大允许误差来确定。如准确度代号为B级的称重传感器,当载荷m处于0≤m≤5000v时(v为传感器的检定分度值),则其最大允许误差为0.35v。又如一等、二等标准水银温度计,就是以其示值的最大允许误差来划分的。所以准确度等级实质上是以测量仪器的误差来定量表述测量仪器准确度的大小。有的测量仪器没有准确度等级指标,则测量仪器示值接近于真值的响应能力就是用测量仪器允许的示值误差来表述,因为测量仪器的示值误差就是指在规定条件下测量仪器示值与对应输入量的真值之差,这和测量仪器准确度定义概念是完全相对应的,如长度用半径样板,它就是以名义半径尺寸来规定其允许的工作尺寸偏差值来确定其准确度。因为真值是不可知的,实际上测量仪器可以用约定真值或实际值来计算其误差的大小,通过示值误差、最大允许误差、引用误差或准确度等级来定量进行表述。实际上准确度等级也只是一种表述形式,这些等级的划分仍是以最大允许误差、引用误差等一系列的特性来定量表达的。 这里要注意,从名词术语的名称和定义来看,测量仪器准确度和准确度等级、测量仪器的示值误差、最大允许误差、引用误差等其概念是不同的,测量仪器准确度术语是定性的概念,严格讲要定量地给出测量仪器接近于真值的响应能力,则应该指明给出量值是什么量,是示值误差、最大允许误差、引用误差或准确度等级,不能笼统地称为准确度。我们可以认为测量仪器准确度是它们这些特性概念的总称,测量仪器准确度可以用其它相应的术语来定量表述,这二者是有区别的。准确度1级应称为准确度等级为1级,准确度为0.1%称为其引用误差为0.1%FS。但有时为了制定表格或方便表述,表头则也可写“准确度”,表内填写准确度等级或规定的允许误差。要说明一点,测量仪器准确度是测量仪器最最主要的计量性能,人们关心的就是是否准确可靠,如何来确定这一计量性能大小?通常它是用其它的术语来定量表述而已。