Two-point diameter calibration of a sphere using a micro-coordinate measuring machine at NMIJ
Two-point diameter calibration of a sphere using a micro-coordinate measuring machine at NMIJ
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使用 NMIJ 的微坐标测量机对球体进行两点直径校准
DOI：
10.1088/1681-7575/ac579e
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发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
2.4
通讯作者：
Akiko Hirai and Bitou Youichi
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Yohan Kondo;Akiko Hirai and Bitou Youichi
日本国家计量研究所 (NMIJ) 开发了一种高精度的球体两点直径测量方法，使用微坐标测量机 (μ-CMM) 和低力二维接触式测头。被测球体可作为校准工业上其他μ-CMM测头的参考。我们测量球体直径的策略是使用参考量块校准 NMIJ µ-CMM 的探头半径，然后使用校准探头的 NMIJ µ-CMM 测量球体的平均两点直径。为了实现参考量块的高精度校准，我们采用了双面干涉仪（DSI）和原子力显微镜（AFM）。 DSI 无需拧紧即可测量量块的长度。通过使用AFM测量表面粗糙度来评估量块的相位校正值。使用 DSI 和 AFM，获得了参考量块的机械长度，扩展不确定度为 13 nm (k= 2)。然后，还使用 DSI 和 AFM 校准的参考量块校准 NMIJ µ-CMM 的探头半径。 µ-CMM 的探头半径是通过 10 nm (k= 2) 的扩展不确定度获得的。最后，μ-CMM 测量了球体的平均两点直径，扩展不确定度为 21 nm（k= 2）。
The National Metrology Institute of Japan (NMIJ) has developed a highly accurate two-point diameter measurement method of a sphere using a micro-coordinate measuring machine (µ-CMM) with a low-force two-dimensional touch probe. The measured sphere is used as a reference to calibrate the probe of other µ-CMM in industry. Our strategy for measuring sphere's diameter is that the probe radius of NMIJ's µ-CMM is calibrated using a reference gauge block, and the NMIJ's µ-CMM using the calibrated probe measures the mean two-point diameter of a sphere. To achieve the highly accurate calibration of the reference gauge block, we have adopted a double-sided interferometer (DSI) and an atomic force microscopy (AFM). The DSI measures the length of gauge block without wringing. The phase correction value of the gauge block is evaluated by measuring the surface roughness using the AFM. Using the DSI and AFM, the mechanical length of reference gauge block was obtained with the expanded uncertainty of 13 nm (k= 2). Then, the probe radius of NMIJ's µ-CMM was also calibrated using the reference gauge block calibrated by the DSI and the AFM. The µ-CMM's probe radius was obtained with the expanded uncertainty of 10 nm (k= 2). Finally, the µ-CMM measured the mean two-point diameter of a sphere with the expanded uncertainty 21 nm (k= 2) was demonstrated.
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T. Mai
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通讯作者：
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