對(duì)JJF 1996-2022《瞳距儀檢定裝置校準(zhǔn)規(guī)范》的內(nèi)容探討

摘要：文中通過(guò)對(duì)JJF 1996-2022《瞳距儀檢定裝置校準(zhǔn)規(guī)范》的簡(jiǎn)要介紹，討論了使用投影儀和影像測(cè)量?jī)x測(cè)量瞳距儀檢定裝置計(jì)量參數(shù)的各自優(yōu)缺點(diǎn)，分析了標(biāo)準(zhǔn)套筒左右不對(duì)稱性偏差和標(biāo)準(zhǔn)套筒左、右瞳距值之間的偏差計(jì)量術(shù)語(yǔ)的區(qū)別，建議增加“中心距測(cè)量結(jié)果一致性”計(jì)量特性。

關(guān)鍵詞：瞳距儀檢定裝置；左、右瞳距值之間的偏差；中心距測(cè)量結(jié)果一致性

An Analysis of JJF 1996 -2022

"Calibration Specification for Pupilometer Distance Meter Verification Devices"

YANG Lingwen

（ Putian Institute of Metrology， Putian 351100， Fujian， China ）

Abstract：? Through the brief introduction of JJF1996-2022“Calibration specification of pupilometer verification device”， the merits and limitations of using projectors and image measuring instrument to measure the measurement parameters of pupilometer verification device are discussed. Specifically， this paper analyzes the difference between the measurement terms of the left-right asymmetry deviation and the left-right pupil distance of the standard sleeve. Based on this analysis， the paper recommends the inclusion of a new measurement characteristic： "the consistency of center distance measurement results." This addition aims to enhance the accuracy and reliability of pupilometer distance meter verification.

Key Words： Pupilometer distance meter verification devices; Left-right pupil distance deviation; Consistency of center distance measurements

0 引言

瞳距儀檢定裝置是用來(lái)檢定瞳距儀的專用計(jì)量器具，可對(duì)瞳距儀的瞳距示值誤差、不對(duì)稱性誤差等計(jì)量參數(shù)進(jìn)行檢定。瞳距儀檢定裝置（如圖1所示）由一個(gè)具有兩維運(yùn)動(dòng)方向的可調(diào)工作臺(tái)、三個(gè)標(biāo)稱瞳距值分別為55mm、65mm和75mm的標(biāo)準(zhǔn)套筒及兩只0m-1的專用模擬眼組成。

JJF 1996-2022《瞳距儀檢定裝置校準(zhǔn)規(guī)范》于2022年12月7日發(fā)布，2023年6月7日實(shí)施，規(guī)范推薦使用投影儀作為測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)器，確定了瞳距儀檢定裝置標(biāo)準(zhǔn)套筒中心距和標(biāo)準(zhǔn)套筒左右不對(duì)稱性兩項(xiàng)計(jì)量特性。

1-工作臺(tái)；2-標(biāo)準(zhǔn)套筒；3-錐形定位塊；4-瞳距儀放置臺(tái)；5-瞳距儀支撐桿；6-專用模擬眼。

1? 投影儀和影像測(cè)量?jī)x區(qū)別

瞳距儀檢定裝置的標(biāo)準(zhǔn)套筒中心距測(cè)量原理是分別確定兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)套筒的孔圓心坐標(biāo)，兩個(gè)圓心點(diǎn)的距離即為標(biāo)準(zhǔn)套筒的中心距。

規(guī)范測(cè)量方法為將標(biāo)準(zhǔn)套筒平放在投影儀工作臺(tái)上，調(diào)節(jié)工作臺(tái)的高度，直到標(biāo)準(zhǔn)套筒在投影屏上清晰成像。再手動(dòng)調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)套筒位置，當(dāng)左、右孔的上、下緣分別與投影儀的水平軸重合時(shí)，可認(rèn)為標(biāo)準(zhǔn)套筒的水平中心線與投影儀的水平軸平行。然后依次測(cè)量中心線上每個(gè)孔的左孔孔壁水平坐標(biāo)和右孔孔壁水平坐標(biāo)，兩者和的1/2即為該孔的圓心點(diǎn)坐標(biāo)。

若使用影像測(cè)量?jī)x，同樣先調(diào)整影像測(cè)量?jī)x直到標(biāo)準(zhǔn)套筒在影像測(cè)量?jī)x屏上清晰成像，后手動(dòng)微調(diào)標(biāo)準(zhǔn)套筒使其在影像測(cè)量?jī)x中的圖像相對(duì)平行，建立直角坐標(biāo)系，通過(guò)選取孔邊緣三點(diǎn)畫圓從而確定標(biāo)準(zhǔn)套筒的圓心點(diǎn)。

使用投影儀和影像測(cè)量?jī)x的區(qū)別有：

1）投影儀是人眼根據(jù)圖像手動(dòng)調(diào)整的平行，水平中心線上的孔壁水平坐標(biāo)也是人為選取，若手動(dòng)調(diào)整的圖像不平行，選取的孔壁不在水平中心線上，測(cè)量誤差較大；而影像測(cè)量?jī)x是通過(guò)建立直角坐標(biāo)系消除了位置水平問(wèn)題，再通過(guò)畫圓確定圓中心點(diǎn)，大大減小了人為誤差。

2）投影儀一般只用于測(cè)量工件的平面外形輪廓幾何參數(shù)，而影像測(cè)量?jī)x還可以測(cè)量工件的盲孔、溝槽等細(xì)節(jié)處的尺寸，測(cè)量對(duì)象標(biāo)準(zhǔn)套筒為立體圖形，選擇影像測(cè)量?jī)x更為合適。雖然影像測(cè)量?jī)x較為昂貴，但建議在條件允許的情況下，為提高測(cè)量準(zhǔn)確性，優(yōu)先使用影像測(cè)量?jī)x。

2左右不對(duì)稱性

不對(duì)稱性誤差是JJG 952-2014《瞳距儀檢定規(guī)程》規(guī)定的一項(xiàng)檢定項(xiàng)目，作為評(píng)價(jià)瞳距儀計(jì)量性能的一項(xiàng)計(jì)量特性，但不是瞳距儀檢定裝置的計(jì)量特性。瞳距儀檢定規(guī)程的7.1.1條款和附錄C中規(guī)定檢定瞳距儀的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備為瞳距儀檢定裝置，要求瞳距儀檢定裝置的標(biāo)準(zhǔn)套筒左、右瞳距值之間的偏差應(yīng)控制在±0.1mm以內(nèi)。因此筆者建議將校準(zhǔn)項(xiàng)目名稱標(biāo)準(zhǔn)套筒左右不對(duì)稱性偏差改為標(biāo)準(zhǔn)套筒左、右瞳距值之間的偏差。

3中心距測(cè)量結(jié)果一致性

3.1 必要性

開展瞳距儀檢定工作時(shí)，需將兩只專用模擬眼貼合裝入標(biāo)準(zhǔn)套筒中，再將瞳距儀用壓塊和可調(diào)支撐桿平放于載物臺(tái)上進(jìn)行測(cè)量，當(dāng)瞳距儀標(biāo)線和專用模擬眼中心位置重合時(shí)可開始讀數(shù)。從溯源的角度考慮，若是僅僅測(cè)量溯源標(biāo)準(zhǔn)套筒的量值準(zhǔn)確性并不能保證裝上專用模擬眼后的標(biāo)準(zhǔn)套筒仍然量值準(zhǔn)確。為保證量值溯源的有效性和一致性，筆者認(rèn)為有必要增加中心距測(cè)量結(jié)果一致性計(jì)量特性，以便更為全面地評(píng)價(jià)瞳距儀檢定裝置的計(jì)量性能。

3.2 校準(zhǔn)方法

通過(guò)長(zhǎng)期反復(fù)的測(cè)量試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)雖然專用模擬眼緊密貼合裝入標(biāo)準(zhǔn)套筒，但兩者之間仍有微小間隙，因此當(dāng)裝入的位置不同時(shí)，測(cè)量的中心距也是不同的。經(jīng)反復(fù)試驗(yàn)論證，筆者認(rèn)為瞳距儀檢定裝置中心距測(cè)量結(jié)果一致性的校準(zhǔn)方法為：在測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)套筒中心距的校準(zhǔn)條件下，將兩只專用模擬眼依次裝入標(biāo)稱值為55mm、65mm和75mm的三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)套筒中，分別測(cè)量?jī)芍粚Ｓ媚M眼大致0°/360°、90°、180°和270°四個(gè)位置的中心距，每個(gè)位置測(cè)量一次，測(cè)得最大值與最小值之差即為中心距測(cè)量結(jié)果一致性，按公式（1）計(jì)算：

（1）

式中：表示中心距測(cè)量結(jié)果的一致性，mm；表示測(cè)量四個(gè)位置中心距的最大值；表示測(cè)量四個(gè)位置中心距的最小值。

3.3 試驗(yàn)數(shù)據(jù)

選擇中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院研制的三臺(tái)較為常規(guī)的瞳距儀檢定裝置作為被測(cè)對(duì)象，用上述校準(zhǔn)方法對(duì)其中心距測(cè)量結(jié)果的一致性進(jìn)行校準(zhǔn)。主要校準(zhǔn)測(cè)量數(shù)據(jù)如表1～表4所示。

3.3.1 試驗(yàn)時(shí)間、環(huán)境條件、地點(diǎn)及試驗(yàn)人員

試驗(yàn)時(shí)間：2021年10月21日；2022年1月20日；2022年5月9日；2022年8月16日。

溫度，相對(duì)濕度：20.2 ℃，65%；20.3 ℃，63%；20.1 ℃，64%；20.2 ℃，63%。

試驗(yàn)地點(diǎn)：莆田市計(jì)量所恒溫恒濕實(shí)驗(yàn)室310。

試驗(yàn)人員：楊凌文、黃海旭。

3.3.2試驗(yàn)用樣品及計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備

樣品：瞳距儀檢定裝置；型號(hào)：NIMPD；編號(hào)201720、201713和201306；

計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備：光學(xué)影像測(cè)量?jī)x（型號(hào)規(guī)格：VMU432；

編號(hào)：VMU4321151；

測(cè)量范圍：400×300/mm；

最大允許誤差：± （1.9+/300）μm。

JJG 952-2014《瞳距儀檢定規(guī)程》規(guī)定瞳距儀瞳距示值最大允許為±0.5mm，但通過(guò)分析表1數(shù)據(jù)處理結(jié)果可得出，僅編號(hào)201713的瞳距儀檢定裝置中心距測(cè)量結(jié)果一致性小于0.1mm，其他兩臺(tái)中心距測(cè)量結(jié)果一致性均大于0.1mm，小于0.2mm，為使被校儀器設(shè)備既符合規(guī)范的要求，又能保證量值溯源的有效性，經(jīng)綜合分析考慮建議：中心距測(cè)量結(jié)果的一致性應(yīng)不大于0.2mm。

4結(jié)語(yǔ)

文中比較了分別使用投影儀和影像測(cè)量?jī)x校準(zhǔn)瞳距儀檢定裝置計(jì)量特性的區(qū)別，分析了左右不對(duì)稱性偏差和左、右瞳距值之間的偏差計(jì)量術(shù)語(yǔ)的不同，通過(guò)試驗(yàn)數(shù)據(jù)探討了增加“中心距測(cè)量結(jié)果一致性”計(jì)量特性的必要性。

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