Coordinate Metrology

Coordinate metrology laboratory

ห้องปฏิบัติการระยะพิกัด

มีภารกิจ หน้าที่ ในการสถาปนา จัดหาและเก็บรักษามาตรฐานการวัดแห่งชาติ สำหรับเครื่องมือวัดด้านมิติที่ใช้มาตรวิทยาเชิงพิกัดในการประมวลผลวัด ให้เพียงพอต่อความต้องการใช้งานในประเทศ และพร้อมรับกับการเติบโตของอุตสาหกรรมใหม่ในอนาคต รวมถึงการถ่ายทอดความถูกต้องของการวัดปริมาณหรือให้ค่าอ้างอิงที่ถูกต้อง สอบกลับได้ ไปสู่ผู้ใช้งานภายในประเทศ พัฒนาขีดความสามารถของห้องปฏิบัติการให้น่าเชื่อถือ มีคุณภาพ เป็นที่ยอมรับในระดับสากล ให้บริการทันต่อการเปลี่ยนแปลงของเทคโนโลยีและนวัตกรรม บูรณาการร่วมกับโครงสร้างพื้นฐานของประเทศทางคุณภาพ เศรษฐกิจและสังคมอย่างเป็นระบบ ส่งเสริมและพัฒนาทางวิชาการองค์ความรู้มาตรวิทยาเชิงพิกัดเพื่อเพิ่มขีดความสามารถของระบบมาตรวิทยาไทย

The laboratory's mission is to establish, and maintain national measurement standards for dimensional measuring instruments used in coordinate metrology such as Contact and non-contact Coordinate Measuring Machines (CMMs), Articulated Arm Coordinate Measurement Machines (AACMMs), Laser Trackers, Optical 3D Coordinate Measuring System (Optical 3D CMS), and etc. This ensures that the measurement standards meet the national demand and are prepared for the growth of emerging industries in the future. The laboratory also aims to ensure the accuracy of measurements or provide reliable reference values that are traceable and accessible to domestic users. Furthermore, it seeks to enhance the laboratory's capability to be reliable, high-quality, and internationally recognized, offering services that keep pace with technological and innovation changes. The laboratory integrates with the country's infrastructure in quality, economy, and society in a systematic manner, while promoting and developing metrology knowledge to enhance the capabilities of Thailand’s metrological system.

NIMT Reference Wall

ในช่วงปี 2566–2567 ห้องปฏิบัติการฯ ได้ดำเนินการวิจัยร่วมกับฝ่ายมาตรวิทยาพิกัด ของสถาบันมาตรวิทยาแห่งชาติ สหพันธ์สาธารณรัฐเยอรมนี การวิจัยเน้นไปที่การสอบเทียบความยาวมาตรฐานบนผนังอ้างอิง ส่งผลให้ห้องปฏิบัติการฯ สามารถสถาปนากำแพงอ้างอิงได้อย่างสมบูรณ์ยิ่งขึ้น During the years 2023–2024, laboratory conducted joint research with the Coordinate Metrology Department of the Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB). The research focused on the calibration of standard lengths on reference wall. This collaboration significantly enhanced the laboratory’s capability to establish a fully realized reference wall.

เพื่อให้การสอบกลับของเครื่องวัดมิติแบบติดตามเลเซอร์ (เลเซอร์แทรคเกอร์) มีความสมบูรณ์ตลอดห่วงโซ่การสอบกลับไปยังหน่วยเอสไอ ห้องปฏิบัติการระยะพิกัด ได้สถาปนามาตรฐานความยาวซึ่งติดตั้งบนผนังคอนกรีตเรียบขนาด (13 x 4 x 0.4) เมตร. มาตรฐานความยาวทำจากแท่งคาร์บอนไฟเบอร์ ที่มีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเนื่องจากความร้อนใกล้ศูนย์ โดยปลายทั้งสองด้านสามารถติดตั้งเป้ากระจกทรงกลมของเลเซอร์แทรคเกอร์ การจัดเรียงความยาวมาตรฐานบนผนังอ้างอิง ได้รับการออกแบบมาเพื่อตอบสนองข้อกำหนดในการทวนสอบ การวัดความยาวของเครื่องติดตามเลเซอร์ตามมาตรฐาน ISO 10360-10: 2021 โดยการเปลี่ยนตำแหน่งที่ตั้งในการวัดของเลเซอร์แทรคเกอร์ ทำให้สามารถตรวจสอบประสิทธิภาพการวัดสามมิติของเครื่องเทียบกับความคลาดเคลื่อนที่กำหนดได้ ความไม่แน่นอนของมาตรฐานความยาวบนผนังอ้างอิงประมาณ 6.4 ไมโครเมตรสำหรับความยาวที่ยาวที่สุดที่ 8.25 ม. และมีความเสถียรประมาณ 3 ไมโครเมตร ซึ่งมีขนาดเล็กมากเมื่อเทียบกับความถูกต้องของเครื่อง

With the NIMT Reference Wall, the National Institute of Metrology (Thailand) can offer interested users from industry the possibility of testing the performance of their laser trackers by means of comparative measurements with calibrated reference lengths and therefore enables the traceability of laser trackers to be completed along the traceability chain to SI units. The expanded measurement uncertainty for the calibration of the reference lengths is approximately 6.4 um for the longest length of 8.25 m. The arrangement of the reference lengths at the wall are designed according to ISO 10360-10:2021 and are sensitive to all known systematic error sources in various laser tracker designs. By varying the positions of the laser tracker, this reference wall enables to verify the three-dimensional deviation behaviour of the laser tracker in the specified measuring volume.

CMM Verification

เพื่อให้แน่ใจว่าค่าอ้างอิงที่ถ่ายทอดไปยังผู้ใช้งานนั้น มีความถูกต้อง สามารถสอบกลับไปยังหนึ่งเมตรมาตรฐานห้องปฏิบัติการฯ ทำการทวนสอบเครื่องมือวัดสามแกน โดยใช้ความยาวมาตรฐานสเต็ปเก็จและทรงกลมมาตรฐาน ในการทวนสอบตามมาตรฐาน ISO 10360-2:2009 และ ISO 10360-5:2020 เป็นประจำทุกปีและตรวจเช็คอยู่อย่างสม่ำเสมอระหว่างปีของการใช้งาน เพื่อตรวจสอบความคลาดเคลื่อนของเครื่องนั้นไม่เกิน 2.26 ไมโครเมตร/เมตร สำหรับเครื่องโมเดล PMMC-700P และ 1.92 ไมโครเมตร/เมตร สำหรับเครื่องโมเดล PMMXi

To ensure that the reference values provided to users are accurate and traceable to the international standard of the meter, coordinate measuring machines (CMMs) are verified using step gauges and standard spheres in accordance with ISO 10360-2:2009 and ISO 10360-5:2020. This verification is conducted annually and regularly monitored throughout the year to ensure that measurement deviations remain within the maximum permissible errors (MPE) specified for each CMM.

CMM Calibration using Laser Tracer

กรณีตวรจพบว่า เครื่องมือวัดสามแกนมีค่าเบี่ยงเบนเกินความคลาดเคลื่อนที่ยอมรับได้ ห้องปฏิบัติการฯ จะทำการสอบเทียบเพื่อชดเชยความคลาดเคลื่อน อันเกินจากโครงสร้างของเครื่อง โดยใช้อินเตอร์เฟียร์โรมิเตอร์แบบติดตามเป้า จึงทำให้มั่นใจได้เสมอว่าเครื่องมือวัดสามแกนจะให้ผลการวัดที่ถูกต้องสูงสุด

In cases where the measurement results of a CMM deviate beyond the maximum permissible error (MPE), the laboratory performs a calibration to compensate for geometric deviations inherent in the machine's structure. This calibration is carried out using a Laser Tracer, ensuring that the CMM consistently delivers the highest level of measurement accuracy.

CMM Calibration using Hole Plate

นอกจากจะใช้อินเตอร์เฟียร์โรมิเตอร์แบบติดตามเป้าแล้ว ห้องปฏิบัติการฯ ยังสามารถใช้พิกัด XY ของโฮลเพลตหรือบอลเพลตในการสอบเทียบเพื่อชดเชยค่าความคลาดเคลื่อนของเครื่องมือวัดสามแกนได้

In addition, the 2D coordinates of a hole plate or ball plate can be used as reference artifacts to perform error mapping on CMMs. These artifacts, with precisely known XY-coordinates, help identify geometric deviations by comparing measured values with nominal coordinates. The resulting error map supports compensation and improves the machine’s overall measurement accuracy.

AACMMs Verification

แม้ว่าซีเอ็มเอ็มแบบโมบายหรือแบบแขน มีความถูกต้องไม่สูงมาก (ทั่วไปประมาณ 15 ไมโครเมตรขึ้นไป) ห้องปฏิบัติการฯ มีความจำเป็นที่ต้องศึกษาวิจัยวิธีการทวนสอบตามมาตรฐาน ISO 10360-12:20016 และการประเมินค่าความไม่แน่นอน เพื่อถ่ายทอดวิธีการที่เป็นมาตรฐานให้กับผู้ใช้งานในประเทศ และให้บริการทวนสอบภายในสถาบันมาตรวิทยาแห่งชาติเอง เพื่อรักษาไว้ซึ่งคุณภาพและการสอบกลับได้ไปยังหนึ่งเมตรมาตรฐาน

Although Articulated Arm Coordinate Measuring Machines (AACMMs) generally offer lower accuracy (typically around 15 micrometers or higher), the laboratory recognizes the importance of conducting verification tests in accordance with ISO 10360-12:2016, along with uncertainty evaluation. The objective is to establish standardized methods for users. In addition, the laboratory provides in-house verification services to ensure ongoing quality and traceability to the definition of the metre.

Ball/Hole plate Calibrations

บอลเพลตและโฮลเพลตคือเครื่องมือมาตรฐาน คล้ายกันคือทั้งสองให้พิกัด XY ที่มีความถูกต้องสูง ถูกใช้สำหรับการสอบเทียบเครื่องมือวัดสามแกน เพื่อหาความคลาดเครื่องทางโครงสร้างของเครื่องสำหรับการปรับแก้ชดเชย เพลตทั้งสองมีวิธีสอบเทียบแบบเดียวกัน คือใช้เทคนิคการวัดแบบ swing round วัดพิกัดด้วยเครื่องมือวัดสามแกนและระยะจะถูกวัดด้วยเลเซอร์อินเตอร์เฟียร์โรมิเตอร์ โดยเทคนิค swing round นี้ ค่าความคลาดเคลื่อนของการเลื่อนและการหมุนของแกนเครื่องมือวัดสามแกน จะถูกหักล้างไป คงเหลือแต่พิกัดของเพลตที่มีความถูกต้องสูง ความไม่แน่นอนประมาณ Q[0.25 µm, 0.42E−6·L]

Ball plates and hole plates are standard reference artifacts that provide highly accurate XY coordinates. Both serve a similar function and are primarily used for the calibration of CMMs. The calibration method for both types of plates is essentially the same and involves the swing-round measurement technique. In this method, the coordinates are measured by the CMM, while length transferred using a laser interferometer. The swing-round technique effectively eliminates translational and rotational errors of the CMM’s axes, isolating only the highly accurate coordinates of the reference plate. The typical expanded uncertainty associated with the calibration is approximately Q[0.25 µm, 0.42E−6·L].

Step Gauge Calibration

ห้องปฏิบัติการฯ ได้พัฒนาเทคนิคการวัดพิเศษขึ้นมาเพื่อการสอบเทียบสเต็ปเกจโดยเฉพาะ โดยใช้หลักการเข้าจังหวะกันของระบบโพรบของเครื่องมือวัดสามแกน ร่วมกับเลเซอร์อินเตอร์เฟียร์โรมิเตอร์แบบระนาบ โดยเครื่องมือวัดสามแกนทำหน้าที่เคลื่อนตัวสเต็ปเกจ ไปยังตำแหน่งที่ต้องการวัดให้สัมผัสกับหัววัด โดยที่หัววัดมีการติดตั้งกระจบเลเซอร์ระนาบอยู่สองข้าง จากนั้นเมื่อสัญญาณจากหัววัดเข้าจังหวะกันกับอินเตอร์เฟียร์โรมิเตอร์ โปรแกรมที่พัฒนาขึ้นจะทำการบันทึกความยาวของแต่ละขั้นของสเต็ปเกจ วิธีการวัดนี้ยังสามารถลดความคลาดเคลื่อนที่เกิดจากการหมุนบิดของแกนได้ด้วย และผลการวัดยังสามารถชดเชยไปที่อุณหภูมิอ้างอิงที่ 20 องศาเซลเซียสแบบอัตโนมัติ ความยาวของเกจจึงมีความเที่ยงและความถูกต้องสูง ความไม่แน่นอนในการสอบเทียบประมาณ Q[0.2 um, 0.77E-06·L]

The laboratory has developed a specialized technique for calibrating step gauges, based on the synchronization between a CMM probe system and a plane-mirror laser interferometer. The CMM moves the step gauge to contact the probe, which is equipped with dual plane mirrors on both sides. When the probe signal synchronizes with the interferometer, custom software records the length of each step. This method effectively reduces yawing errors from axis motion of the CMM. Measurement results are automatically compensated for thermal expansion to the reference temperature of 20 °C. As a result, high accuracy is achieved, with an expanded uncertainty of approximately Q[0.2 µm, 0.77E−6·L].

Keys	Parameters
APMP.L-S10	Two-dimensional (2-D) Artifact (Hole Plate), on process
APMP.L-S5.4.n01.1	CMM 2-D Artifact: Hole Plate., on process
APMP.L-K5.2021	Calibration of Step Gauge (Report-draft B)
EURAMET.L-S24.2008	Involute Gear Standards (2008-2010)
APMP.L-K6.2006	Two-Dimensional Coordinate Measuring Machine artefacts (2006-2008)
APMP.L-K5.2006	Step Gauge (2005-2007)

Calibration services

ห้องปฏิบัติการระยะพิกัด ให้บริการถ่ายทอดค่ามาตรฐาน ใบรับรองการสอบเทียบ การให้ค่ามาตรฐานอ้างอิง ในกลุ่มงานที่เกียวข้องกับการวัดทางมิติหลากหลายรายการซึ่งได้รับการรับรองมาตรฐาน ISO 17025 ตัวอย่างของงานที่ให้บริการสอบเทียบดังแสดงในตารางด้านล่าง สามารถหาข้อมูลเพิ่มเติมจาก price lists หรือสามารถติดต่อเจ้าหน้าที่ของเรา

The Coordinate Metrology Laboratory provides traceable calibration services, calibration certificates, and reference standard values across a wide range of dimensional metrology areas accredited under ISO/IEC 17025. Examples of calibration services offered are listed in the table below. For more information, please refer to the official price list or contact our staff directly.

Parameters	Ranges	CMC (k=2)
Step Gauge	up to 1020 mm	Q[0.22 um, 0.77E-6·L]
High Accuracy Check Master	up to 1020 mm	Q[0.22 um, 0.77E-6·L]
2-D Coordinates (Hole Plate)	up to 1000 mm	Q[0.25 um, 0.42E-6·L]
2-D Coordinates (Ball Plate)	up to 1000 mm	Q[0.25 um, 0.77E-6·L]
3-D Artifacts	up to (1200x1000x700)mm	Q[0.7 um, 2.3E-6·L]
Laser Tracker (under accreditation process)	up to 60 m	Q[3.9 um, 1.0E-6·L]

Research Topics

Large Scale Dimensional Measurement

การวัดขนาดมิติมหภาค (กว้าง-ใหญ่ มากกว่า 5 เมตร) ที่ต้องการความถูกต้องสูง มีความจำเป็นสำหรับอุตสาหกรรมชิ้นส่วน อย่างเช่น ยานยนต์ อากาศยาน ระบบราง หรือแม้แต่ วิศวกรรมโยธา การต่อเรือเป็นต้น การสร้างการยอมรับและการสอบกลับได้ของผลการวัด เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับรองรับงานที่เกิดขึ้นและกำลังเติบโตในประเทศ Large-scale dimensional measurement (typically over 5 meters) with high accuracy is essential for industries such as automotive, aerospace, rail systems, civil engineering, and shipbuilding. Key areas of research include traceability or transfer of standard length, environmental influences, and uncertainty evaluation.

Freeform Measurement

การวัดฟรีฟอร์มนั้นถูกใช้อย่างแพร่หลายสำหรับงานวิศวกรรมย้อนกลับ อย่างไรก็ตามเครื่องมือวัดกลุ่มนี้มักจะมีความถูกต้องไม่สูงมากและส่วนใหญ่จะขาดการสอบกลับได้ของผลการวัด งานวิจัยจึงเน้นการสร้างการสอบกลับได้ของการวัดและการชดเชยค่าการวัดให้มีความถูกต้องสูงขึ้น Freeform measurement is widely used in reverse engineering applications. However, these measurement systems often have limited accuracy and generally lack traceability. Therefore, research focuses on establishing measurement traceability and improving accuracy through compensation techniques.

Non-contact measurement

การวิจัยในกลุ่มนี้เพื่อสร้างการยอมรับในผลการวัด เทคนิคการวัด ตลอดทั้งการสอบกลับได้ของผลการวัด เพื่อสนับสนุนอุตสาหกรรม นวัตกรรมและเทคโนโลยีสำหรับกลุ่มชิ้นงานขนาดเล็กที่ไม่อาจจะทำการวัดขนาดแบบสัมผัสได้ เช่นอุตสาหกรรมชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิคส์เป็นต้น Research in this area aims to establish the acceptance of measurement results, techniques, and traceability, in support of industries, innovation, and technologies involving small-scale components that cannot be measured by contact methods, such as in the electronics parts industry. The objective is to enhance measurement reliability and traceable accuracy for complex or delicate components, using non-contact techniques.

Training

นอกจากภารกิจหลักในการสถาปนาและรักษามาตรฐานด้านการวัดเชิงพิกัดแล้ว ห้องปฏิบัติการระยะพิกัดยังบริการฝึกอบรม บริการให้คำปรึกษา ให้กับลูกค้าที่สนใจที่จะเพิ่มพูนความรู้ความสามารถทางด้านมาตรวิทยาที่เกี่ยวข้อง ทั้งที่สถาบันมาตรวิทยาแห่งชาติหรือตามบริษัท ผู้สนใจสามารถติดต่อได้ทาง ส่วนฝึกอบรมของสถาบันฯ หรือติดต่อเจ้าหน้าที่ของเรา

Training courses

The Coordinate Metrology Laboratory also provides training and consulting services for customers seeking to enhance their knowledge and competencies in coordinate metrology and related fields. These services are available either at the National Institute of Metrology (Thailand) or on-site at the customer's facility. Interested parties may contact the Training Section or reach out directly to our staff for further information. Sample courses are shown below:

ตัวอย่างหลักสูตรอบรม

CMM Verification in according with ISO 10360-2, ISO 10360-5
The evaluation of CMM test uncertainty based on ISO/TS 23165
Laser tracker verification in according with ISO10360-10
AACMM verification in according with ISO10360-12
Principle of Geometric Dimensioning and Tolerancing, GD&T Level 1
หากต้องการคอร์สฝึกอบรมอื่นๆเพิ่มเติม โปรดติดต่อเจ้าหน้าที่ของเรา

coordinate metrology laboratory