摘要：三坐标测量机的综合误差一般由21项误差组成，包括测量机的各轴直线度、垂直度、角摆、自转、示值误差等。其中，任何一项误差超标都会造成测量机综合精度失准，因此，在大修改造时，需要对三坐标测量机21项误差中的每项进行检测并修正到要求的精度指标范围内。其中，自转误差是一个非常重要且容易被大家忽视的检测项目。笔者针对测量机各轴自转误差的检测提出了自己的一点建议和方法。
关键词：三坐标测量机；自转精度；检测方法
1三坐标测量机的工作原理
众所周知，任何一个形状都是由若干个平面组成，而组成平面的基本单位就是点。所以任何对于形状的描述都可以看做是对点的集合的测量。CMM的原理非常简单，通过对被测零件上构成的点的三坐标位置进行定位，并将所有点的数据进行拟合处理，形成如：圆、球、圆柱、圆锥、曲面等测量结果，经过数学计算的方法得出其形状、位置公差及其它数据。
2测量精度概述
对于所有的测量活动而言，活动最大限度的精度需求不仅是计量活动的主要要求，更是获取量值的应用数据有效性的重要目标，因此精度需求是任何测量活动得以发展的主要动力，无论从设备进步和测量方法改进乃至数据分析活动控制，无不体现了精度需求的原动力。众所周知，测量活动的量值都是一种相对表象，不可能达到绝对精确，因此在测量学里引入了精度概念，用于定义测量的精确细密程度，用于表达测量可能出现误差的存在程度，我们所认识的误差种类很多，充分认识误差不但能使我们不断的提高量值的精确度，促进我们改善测量方法和测量设备条件，也为我们处理测量数据科学提供了基础的借鉴。作为能够做三个方向移动，形成六面体空间测量的三坐标测量仪，在测量和记录功能的位移测量系统，可为人们提供三维运动数据阵列，使得人们可以获取测量量值，同时通过各种软件应用可以很方便的获取空间信息，形成三维的空间模拟测量数据，因此从传统的测量精度我们可以判断，三坐标测量仪的测量功能应包括尺寸精度、定位精度、几何精度及轮廓精度等常规精度参数以外，还有模拟精度和仿形效果精度等指标，共同构成三坐标测量的精度体系，同时不同的精度体系一定是对应于不同的误差体系，因此在认识误差的情况下，才能对精度形成的要素进行分析，并指导测量工作，只有这样我们的测量活动才是一种有的放矢的主动过程。
3误差测量中三坐标测量机的应用
3.1平面度误差测量中的应用
三坐标测量机属于当前一种新型的测量手段，在平面度的误差测量中有着十分广泛的应用。由于该测量仪器原理比较特殊，导致这一设备的测量规范也较独特。具体而言，其实现过程如下：（1）确定被测特征要素中的适当测点数；（2）对于已确定的测量对象，利用样本试验方法选择适当测点数，从而使测量结果精度以及工作效率得到保证；（3）通过对大量测量数据实行统计，对各种表面测量结果加以比较，结果发现精度较高表面与精度较低表面相比较，其所获得数据可信度更高，并且对于精度较高表面，测点数对其产生的影响也比较小；（4）通过对比研究可以发现，手动取点所产生误差比较大，应当选择自动测量方法。
3.2圆度误差测量中的应用
在几何量评价及测量过程中，圆度测量也是十分重要的一项内容。在实际测量中比较常用的且比较理想的圆评定方法主要包括最小二乘法、最小区域圆法以及最大内切圆法与最小外接圆法。比较常见的测量方法主要包括两点法、三点法以及投影比较法，还包括圆度仪测量法与坐标测量法。利用三坐标测量机对工件圆度误差实行采点测量，其结果发现不同采样点数所得到的测量结果也存在较大差异。整体而言，测量过程中采点数越多，其误差也就越小，因而利用三坐标测量机便于得到更多采点数，并且其测量结果准确性也更高。
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4三坐标测量机自转精度检测方法
4.1X轴自转精度的激光检测方法
三坐标测量机X轴自转的检测方法为：进行X轴直线度检测，干涉镜安装在Z轴下端，做完X轴的直线度Dxz之后，激光头和激光反射镜不动，只需要将检测直线度的激光干涉镜换装在一个较长的杆上（杆长大约300mm即可），杆伸向测量机的Y+方向，即正面前端，其他不变，重新对好激光光路，在此位置再进行一次直线度检测，记录2次直线度的检测数据。
4.2Y轴自转精度的激光检测方法
三坐标测量机Y轴自转和X轴自转的检测方法有所不同，按要求是先检测测量机长轴Y轴主腿一侧对的直线度Dyz，做完后，测量机Z轴直接移动到副腿一侧，激光头同样移动到副腿一侧再做一次副腿一侧的直线度，记录两次的直线度检测数据，这样就完成了Y轴的自转检测，两次直线度的检测数据进行分析作为Y轴自转的精度补偿数据填写到补偿表中进行精度补偿。需要注意的是必须做Y轴在Z方向上的直线度Dyz，直线度的反射镜应该竖直放置。
4.3Z轴自转精度的激光检测
测量机Z轴自转同样是进行2次Z轴运动在X方向上的直线度。激光头、反射镜、直角转换镜按直线度的检测要求进行安装，第一次的检测位置在距离Z轴中心线150mm处进行，用一个长150mm的杆安装的Z轴下端伸向机床的Y+方向，在杆上安装干涉镜，进行完第一次的Z相对于X轴的直线度Dzx后，直接将150mm的杆换成300mm；再进行一次Z方向上的直线度Dzx，两次的方法完全相同，只是干涉镜的安装位置有区别，干涉镜安装在长300mm的杆上，检测轴线距离Z轴中心的位置有了变化，干涉镜安装的位置离Z轴的中心位置有一个长度偏置量，两次直线度检测结果的数据经过分析作为Z轴自转的修正数据，就完成了Z轴方向的自转检测。注意在进行Z轴自转时，反射镜的方向是沿横梁方向放置，即需要做两次直线度来分析。
5三坐标测量机自转精度检测发展策略
5.1提升测量机测量精度
首先，应当将标尺精度提升。在现代半导体激光器发展的形势下，在测量工作中激光干涉标尺有着十分广泛的应用，而在三坐标测量机中这种标尺的应用更加具有自身特点，在实际应用过程中可避免激光所产生热量对测量机精度造成影响。另外，在实际应用及测量中应当对折射率补偿加强注意，最理想光传播是使光由真空中穿过，然而目前这一方面研究仍比较缺乏，其原因主要就是在密闭光路内移动，其光路内部虽然为真空，然而外部为大气，在外部大气压力有变化出现情况下，会导致滑座有变形情况产生，因而会导致测量中产生误差。在提升测量机测量精度方面，还可从结构作为入手点，由测量机测头、主机及分度台与附件精度作为入手点。另外，在减少环境因素所产生影响的情况下，可有效防止杂力变形及热变形，从而使测量精度得以提升，因而也应当注意环境方面因素。
5.2进一步完善三坐标测量机技术
对于三坐标测量机技术而言，其主要就是探测技术，而探测技术主要就是主要探头可探及，三坐标测量机便能够测试到，在实际测量过程中探测速度对测量机测量效率会产生直接影响，为嗯呢和各个使三坐标测量机技术得以较好完善，也应当对各种附件进行发展。在三坐标测量机技术发展过程中，十分重要的一点就是非接触探头应用，这种探头可实现高速探测，利用摄像头可形成等高线，从而实现合理测量，非接触测头可对柔软、划伤及易变形工件实行测量，其能够使较小光斑形成，对于接触端不容易伸入部位可实行较好测量，其很多油情况下其测量均十分重要。非基础测头所具备优点就是具有较强反射度，并且可实现自聚焦。
参考文献
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论文作者:王世刚
论文发表刊物:《基层建设》2018年第36期
论文发表时间:2019/2/27
标签：测量论文; 精度论文; 误差论文; 测量机论文; 三坐标论文; 直线论文; 数据论文; 《基层建设》2018年第36期论文;