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怎样提高三坐标测量仪的测量精度

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发表于 2013-12-5 09:44:34 | 显示全部楼层 |阅读模式
  三坐标测量仪是测量和获得尺寸数据的最有效的方法之一,因为它可以代替多种表面测量工具及昂贵的组合量规,并把复杂的测量任务所需时间从小时减到分钟,这是其它测量仪器而达不到的效果。
  精密级的三坐标测量仪的坐标测量精度可达到微米级。但是现代的超精加工、科学研究往往提出纳米级的精度要求。在生产中一般要求测量不确定度小于制造公差的13~15。但目前 商品三坐标测量仪的精度远低于钻石切削或其它超精加工机床。只能在超精加工后,在原机床上将刀具换成测头,进行检测。这在原理上是不合理的,因为有许多共同的因素影响,使 许多误差不能被发现。应该对三坐标测量仪的精度提出进一步的要求,以适应超精加工与科学技术发展的需要。为了提高测量仪的测量精度,需要采取一系列综合性措施:
  (1)提高标尺精度。随着廉价、便于使用的半导体激光器的发展,激光干涉标尺将在测量机中得到较多应用。特别是对于大型三坐标测量机,这种“无形”标尺更有其独特的优点。在采用激光干涉标尺时,一是不要让激光产生的热影响测量仪的精度,激光器常放在隔热舱外;二是要注意折射率的补偿。在大气中进行测量的激光干涉仪的综合精度很难优于1×10-7。美国实验室采用了让光束在氦气中通过的办法。由于氦气性能稳定,使温度、气压对折射率的影响仅为大气的110。诚然,最理想的是让光束在真空中通过。许多国家也在进行有关
测量仪在不同气体环境中应用的这方面研究,但目前还没有成功的例子。问题是靶标要在密闭光路内移动,光路内部为真空,外部为大气。当大气压力变化时,滑座会产生附加变形,产生测量误差。
  (2)提高结构精度。其中包括测量仪主机、分度台、测头及其附件的精度。 这里尤为重要的是提高它的重复精度。系统误差可以通过软件补偿的方法来减小其影响。
  (3)减小环境因素带来的影响。特别要注意避免复杂力变形与热变形,这要从结构和环境控制两方面采取措施。
  (4)适当的采样策略。采样策略对被测参数的测量不确定度有很大影响。应当说,目前对采样策略的研究还很不够。测量仪应具有智能功能,能针对被测参数及精度要 求,实现最佳采样策略。
  每个测量仪所带的软件包都有平面曲线测量的软件,虽名称不同,但功能基本是相同的。对于曲线测量来说,某一点的测量最好是沿着该点的法线方向测量,此时从测量方法的角度来看测量误差为零。虽然由于我们在绝大多数测量时是未知曲线,但我们可以利用软件中的一个功能变未知曲线测量为已知曲线测量,此功能叫名义值测量,有的叫已知曲线测量。可以先对未知曲线进行测量,把半径修正后的最后结果做为名义尺寸重新输人计算机,用名义值测量软件重新测量一次。之所以这种方法较未知曲线测量的方法精度更高,是因为已知曲线测量的测量方向更接近于被测点的法线方向。
  分析以上各测量因素,我们感到测量方向的确定以及测量参数的设置更为重要。每台三坐标测量仪的性能、软件功能有所差别,但只要按照上面谈到的几个因素总体考虑问题,就可以得到较好的测量结果。


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