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          三維光學測量儀
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          這才是三坐標測量誤差分析的正確打開方式

          2021-07-19

          三坐標測量機的靜態誤差源主要包括:三坐標測量機自身的誤差,如導向機構的誤差(直線和旋轉)、基準坐標系的變形、探頭的誤差和標準量的誤差;與測量條件有關的各種因素造成的誤差,如測量環境的影響(溫度、粉塵等)、測量方法的影響以及一些不確定因素等。

          三坐標測量機的誤差源比較復雜,很難將它們一一分離出來并進行校正。一般只對影響三坐標測量機精度的誤差源和容易分離的誤差源進行校正。目前對三坐標測量機機構誤差的研究很多。生產實踐中使用的三坐標測量機絕大多數是正交坐標系三坐標測量機。對于一般的三坐標測量機,機構誤差主要是指直線運動部件的誤差,包括定位誤差、直線運動誤差、角運動誤差和垂直度誤差。


          1. 三坐標測量機主要誤差分析

          三坐標測量機的精度評價或誤差修正應基于三坐標測量機固有誤差模型,其中須給出各誤差項的定義、分析、傳遞和誤差綜合后的總誤差。所謂總誤差,在三坐標測量機精度檢定中,是指反映三坐標測量機精度特性的綜合誤差,即示值精度、重復精度等;在三坐標測量機的誤差校正技術中,是指空間點的矢量誤差。

          機構誤差分析

          根據三坐標測量機的機構特點,導軌對導向部件限制5個自由度,測量系統在運動方向上控制6個自由度。因此,被導部件在空間中的位置是由導軌及其測量系統確定的。

          調查誤差分析

          三坐標測量機探頭分為兩種類型:接觸式探頭按其結構分為開關式(也稱觸發式或動態傳輸式)和掃描式(也稱比例式或靜態傳輸式)。開關探頭的誤差是由開關行程、探頭各向異性、開關行程色散、復位死區等引起的。掃描探頭的誤差是由力位移關系、位移位移關系和交叉耦合干涉引起的。

          探頭的開關行程是探頭與工件和傳感器尖 端之間的距離。這是探頭的系統誤差。探針的各向異性是指開關在各個方向上行程的不一致性。這是一個系統錯誤,但它通常被視為一個隨機錯誤。開關行程的分解是指重復測量中開關行程的離散程度。在實際測量中,計算了某一方向開關行程的標準差。

          復位死區是指探頭的測量桿偏離平衡位置,去除外力后的死區。測量桿在彈簧力作用下復位。但是由于摩擦的作用,測量桿不能回到原來的位置。測量桿與原始位置之間的偏差為復位死區。


          2. 三坐標測量機的相對綜合測量誤差和空間誤差

          三坐標測量機的相對綜合誤差

          所謂相對綜合誤差就是坐標測量機測量空間中點間距離的實測值與真值的差值,可以用以下公式表示:相對綜合誤差=距離實測值-距離真值

          在進行三坐標測量機的定額驗收和定期檢定時,不需要準確地知道測量空間中各點的誤差,只需要知道坐標測量工件的精度,即可通過三坐標測量機的相對綜合誤差進行評價。

          相對綜合誤差并不直接反映誤差源和測量誤差,而只反映誤差在測量與距離有關的尺寸時的大小,所以測量方法比較簡單。

          三坐標測量機空間矢量誤差

          空間矢量誤差是指用坐標測量機測量空間中任意一點的矢量誤差。它是測量空間中任意不動點的理想直角坐標系與通過坐標測量機建立的實際坐標系中相應的三維坐標之間的區別。

          從理論上講,空間矢量誤差是通過矢量綜合得到的空間點的所有誤差的綜合矢量誤差。通過空間矢量誤差,我們可以直接了解三坐標測量機測量誤差的大小、范圍和分布。


          3.三坐標測量機的靜態誤差構成

          三坐標測量機的測量精度很高,而且其元器件種類繁多,結構復雜,影響測量誤差的因素很多。這類多軸機床的靜態誤差源主要有四種

          (1)因結構件(如導軌、測量系統)精度有限而產生的幾何誤差。這些誤差是由這些結構件的制造精度和安裝維護時的調整精度決定的。

          (2)與三坐標測量機機構有限剛度有關的誤差。它主要是由運動部件的重量引起的。這些誤差是由結構構件的剛度、重量和配置決定的。

          (3)單一溫度變化和溫度梯度引起的導軌膨脹、彎曲等熱誤差。這些誤差是由三坐標測量機的機器結構、材料性能和溫度分布決定的,并受到外部熱源(如環境溫度)和內部熱源(如驅動裝置)的影響。

          (4)測頭與附件之間的誤差主要包括改變測頭、增加延長桿等附件引起的測頭端半徑的變化;測頭在不同方向和位置的各向異性誤差;分度臺轉動引起的誤差。

          光學三坐標測量儀O-SELECT

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