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如何分析三坐標(biāo)測量機(jī)的誤差
閱讀：51 發(fā)布時間：2023-4-16 三坐標(biāo)測量機(jī)誤差分析概述：
三坐標(biāo)測量機(jī)的靜態(tài)誤差來源主要有：三坐標(biāo)測量機(jī)本身的誤差，如導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的誤差(直線、回轉(zhuǎn))、基準(zhǔn)坐標(biāo)系的變形、測頭誤差、標(biāo)準(zhǔn)量的誤差；與測量條件相關(guān)聯(lián)的各種因素引起的誤差，如測量環(huán)境的影響(溫度、塵埃等)、測量方法的影響以及一些不確定因素的影響等。
三坐標(biāo)測量機(jī)的誤差源紛繁復(fù)雜，很難將它們一一檢測分離出來并加以修正，一般只修正那些對三坐標(biāo)測量機(jī)精度影響比較大的誤差源和那些比較容易分離的誤差源。目前研究較多的是三坐標(biāo)測量機(jī)的機(jī)構(gòu)誤差。生產(chǎn)實(shí)踐中使用的三坐標(biāo)測量機(jī)絕大多數(shù)是正交坐標(biāo)系三坐標(biāo)測量機(jī)，對于一般的三坐標(biāo)測量機(jī)而言，機(jī)構(gòu)誤差主要是指直線運(yùn)動部件誤差，包括定位誤差、直線度運(yùn)動誤差、角運(yùn)動誤差、以及垂直度誤差。
三坐標(biāo)測量機(jī)主要誤差分析：
對三坐標(biāo)測量機(jī)精度評定或?qū)嵤┱`差修正，要以坐標(biāo)測量機(jī)固有誤差的模型為基礎(chǔ)，其中，必須給出各誤差項(xiàng)的定義，分析，傳遞及誤差合成后的總誤差。所謂的總誤差，在三坐標(biāo)測量機(jī)的精度檢定中，是指反映坐標(biāo)測量機(jī)精度特性的綜合誤差，即指示精度，重復(fù)精度等：在三坐標(biāo)測量機(jī)的誤差修正技術(shù)中，則是指空間點(diǎn)的矢量誤差。
機(jī)構(gòu)誤差分析
三坐標(biāo)測量機(jī)的機(jī)構(gòu)特征，導(dǎo)軌對被它引導(dǎo)的部件限制五個自由度，測量系統(tǒng)控制運(yùn)動方向上的第六個自由度，因此導(dǎo)向部件在空間的位置，由導(dǎo)軌及其所屬的測量系統(tǒng)確定。
測頭誤差分析
三坐標(biāo)測量機(jī)的測頭分為兩種：接觸式測頭按其結(jié)構(gòu)又分為開關(guān)式(又稱觸發(fā)式或動態(tài)發(fā)訊式)和掃描式(又稱比例式或靜態(tài)發(fā)訊式)兩大類。開關(guān)式測頭的誤差由開關(guān)行程，測頭各向異性，開關(guān)行程分散性，復(fù)位死區(qū)等引起。掃描式測頭的誤差由測力一位移關(guān)系，位移一位移關(guān)系，交叉耦合干擾等引起。
測頭的開關(guān)行程為測頭與工件接觸至測頭發(fā)訊，測頭所偏擺的一段距離。這是測頭的系統(tǒng)誤差。測頭的各向異性是開關(guān)行程在各個方向上的不一致性。它是系統(tǒng)誤差，但通常作隨機(jī)誤差處理。開關(guān)行程的分解性指重復(fù)測量時開關(guān)行程的離散程度。實(shí)際測量時，以某一方向開關(guān)行程的標(biāo)準(zhǔn)偏差計算。
復(fù)位死區(qū)指測頭測桿偏離平衡位置后，撤除外力，測桿在彈簧力的作用下復(fù)位，但由于摩擦力的作用，測桿不能回到原始位置，它與原始位置的偏差就是復(fù)位死區(qū)。
三坐標(biāo)測量機(jī)的相對綜合測量誤差和空間誤差：
三坐標(biāo)測量機(jī)的相對綜合誤差
所謂相對綜合誤差就是坐標(biāo)測量機(jī)測量空間內(nèi)點(diǎn)與點(diǎn)距離的測量值于真值之間的差，可用下式表示：
相對綜合誤差=距離測量值一距離真值
進(jìn)行三坐標(biāo)測量機(jī)額度驗(yàn)收和定期檢定時，不需要精確知道測量空間內(nèi)各個點(diǎn)的誤差，只需要了解坐標(biāo)測量工件的精度情況，這可采用三坐標(biāo)測量機(jī)的相對綜合誤差來評定。
相對綜合誤差不直接反映誤差源和測量誤差，只進(jìn)行與距離有關(guān)的尺寸測量時反映誤差的大小，測量方法比較簡單。
三坐標(biāo)測量機(jī)的空間矢量誤差
空間矢量誤差指的是坐標(biāo)測量機(jī)測量空間內(nèi)任意一點(diǎn)處的矢量誤差，它是測量空間內(nèi)任意一個固定點(diǎn)在理想的直角坐標(biāo)系中與三坐標(biāo)測量機(jī)建立的實(shí)際坐標(biāo)系中對應(yīng)的三維坐標(biāo)的差值。
理論上講，空間矢量誤差是該空間點(diǎn)的所有誤差通過矢量合成得到的綜合矢量誤差。通過空間矢量誤差可以直觀地了解坐標(biāo)測量機(jī)測量誤差的大小，范圍及分布。
三坐標(biāo)測量機(jī)的靜態(tài)誤差組成：
三坐標(biāo)測量機(jī)的測量精度要求很高，且其部件繁多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，影響測量誤差因素多。三坐標(biāo)測量機(jī)這種多軸機(jī)器主要有以下四種的靜態(tài)誤差源：
(1)由于結(jié)構(gòu)件(如導(dǎo)軌和測量系統(tǒng))的有限精度造成的幾何誤差。這些誤差由這些結(jié)構(gòu)件的制造精度和安裝維護(hù)中的調(diào)整精度來決定。
(2)與三坐標(biāo)測量機(jī)的機(jī)構(gòu)件的有限剛度有關(guān)的誤差。主要由移動部件的重量引起。這些誤差由結(jié)構(gòu)件的剛度、重量和它們的配置來決定。
(3)熱誤差，例如單一溫度變化和溫度梯度引起的導(dǎo)軌的膨脹和彎曲。這些誤差由三坐標(biāo)測量機(jī)的機(jī)器結(jié)構(gòu)、材料特性和溫度分布決定，并受外熱源(如環(huán)境溫度)和內(nèi)熱源(如驅(qū)動裝置)的影響。
(4)測頭與附件誤差，主要包括由于更換測頭、加接長桿、加接其它附件引起的測頭測端半徑的變化；測頭在不同方向和位置觸測時的各向異性誤差；分度臺轉(zhuǎn)動帶來的誤差等。