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        三坐標(biāo)球頭測(cè)量系統(tǒng)誤差分析

        2016-10-21 08:03:53王恩雙徐連軍
        科技創(chuàng)新與應(yīng)用 2016年5期
        關(guān)鍵詞:補(bǔ)償誤差測(cè)量

        王恩雙 徐連軍

        摘 ?要:在三坐標(biāo)測(cè)量中,對(duì)于測(cè)量軟件中測(cè)頭系統(tǒng)補(bǔ)償誤差存在兩個(gè)觀點(diǎn),其一,測(cè)量機(jī)廠家??怂箍嫡J(rèn)為他們的補(bǔ)償系統(tǒng)誤差很小,對(duì)于我們公司現(xiàn)有產(chǎn)品的測(cè)量精度要求完全可以滿足,我們現(xiàn)在在測(cè)量中是打開測(cè)頭補(bǔ)償系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)量的。其二,608所和西工大認(rèn)為測(cè)頭系統(tǒng)補(bǔ)償有一定的誤差,因此,他們?cè)跍y(cè)量時(shí)關(guān)閉測(cè)頭補(bǔ)償系統(tǒng)。最近我們?cè)跍y(cè)量葉輪中,有設(shè)計(jì)人員提出了測(cè)頭選取的大小會(huì)再一定的測(cè)量誤差,對(duì)零件的測(cè)量結(jié)果有一定的影響,針對(duì)這一問題我們決定進(jìn)行理論和實(shí)際的分析研究,得到確切的結(jié)論。

        關(guān)鍵詞:三坐標(biāo);測(cè)量;測(cè)頭;系統(tǒng);補(bǔ)償;誤差

        1 現(xiàn)狀分析

        在三坐標(biāo)測(cè)量中,對(duì)于測(cè)量軟件中測(cè)頭系統(tǒng)補(bǔ)償誤差存在兩個(gè)觀點(diǎn),第一個(gè)觀點(diǎn):測(cè)量機(jī)廠家海克斯康認(rèn)為其補(bǔ)償系統(tǒng)誤差很小,對(duì)于我們公司現(xiàn)有產(chǎn)品的測(cè)量精度要求完全可以滿足,我們現(xiàn)在在測(cè)量中是打開測(cè)頭補(bǔ)償系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)量的;第二個(gè)觀點(diǎn):608所和西工大認(rèn)為測(cè)頭系統(tǒng)補(bǔ)償有一定的誤差,所以在測(cè)量時(shí)關(guān)閉測(cè)頭補(bǔ)償系統(tǒng)。最近在測(cè)量葉輪中,有設(shè)計(jì)人員提出了測(cè)頭選取的大小會(huì)一定的測(cè)量誤差,對(duì)零件的測(cè)量結(jié)果有一定的影響,針對(duì)該問題,我們決定作以理論和實(shí)際的分析研究,得到確切的結(jié)論。

        2 球頭補(bǔ)償原理

        2.1 測(cè)頭的定義及校驗(yàn)

        在對(duì)工件進(jìn)行檢測(cè)之前,需要對(duì)所使用的測(cè)桿進(jìn)行定義及校驗(yàn)。在PC-DMIS的測(cè)頭功能中按照實(shí)際采用的測(cè)桿配置進(jìn)行定義,并添加所用到的測(cè)頭角度。之后用標(biāo)準(zhǔn)球?qū)ζ溥M(jìn)行校驗(yàn),得到正確的球徑和測(cè)頭角度。

        2.2 校驗(yàn)測(cè)頭的目的

        在進(jìn)行工件測(cè)量時(shí),在程序中出現(xiàn)的數(shù)值是軟件記錄測(cè)桿紅寶石球心的位置,但實(shí)際是紅寶石球表面接觸工件,這就需要對(duì)實(shí)際的接觸點(diǎn)與軟件記錄的位置沿著測(cè)點(diǎn)矢量方向進(jìn)行測(cè)頭半徑、位置的補(bǔ)償,消除以下三方面誤差:

        (1)理論測(cè)針半徑與實(shí)際測(cè)針半徑之間的誤差。

        (2)理論測(cè)桿程度與實(shí)際測(cè)桿長(zhǎng)度的誤差。

        (3)測(cè)頭旋轉(zhuǎn)角度之誤差。

        通過校驗(yàn)消除以上三個(gè)誤差,得到正確的補(bǔ)償值。因此,校驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確度,直接影響工件的檢測(cè)結(jié)果。

        3 觀點(diǎn)說明

        3.1 錯(cuò)誤觀點(diǎn)

        一部分人認(rèn)為,在實(shí)際測(cè)量是,每測(cè)量一個(gè)元素,系統(tǒng)都可以自動(dòng)區(qū)分測(cè)球半徑的補(bǔ)償方向,計(jì)算正確的補(bǔ)償半徑。在采點(diǎn)開始后,測(cè)量軟件將在沿著測(cè)針接觸工件的方向上對(duì)測(cè)球進(jìn)行半徑補(bǔ)償。但被補(bǔ)償點(diǎn)并非真正的接觸點(diǎn),而是測(cè)頭沿著測(cè)針接觸工件方向的延長(zhǎng)線上的一個(gè)點(diǎn)。這樣就造成了測(cè)頭半徑補(bǔ)償誤差,產(chǎn)生誤差的大小與測(cè)球的半徑與該工件被測(cè)面與笛卡爾坐標(biāo)軸的夾角有關(guān),夾角越大,誤差越大,詳見圖1。

        3.2 正確觀點(diǎn)

        軟件在獲取每一個(gè)觸測(cè)點(diǎn)時(shí),得到的是測(cè)針紅寶石球球心點(diǎn)的位置,我們最終想要獲得的是紅寶石球與工件表面接觸的特征點(diǎn),這兩個(gè)點(diǎn)之間的間距為觸測(cè)方向(矢量方向)上的測(cè)針半徑值,這就需要通過測(cè)頭補(bǔ)償來實(shí)現(xiàn),即將紅寶石球心點(diǎn)沿測(cè)針觸測(cè)方向(矢量方向)補(bǔ)償測(cè)針半徑之后,得到工件的特征點(diǎn),而不是豎直方向的延長(zhǎng)點(diǎn)。

        4 測(cè)量驗(yàn)證

        從研究三坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)的補(bǔ)償原來我們可以發(fā)現(xiàn),正常經(jīng)過校驗(yàn)的測(cè)頭,打開補(bǔ)償控制要求,理論上不會(huì)出現(xiàn)測(cè)量誤差。為了驗(yàn)證測(cè)頭打開補(bǔ)償狀態(tài)測(cè)量誤差,進(jìn)行了不同球徑在平面與曲面的測(cè)量對(duì)比。

        4.1 平面測(cè)量

        (1)使用?1.5球頭測(cè)量平面上的一點(diǎn),重復(fù)測(cè)量10次,得到測(cè)頭校驗(yàn)精度為0.002mm。

        (2)使用?2球頭測(cè)量平面上的一點(diǎn),重復(fù)測(cè)量10次,得到測(cè)頭校驗(yàn)精度為0.002mm。

        (3)使用?3球頭測(cè)量平面上的一點(diǎn),重復(fù)測(cè)量10次,得到測(cè)頭校驗(yàn)精度為0.001mm。

        (4)使用?5球頭測(cè)量平面上的一點(diǎn),重復(fù)測(cè)量10次,得到測(cè)頭校驗(yàn)精度為0.001mm。

        4.2 曲面測(cè)量

        (1)使用?5球頭測(cè)量曲面上的一點(diǎn),重復(fù)測(cè)量10次,得到測(cè)頭校驗(yàn)精度為0.001mm。

        (2)使用?2球頭測(cè)量曲面上的一點(diǎn),重復(fù)測(cè)量10次,得到測(cè)頭校驗(yàn)精度為0.002mm。

        (3)使用?3球頭測(cè)量曲面上的一點(diǎn),重復(fù)測(cè)量10次,得到測(cè)頭校驗(yàn)精度為0.001mm。

        (4)使用?5球頭測(cè)量曲面上的一點(diǎn),重復(fù)測(cè)量10次,得到測(cè)頭校驗(yàn)精度為0.001mm。

        5 結(jié)束語

        經(jīng)過對(duì)球頭測(cè)量原理的分析與實(shí)際測(cè)頭直徑在平面與曲面上的測(cè)量對(duì)比,我們可以得出結(jié)論,就是測(cè)頭直徑的大小對(duì)測(cè)量精度有一定的影響,測(cè)頭直徑大比直徑小的精度要低萬分之三到萬分之五左右,這樣的精度對(duì)測(cè)量常規(guī)零件的影響是可以忽略不記,實(shí)際測(cè)量中出現(xiàn)的問題是由于產(chǎn)品本身不合格所導(dǎo)致。

        參考文獻(xiàn)

        [1]QUINDOS7培訓(xùn)手冊(cè)[Z].海克斯康測(cè)量技術(shù)有限公司.

        [2]PC-DMIS使用手冊(cè)[Z].??怂箍禍y(cè)量技術(shù)有限公司.

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