張玥如

關(guān)鍵詞：機(jī)械測量；基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換；幾何量計量

中圖法分類號：TB92 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

1基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換的概念和原則

在工業(yè)生產(chǎn)制造的過程中，大多數(shù)的零部件從生產(chǎn)加工到裝配都需要應(yīng)用到測量技術(shù)，其中基準(zhǔn)對于加工、裝配人員來說十分重要?；鶞?zhǔn)被分為基準(zhǔn)點、基準(zhǔn)直線、基準(zhǔn)平面等，是確定幾何要素之間關(guān)系的基本。無論是形狀還是位置上的差距，都需要通過基準(zhǔn)來進(jìn)行測量，若脫離基準(zhǔn)，則將無法保證測量的準(zhǔn)確性。在工程測量工作中經(jīng)常會遇見基準(zhǔn)和測量要素不同的問題，因此，需要根據(jù)被測量部件的結(jié)構(gòu)和特殊性來利用基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換的方式進(jìn)行測量。通過引進(jìn)中間基準(zhǔn)值，獲得被測部件要素與中間基準(zhǔn)的關(guān)系，再通過換算的方式獲得被測部件要素與實際基準(zhǔn)之間的關(guān)系，從而獲取正確的測量結(jié)果。

在基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換的過程中，選擇中間基準(zhǔn)值是最關(guān)鍵的。基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換包含對設(shè)計工藝和測量的協(xié)調(diào)統(tǒng)一，從而確保測量的準(zhǔn)確性。在基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換基礎(chǔ)上進(jìn)行測量時需要考慮方位和精準(zhǔn)度，并對基準(zhǔn)位置進(jìn)行調(diào)節(jié)，讓形狀和直線等要素都滿足測量要求。此后，根據(jù)測量要素的距離來對平面要素進(jìn)行細(xì)化調(diào)整，保證與測量基準(zhǔn)處于等高位置，再通過細(xì)微調(diào)節(jié)、處理數(shù)據(jù)來獲取誤差數(shù)據(jù)和最終結(jié)論。另外，定位基準(zhǔn)包含粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)，粗基準(zhǔn)是指還處于毛坯狀態(tài)的零部件表面定位基準(zhǔn)情況：精基準(zhǔn)則是已經(jīng)處于毛坯以上受到過機(jī)械加工的零部件表面定位基準(zhǔn)情況。在選擇基準(zhǔn)時，需要選擇粗基準(zhǔn)狀態(tài)的零部件，若存在多個未加工面，則需要選擇與加工表面精度有高要求的零件，以確保位置之間的精準(zhǔn)程度。

為了讓表面的余量呈現(xiàn)均勻的狀態(tài)，要以粗基準(zhǔn)為準(zhǔn)進(jìn)行加工，并且以最小余量表面進(jìn)行加工。測量時也需要遵循基準(zhǔn)重合的原則，避免因基準(zhǔn)不重合而造成數(shù)據(jù)誤差。

2基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換的重要性

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，工業(yè)制造行業(yè)也得到了迅速發(fā)展，尤其是機(jī)械產(chǎn)品加工質(zhì)量的測量程度大大加強(qiáng)，為確保機(jī)械生產(chǎn)的安全性，需要應(yīng)用幾何量計量方式。而幾何量計量的重點則在于基準(zhǔn)測量，如果實際測量值未按照基準(zhǔn)進(jìn)行測量，會導(dǎo)致最終測量結(jié)果出現(xiàn)偏差，并造成機(jī)械產(chǎn)品加工、生產(chǎn)失誤。在測量期間，由于要素的變更導(dǎo)致測量的難度增加，因此，需要基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換，即通過換算來獲取檢測要素，從而提高測量的效果與精準(zhǔn)度。

2.1檢查誤差

在實際測量工作中，指示表檢定儀很容易出現(xiàn)顯示數(shù)值有誤差的情況。因此，需要對檢視誤差的工作予以重視。首先，可以在監(jiān)測儀器上安裝電感測微儀等測量裝置，精準(zhǔn)定位被檢測部分，電感測微儀的數(shù)值也要調(diào)至0。其次，旋轉(zhuǎn)鑒定儀器的手輪，使其與被檢測部位齊平，根據(jù)數(shù)據(jù)來把誤差控制在最小，從而獲得有效誤差檢定數(shù)據(jù)。在實際檢定環(huán)節(jié)中，會以監(jiān)測儀器的測桿測量面來作為基準(zhǔn)面，并且大多數(shù)儀器長時間的投入使用，很多檢測桿測量面的精準(zhǔn)度已經(jīng)無法滿足實際需求，尤其是部分測量面存在嚴(yán)重的凹陷情況，導(dǎo)致最終檢定時存在很大的誤差值。為了改善這一情況，需要在檢測時把量塊放置在測量桿測量面與測量儀之中，保證平面度的完整性，之后再進(jìn)行重新鑒定，便能夠有效減小誤差值，讓檢測結(jié)果保持在規(guī)定范圍內(nèi)。

國內(nèi)各個制造行業(yè)已經(jīng)廣泛應(yīng)用了測量儀器，尤其是飛機(jī)制造行業(yè)也利用數(shù)字化測量儀器來對零部件的改造、安裝進(jìn)行了調(diào)整。大型產(chǎn)業(yè)的幾何量計量方式已經(jīng)由地理的儀器設(shè)備校準(zhǔn)轉(zhuǎn)變?yōu)橛上到y(tǒng)來進(jìn)行綜合的校準(zhǔn)。目前使用多個測量儀器.并進(jìn)行優(yōu)勢互補(bǔ)已經(jīng)承接了大尺寸部件幾何量計量的最新發(fā)展趨勢。通過準(zhǔn)確的協(xié)同測量方式能夠有效縮短制造的周期，并提高制造的質(zhì)量。與單一的測量儀器相比，多儀器共同進(jìn)行測量操作，能夠有效提高數(shù)據(jù)的融合和優(yōu)化能力。傳統(tǒng)的測量儀器設(shè)備無法滿足校準(zhǔn)需求，因此在對協(xié)同測量進(jìn)行基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換的同時，也需要優(yōu)化測量工具、規(guī)范方式等，從而提高測量的校準(zhǔn)精度。

例如，目前常用的數(shù)顯高度測量儀器就被廣泛應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)工作中，在對產(chǎn)品進(jìn)行驗收時會使用高度計來對其進(jìn)行單軸測量，若某因素造成測量精準(zhǔn)程度的變化，則會導(dǎo)致結(jié)果產(chǎn)生誤差。因此，需要制定出科學(xué)的環(huán)境因素規(guī)則，并進(jìn)行二次評估。另外，需要保證儀器與量塊之間的溫度屬于平衡狀態(tài)，在檢測前要將儀器的探頭清潔干凈，再進(jìn)行測量。但即便如此，還是存在測量數(shù)據(jù)誤差大、測量不標(biāo)準(zhǔn)的情況。為了盡可能地減少誤差，需要應(yīng)用各類儀器進(jìn)行檢測。在明確參考平面后，減少其他因素的影響，或是利用精確度更高的儀器來提高測量精準(zhǔn)度。先利用高度計來獲取數(shù)據(jù)，維持測量狀態(tài)，減小平面度誤差，若在測量中識別出平面凹凸點，則會影響測量儀器的精準(zhǔn)程度。因此，需要使用標(biāo)準(zhǔn)量塊來減少影響，并利用儀器實現(xiàn)精準(zhǔn)測量。

2.2測量精準(zhǔn)度

通過選擇正確的測量基準(zhǔn)面來提高測量的精準(zhǔn)程度，減小檢測誤差。在檢定期間也要進(jìn)行有效測量，保證測量面的平行程度，當(dāng)檢定值存在明顯誤差時，不能直接將探測頭對準(zhǔn)后就進(jìn)行清零，而是需要利用量塊來確定0的位置，從而保證測量的準(zhǔn)確性。另外，需要做好測量基準(zhǔn)面的基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換。

2.3示值誤差檢定

數(shù)顯測高儀在幾何量計量中通常被作為測量的儀器，并且被應(yīng)用于產(chǎn)品的生產(chǎn)驗收、定期檢測等環(huán)節(jié)。但是，在實際工作中，溫度與濕度的變化會影響基準(zhǔn)測量面平板的精準(zhǔn)程度，因此，在將基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換應(yīng)用于幾何量計量中需要將環(huán)境因素先全部排除，之后再考慮檢定方式是否合理。

在實際計量環(huán)節(jié)，還需要讓定位基準(zhǔn)和測量基準(zhǔn)的技術(shù)基準(zhǔn)處于重合狀態(tài)。但是，由于部件生產(chǎn)類型的不同和其他因素的影響，讓測量結(jié)果無法按照既定的基準(zhǔn)來進(jìn)行疊加操作。因此，在操作期間，相關(guān)技術(shù)與設(shè)計的基準(zhǔn)并不保持一致，而是通過改造設(shè)計的基準(zhǔn)來實現(xiàn)基準(zhǔn)維度之間的轉(zhuǎn)換，這既能保證特殊部件的精準(zhǔn)程度，還能夠保證加工難度維持原樣。

測量精準(zhǔn)通過位置的調(diào)整，讓基準(zhǔn)測量的相同元素處于同一個高度，讓兩個部門的距離盡可能地處于軸旋轉(zhuǎn)位置。再通過數(shù)據(jù)的調(diào)整、處理來獲取最終的數(shù)據(jù)結(jié)果，做好基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換前期處理工作，確保幾何量計量工作的有效發(fā)展，并為最終獲取數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性提供保障。

3基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換在幾何量計量中的應(yīng)用

3.1基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換在雙頻激光干涉儀中的應(yīng)用

數(shù)控機(jī)床軸線的直線位置誤差通常使用雙頻激光干涉儀來校準(zhǔn)，反射鏡固定在機(jī)床的主軸上，干涉鏡置于機(jī)床的工作臺上，激光頭發(fā)出的激光束平行于被測軸的運(yùn)動方向。但是，在實際工作期間，我們會發(fā)現(xiàn)光路調(diào)整好后進(jìn)行幾何量計量時，位移數(shù)據(jù)的誤差較大，很難穩(wěn)定在某個數(shù)值區(qū)間，導(dǎo)致數(shù)據(jù)采集工作很難獲得進(jìn)展。所以，一般會選擇將激光安設(shè)在三腳架上，在進(jìn)行實際測量期間，通常會選擇使用激光干涉儀來對機(jī)床的定位、精準(zhǔn)程度進(jìn)行測量。在測量過程中，會在運(yùn)動軸上固定安裝反射鏡，并在工作臺上放置分光鏡，在固定好所有儀器后才能進(jìn)行精準(zhǔn)測量。在測量時很有可能會因為定位較小而導(dǎo)致無法在反射鏡上呈現(xiàn)出較好的測量結(jié)果，面對這種情況，可以通過調(diào)整三腳架的放置位置來進(jìn)行改善。將三腳架放置在操作機(jī)床和激光儀器中間，并在三腳架后放置一個分光鏡，通過不斷的視角調(diào)整來選擇最佳的測量角度。在調(diào)整好所有設(shè)備的擺放位置后便能夠進(jìn)行正式的測量工作。使用這種測量方法雖然能夠有效確保幾何量計量工作的正常開展，但是會對測量的精準(zhǔn)程度造成影響，無法保障測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。對于數(shù)據(jù)的收集工作也較難展開，需要細(xì)化測量問題，尤其是在機(jī)床施工過程中，所謂的中心點會不斷產(chǎn)生偏移，導(dǎo)致整個測量環(huán)境出現(xiàn)傾斜的情況，加大了系統(tǒng)發(fā)生故障的概率。若只干涉儀器，則無法為幾何量計量的穩(wěn)定性提供保障，甚至?xí)绊懽罱K的數(shù)據(jù)呈現(xiàn)情況。因此，在實際測量點過程中，需要區(qū)分分光鏡的使用方式、擺放位置等。

3.2基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換在指示表檢定儀中的應(yīng)用

在對指示表檢定儀進(jìn)行操作時也很容易存在誤差。若檢定指示表、檢定儀存在顯示數(shù)值誤差，則可以將電感測微儀的探測頭安裝在檢定儀的插孔中，把被檢的檢定儀調(diào)整到對準(zhǔn)所選擇檢定段的起始位置，用電感測微儀的測頭頂住檢定儀的測桿測量面，之后再將電感測微儀數(shù)值調(diào)整到0，按照所選擇的檢定間隔依次置換量塊，把旋轉(zhuǎn)檢定儀的手輪調(diào)整到受檢點，這可以讓電感測微儀顯示出各點存在的誤差值。

3.3基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換在數(shù)顯測高儀中的應(yīng)用

在日常的計量檢定工作中，不可避免會遇到基準(zhǔn)面的選擇，若選擇的基準(zhǔn)面存在錯誤情況，則會導(dǎo)致最終的分析測量結(jié)果存在誤差。將已經(jīng)合格的產(chǎn)品判定為不合格，會直接影響檢測的質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益。較為常見的就是由于數(shù)顯測高儀示值誤差而導(dǎo)致的檢定結(jié)果失誤。數(shù)顯測高儀作為幾何量計量中較為精密的測量儀器，廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)活動中。除此之外，需要保證采取正確的幾何量計量方式，從而保證最終得到的數(shù)據(jù)的正確性和精準(zhǔn)性。盡可能地排除環(huán)境因素的影響，減少誤差的存在。

4幾何量計量的發(fā)展愿景

幾何量計量是計量學(xué)的基礎(chǔ)，隨著科技水平的提升和社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我們對于經(jīng)濟(jì)交流、資源開發(fā)、節(jié)能環(huán)保、技術(shù)研發(fā)、生活水平等方面的要求越來越高，每次對科技進(jìn)行研發(fā)更新都會給人民群眾的利益、生活帶來極大的改變。面對這種情況更需要不斷優(yōu)化、完善幾何量計量技術(shù)，為現(xiàn)代化的科研與發(fā)展提供保障。幾何量計量已經(jīng)成為現(xiàn)代生活中不可或缺的一部分，目前的幾何量計量還需要以基準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)來進(jìn)行發(fā)展，但是在儀器的研發(fā)和精細(xì)化零部件測試方面已經(jīng)獲得成功，甚至有部分技術(shù)已經(jīng)逐漸逼近國際先進(jìn)水平。因此，在未來發(fā)展的道路上，幾何量計量技術(shù)還存在許多的可能性，甚至能夠進(jìn)化到自動化、動態(tài)性等多功能計量中。只要積極開發(fā)幾何量計量技術(shù)，將基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換應(yīng)用到其中，便能夠有效改善當(dāng)前幾何量計量中存在的誤差，實現(xiàn)高精度、科學(xué)的幾何量計量方式。

5結(jié)束語

在科技不斷發(fā)展的過程中，幾何量計量的發(fā)展空間逐步擴(kuò)大，并在各個領(lǐng)域中都獲得了廣泛的應(yīng)用，尤其是在科研、建筑等行業(yè)發(fā)揮了巨大的作用。在未來，幾何量計量也會朝著多功能的方向發(fā)展，我們要深入鉆研基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換在幾何量計量中的應(yīng)用，為人們提供更好的服務(wù)。

作者簡介：

張明如（1997—），本科，助理工程師，研究方向：幾何量計量。