三坐标触测方向对测量精度影响的实验研究

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1、麓遵麓秘研霓2015年12月第6期三坐标触测方向对测量精度影响的实验研究■■郭国韩晋吕君穆菁郭林李林阳(天津航天长征火箭制造有限公司，天津300462)摘要：针对三坐标测针的触测方向与被测面的法线方向不重合而产生测量误差的问题，做了距离测量、平面度测量、圆测量的实验，分析实验数据，得出测量误差与触测方向的关系，为工程测量人员控制测量误差和测量效率提供了理论依据。关键词：三坐标测量机；触测方向；测量误差ExperimentalStudyonMeasurementAccuracyInfluencedbyTri-ordinateContactMeasuringDirectio

2、nGuoHanInLvJanMuJingGuoI．inLiLinyang(TianjinLongMarchRocketAerospaceManufacturingCo．Ltd．，Tianjin300462)Abstract：Thisarticleresearchesthemeasurementerrorwhichiscausedbythemisalignmentofmeasuringneedlecontactmeasuringdirectionandnormaldirectionofthecontactsurface．Therelationshipbetweenthem

3、easurementerrorandthecontactmeasuringdirectionisfoundoutthroughalotofexperimentsandthecorrespondingtheoreticalanalysis．Itprovidestheoreticalbasisforengineeringsurveypersonneltoreducethemeasurementerrorandimprovethemeasurementefficiency．Keywords：tri-ordinatemeasuringmachine：contactmeasuri

4、ngdirection；measurementerror1引言接触式三坐标测量机是一种高精度的测量设备，广泛应用于产品的精密检测。然而，三坐标测量机仍然存在测量误差，当触测方向与接触面的法线方向存在角度差时，便会引入测量误差，降低了三坐标的测量精度。(‘三’二-j图1三坐标触测示意图如图1所示，1和2分别为测针和红宝石测头，3为被测工件。三坐标触测取点时，难以保证测针的触测方向与被测面的法线方向重合。当触测方向与被测物体3的法线方向存在夹角仅时，便会引入测量误差。通过大量实验，探索常见几何公差测量过程中触测角度和误差的关系，并对实验数据做了理论分析，最终得出实验结论，为

5、工程测量人员控制测量精度和测量效率提供了理论依据。2实验本文设计了距离测量实验、平面度测量实验、圆测量实验等典型的实验，从实际工程测量的角度探索触测角度与测量精度之间的关系。为了确保实验的严谨性，上述所有的实验均采用控制单一变量法。即在实验过程中，只有唯一的变量一一触测角度，且角度从00到300分六档。其它实验条件均满足：三坐标室内气温：20～22℃；三坐标室内湿度：45％～55％；三坐标测量室无振动；红宝石测头直径作者简介：郭国(1991一)，硕士，机械工程专业：研究方向：航天产品精密检测技术。收稿日期：2015-07—1318期篷羲枣簿霓航天制造技术为烈mm；测针长

6、度保持不变。2．1距离测量实验2．1．1点到平面距离测量实验测量对象为长度为lOmm的标准量块，通过三坐标扫描测量，测得该标准量块两工作平面之间的距离为10．0001mm，平面度为0．0001，以此作为参考值。首先，使用三坐标扫描得到基准面，以此面为第一轴建立坐标系。然后，通过程序控制三坐标在被测面上以不同触测角度自动取点。经过实验，得到点到平面距离测量实验数据如表1所示。表1点到平面距离实验数据序号角度“(。)测量误差／nun1OO．0001260．01093120．04374180．098l5240．17346300．26862．1．2平面到平面距离测量实验测量对象

7、仍为点到平面距离实验中的lOmm标准量块。首先，三坐标扫描得到基准面，以此面为第一轴建立坐标系。然后，通过程序控制三坐标在被测面上自动取点。如图2所示，三坐标测量机分别在①、②、③、④位置分别以角度n触测采集数据点，然后拟合成被测面，计算被测面到基准面的距离。通过实验，得到实验数据如表2所示。图2取点示意图表2平面到平面距离实验数据序号角度d(o)测量误差／mml0O．000226O312O．0003418O．0004524O．0004630O．0004量块。通过程序控制三坐标在被测面上自动取点。如图2所示，在被测面上采集4个位置点的数据