坐標(biāo)測(cè)量機(jī)測(cè)量長(zhǎng)度標(biāo)準(zhǔn)件的誤差分析與控制方法

陳 媛

中航飛機(jī)股份有限公司 陜西 西安 710089

前言：在進(jìn)行長(zhǎng)度標(biāo)準(zhǔn)件的生產(chǎn)中，想要確保其尺寸精度達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求，需要對(duì)其進(jìn)行周期檢定，其中存在的一致性問題會(huì)影響檢定結(jié)果的有效性。以往當(dāng)出現(xiàn)一致性偏大的情況時(shí)，往往只能通過更換設(shè)備重新檢測(cè)的方式進(jìn)行解決，不僅影響了工作效率，而且會(huì)導(dǎo)致成本的增加，甚至?xí)?duì)產(chǎn)品的正常生產(chǎn)造成影響。基于此，在利用坐標(biāo)測(cè)量機(jī)對(duì)長(zhǎng)度標(biāo)準(zhǔn)件進(jìn)行測(cè)量的過程中，需要做好檢測(cè)流程控制，改進(jìn)檢測(cè)方法，有提升周期檢定的一致性。

1 坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的工作原理

坐標(biāo)測(cè)量機(jī)主要是將測(cè)量設(shè)備平臺(tái)作為參考平面，構(gòu)建相應(yīng)的機(jī)械坐標(biāo)系，就被測(cè)工件表面被測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，并將采集到的數(shù)據(jù)信息投射到空間坐標(biāo)系中，構(gòu)建起完善的工件空間模型。坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的工作原理，是借助機(jī)械方法，建立起真實(shí)可見的坐標(biāo)系，然后將測(cè)量點(diǎn)通過坐標(biāo)進(jìn)行表示，再結(jié)合相應(yīng)的空間幾何關(guān)系，就能夠獲得所需的各種測(cè)量值，這也使得坐標(biāo)測(cè)量機(jī)在測(cè)量領(lǐng)域有著相當(dāng)廣泛的引用，基本上，從五金件的尺寸測(cè)量到整機(jī)整車的幾何量測(cè)量，都會(huì)用到坐標(biāo)測(cè)量機(jī)。

2 坐標(biāo)測(cè)量機(jī)測(cè)量長(zhǎng)度標(biāo)準(zhǔn)件的誤差及控制方法

2.1 測(cè)量元素精度控制

坐標(biāo)測(cè)量機(jī)在實(shí)際應(yīng)用中，手動(dòng)測(cè)量模式相比較CNC模式存在一定誤差，在就測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量的過程中，一般是通過坐標(biāo)測(cè)量機(jī)光柵記錄的點(diǎn)坐標(biāo)，測(cè)量寶石球中心坐標(biāo)，需要測(cè)量的點(diǎn)坐標(biāo)位于寶石球和工件的接觸點(diǎn)，兩者之間相差一個(gè)寶石球半徑，利用前者在經(jīng)過計(jì)算后，能夠得到后者，這個(gè)過程被稱為測(cè)頭半徑修正，主要是通過坐標(biāo)測(cè)量機(jī)中的軟件部分實(shí)現(xiàn)。測(cè)量機(jī)軟件想要對(duì)測(cè)頭半徑進(jìn)行準(zhǔn)確修正，必須明確被測(cè)點(diǎn)的法向方向，這也是非常必要的條件。在自動(dòng)測(cè)量模式下，程序可以自動(dòng)給出法向方向，如果是手動(dòng)測(cè)量，則要求操作人員依照測(cè)量觸測(cè)方向或者后退方向，對(duì)法向方向進(jìn)行判斷?；旧希袦y(cè)量軟件在對(duì)測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行測(cè)頭半徑修正時(shí)，都需要沿零件坐標(biāo)系軸向方向進(jìn)行，因?yàn)榫湍壳岸?，并不能?duì)點(diǎn)的方向矢量進(jìn)行明確。

想要對(duì)上述問題進(jìn)行控制，一是應(yīng)該從問題產(chǎn)生的根本原因出發(fā)，在測(cè)量環(huán)節(jié)做好管控工作，伴隨著操作熟練度的提升，問題就能夠得到避免；二是在進(jìn)行手動(dòng)測(cè)量的過程中，應(yīng)該盡可能沿被測(cè)點(diǎn)法向方向進(jìn)行觸測(cè)或者后退；三是在對(duì)復(fù)雜標(biāo)準(zhǔn)件進(jìn)行測(cè)量時(shí)，應(yīng)該建立起完善的零件坐標(biāo)系，如果測(cè)量點(diǎn)無法沿坐標(biāo)軸向進(jìn)行測(cè)量，可以將其轉(zhuǎn)化為線或者平面的測(cè)量；四是手動(dòng)測(cè)量后，可以利用軟件系統(tǒng)的自學(xué)習(xí)程序再次進(jìn)行自動(dòng)測(cè)量，以此來得到更加準(zhǔn)確的結(jié)果。

2.2 位置公差精度控制

坐標(biāo)測(cè)量機(jī)在進(jìn)行長(zhǎng)度標(biāo)準(zhǔn)件的測(cè)量時(shí)，平面與平面垂直度或者平行度的測(cè)量評(píng)價(jià)十分關(guān)鍵，如果測(cè)量方法選擇不當(dāng)，會(huì)影響測(cè)量的重復(fù)性，導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果無法將真實(shí)情況反映出來。

2.2.1 重復(fù)性和準(zhǔn)確性

坐標(biāo)測(cè)量機(jī)對(duì)于每個(gè)點(diǎn)的測(cè)量都存在一個(gè)精確度問題，也就是上面提到的重復(fù)性，其能夠在測(cè)量精度指標(biāo)的探測(cè)誤差（P值）中反映出來。坐標(biāo)測(cè)量機(jī)P值的影響因素有很多，能夠反映測(cè)量機(jī)本身的品質(zhì)，而除去設(shè)備因素，零件表面存在的形狀誤差同樣會(huì)對(duì)測(cè)量點(diǎn)的重復(fù)性產(chǎn)生影響，這也使得重復(fù)性誤差具有客觀存在性，容易引發(fā)相應(yīng)的問題：一是坐標(biāo)測(cè)量機(jī)受標(biāo)準(zhǔn)件結(jié)構(gòu)即形狀的影響，存在無法消除的重復(fù)性誤差；二是考慮重復(fù)性誤差的影存在，測(cè)量過程中，應(yīng)該盡可能于被測(cè)元素最大區(qū)域內(nèi)進(jìn)行測(cè)量，以確保其能夠?qū)?biāo)準(zhǔn)件的實(shí)際情況真實(shí)反映出來。

2.2.2 平行度與垂直度

測(cè)量完成后，得到的相關(guān)元素一般是以矢量的方式存在于計(jì)算軟件中，例如，線元素是與測(cè)量方向相關(guān)，與被測(cè)線平行的矢量，為了方便計(jì)算，需要加上線的投影平面方向矢量，一點(diǎn)一矢量唯一表示改線，線本身只有方向沒有長(zhǎng)度。面元素由平面的法向矢量與平面上的一點(diǎn)唯一表示，其大小和長(zhǎng)寬沒有記錄。在對(duì)線的垂直度和平行度進(jìn)行計(jì)算時(shí)，需要先計(jì)算兩條線的夾角，然后依照被測(cè)線的長(zhǎng)度，計(jì)算平行度和垂直度誤差，平面對(duì)平面的垂直度和平行度可以采用同樣的方法計(jì)算。

2.2.3 影響因素

若測(cè)量的平面積較大，形狀誤差小，則測(cè)量得到的垂直度和平行度重復(fù)性誤差較小，而在實(shí)際測(cè)量中，被測(cè)零件的平面形狀類型多樣，以長(zhǎng)方形居多，能夠測(cè)量的部分可能受到測(cè)頭與測(cè)桿的限制，導(dǎo)致測(cè)量范圍偏小。基于此，在運(yùn)用坐標(biāo)測(cè)量機(jī)對(duì)干部見進(jìn)行測(cè)量的過程中，經(jīng)常出現(xiàn)測(cè)量平面較窄的現(xiàn)象，而因?yàn)樵跍y(cè)量范圍較大時(shí)，面的方向矢量不容易受到重復(fù)性的影響，因此長(zhǎng)方形平面方向矢量在較窄的方向存在較大變化。在對(duì)平面垂直度或者平行度進(jìn)行計(jì)算時(shí)，通常都會(huì)將長(zhǎng)邊長(zhǎng)度作為長(zhǎng)度值輸入，這樣會(huì)導(dǎo)致誤差的放大，導(dǎo)致結(jié)算結(jié)果重復(fù)性差，無法對(duì)實(shí)際情況進(jìn)行反映。

2.2.4 應(yīng)對(duì)策略

針對(duì)上述問題，在借助坐標(biāo)測(cè)量機(jī)進(jìn)行長(zhǎng)度標(biāo)準(zhǔn)件的測(cè)量時(shí)，一是應(yīng)該依照公差做好標(biāo)準(zhǔn)件的歸類工作，將周期檢測(cè)固定到相應(yīng)的設(shè)備上；二是在對(duì)各個(gè)元素進(jìn)行檢測(cè)的過程中，需要嚴(yán)格執(zhí)行幾何量元素測(cè)量參數(shù)的有關(guān)規(guī)定；三是技術(shù)人員需要對(duì)檢測(cè)程序進(jìn)行整理和固化，保證檢測(cè)效果；四是必須嚴(yán)格執(zhí)行幾何量校準(zhǔn)、鑒定和相關(guān)實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)定溫時(shí)間的規(guī)定。

3 結(jié)語

總而言之，坐標(biāo)測(cè)量機(jī)在測(cè)量長(zhǎng)度標(biāo)準(zhǔn)件時(shí)的誤差是一個(gè)十分關(guān)鍵的問題，需要技術(shù)人員做好深入研究，采取有效的措施和方法，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)件周期檢測(cè)誤差偏大的問題進(jìn)行解決，提升周期檢測(cè)的有效性及合格率，保證良好的檢測(cè)效果。