校準(zhǔn)三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x的工具介紹

由于側(cè)重點(diǎn)不同，各國(guó)制造商和計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)部門對(duì)三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)提出了若干份計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)。在各國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)中，所推薦使用的標(biāo)準(zhǔn)器也是不完全相同，可以根據(jù)測(cè)量目的和要求加以選擇。

標(biāo)準(zhǔn)三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)所用的標(biāo)準(zhǔn)器種類繁多，在周期校準(zhǔn)中，通常采用的標(biāo)準(zhǔn)器是雙屏激光干涉儀、量塊、步距規(guī)等。在中間檢查中通常采用的標(biāo)準(zhǔn)器是量塊、步距規(guī)、球板、孔板、標(biāo)準(zhǔn)球、球棒、環(huán)規(guī)、3D標(biāo)準(zhǔn)器等。下面介紹常用的三種標(biāo)準(zhǔn)器。

一、量塊

量塊是對(duì)三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x進(jìn)行示值誤差校準(zhǔn)時(shí)最常用的實(shí)物標(biāo)準(zhǔn)器。它的優(yōu)點(diǎn)是使用廣泛、安裝操作簡(jiǎn)便、溯源能力強(qiáng)、準(zhǔn)確度高；缺點(diǎn)是測(cè)量時(shí)間長(zhǎng)、最大測(cè)量長(zhǎng)度只有1m。

用量塊測(cè)量時(shí)，需將選取的不同長(zhǎng)度的量塊安裝在專用支架上，使量塊的方向與要測(cè)量的軸或空間方向一致。專用支架上有可調(diào)節(jié)的支撐點(diǎn)，安裝量塊時(shí)應(yīng)該注意將量塊支承在離兩端0.2113L（L為量塊長(zhǎng)度）的支承位置上，以保證量塊的兩個(gè)測(cè)量面相互平行。

測(cè)量結(jié)果中應(yīng)引入標(biāo)準(zhǔn)量塊修正量和溫度偏離20℃時(shí)的溫度修正。

三坐標(biāo)校準(zhǔn)工具——量塊

二、球板

標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中引入了球板作為長(zhǎng)度測(cè)量不確定度評(píng) 價(jià)的一種可選擇的工具。它的優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)便、快速，溯源能力強(qiáng)，球板是二維標(biāo)準(zhǔn)器，可獲得比一維標(biāo)準(zhǔn)器更豐富的信息，如對(duì)25個(gè)球的球板進(jìn)行測(cè)量，可以得 到300個(gè)長(zhǎng)度測(cè)量值，對(duì)25個(gè)球的球板進(jìn)行兩個(gè)相交位置的測(cè)量將得到600個(gè)測(cè)量數(shù)據(jù)。通過球心距的測(cè)量可以計(jì)算得到三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)所有幾何參數(shù)。球板的 校準(zhǔn)方法并不復(fù)雜，但校準(zhǔn)的不確定度比量塊差，同時(shí)球板的最大和最小長(zhǎng)度尺寸受到限制。球板對(duì)較低準(zhǔn)確度的中小型坐標(biāo)測(cè)量機(jī)是可選的標(biāo)準(zhǔn)器。

使用球板作為標(biāo)準(zhǔn)器，是通過計(jì)算點(diǎn)間距離進(jìn)行長(zhǎng)度測(cè)量示值誤差的校準(zhǔn)。

常用的球板為5行x5列，240mmx240mm，332mmx332mm，532mmx532mm。最大的球板可制成1mx1m，有17行x17列標(biāo)準(zhǔn)球。球板為鋼制材料，標(biāo)準(zhǔn)球?yàn)樘沾刹牧现瞥桑ㄟ^液氮冷卻技術(shù)將陶瓷卡緊固定。標(biāo)準(zhǔn)球在球板的兩面均可探測(cè)到。

三坐標(biāo)校準(zhǔn)工具——球板

三、雙頻激光干涉儀

雙頻激光干涉儀是一種高準(zhǔn)確度、便攜式的干涉測(cè)量?jī)x器。由于其信號(hào)的抗干擾能力較強(qiáng)，結(jié)構(gòu)緊湊、信號(hào)穩(wěn)定，不僅可在實(shí)驗(yàn)室條件下使用，也適用于車間現(xiàn)場(chǎng)， 其測(cè)量長(zhǎng)度可達(dá)十幾米乃至幾十米。此外，它的使用范圍也廣泛，除測(cè)長(zhǎng)外，如配以相應(yīng)的光學(xué)附件，還可以進(jìn)行直線度、小角度、平面度、速度、平行度的測(cè)量， 也可以用來(lái)校準(zhǔn)三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)三個(gè)運(yùn)動(dòng)方向的垂直度等。是精密機(jī)械、船舶和飛機(jī)制造業(yè)中大尺寸精密測(cè)量的不可缺少的精密儀器，技術(shù)相當(dāng)成熟。

雙頻激光干涉儀的特點(diǎn)是測(cè)量準(zhǔn)確度高，儀器固有系統(tǒng)誤差僅 為0.1Lum（L為測(cè)量長(zhǎng)度，單位是m），測(cè)量范圍大，測(cè)量數(shù)據(jù)豐富，適合測(cè)量三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)各項(xiàng)幾何誤差。但設(shè)備昂貴需要專門配備，技術(shù)性強(qiáng)，對(duì)操作人 員要求高，較費(fèi)時(shí)，并且對(duì)測(cè)量任務(wù)不能直接溯源，較適合三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的出廠驗(yàn)收檢測(cè)和對(duì)大型三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)示值誤差的附加校準(zhǔn)。

三坐標(biāo)校準(zhǔn)工具——雙頻激光干涉儀