浅谈三坐标测量机测量误差原因及预防措施

沈丹

【摘要】三坐标测量机是一种集计算机技术与自动化控制技术于一体的精密测量仪器，主要用零部件尺寸、形态和相互位里的检测为了保证测量数据的精确性，需要对产生测量误差的原因进行有效的分析，从而取科学的预防措施。本文将三坐标测量机测量误差的原因归纳为测量方法误差、三坐标测量机设备误差、测量环境误测量人员误差和被测工件身误差五个方面，对这五个方面进行了详细的分析，并提出了具体的预防措施。

【关键词】三坐标测量；方法；措施

精度是三坐标测量机的一项重要技术指标。随着工业生产和科学技术的发展，对三坐标测量机的精度要求也愈来愈高。研究误差的类型及其对测量数据的影响，掌握误差传递与合成、转化和相互作用的规律，并对其进行修正具有重要意义。三坐标测量机产生测量误差的原因很多，影响测量精度的差别较大，不易进行比较和评定，所以一般着重讨论机器精度的检测，尤其是几何误差的检测

1测量方法误差及预防措施

三坐标测量机用于零件和部件的尺寸误差和形位误差的测量，特别对于形位误差测量更显示其高准确度、高效率、测量范围大的优点而形位误差的测量方法种类非常多，如果在测量形位误差时采用的检测原则不对，选用的方法不完善、不严密、不确切，便会造成测量方法误差。因此，从事三坐标测量机工作的人，一定要熟悉测量方法，特别是对形位误差的五种检测原则和100余种测量方法要非常熟悉，才能减少测量方法误差。

2三坐标测量机设备误差及预防措施

任何一种三坐标测量机均存在误差，三坐标测量机的误差归纳为长度测量的示值误差E和探测误差R二类。其中三坐标测量机长度测量的示值误差E是指用三坐标测量机测量长度实物标准器的两标称平行平面间的法向（与一个面正交）两相对点距离的示值误差，即测得长度与长度实物标准器长度真值之差，以微米计算，并以下列三个表达式的任一式

表示：

E二A十UK

E二A+IJK

E二B

式中：A一常数项，由三坐标测量机制造厂提供um；L一被测长度，mm；K一无量纲常数，由三坐标测量机制造厂提供；B一E的最大值，由三坐标测量机制造厂提供，um.

而探测误差R是指用三坐标测量机测量标准球半径的变化范围而确定的误差，它是一项正值常量误差，其值也是由三坐标测量机制造厂提供"

以上两项误差是三坐标测量机自身存在的，是自身集光、机、电、计算机和自动控制等五种误差的综合误差。三坐标测量机制造厂出厂前要千方百计将两项误差控制在规定的范围内。使每个零件和部件符合设计要求，装配后符合最终要求。另外，设备的每个机械零件一定要材质可靠，失效处理合理，内应力完全消除，保证三坐标测量机长期使用不变形。还有一个是三坐标测量机制造厂在用户处的安装调试一定要达到理想状态，达到出厂前的水平。

3测量环境误差及预防措施

3.1环境温度

三坐标测量机对使用条件有规定，其中环境条件的首要条件就是环境温度。一般要求环境温度控制在20oC土2e范围内"环境温度不仅要求三坐标测量机本身，还要求被测零件测量时也是这种温度。为解决环境温度控制在规定的范围内，作为使用三坐标测量机的用户要注意的问题有：给三坐标测量机修建一个局部空调房，安装适当的空调机；空调房的墙体和顶部要采取保温措施，大、小门也要采取保温措施；尽量不要设置窗户；要修一个过渡间，过渡间用于存放待测工件，使被测工件测量前预先运进空调间的过渡间恒温，并保证门不正对着三坐标测量机，这样更好地保证恒温效果。

3.12温度误差

温度误差又称为热误差或热变形误差，它不是温度本身的误差，而是由于温度因素而引起的几何参数的测量误差。形成温度误差的主要因素是被测物体和测量仪器的温度偏离20e或被测物体的尺寸和仪器的性能随温度变化。误差修正分为实时修正和非实时修正。由于系统误差不便进行实时修正，在实践中常常只对温度误差进行实时修正。

3.2环境湿度

环境湿度一般控制在35～65%，湿度不仅仅影响测量误差，还会严重损坏三坐标测量机电器等零件。在三坐标测量机机房内要安装除湿机，而且除湿机要与环境湿度相匹配。

3.3气压

三坐标测量机使用条件中要求气压必须达到一定值，气压低会严重影响测量误差"因此用户只需购买一台价格较低的小型的空气压缩机，单独为三坐标测量机提供气源便能取得理想的效果。

3.4电磁场

电磁场影响三坐标测量机的电器，由于电磁场变化很大，将使三坐标测量机产生无规律可循的随机误差。因此，三坐标测量机房附近不要有电源断电设备、变压器、电火花加工机床、变频电阻、电弧焊、滚焊机等强电场！强磁场等设备。

3.5环境震动

动态误差必然存在于动态测量中，对其研究起步较晚且过程复杂，是近年来的研究热点。动态误差一般分为两类：一类是由组成系统的各部分元件本身的静态和动态误差性能不理想而引起的动态误差，另一类是由系统内外各种干扰引起的动态误差。其中环境为动态误差，环境有震动源，也会使三坐标测量机产生测量误差，并随震动源不同，误差也不同"因此，要求三坐标测量机地基与周边地基一定修造防震沟，防震沟内填充防震材料"

3.6光照

室内的温度也会影响到三坐标的测量精度，在有些单位对于三坐标测量机的机房设置的有问题，有些建在了建筑的墙角处，只是冷山的位置，保温措施不够。有些机房内安装了窗户.那么通过窗户就会有阳光照射进来，容易引起局部位置升温，影响到测量的精度；造成误差。室内的灯具安装时也要注意，不要直射三坐标测量机的某个固定位置，这样容易引起局部位置升温，影响测量精度而出现误差。

4测量人员误差及预防措施

在任何工作中，人一直是导致误差的最重要的因素之一，在对三坐标测量机的操作中，人员误差也是经常发生的，这种误差的发生与人员的专业水平和文化素质有着直接的关系，三坐标测量机是集多种高科技技术于一体的精密仪器，因此对操作人员就有严格的要求，一旦操作人员对机器使用不当则会导致误差的产生，因此对三坐标测量机的操作人员不仅要求具有专业的技术，同时还要对此工作有高度的热情和责任心，熟悉掌握测量机的操作原理及维修知识，在操作中应付自如，能有效的发挥出测量机的功能性，并提高出其工作的效益，从而为企业获取最高的经济效益。

5被测工件本身误差及预防措施

如果工件表面糙度太低，形状不规则等会使三坐标测量机测头在工件上取点不一样，必然会产生尺寸测量误差或是形位误差，因此，对被测工件，特别是对高精度的工件，必须要使工件的表面粗糙度与尺寸精度、形狀精度、位置精度相匹配。

结 语

随着微型化技术和精密加工技术的发展，对三坐标机测量精度要求越来越高，传统的误差综合分析法已经不能满足需求，为了保证三坐标测量机在使用中最大限度的发挥其功能，保证测量的准确性，不仅要确保三坐标测量机在出厂时的质量，还要保证制造厂和用户之间的密切配合，同时还要对操作人员的技术水平和职业素质进行加强，同时还需将误差分解，逐一检测并修正，达到高精度的要求这样才能保证三坐标测量机在测量过程中减少误差的发生保证测量结果的准确性。

参考文献：

[1] 徐志彦.三坐标测量机空间误差的高精度测量与分离技术研究

[D].西安：西安理工大学， 2006.

[2] 张国雄.三坐标测量机[M].天津：天津大学出版社， 1999：

6-12， 312-368， 405-465.

[3] 粟祜.三坐标测量机[M].北京：国防工业出版社， 1984： 113-121.

[4] 梁荣茗.三坐标测量机的设计使用维修与检定[M].北京：

中国计量出版社， 2001： 242-264.