三坐标测量机测量误差分析及补偿方法

晁飞

（大连机车车辆有限公司，辽宁 大连 110161）

为了更好地对三坐标测量机测量的误差进行分析和研究，所以本文首先主要对三坐标测量机的含义以及测量原理进行了明确，其次，在多方面对三坐标测量机的测量误差展开分析，这样能够有效地提高分析的效果。与此同时，在对三坐标测量机误测量误差展开分析时，主要从以下三个方面展开：第一是环境温度误差，第二是光栅误差，第三是装配误差，这三方面都能够有效的对测量误差进行分析，并且能够取得较好地效果。本文还针对三坐标测量机测量误差的补偿方法展开了研究，在研究过程中，主要从两方面开展，第一是温度补偿法，第二式动态误差补偿法。

1 三坐标测量机的含义及测量原理

三坐标测量机是属于当前时代发展背景下的新型高精度的测量仪器，相比传统的测量以及三坐标测量机，能够更加稳定地提高测量的效果，防止出现测量失误，并且能够提高测量的精准程度。与此同时，本文针对三坐标测量机的测量原理也展开了研究和分析，可以明显地发现，三坐标测量机主要是通过坐标测量的原理来进行实物测量，首先，在生活中寻找需要测量的物体，并且将物体当中的几何元素提取出来，明确几何元素中的具体测量坐标，根据所寻找到的坐标展开集中测量。在进行测量时，应当按照严格的测量标准来进行，主要测量几何元素的具体尺寸以及形状大小等。截至目前，三坐标测量机已经逐渐广泛地应用在各大车间的测量过程中，并且取得了较好的效果，突破了传统测量方式的限制，在测量精准程度上做出了很大的提升。

2 三坐标测量机测量误差分析

2.1 环境温度误差

环境温度所产生的误差是影响三坐标测量机测量准确性的主要原因，由于外界的环境和温度是不固定的，会随着天气的变化以及季节的更替随时发生变化，所以，通过环境和温度所产生的误差也是相对较大的，外界的环境和温度会对测量产生一定的影响，如果这种影响没有及时地得到解决，将不利于三坐标测量机的有效测量。因此，在进行测量时，应综合考虑外界的环境和温度变化，在进行正式测量时，应综合地考虑外界的天气和环境因素，不能选择阴雨天气或者外界环境比较恶劣的地点进行测量，应当选择适合的天气进行测量，并且在正式开展测量之前，应当对外界环境进行提前考察，综合考虑该地点是否具备适宜的环境进行测量。如果该环境有好的影响，那么可以进行测量；如果该环境较恶劣，并且外界的条件不稳定，那么，在测量时就很可能产生失误。为了能够将误差降低到最小，在正式开展测量之前，应当充分地考虑环境和温度所形成的误差因素，尽最大可能地突破环境和温度所形成的影响，有利于实现高标准测量。截至目前，环境温度这一条件对三坐标测量所产生的误差影响，仍然是造成测量误差的主要原因，所以，应当针对环境温度的影响性不断地开拓和研究新的方法，来避免环境和温度所产生的影响，寻找科学的解决方法来缩减测量误差。

2.2 光栅误差

除了环境温度对三坐标测量机测量过程中所产生的误差这一原因之外，光栅误差也是影响测量精准性的原因之一，对光栅测量所实际特性进行分析，可以明显地发现，光栅测量主要是针对实物进行测量的，由于具体的实际物体，在测量起来存在着较大困难，很容易出现测量不准确的现象，实际物体需要测量的范围非常广泛，并且相比平面物体测量的难度更高，所以这种测量方式所产生的精准程度并不高，极大可能形成误差。而且通过光栅进行测量，有很多的影响因素是在测量环节中无法避免的，所以这也就导致了误差的大量产生。光栅测量的范围非常广泛，所以要想将光栅误差缩小到纳米级别，对于当前的技术来说是非常困难的，甚至在测量过程中有很多的影响因素很难避免，这些影响因素是长期存在的，长期存在于测量环节过程中，例如，光栅材料的本身具备不均匀性，所以在测量起来很难提高测量的稳定性，很容易造成测量误差。与此同时，通过光栅系统进行测量时，由于该系统的操作比较困难，难以实现高精度的控制，因此，也大大提高了误差产生的概率。针对这种现象，要针对光栅测量所产生误差的主要原因进行分析，并且根据误差所出现的原因提出针对性的解决举措，这样才能够有效的缩减误差。可以借助误差标定的方式来对测量过程中所产生的误差进行分析，分析此次测量所产生的误差，是否存在着大量的不准确现象，如果该误差是属于微小误差，则可以忽略不计，如果该误差是属于大量的误差，必须要采取针对性的举措进行处理。与此同时，误差标定所耗费的成本较低，既能够对误差进行有效的检测，也不会耗费测量企业的大量测量成本，所以这种检测误差的方法，也获得了其他专业学者的认可，值得去推广并且广泛使用。

3 装配误差

首先，对装配误差的含义进行分析，装配误差主要指的是在测量过程中，由于零配件之间相互装配不当所产生的误差，主要分为以下几个方面：

第一是零件装配的形状误差，零件在装配的过程中会由于零件的形状不同，从而产生误差，由于零件的自身形状不同，所以在进行实际安装时需要选择适合零件本身形状的部位进行安装，这样才能够提高零件安装的匹配程度，防止由于零件的形状不同而产生的误差。在对零件进行测量时，应当根据零件的形状做到具体测量，按照零件的具体形状，找准安装部位进行安装，提高安装的精准程度，从而有效缩减误差。第二是测量工具所产生的误差，由于对零件进行测量时会存在测量工具的不同，不同的测量工具所产生的测量误差也是不同的，但是，所出现的误差并不是在测量过程中所产生的，而是这些工具本身就带有的误差，是由于这些工具在制作的过程中，并没有按照精准的程序进行制作，粗糙的制作会导致量具本身的大量误差，所以在进行测量时，准确性也会有所下降。

4 三坐标测量机测量误差的补偿方法

4.1 温度补偿法

为了有效地缩减三坐标测量机测量过程中所产生的误差，本文针对三坐标测量机测量误差的补偿方法进行了列举，首先，是温度补偿法，这一方法主要是针对环境温度所产生误差的原因作出了调整和改善，利用温度补偿法来突破环境和温度的限制，防止由于环境温度变化而产生测量不便。

4.2 动态误差补偿法

通过动态误差补偿法也能够减少三坐标测量机在测量过程中所出现的误差，其中应用最广泛的动态误差补偿法是软件修正补偿法，这种方法截至目前，已经实现了非常广泛的应用，主要原因是由于该方法在应用过程中所耗费的资金较少，并且应用的难度不大，比较便于操作。

5 结语

综上所述，不难看出，在当前时代发展背景下，为了有效地缩减测量过程中所出现的误差，应当针对传统测量方法中的不足不断的做出调整和改进，所以通过本文对三坐标测量机测量误差的分析可以明显地发现，影响三坐标测量机，测量精准程度的主要原因是温度和环境造成的误差以及光栅测量所造成的误差，还有一个主要的原因是在配制过程中由于装配零件的大小和形状问题所产生的误差，这些原因都应当受到重视，并且采取科学的方法予以解决。针对温度和天气环境这一原因，可以采取温度补偿法来缩减误差，防止由于温度环境变化而产生的测量不便，与此同时，还可以采取动态误差补偿法，来减少三坐标测量机在测量过程中所出现的误差，提高测量的精准程度。截至目前，该测量方法已经取得了较好的成果，值得被推广并且广泛使用。