三坐标测量机空间误差的快速检定方法

　　1　概述

　　三坐标测量机空间误差是指测量机测量空间内任一点的矢量误差,即测量空间内测量的实际坐标值与理想坐标系中的理想坐标的差值。空间矢量误差是由该点处各轴的定位误差、直线度误差、角运动误差和垂直度误差通过合成得到的一种综合误差。它真实反映了三坐标测量机的整体精度,因此,对三坐标测量机空间误差的快速检定具有重要意义。

　　测量空间误差的主要方法有以下几种:

　　①　多功能箱体:在多功能箱立体箱体有各种已标定的标准量,通过对这些标准量的测量,可以得出坐标测量机的检测误差。

　　②　标准量块法:用长度分别为最长轴满行程1/3、1/2和1/4的3种量块进行测量,一般将量块放在测量空间中部,与其对角线找正,也可用步距规进行细致的检测。

　　③　空间球板:在一平板的不同高度上分布着一系列钢球,预先对球间距进行了精密标定。当测量机对球间距进行采样时,从被测值与标定值之间的差值中,可以知道测量机的检测误差。

　　④　磁性球头棒法:磁性球头棒是由一根两端固定有高精度钢球的棒和磁性球座组成,它以球头棒的球心距作为标准量。当球头棒在测量空间转动测量时,由棒长的测量值与其标准值相比,就可以知道球心距的测量误差激光干涉仪法:以双频激光干涉仪为基础仪器,进行位置误差、直线度误差、角运动误差和垂直度误差的测量。

　　以上测量方法中,有的需要一标准实体,而对这些标准实体的标定需要更高精度的测量仪器,并且标定和复检过程也很复杂;使用双频激光干涉仪进行误差检测,仪器价格昂贵,所需时间长,对调试人员的操作水平要求高,误差检测环境要求严格;磁性球头棒法需要专门的精密定位装置,而且棒长受温度和重力造成的变形的影响。

　　2　Renishaw检测规测量空间误差

　　Renishaw检查规是一种定期检定三坐标测量机或数控机床空间精度的标准装置。它基于简化的“球棒原则”,能够完成诸如ASME B89·1·12,VDI/VDE2617, BS 6808等标准所规定的三坐标测量机使用精度的检测。它的工作原理如图1。

　　基座放置在测量机或数控机床的水平工作台上,根据测量位置要求调整基座的高度。为提高测量精度,可以把基座固定在工作台上。测杆通过3个小精密钢球架在基座顶端的精密红宝石球上,形成一个以红宝石球心为中心的精密轴承。由于配重的平衡作用,使得测杆在探针上施加一个2mg的向下的力,该力的大小不足于造成触发式测头的误触发。这样,测杆在探针的带动下可以在水平60,±45°垂直范围内精确旋转。

　　首先,以操纵杆方式测量基座上红宝石球心的坐标。然后让计算机控制测头按预定路径到达测量位置,控制探针沿径向触发测杆另一端的精密球,坐标测量机将自动记录触发位置的坐标值。测量值对R的偏离即表示该测量位置的空间误差值,测杆长度有6种,可以适应不同测量范围的需要。比较同一点半径的多次测量值,可获得该点的重复性误差。