基于多参数的三坐标机精度评价方法

　　目前， 对三坐标测量机(Coordinate MeasuringMachine，CMM) 的检测验收存在诸多标准， 如BS6808、ISO 10360、VDI/VDE 2617 等， 国内通常都以CMM 品牌所属国的标准作为验收依据。作为仪器操作人员， 日常若想要了解探针的精度往往只能借助机器自带的测量软件来查看， 缺乏一套科学合理的自检方法。为此，本文以部分参数因子结合数理统计方法，讨论测量系统分析(MSA)的重复性与再现性，及影响上述两个特性的变化因子(操作人员、测量工件等)，同时将针对测量系统的稳定性、线性及偏差建立一套系统测量能力的评价方法， 便于测量人员日后能够对探针精度进行及时了解和掌握。

　　1 多参数评价概要

　　实验方法以空间长度测量不确定度作为精度评价依据[1]，其样本来源于若干组量块的实测数据。在长度测量的评价过程中涉及5 类特性指标，包括：稳定性、线性、偏差、重复性及再现性，而对CMM 精度的评价也正是对这5 类指标的评价。依据长度测量的性质，定义这5 类测量特性。

　　1.1 稳定性

　　稳定性是指在不同时间区段内， 使用同台测量设备对同工件进行测量，得出实测值的波动情况。

　　1.2 偏差与线性

　　偏差指实测值与名义值的差值，即测量误差，通常是以对同规格工件重复测量后得到的测量均值与名义值的差值来评价测量系统的偏差。

　　线性则是指测量系统在一定的评价区间内， 实测值与名义值的线性关系。假设名义值为X， 实测值为Y， 为了判断CMM 是否属于理想的线性测量系统，定义Y=A+BX， 其中A 为CMM 的测量偏差，B 为CMM测量特性的线性关系， 若满足Y=X 则证明测量系统的线性关系式成立，图1对这一线性关系做出了解释。

　　1.3 重复性与再现性

　　重复性指同一检测人员操作同一测量设备， 重复测量同一工件所得实测值的变化情况，任何测量系统均存在重复性。再现性与重复性的区别仅在于操作人员的数量，对数据再现性的分析是将检测人员数量由一人变为多人。同样，任何测量系统也均存在再现性。

　　2 实验参数设计

　　在CMM 测量过程中, 实测数据易受到诸多因素的影响[2]，如机器周边环境这类非人为因素的干扰，以及操作人员在测量过程中引入的测量误差等。考虑到实验在整个测量环节中的环境温度、湿度均可控，符合ISO 10012(2003)中的各项规范要求，故可将温度、湿度对数据的影响忽略不计。

　　确定实验中所涉及到的各类变化因子及因子水准，选取方案如下：

　　被测工件：分别选取长度为200、300、400、500 mm4 个不同规格尺寸的三等量块，则因子水准定为4。