微机综合测量系统的误差因素分析旋挖钻

微机综合测量系统的误差因素分析

微机综合测量系统的误差因素分析 2011年12月09日 来源： 摘　要:分析了采用微机综合测量系统检测机械零件尺寸及形位误差时的主要误差因素，并提出了消除或减小误差的方法。 　　关键词:微机综合测量系统　误差分析

Error Factor Analysis of PC Composite Measuring Systems

Luo Ning et al

Abstract:The main error factors effecting the accuracy of PC composite measuring systems for measuring dimension, form and position errors of workpieces are analyzed, and the methods to cancel or reduce the errors are presented.

Keywords:PC composite measuring system　error analysis

1．引言

使用常规量具对机械零件的尺寸和形位误差进行综合测量时，由于是手工操作，存在较大人为误差，测量精度及测量效率均较低，有时还需设计制造专用检具，以解决被测工件定位问题。如工件的被测要素较多，则测量难度更大，测量数据的综合处理也更为复杂。　　为满足现代化大规模生产对零件的尺寸和形位误差进行实时、准确、快捷检测的要求，在机械加工中采用各种类型的微机综合测量系统取代手工测量已成为发展趋势。　　微机综合测量的一般原理如图1所示。测量时，利用传感器采集被测信号，对采样信号进行前置处理后（如放大、A/D转换等），输入微机进行数据综合处理，最后显示或打印测量结果。

图1　微机综合测量原理框图

2．微机综合测量系统误差分析

影响微机综合测量系统精度及可靠性的误差因素主要有以下几项：　　（1）传感器的非线性误差　　在微机综合测量中应用较为普遍的电感式传感器的线性范围一般小于其整个测量范围，如传感器工作于非线性范围，则会产生较大的测量误差。即使是同一型号的传感器，其线性范围也不完全相同，而且线性特征也存在差异（而在计算模型中通常假设同一型号传感器的线性特性一致）。一般在测量范围的中点附近线性较好，而在测量范围的两端线性则差一些（而在实际测量中被测要素范围则可能正好处于测量范围的边缘附近）。因此，对于测量精度要求很高的测量场合，必须采取相应措施对传感器的非线性误差进行补偿。　　（2）运算放大器的误差　　在运算放大器设计合理，功率裕度较大，多通路输入、输出时屏蔽良好的情况下，该误差可忽略不计。　　（3）理论测量点与实际测量点不一致引起的误差　　虽然测量前可利用标准样件对理论测量点进行标定，但由于传感器的安装误差、被测零、部件的制造及装配误差等因素的影响，实际测量点仍可能偏离理论测量点，从而引起误差。如图2所示，当测量孔径D时，被测孔的横剖面内实际测量线与理论测量线不重合时引起的孔径D的测量误差为

ΔD1=2ΔR=Rθ=c2/R （1）

图2　被测孔的横剖面

如图3所示，被测孔的纵剖面内实际测量线与理论测量线不重合时引起的孔径D的测量误差为

ΔD2=Rθ2 （2）

图3　被测孔的纵剖面

由式（1）和式（2）可知，被测孔横剖面内的测量误差对小孔影响较大；纵剖面内的测量误差对大孔影响较大。　　（4）运动机构的误差　　测量时，传感器要随测头在被测部位往返运动，其测量精度直接受运动机构误差的影响。运动机构误差的大小主要取决于运动部件的制造和装配精度。　　（5）定位基准的误差　　将工件置于检测工作台上测量时需要定位，定位方式以一面两销定位法较为常见。由于定位机构的销孔和销轴间存在间隙，可能使重复性检测中的测量位置产生微量偏移，即传感器在各次测量中的位置互不重合，从而造成测量误差。该误差主要对形位误差测量精度影响较大。　　（6）被测工件形状不准确引起的误差　　传感器触测工件表面时，如果工件存在形状误差，就可能使传感器偏离理论测量位置。如被测孔存在圆度误差时，均布的多

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