測(cè)量不確定度評(píng)定在三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)中的應(yīng)用*

張克欣

(中國電子科技集團(tuán)公司第五十四研究所，河北石家莊 050081)

0 引言

三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)廣泛用于機(jī)械制造、儀器制造、電子工業(yè)、汽車及航空等工業(yè)部門，用于測(cè)量零件和部件的幾何尺寸、形狀以及相互位置。用三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)進(jìn)行測(cè)量時(shí)，為了確保尺寸精度的可追溯性，并將其應(yīng)用于工件尺寸的檢驗(yàn)，需要評(píng)估測(cè)量結(jié)果的不確定度。

1 工作原理

三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)［1］具有空間三個(gè)相互垂直的X、Y、Z運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌，測(cè)量時(shí)，把被測(cè)零件放在三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的測(cè)量空間內(nèi)，測(cè)頭與零件表面接觸，便可獲得被測(cè)幾何型面上各點(diǎn)的坐標(biāo)尺寸。將這些數(shù)據(jù)送入計(jì)算機(jī)，通過相應(yīng)的軟件進(jìn)行處理，就可以精確地計(jì)算出被測(cè)工件的幾何尺寸和形位公差等。

本文以三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)測(cè)量某一箱體孔徑為例，對(duì)三坐標(biāo)測(cè)量裝置測(cè)量結(jié)果的不確定度進(jìn)行相應(yīng)的評(píng)定。

2 測(cè)量方法

首先打開氣源開關(guān)，待氣壓達(dá)到0．6 MPa以上后打開控制開關(guān)，再打開計(jì)算機(jī)。根據(jù)提示完成系統(tǒng)復(fù)位，進(jìn)行測(cè)頭校正，將被測(cè)件放置在三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的測(cè)量平臺(tái)上并裝夾穩(wěn)固，進(jìn)入測(cè)量系統(tǒng)，建立測(cè)量基準(zhǔn)，測(cè)量孔徑，測(cè)量完成后輸出測(cè)量結(jié)果。

3 數(shù)學(xué)模型

D=R式中:D為被測(cè)件的孔徑，mm;R為三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)測(cè)量孔徑的讀數(shù)，mm。

4 方差和靈敏系數(shù)

5 標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量的評(píng)定

5．1 示值誤差引起的不確定度分量u1

三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)經(jīng)過校準(zhǔn)，并證明符合技術(shù)要求［2］。本三坐標(biāo)的示值誤差為(1．8+l/500)μm，l為實(shí)測(cè)長度，取100 mm。按均勻分布處理，則不確定度分量為:

5．2 測(cè)量重復(fù)性引起的不確定度分量u2

三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)對(duì)該孔徑自動(dòng)重復(fù)測(cè)量10次，得到一組測(cè)量值，100．002，100．000，100．002，100．000，99．999，99．998，100．000，100．003，100．002，100．001。算術(shù)平均值為ˉx=100．001 mm，實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差為，則測(cè)量重復(fù)性引起的不確定度分量u2=1．567μm。在程序設(shè)計(jì)中采用圖形化編程、界面簡(jiǎn)潔、運(yùn)行可靠，可以快速構(gòu)建為虛擬儀器，在一般儀器定制成本及采購周期上具有優(yōu)勢(shì)。

圖4 窗口顯示

圖5 試驗(yàn)溫度測(cè)量

5 結(jié)語

通過該檢測(cè)系統(tǒng)，可以精確跟蹤減速機(jī)運(yùn)行時(shí)各個(gè)敏感位置的溫度變化情況、直觀的數(shù)據(jù)顯示，并能保存數(shù)據(jù)供檢查。相對(duì)一般的檢驗(yàn)方式更加準(zhǔn)確，自動(dòng)化程度高，節(jié)約人力物力，更方便進(jìn)行大批量時(shí)的管理。在儀器設(shè)備開發(fā)中LabVIEW與Arduino平臺(tái)組合使得開發(fā)周期大大縮短，在工控領(lǐng)域具有很好的應(yīng)用前景。

［1］ 梁國偉，陳芳全，林祖?zhèn)ィ贚abVIEW的串口數(shù)據(jù)采集的實(shí)現(xiàn)及應(yīng)用［J］．現(xiàn)代機(jī)械，2009(10):30-31．

［2］ 楊繼志，郭 敬．Arduino的互動(dòng)產(chǎn)品平臺(tái)創(chuàng)新設(shè)計(jì)［J］．單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用，2012(4):27-29．

［3］ 惠 特 (Dale Wheat)．Arduino技術(shù)內(nèi)幕［M］．北京:人民郵電出版社，2013．