公司部門的小目標(biāo)是購入一臺(tái)高精度三坐標(biāo)測量機(jī)醇疮，經(jīng)濟(jì)回暖潜的，預(yù)算充足狰域，機(jī)器終于安裝到位。特地為它準(zhǔn)備了新的計(jì)量室依鸥，里面明亮整潔亥至，四季恒溫恒濕，畢竟優(yōu)良的環(huán)境能保證其精度贱迟，可是我們不禁會(huì)發(fā)問：三坐標(biāo)的高精度姐扮，到底是“精”在哪兒？有什么指標(biāo)么衣吠，類比于體檢茶敏，通過何種方式可以對它進(jìn)行檢查？

三坐標(biāo)的第一性能：

長度測量的準(zhǔn)確性和重復(fù)性缚俏。

ISO 10360-2: Using CMMs for length measurements

準(zhǔn)確性指測量值與其真值的接近程度惊搏。簡而言之，姚明身高兩米二六忧换，同樣前提條件下减点，一號(hào)尺子測得兩米二六點(diǎn)五，二號(hào)尺子測得一米四七倔晚，單就準(zhǔn)確性而言街粟，一號(hào)尺子準(zhǔn)確性優(yōu)于二號(hào)尺子。重復(fù)性指同樣前期下封均，正常正確多次測量稍圾，在95%概率水平兩個(gè)獨(dú)立測試結(jié)果的最大差值。同樣量姚明身高篇臭，測了一百次钠彬，大都在兩米二五點(diǎn)五到兩米二六點(diǎn)五之間轨来，只有一兩次測出來一米四七，可以認(rèn)為是偶然的捂旨，其重復(fù)性就在這一厘米之間秉唇。

當(dāng)然坐標(biāo)測量機(jī)會(huì)精確到小數(shù)點(diǎn)后更多位素矛，其重復(fù)性也會(huì)更小憨琅。

不同于使用常規(guī)測長工具，坐標(biāo)測量機(jī)長度測量的定義會(huì)繁雜一些撒蟀。

 長度測量 誤差EL

表示在經(jīng)過校準(zhǔn)的測試長度上叙谨，獲得的探針尖端與探針軸之間的橫向距離L測量值的誤差。根據(jù)ISO 10360-2 保屯，在確定長度的測量誤差時(shí)手负，需要我們準(zhǔn)備量規(guī)或是步距規(guī)，在機(jī)器測量空間的7個(gè)位置測量5種不同的長度姑尺。每個(gè)長度測量3次竟终，共產(chǎn)生的105個(gè)測量值，要求測量值與校準(zhǔn)值的偏差不得超過MPE（E0）切蟋，機(jī)器的長度測量性能方才是合格的统捶。

測量空間的7個(gè)位置如上圖所示，即四條空間對角線和三條面的對角線柄粹。

有沒有注意到上文講到兩個(gè)術(shù)語喘鸟，MPE和E0。MPE是指最大允許誤差驻右。這一項(xiàng)描述了需要使用校準(zhǔn)樣品進(jìn)行驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)時(shí)的測量誤差什黑。例如，長度測量誤差EL就屬于這種情況境猜。EL 的 L 可以是 0 也可以是150 當(dāng)然伺罗，也可以是其他數(shù)值。當(dāng)L為0時(shí)便是E0,即上文提到的情況胸叠。

長度的最大允許誤差有其標(biāo)準(zhǔn)奇巍，

表示為MPE(E0)，通常以

MPE(E0)=A + L/K 或是

MPE(E0)=A + F.L/K 來表示虎疗。

兩種方式如出一轍糜罢，如MPE（E0）= 2.5 + 1.5.L / 333 與 MPE（E0）= 2.5 + L / 222 表達(dá)得是同一精度，畢竟前式的K與后式的K/L是同一數(shù)值榄缸。

了解完了這一知識(shí)蛹吱，相信大家可以讀懂校準(zhǔn)報(bào)告上的這張圖了。

說到這里只提到準(zhǔn)確性涌疲，下面再介紹重復(fù)性晨每，不過在介紹重復(fù)性前倚胀，先引入MPE最大允許誤差的表弟：MPL，名叫最大允許界限所脉。如果在測試過程中沒有確定測量誤差可款，即不需要使用校準(zhǔn)樣品進(jìn)行驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)時(shí)，則回使用MPL克蚂，重復(fù)性區(qū)間R0就屬于這種情況闺鲸。那么驗(yàn)證機(jī)器時(shí)的MPL(R0)如何得到呢？

需要使用在7個(gè)位置對5個(gè)長度進(jìn)行3次重復(fù)測量所得的長度測量誤差埃叭，即是上文的E0摸恍，將E0的最大值減去最小值。換句話說赤屋，我們要得到35個(gè)區(qū)間立镶，這35個(gè)區(qū)間由5個(gè)長度和七個(gè)位置一同分隔，內(nèi)部是三次沒有橫向探針偏移类早，沒有額外測量工作的情況下測得的三組數(shù)據(jù)媚媒，我們將其與重復(fù)性區(qū)間MPL（R0）進(jìn)行比較，確定其重復(fù)精度涩僻。

上述的檢驗(yàn)檢測缭召，需要滿足實(shí)驗(yàn)室必備的環(huán)境要求（如溫濕度與清潔度）外，還需要所使用工件的校準(zhǔn)不確定度令哟，熱膨脹系數(shù)恼琼。同樣固定方式以及操作規(guī)范性也很重要。

三坐標(biāo)對于測點(diǎn)的識(shí)讀能力：掃描精度

ISO 10360-4: CMM in scanning mode

掃描探頭的掃描探測誤差瓜收，以及掃描時(shí)間是我們關(guān)注的兩個(gè)參數(shù)翼抡。為方便了解這兩個(gè)參數(shù)的來源，我們先介紹掃描精度的測試條件箭雪。

用直徑為3 mm的測針掃描直徑為25 mm的標(biāo)準(zhǔn)球响奋，掃描四個(gè)已知的路徑,配合下圖：1.標(biāo)準(zhǔn)球的赤道，路徑A濒秸；2.赤道平面偏移8 mm的圓路徑B救眯；3.穿過極點(diǎn)的180度半弧C；4.將C旋轉(zhuǎn)90度后再偏移8 mm的另一條半弧D邢垮。赤道和極點(diǎn)由探針的方向定義观昂。這里建議傾斜探針，以便掃描范圍覆蓋所有機(jī)器軸黔攀。

THP即掃描探測誤差疾练，指在已知輪廓模式下，掃描的所有四個(gè)截面的點(diǎn)膛胜，計(jì)算徑向距離最大值Rmax與最小值Rmin之差缔莲。此外哥纫，距測試球的校準(zhǔn)半徑的所有單個(gè)徑向距離的最大絕對誤差不得大于THP的規(guī)格值。

掃描測試持續(xù)時(shí)間：τ痴奏，指從距測試球體10 mm的起始位置到距測試球體10 mm的最終位置的四個(gè)掃描路徑的運(yùn)行時(shí)間蛀骇。因掃描精度和速度之間相關(guān)，所以掃描測試是一種性能測試读拆，測試時(shí)必須為四條路徑的運(yùn)行時(shí)間指定時(shí)間τ擅憔。

三坐標(biāo)對于測點(diǎn)的識(shí)讀能力：探測誤差

ISO 10360-5: Single stylus probing error of CMMs with contact probe systems

測量單探針探測誤差，需在一個(gè)直徑為10到50 mm之間的標(biāo)準(zhǔn)球的半球上建椰，均勻地用探針探測25個(gè)單點(diǎn)雕欺。

PFTU：單探針形狀誤差岛马。使用25個(gè)基于高斯最小二乘球面擬合的中心點(diǎn)的球半徑距離棉姐。該測試通常在所有其他測試之前完成，因?yàn)榭梢酝ㄟ^該測試快速檢測出探針系統(tǒng)中可能存在的薄弱環(huán)節(jié)啦逆。

PSTU單探針尺寸誤差伞矩。通過計(jì)算測試球的標(biāo)定直徑與從25個(gè)探測點(diǎn)計(jì)算出的高斯最小二乘球擬合的直徑之差。對于PSTU夏志，最大允許誤差未被指定乃坤，但是根據(jù)ISO 10360-2，該結(jié)果可用于得出單向測量和雙向測量的比較結(jié)果兰吁。

閱讀到這里驼吓，對于大家對機(jī)器精度的校準(zhǔn)方式與參數(shù)已經(jīng)有所了解。具備了這些知識(shí)肘抒，不妨找到自己身邊機(jī)器的檢驗(yàn)報(bào)告配赊，通過參數(shù)文字和圖表，分析一下機(jī)器的精度表現(xiàn)任感。也可以查看新修訂的ISO 10360標(biāo)準(zhǔn)积苞，更加深刻地理解規(guī)范之美。

（蔡司工業(yè)質(zhì)量 ）

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