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蔡司三坐標(biāo)的第一性能:
長(zhǎng)度測(cè)量的準(zhǔn)確性和重復(fù)性。
ISO 10360-2: Using CMMs for length measurements
準(zhǔn)確性指測(cè)量值與其真值的接近程度。簡(jiǎn)而言之,姚明身高兩米二六,同樣前提條件下,一號(hào)尺子測(cè)得兩米二六點(diǎn)五,二號(hào)尺子測(cè)得一米四七,單就準(zhǔn)確性而言,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,正常正確多次測(cè)量,在95%概率水平兩個(gè)獨(dú)立測(cè)試結(jié)果的最大差值。同樣量姚明身高,測(cè)了一百次,大都在兩米二五點(diǎn)五到兩米二六點(diǎn)五之間,只有一兩次測(cè)出來(lái)一米四七,可以認(rèn)為是偶然的,其重復(fù)性就在這一厘米之間。
當(dāng)然坐標(biāo)測(cè)量機(jī)會(huì)精確到小數(shù)點(diǎn)后更多位,其重復(fù)性也會(huì)更小。
不同于使用常規(guī)測(cè)長(zhǎng)工具,蔡司三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)長(zhǎng)度測(cè)量的定義會(huì)繁雜一些。
測(cè)量空間的7個(gè)位置如上圖所示,即四條空間對(duì)角線和三條面的對(duì)角線。
有沒有注意到上文講到兩個(gè)術(shù)語(yǔ),MPE和E0。MPE是指最大允許誤差。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(cè)量誤差。例如,長(zhǎng)度測(cè)量誤差EL就屬于這種情況。EL 的 L 可以是 0 也可以是150 當(dāng)然,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。
長(zhǎng)度的最大允許誤差有其標(biāo)準(zhǔn),
表示為MPE(E0),通常以
MPE(E0)=A + L/K 或是
MPE(E0)=A + F.L/K 來(lái)表示。
兩種方式如出一轍,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。
了解完了這一知識(shí),相信大家可以讀懂校準(zhǔn)報(bào)告上的這張圖了。
說(shuō)到這里只提到準(zhǔn)確性,下面再介紹重復(fù)性,不過(guò)在介紹重復(fù)性前,先引入MPE最大允許誤差的表弟:MPL,名叫最大允許界限。如果在測(cè)試過(guò)程中沒有確定測(cè)量誤差,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,重復(fù)性區(qū)間R0就屬于這種情況。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(duì)5個(gè)長(zhǎng)度進(jìn)行3次重復(fù)測(cè)量所得的長(zhǎng)度測(cè)量誤差,即是上文的E0,將E0的最大值減去最小值。換句話說(shuō),我們要得到35個(gè)區(qū)間,這35個(gè)區(qū)間由5個(gè)長(zhǎng)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,沒有額外測(cè)量工作的情況下測(cè)得的三組數(shù)據(jù),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。
上述的檢驗(yàn)檢測(cè),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,熱膨脹系數(shù)。同樣固定方式以及操作規(guī)范性也很重要。
蔡司三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)對(duì)于測(cè)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(cè)誤差,以及掃描時(shí)間是我們關(guān)注的兩個(gè)參數(shù)。為方便了解這兩個(gè)參數(shù)的來(lái)源,我們先介紹掃描精度的測(cè)試條件。
用直徑為3 mm的測(cè)針掃描直徑為25 mm的標(biāo)準(zhǔn)球,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;2.赤道平面偏移8 mm的圓路徑B;3.穿過(guò)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。赤道和極點(diǎn)由探針的方向定義。這里建議傾斜探針,以便掃描范圍覆蓋所有機(jī)器軸。
THP即掃描探測(cè)誤差,指在已知輪廓模式下,掃描的所有四個(gè)截面的點(diǎn),計(jì)算徑向距離最大值Rmax與最小值Rmin之差。此外,距測(cè)試球的校準(zhǔn)半徑的所有單個(gè)徑向距離的最大絕對(duì)誤差不得大于THP的規(guī)格值。
掃描測(cè)試持續(xù)時(shí)間:τ,指從距測(cè)試球體10 mm的起始位置到距測(cè)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。因掃描精度和速度之間相關(guān),所以掃描測(cè)試是一種性能測(cè)試,測(cè)試時(shí)必須為四條路徑的運(yùn)行時(shí)間指定時(shí)間τ。
蔡司三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)對(duì)于測(cè)點(diǎn)的識(shí)讀能力:探測(cè)誤差
ISO 10360-5: Single stylus probing error of CMMs with contact probe systems
測(cè)量單探針探測(cè)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,均勻地用探針探測(cè)25個(gè)單點(diǎn)。
PFTU:?jiǎn)翁结樞螤钫`差。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。該測(cè)試通常在所有其他測(cè)試之前完成,因?yàn)榭梢酝ㄟ^(guò)該測(cè)試快速檢測(cè)出探針系統(tǒng)中可能存在的薄弱環(huán)節(jié)。
PSTU單探針尺寸誤差。通過(guò)計(jì)算測(cè)試球的標(biāo)定直徑與從25個(gè)探測(cè)點(diǎn)計(jì)算出的高斯最小二乘球擬合的直徑之差。對(duì)于PSTU,最大允許誤差未被指定,但是根據(jù)ISO 10360-2,該結(jié)果可用于得出單向測(cè)量和雙向測(cè)量的比較結(jié)果。
閱讀到這里,對(duì)于大家對(duì)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),不妨找到自己身邊機(jī)器的檢驗(yàn)報(bào)告,通過(guò)參數(shù)文字和圖表,分析一下機(jī)器的精度表現(xiàn)。也可以查看新修訂的ISO 10360標(biāo)準(zhǔn),更加深刻地理解規(guī)范之美。
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