三坐標(biāo)的測量精度及誤差分析概述1.1精度分級目前三坐標(biāo)測量機(jī)的精度分級尚無統(tǒng)一規(guī)定,按國內(nèi)外三坐標(biāo)測量機(jī)精度狀況,大體可分為三級。（1）高精度系指三坐標(biāo)測量機(jī)單軸示值精度,在1m的測量范圍內(nèi)誤差值在±5μm以下。（2）中等精度系指三坐標(biāo)測量機(jī)單軸示值精度,在1m的測量范圍內(nèi)的誤差值在±(5~15)μm以內(nèi)。（3）低精度系指三坐標(biāo)測量機(jī)單軸示值精度,在1m的測量范圍之內(nèi)的誤差值大于±15μm。1.2主要精度指標(biāo)三坐標(biāo)測量機(jī)的精度主要由以下4部分組成。（1）幾何精度幾何精度對測量機(jī)總精度起著主要影響作用,所以應(yīng)予以重視。幾何精度有以下幾項:1)工作臺面與X,Y移動平面的平行度;2)X,Y,Z向移動的直線度,每個坐標(biāo)軸都有兩個方向的直線度;3)X,Y,Z方向移動的角度變化;每個坐標(biāo)軸有3個方向的角度變化;4)X,Y,Z方向移動的相互垂直度,總共有3個垂直度。（2）示值精度示值精度是沿各坐標(biāo)軸測得的三坐標(biāo)測量機(jī)位置讀數(shù)與基準(zhǔn)長度測量系統(tǒng)讀數(shù)的差值,有3個測量參數(shù),即X,Y,Z各軸的位置精度。示值誤差主要為坐標(biāo)位置的點位精度。它不包括測頭和被測工件表面狀況及溫度的影響等。一般用激光干涉儀或刻線尺的讀數(shù)為基準(zhǔn)進(jìn)行比對。三坐標(biāo)測量機(jī)的示值精度按國際標(biāo)準(zhǔn)IsO10360——02和國GB/T16857.2——1997以及JJF1064——2000的規(guī)定,其表達(dá)式為:E=A+L/K≤B或E=A+L/K或E≤B式中:A——常數(shù)(μm),由三坐標(biāo)測量機(jī)制造廠家提供;K——無量綱常數(shù),由三坐標(biāo)測量機(jī)制造廠家提供；L——被測長度(mm);B——E的最大值(μm),由三坐標(biāo)測量機(jī)廠家提供。目前國內(nèi)三坐標(biāo)測量機(jī)的示值精度按JJG799-1992三坐標(biāo)測量機(jī)檢定規(guī)程考核,按精度高低分A,B,C3類。具體指標(biāo)如表1.1。表中L為測量長度(mm)。表1.1三坐標(biāo)示值精度分類類別示值誤差（um）A0.8+L/500B1.6+L/250C4+L/125（3）總機(jī)測精度(綜合誤差)總機(jī)測量精度有以下兩項組成。1)單軸長度測量精度單軸長度測量精度是基準(zhǔn)量塊長度與相應(yīng)的測量機(jī)測長讀數(shù)之差,分別對X,Y,Z3個坐標(biāo)軸進(jìn)行測量。受檢長度為坐標(biāo)量程的1/3,1/2和3/4。將量塊借助支架固定在平行于坐標(biāo)軸線的任意方向上，而且在被檢坐標(biāo)工作行程的中間部位。移動滑架或工作臺,使三坐標(biāo)測量機(jī)的測頭與量塊一工作面接觸測量5點,以此確定基準(zhǔn)面及其軸線;然后移動滑架或工作臺,使測頭與量塊另一工作面中心位置接觸測量,經(jīng)計算機(jī)數(shù)據(jù)處理求出測得值;讀出值與量塊的實際尺寸之差為單軸綜合誤差。2)空間長度測量精度空間長度測量精度是量塊中心長度與測量機(jī)相應(yīng)讀數(shù)的差值.量塊安放在三坐標(biāo)測量機(jī)測量空間的中央位置上,與其對角線找正,分別在4個對角線方位進(jìn)行。在每個位置上用3種長度的量塊進(jìn)行測量,其長度分別為被測軸滿量程的1/3,.1/2和3/4,最大長度可達(dá)1000mm。按上述方法同樣進(jìn)行測量,每一條對角線方位的每一尺寸至少檢定兩次,兩次測得的空間誤差均應(yīng)符合要求。按JJG799-1992的要求,綜合誤差應(yīng)不超過表5-2的規(guī)定。表5-2三坐標(biāo)綜合精度分類類別空間綜合誤差（um）單軸綜合誤差（um）A1.5+L/3001+L/400B1.5+L/2002+L/200C1.5+L/1504.5+L/125（4）長度測量重復(fù)性長度測量重復(fù)性的定義為:各量塊在每個位置上重復(fù)測量時,三坐標(biāo)測量機(jī)讀數(shù)的最小和最大數(shù)值之差。對每塊量塊在每個位置上可測得10個測量值,其最大差值即為長度測量重復(fù)性。按JJG799--1992檢定規(guī)程的規(guī)定,測量的重復(fù)性應(yīng)不超過表5-3中數(shù)值。表5-3三坐標(biāo)重復(fù)精度分類類別測量的重復(fù)性（um）A0.7B1.4C3.5（5）探測系統(tǒng)的精度按國標(biāo)GB/T16857.2——1997(相當(dāng)于ISO10360——2:1994)的規(guī)定,探測系統(tǒng)的檢測是通過測定標(biāo)準(zhǔn)球上徑向距離r值的變化范圍,驗證三坐標(biāo)測量機(jī)的探測系統(tǒng)是否符合制造廠給出的R值。用測頭檢測標(biāo)準(zhǔn)球,球的安裝應(yīng)牢固,以免產(chǎn)生偏移誤差.測頭的方位可任選,按制造廠規(guī)定的程序設(shè)置并標(biāo)定測頭系統(tǒng)。在標(biāo)準(zhǔn)球上隨機(jī)取25個典型點,測量并記錄各點的坐標(biāo)值。點在半球上的分布應(yīng)盡量均勻,用25個值計算出最小二乘球的中心坐標(biāo)值,并對25個值分別計算出徑向距離r.然后算出25個徑向距離的變化范圍(rmx——rmin)。如果未超出制造廠規(guī)定的R值,則探測系統(tǒng)的性能為合格。否則，應(yīng)對探測系統(tǒng)作徹底檢查,重新標(biāo)定測頭系統(tǒng),再測--次;如果復(fù)測的r值變化范圍小于R值,則探測系統(tǒng)性能屬合格。1.3誤差來源三坐標(biāo)測量機(jī)的誤差一般由下列幾方面產(chǎn)生:(1)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動誤差。由于加工誤差,調(diào)整精度及使用中磨損等原因,引起導(dǎo)軌運(yùn)動的直線度和垂直度等誤差。(2)機(jī)構(gòu)的剛度變形誤差。由于動載和工件重