作為高精度的測量設(shè)備,三坐標測量機的測量誤差問題一直存在,為了進一步提高該設(shè)備的應用價值,許多專業(yè)人員針對三坐標測量機的各類誤差,提出了相應的補償方法,盡可能的消除各類誤差,得到準確的測量結(jié)果。 三坐標測量機常見誤差類型
在相關(guān)理論基礎(chǔ)上,三坐標測量機的誤差類型可以分為兩類,即靜態(tài)誤差、動態(tài)誤差,其中靜態(tài)誤差的特點在于其誤差值會始終保持在穩(wěn)定水平,而動態(tài)誤差則會隨著存在時間的增長而增加,所以在誤差補償角度上,應當先對兩種誤差進行了解,再選擇相應的方法。今天將介紹三坐標測量機靜態(tài)誤差、動態(tài)誤差的產(chǎn)生原因以及事例表現(xiàn)。
?。?)靜態(tài)誤差。三坐標測量機的靜態(tài)誤差產(chǎn)生原因一般在于:外部因素對設(shè)備結(jié)構(gòu)造成了瞬時性影響,此類影響帶來的誤差因為影響轉(zhuǎn)瞬即逝,所以不容易發(fā)生變化,但這一表現(xiàn)不代表靜態(tài)誤差的影響力不大,因為在通常情況下靜態(tài)誤差的誤差值要大于動態(tài)誤差的初始值,乃至動態(tài)誤差經(jīng)過一段時間發(fā)展后也無法超過靜態(tài)誤差值,所以應當對靜態(tài)誤差保持重視。例如,在三坐標測量機測量當中,其測頭測針存在磨損現(xiàn)象,此時就會形成靜態(tài)誤差)
(2)動態(tài)誤差。三坐標測量機動態(tài)誤差的產(chǎn)生原因有很多,例如溫度、灰塵、人工等外在因素,此類誤差在大部分情況下都會隨著時間的延長而增加誤差值,但在特殊情況下會表現(xiàn)出不穩(wěn)定的動態(tài)化表現(xiàn)。例如:在三坐標測量機測量當中,周邊的溫度、灰塵會隨著時間累積而增長,相應引起的測量誤差值也會隨之增長,這即為動態(tài)誤差的常規(guī)表現(xiàn);在人工因素下,介于人工不穩(wěn)定性的特征,其來點測量速度會不平衡,但具體表現(xiàn)卻無法預測,由此就形成了不穩(wěn)定的動態(tài)誤差表現(xiàn)。
此外,在靜態(tài)誤差與動態(tài)誤差的綜合角度上,靜態(tài)誤差本身雖然不會因為時間增長而發(fā)生變化,但在其他因素條件下,其會出現(xiàn)動態(tài)性表現(xiàn),例如測頭測針磨損現(xiàn)象就會在長期應用當中愈發(fā)嚴重,這即為一種動態(tài)性表現(xiàn),針對這一現(xiàn)象,在誤差補償中影響以當前靜態(tài)誤差值為基準來進行計算,以保障計算結(jié)果準確性。
三坐標測量機常見誤差補償方法
結(jié)合相關(guān)理論得知,三坐標測量機誤差補償方法主要有三種,即溫度補償法、軟件修正補償法、測量力誤差補償法,對此下文將進行相關(guān)分析。
溫度補償法
溫度是引起三坐標測量機誤差的重要因素,且在此因素條件下,靜態(tài)誤差與動態(tài)誤差可能同時存在,所以在測量當中采用溫度補償法是消除測量誤差的重要舉措。在相關(guān)理論當中,溫度補償法分為三個部分,即標溫下結(jié)構(gòu)參數(shù)標定、溫度實時采集、誤差系數(shù)補償,下面對三個步驟的具體內(nèi)容進行分析。
(1)標溫下結(jié)構(gòu)參數(shù)標定。在溫度引起的靜態(tài)誤差當中,需要先確認正常溫度條件下,設(shè)備低誤差參數(shù),即三坐標測量機未受溫度影響之前,其所有結(jié)構(gòu)的參數(shù)數(shù)值,確認之后即可得到一個標準的對比參數(shù)集,主要用于之后的誤差值對比當中。
(2)溫度實時采集。在完成上述參數(shù)標定工作之后,需要對當前存在溫度誤差的三坐標測量機。依照標定參數(shù)集中的每個參數(shù)項進行實際測量、采集,以得到設(shè)備當前的參數(shù)集合。之后將參數(shù)標定結(jié)果與實際采集結(jié)果相互對比,即可得到當前三坐標測量機誤差與標準參數(shù)之間的差距,以供后續(xù)補償調(diào)整。
(3)誤差系數(shù)補償。根據(jù)上述溫度實時采集與標定參數(shù)的對比結(jié)果,可以采用溫度熱變形誤差公式來進行補償,在補償過程當中,要將對比得出的三坐標測量機實際誤差與參數(shù)誤差的比值代入公式當中,通過數(shù)值補償將設(shè)備參數(shù)調(diào)整到與標定參數(shù)一致的水平下即可。
此外,介于上述分析可見,溫度補償法的應用相對復雜,且需要進行多項對比,那么為了保障該方法應用順利,建議采用仿真軟件來模擬標定參數(shù)設(shè)備與誤差設(shè)備,以此得到兩個模型,借助模型的直觀性可以簡化其中計算過程。
軟件修正補償法
軟件修正補償法是一種針對三坐標測量機動態(tài)誤差來進行補償?shù)姆椒?,在實際應用當中十分常見。具體應用上,介于上述動態(tài)誤差的溫度、環(huán)境、人工分析結(jié)果可見,動態(tài)誤差可以被分為兩個類型,這兩個類型被稱為實時性動態(tài)誤差、非實時性動態(tài)誤差,那么針對實時性動態(tài)誤差,在軟件修正補償法當中,直接對現(xiàn)場誤差數(shù)據(jù)進行調(diào)整,使其與標準參數(shù)一致即可;針對非實時性誤差,則利用采集系統(tǒng)來獲得設(shè)備當前誤差系數(shù),再結(jié)合標準系數(shù)進行矯正即可。
測量力誤差補償法
在三坐標測量機應用當中,如果其測量力存在異常容易導致側(cè)桿彎曲,相應引起誤差現(xiàn)象,此類誤差屬于非實時性動態(tài)誤差,那么針對此類誤差,除了上述提到的軟件修正補償法以外,還可以采用測量力誤差補償法來進行調(diào)整。具體應用當中,首先利用仿真軟件(或其他建模軟件)來建立三坐標測量機的測頭、測桿結(jié)構(gòu)模型,其次將當前測量力輸入模型當中,在看測桿是否彎曲、彎曲程度,如果存在彎曲,則減弱模型中的測量力,直至測桿不彎曲,且滿足測量需求位置,最終將模型測量力參數(shù)輸入三坐標測量機當中即可起到應有的效果。