4．补充校准

(1)测量重复性的校准

测量重复性在国家标准GB/T 16857.2中未做规定，可做补充校准，它是指对被测基准长度在同一位置上多次测量时，其测量结果的一致程度。

三坐标测量机产生测量结果的差异，主要是由于支承运动滑架的滚动轴承的偏心、测量滑架位移时倾斜变化、气浮导轨的气隙变化、测头停止时加速度的波动及定位重复性误差、机械变形等因素引起的。

测量机重复性校准按测头的触测方向不同，可分为单向和双向重复性校准。

测量重复性以量块或步距规作为测长基准，在各轴任意行程长度上进行，测量方法与校准示值误差时的方法相同，对每一个长度进行多次测量，求出实验标准偏差，即为测量重复性误差。

测量重复性是三坐标测量机很重要的一项准确度指标，但不少生产厂家并未给出这项误差要求。有的仪器虽给出了重复性误差。但是给出的值是测头定位的重复性误差，与测量重复性定义不同。

(2)探测(测头)系统的校准

①探测系统联机触测重复性。探测系统与三坐标测量机主体联机校准项目是探测系统一维、二维、三维触测重复性(或定位重复性)。校准工具为标准量块、环规、标准圆球，方法如下。

一维触测重复性校准用一块20 mm的量块或卡规，测头在量块两端面触测50次，求出单个长度与算术平均值之间的差值，其中95％的偏差值小于允许值。这一测量应在X,Y,Z三个方位上进行。也可以用测头触测量块端面20次，求出20次测量的标准偏差，2σ不应超过允许值。

二维触测重复性用一个20 mm的标准环规校准，三维触测重复性用一个φ20的标准圆球校准。标准环规及标准圆球的圆度误差小于允许值的1/5。

校准时分别在XY,YZ,ZX坐标面内任意位置上，以测头在环规测量面上触测50个点。环规触测的50个点应尽量均匀分布在整个圆周上。

二维、三维触测重复性可按下面方法求得，其中最大值与最小值根据单独一个触点的坐标值，计算中心点的坐标值，圆的半径以及触点至中心点的间距之差为二维触测重复性。

三维触测重复性的校准方法同校准规范中探测系统的校准方法。

二维、三维触测重复性也可以分别测出20个环规直径或20个圆球直径，然后分别求出标准偏差σ值，用2σ值来判定是否合格。

例用一个19.950 mm的标准圆球，校准测头三维触测重复性，每次在标准圆球触测5个点，求出一系列直径为：19.948,19.949,19.949,19.948,19.948,19.949,19.948,19.949,19.949(单位为mm)。

求出标准偏差。

取2σ值为测头三维触测重复性误差，其值为1um。

②探测系统测力校准。探测系统的测力校准应在测头系统工作状态下进行，用灵敏度为0.001～0.01N的测力计在测头XY平面内，以每隔60^o的位置进行。为了找到最大测力值，以原起始位置在错位30^o每隔60^o位置重新测量六个位置，以三个测力的最大值的平均值为测量值。

如按图8.3.11给出位置校准测力并将结果列于表8.3.2，给出测力变化曲线如图8.3.11所示，就清楚表明了，由于触发测头的结构特点，测力是变化的。与三个对支点相对应的位置(0^o,120^o,240^o)测力最大，而三对支点处(60^o,180^o,300^o)测力量小，而另外六个相隔30^o的位置处，测力大小均匀。所以在校准时应不少于六点。

图8.3.11 测头360^o内的测力变化

表8.3.2 测力数据

(3)过载保护回零误差校准

以探测系统最大测杆行程和最大摆角多次触测的重复性为过载保护回零误差。

这项校准由探测系统触测仪来完成。测试仪的触块以测杆允许的最大行程位移，触测一次后回零，要停顿15～20s，待测头恢复原位再进行下一次触测。共运行20次。求出标准偏差按两倍计算，即为回零误差。

也可以坐标机控制测杆最大行程来校准回零误差。在使用中的一头系统不必进行此项校准，防止测头损坏。

(4)测头系统的预行程及预行程变差校准

可用测头系统测试仪进行。将被检测头系统安装在仪器的立柱上，测头的测杆通电成为导体。仪器上的触块以0.48 m/min的速度与测头球体接触，以接触点发讯(相当于猫眼原理)锁存方式重复测量5次，由光栅检测系统计数，取平均值作为触测点的起始坐标。然后再以测头系统发讯锁存方式重复测量10次，取平均值与接触点的起始坐标之差，即为该点的预行程。

按上述方法再测出XY平面360^o范围内每隔60^o方向上的预行程。预行程最大值与最小值之差即为预行程变差。

相关链接：三坐标测量机的检定（二）

文章来源：《计量器使用与维护》

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