三坐标测量的误差分析及校正
三坐标测量时的余弦误差分析
三坐标测量时的余弦误差分析摘要：三坐标测量机是一种十分常见的测量仪器，在航空航天、船舶、汽车制造等行业的实际测量工作中具有广泛的应用。
三坐标测量机以其高精度以及快速的数据处理能力能够快速准确地评价产品尺寸和几何公差，快速准确的实现对产品表面质量的评价判断。
三坐标测量机是通过红宝石测球采集元素点，利用测球的半径补偿而得到测量点坐标的位置。
在利用三坐标测量机测量零件时，三坐标测量软件在自动补偿的过程中会出现测球半径补偿误差。
本文通过对产生余弦误差的原因进行分析，采取正确的测量方法，尽量减小余弦误差，提高测量精度。
关键词：三坐标测量机；余弦误差；引言三坐标测量机在制造业中使用广泛，用于对产品的尺寸及其几何公差进行测量，因其测量精度高、测量速度快，在实际应用中常用于测量长度、直径、角度、孔的位置度、轮廓度等特性，对于叶轮、叶片等复杂三维曲面的产品也能够使用三坐标完成高效率的检测。
但在实际测量过程中，存在着余弦误差影响测量的准确性，它随着测球直径、测头行进方向、被测表面的角度等不断变化，在手动采点测量模式下受人为影响较大，是测量过程中不可忽略的误差，因此，如何减小并规避余弦误差是值的研究并在测量过程中注意的问题。
1.三坐标测量机概述三坐标测量机属于三维测量技术，其测量原理是通过测出零件表面点位于空间三维坐标系的位置，将这些点的坐标值经过计算机数据处理，拟合形成所测量的元素，再经过最小二乘法、最大内切法、最小外接法等数学方式计算得出被测元素尺寸值的一种测量方法。
三坐标测量机属于接触式测量，以红宝石测球触测被测表面，是目前应用最为广泛的测量方式，但是其测量部位需要直接与测球接触，因此当测量部位过深、过于狭窄等不易触测部位时就难以实现测量，因此有一定的局限性，但只要是测球能够直接触碰的部位，基本都能够实现分析测量。
目前出现了新型的复合式三坐标，是将接触式测量与非接触式测量结合在一起，在传统的以测针接触被测表面的接触式测量基础上，增加了光学测头等非接触式测量部件，使得三坐标的测量范围进一步加大，使用性能进一步加强，是测量机今后发展的主要趋势。
对三坐标测量机数据修正方法
对三坐标测量机数据修正方法
三坐标测量机数据的修正方法主要有以下几种：
1. 环境修正：三坐标测量机数据受环境因素影响较大，如温度、湿度、气压等因素都会对测量结果产生一定的影响。
因此，在进行测量之前需要对环境进行修正，使其稳定在一个合理的范围内。
2. 仪器修正：三坐标测量机在使用过程中，可能会出现误差或漂移，导致测量结果不准确。
此时需要进行仪器修正，包括零点校准、补偿系数调整等操作，以确保测量结果的准确性。
3. 数据处理修正：三坐标测量机采集的数据可能存在噪声、干扰等问题，也需要进行数据处理修正。
常用的方法包括滤波、插值、平滑等操作，以提高测量数据的精度和稳定性。
4. 软件修正：三坐标测量机使用的软件也可能存在BUG或者算法不准确的问题，需要及时升级或者进行修正，以保证测量结果的准确性。
三坐标报告解读
三坐标报告解读三坐标测量报告解读一、引言三坐标测量是一种精确测量工艺，广泛应用于工业制造、机械加工、模具制造等领域。
本报告将对三坐标测量结果进行解读，并分析其中的误差和改进措施。
二、测量结果我们对一件零件进行了三坐标测量，得到了如下结果：1. 点测量数据在点测量方面，我们先选取了五个关键点进行测量，得到了它们的坐标值。
通过测量数据可以看出，这五个点的坐标值与设计要求的数值基本一致，说明零件的加工工艺比较精确。
然而，在测量过程中，我们发现了一个问题：由于测头靠近较小的孔，测量结果存在一定的误差，这是由于测头的尺寸和形状限制造成的。
因此，在今后的测量过程中，我们应该避免靠近较小的孔进行测量。
2. 线测量数据我们还对零件的某一条直线进行了测量，并得到了其长度和直线度。
测量结果显示，该直线的实际长度与设计要求的长度存在一定的差距，超出了公差范围。
通过分析发现，这是由于测量中使用的测头尺寸太大，没有能够准确地测量出直线的实际长度。
因此，在今后的测量中，我们应该选择更小的测头，以提高测量精度。
同时，通过测量得到的直线度数据显示，零件的直线度在公差范围内，说明加工过程中保持了较好的直线度。
然而，我们还需要注意到，测量结果的直线度与设计要求的直线度存在一定的偏差。
这是由于测量中存在的一些系统误差造成的，包括三坐标测量机的定位误差和测头的非线性误差。
因此，在今后的测量中，我们应该采取一些措施来减少这些系统误差的影响，如定期校准测量机和使用更高精度的测头。
3. 面测量数据我们还对零件的某一个平面进行了测量，并得到了其平面度和平行度数据。
测量结果显示，零件的实际平面度和设计要求的平面度基本一致，说明加工过程中保持了较好的平面度。
然而，我们还需要注意到，测量结果的平面度与设计要求的平面度存在一定的偏差。
这是由于测量过程中的系统误差造成的，包括三坐标测量机的定位误差和测头的非线性误差。
因此，在今后的测量中，我们应该采取一些措施来减少这些系统误差的影响。
三坐标测量机的测量结果偏差过大的原因
三坐标测量机的测量结果偏差过大的原因
在使用三坐标测量机进行测量时，如果遇到测量结果偏差过大，那么请按以下方法进行问题排查。
三坐标测量机的测量结果偏差过大原因分析：
1.装夹工件不可靠。
2.工件表面粗糙度过大或者工件表面附着脏物。
3.三坐标测量机附件连接不可靠。
4.进行测针校正。
5.测量方法错误。
三坐标测量机的测量结果偏差过大解决方案：
1.工件在测量时（尤其是质量较小的工件），应确保有夹具装夹，测量时不能有相对移动，这将有助于提高测量的准确性。
2.被测工件在测量前应先进行恒温处理，然后认真清理清洁被测物体表面，保证无赃物以及表面光洁度。
3.进行测量前确保所有附件连接的可靠性。
4.当更换测针进行测量时，请先进行三坐标测针的装配及校正，保证测量结果的可靠性。
5.合理正确的测量方案，将会有效的提高测量的准确性，请在测量前对被测方案进行合理性确认。
6.另外，由于环境条件因素也可引起测量误差，请在正确的环境下进行测量。
三坐标校正误差计算公式
三坐标校正误差计算公式引言。
三坐标测量是一种常见的测量方法，广泛应用于工程测量、地质测量、建筑测量等领域。
在进行三坐标测量时，由于各种因素的影响，测量结果往往会存在一定的误差。
因此，对三坐标测量结果进行校正是非常重要的。
本文将介绍三坐标校正误差的计算公式及其应用。
一、三坐标校正误差的来源。
在进行三坐标测量时，误差的来源主要包括以下几个方面：1. 仪器误差，包括仪器的刻度误差、零点误差、非线性误差等；2. 环境因素，包括温度、湿度、大气压等环境因素的影响；3. 操作误差，包括人为的操作不当、测量时的振动等因素；4. 测量对象的特性，包括测量对象的形状、表面质量等因素。
以上这些因素都会对三坐标测量结果产生影响，因此需要对测量结果进行校正，以提高测量的精度和准确性。
二、三坐标校正误差的计算公式。
在进行三坐标校正时，需要先对测量结果进行分析，找出误差的来源，然后根据误差的来源选择相应的校正方法和计算公式。
下面将介绍一些常用的三坐标校正误差的计算公式。
1. 仪器误差的校正。
在进行三坐标测量时，仪器的误差是一个重要的影响因素。
对于仪器的刻度误差、零点误差、非线性误差等，可以采用以下公式进行校正：校正后数值 = 原始数值 + 误差值。
其中，误差值可以通过仪器的校准数据或者其他方法来获取。
2. 环境因素的校正。
环境因素对三坐标测量结果也会产生一定的影响。
对于温度、湿度、大气压等环境因素的影响，可以采用以下公式进行校正：校正后数值 = 原始数值 + 环境因素引起的误差值。
其中，环境因素引起的误差值可以通过环境监测仪器来获取。
3. 操作误差的校正。
操作误差是指在进行测量时由于操作不当、测量时的振动等因素引起的误差。
对于操作误差，可以采用以下公式进行校正：校正后数值 = 原始数值 + 操作误差值。
其中，操作误差值可以通过对操作过程进行分析和改进来获取。
4. 测量对象特性的校正。
测量对象的特性对测量结果也会产生一定的影响。
三坐标测量中的误差分析
产能经济395三坐标测量中的误差分析方 强 航空工业光电所摘要：在当前测量工作过程中，三坐标测量属于常见的一种测量方法，也是一种比较理想的测量方法。
在三坐标测量过程中，为能够使其测量结果准确性及测量效率得到更好保证，十分重要的一点就是应当控制其误差，也避免误差影响其准确率。
本文就三坐标测量中的误差进行简单分析，从而为更好进行三坐标测量提供理论基础及理论支持。
关键词：三坐标测量；误差；分析中图分类号：TH721 文献识别码：A 文章编号：1001-828X(2018)004-0395-01随着现代加工业的不断发展，在测量工作中对于测量质量及效率也有着越来越高的要求，各种现代化测量方法也得到广泛应用，而三坐标测量就是其中比较重要的一种。
在三坐标测量工作中，很多因素均会影响其测量的准确性，而测量中的误差就是重要影响因素。
所以，在实际测量过程中，应当对测量中的误差积极分析，以便能够选择更好的方法及对策，从而使测量准确性得以有效提升。
一、坐标系因素引起测量误差分析1.坐标系构建相关元素均应具备充分稳定性在构建坐标系过程中，需要运用一个平面。
在实际测量过程中虽然能够提高该面加工精度，然而其面积范围比较小，若测量对象与坐标中距离相对比较远，或者测量范围面积比较大的情况下，在坐标系中存在的很小差异均会造成测量对象数据有很大程度波动，从而测量所得到数据也就缺乏说服力度。
因此，在建立零件坐标系过程中，应当尽可能多地实行取点，并且应当尽量扩大取点尺寸范围。
2.坐标系的相关特征元素应具备充足代表性在建立基准面过程中，测量点应当避免选择毛刺、粗糙及磕碰位置。
并且所选择位置点尽量不要为测量面边角，在取点时应当尽可能多地选择点位置。
在构建基准坐标系过程，若存在圆孔情况，应当从多个方面考虑测量结果相关影响因素。
比如孔的圆度、圆柱度以及垂直度等相关因素。
在选择测量点时，应尽可能将毛刺、粗糙面及磕碰位置避开。
先进行手动测量，而后实行自动测量，且应当将自动测量数据作为最终数据。
三坐标测量机测量误差分析及补偿方法
三坐标测量机测量误差分析及补偿方法发布时间：2021-01-12T05:24:05.499Z 来源：《中国科技人才》2021年第1期作者：田晓春[导读] 为了更好地对三坐标测量机测量的误差进行分析和研究，所以本文首先主要对三坐标测量机的含义以及测量原理进行了明确，其次，在多方面对三坐标测量机的测量误差展开分析，这样能够有效地提高分析的效果。
中车齐齐哈尔车辆有限公司黑龙江齐齐哈尔 161002摘要：为了更好地对三坐标测量机测量的误差进行分析和研究，所以本文首先主要对三坐标测量机的含义以及测量原理进行了明确，其次，在多方面对三坐标测量机的测量误差展开分析，这样能够有效地提高分析的效果。
与此同时，在对三坐标测量机误测量误差展开分析时，主要从以下三个方面展开：第一是环境温度误差，第二是光栅误差，第三是装配误差，这三方面都能够有效的对测量误差进行分析，并且能够取得较好地效果。
本文还针对三坐标测量机测量误差的补偿方法展开了研究，在研究过程中，主要从两方面开展，第一是温度补偿法，第二式动态误差补偿法。
关键词：三坐标测量；误差分析；补偿1 三坐标测量机的含义及测量原理三坐标测量机是属于当前时代发展背景下的新型高精度的测量仪器，相比传统的测量以及三坐标测量机，能够更加稳定地提高测量的效果，防止出现测量失误，并且能够提高测量的精准程度。
与此同时，本文针对三坐标测量机的测量原理也展开了研究和分析，可以明显地发现，三坐标测量机主要是通过坐标测量的原理来进行实物测量，首先，在生活中寻找需要测量的物体，并且将物体当中的几何元素提取出来，明确几何元素中的具体测量坐标，根据所寻找到的坐标展开集中测量。
在进行测量时，应当按照严格的测量标准来进行，主要测量几何元素的具体尺寸以及形状大小等。
截至目前，三坐标测量机已经逐渐广泛地应用在各大车间的测量过程中，并且取得了较好的效果，突破了传统测量方式的限制，在测量精准程度上做出了很大的提升。
三坐标测量机测球直径的校正和误差分析
三坐标测量机测球直径的校正和误差分析摘要：三坐标测量机（CMM）以其测量精度高、稳定性好、操作方便快捷的特点广泛的被应用。
但是在使用三坐标测量机测量有些几何要素时，有时测量准确度不是很高。
文章对坐标测量原理进行简述，重点分析三坐标测量机测球直径的校正与误差。
关键词：三坐标测量机；球直径；误差1坐标测量的原理任何形状都是由空间点组成，所有的几何量测量都可归结为空间点的测量，因此精确进行空间点坐标的采集，是评定任何几何形状的基础。
坐标测量机的基本原理是将被测零件放入它已允许的测量空间，精密地测出被测零件表面的点在空间3个坐标位置的数值，将这些点的坐标数值经过计算机数据处理，拟合形成测量元素，如圆、球、圆柱、圆锥、曲面等，经过数学计算的方法得出其形状、位置误差及其他几何量数据。
用CMM进行零件测量，理论上，测头的球半径应为零，测头和工件接触为测头中心。
得到的数据是测头中心的坐标值，而非测头与被测件接触点的坐标值。
但实际上，测头有一半径，从而需要对测头直径进行校正，即进行测头球心轨迹曲面域和测头半径补偿。
2三坐标测量机测量的主要步骤2.1测头选择测头部分是测量机的重要部件，测头根据其功能有：触发式、扫描式、非接触式（激光、光学）等。
触发式测头是使用最多的一种测头。
一般的测头头部都是由一个杆和测球组成。
最常见的测球的材料是红宝石，因为红宝石是目前已知的最坚硬的材料之一，只有极少的情况不适宜采用红宝石球。
高强度下对铝材料制成的工件进行扫描时，选择氮化硅较好；对铸铁材料工件进行高强度扫描，推荐使用氧化锆球。
为保证一定的测量精度，在对测头的使用上，需要注意：（1）测头长度尽可能短：探针弯曲或偏斜越大，精度将越低。
因此在测量时，尽可能采用短探针。
（2）连接点最少：每次将探针与加长杆连接在一起时，就额外引入了新的潜在弯曲和变形点。
因此在应用过程中，尽可能减少连接的数目。
（3）使测球尽可能大：测球直径较大可削弱被测表面未抛光对精度造成的影响。
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三坐标测量的误差分析及校正
摘要：三坐标测量机的测头是坐标测量机的关键部件，主要用来触测工件表面。
精度是三坐标测量机的一项重要技术指标。
文中系统地对三坐标测量机的误差来源进行分类，针对几何误差总结了现存的检测方法，最后给出了有利于实现低成本精度升级的误差修正方法。
关键词：三坐标测量，误差，修正，精度
1. 背景概况
三坐标测量机(Coordinate Measuring Machine，CMM)是指在一个六面体的空间范围内，能够表现几何形状、长度及圆周分度等测量能力的仪器，又称为三坐标测量仪或三次元。
三坐标测量机就是在三个相互垂直的方向上有导向机构、测长元件、数显装置，有一个能够放置工件的工作台(大型和巨型不一定有)，测头可以以手动或机动方式轻快地移动到被测点上，由读数设备和数显装置把被测点的坐标值显示出来的一种测量设备。
显然这是最简单、最原始的测量机。
有了这种测量机后，在测量容积里任意一点的坐标值都可通过读数装置和数显装置显示出来。
测量机的采点发讯装置是测头，在沿X、Y、Z三个轴的方向装有光栅尺和读数头。
其测量过程就是当测头接触工件并发出采点信号时，由控制系统去采集当前机床三轴坐标相对于机床原点的坐标值，再由计算机系统对数据进行处理和输出。
因此测量机可以用来测量直接尺寸，也可以获得间接尺寸和形位公差及各种相关关系，也可以实现全面扫描和一定的数据处理功能，为加工提供数据和测量结果。
自动型还可以进行自动测量，实现批量零件的自动检测。
一下是两种三坐标测量机的实图。
2. 关键问题
TP是接触式结构三维测头，由测头体、测杆、导线组成。
测头体内部结构如下图所示，这是一个弹簧结构，弹力大小即测力。
由3个小铁棒分别枕放在2个球上，在运动位置上形成6点接触。
在接触工件后产生触发信号，并用于停止测头的运动。
在测杆与工件接触之后，再离开时弹簧把测杆恢复到原始位置。
测球恢复位置精度可达到1um。
TP是接触式测头，其功能是在测尖接触表面的瞬间产生一个触发信号，因此其内部为一微开关电路。
测头体与测杆内部弹簧结构连接，在复位状态(未接触表面)电路导通。
一旦测尖接触表面，测杆偏离复位状态，电路截止，形成一个触发信号。
在此瞬间可以记录各个坐标位置，从而实现对工件测量。
对于CMM测量机，影响测量精度的测头性能参数为：测力、测量速度、测杆长度和测量方向。
测头的测力(和测杆连接弹性元件的预紧力)与测量精度有关，测力越小，精度越低，测力越大，精度越高，测力大小可以调节。
测头的输出和测量速度也有一定的关系，测速应限定在一定范围内。
TP测头测量速度范围为5~30mm/s，并应保持测量速度均匀，以保证测量精度。
测杆长度，由于测杆具有重量，测杆增长时，相当于重力增大，从而对测头精度产生影响。
所以，在微米级范围应使用短测杆，在0.01mm可以使用加长杆。
测量方向，测头虽然可以在周向360º测量，通常，测量方向与测量表面的法线的方向不应超过+45º。
因此，对给定的待测量面型，测尖方向应随表面曲率变化而变化。
3.误差类型分析
1)力变形误差
在实际的坐标测量中，虽然各个部件具有较高的刚性，但力变形是不可避免的。
2)温度误差
温度误差又称为热误差或热变形误差，它不是温度本身的误差，而是由于温度因素而引起的几何参数的测量误差。
形成温度误差的主要因素是被测物体和测量仪器的温度偏离20℃或被测物体的尺寸和仪器的性能随温度变化。
误差修正分为实时修正和非实时修正。
由于系统误差不便进行实时修正，在实践中常常只对温度误差进行实时修正。
横臂梁式三坐标测量机的稳定误差可表示为:
∆l=l(α
p -α
s
)∆t式中:
αp，αs被测工件及横臂梁材料的线膨胀系数,1/℃
∆t横臂梁材料相对于标准温度(20℃)的偏差,
l横臂梁长度。
3)探测误差
三坐标测头的探测误差是影响测量不确定度的重要因素,不同的测头探测误差也不同,一般包括瞄准误差、测端等效直径的影响、各向异性、附件误差等。
4)动态误差
动态误差必然存在于动态测量中,对其研究起步较晚且过程复杂,是近年来的研究热点。
动态误差一般分为两类:一类是由组成系统的各部分元件本身的静态和动态误差性能不理想而引起的动态误差,另一类是由系统内外各种干扰引起的动态误差。
5)几何误差
三坐标测量机由相互垂直的3个轴组成,各轴由滑块-导轨系统实现直线运动。
由于制造偏差,滑块在轴向有定位误差,在另两个方向上有直线度误差及3个方向的角摆误差。
又由于装配等因素造成3个轴之间存在垂直度误差,三坐标测量机共有21项几何误差。
4.修正方案
1)多功能箱体：多功能箱有各种已标定的标准量，通过对这些标准量的测
量，可以得出坐标测量机的检测误差。
2)标准量块法：用长度分别为最长轴满行程1/3，1/2和1/4的3种量块进行
测量，一般将量块放在测量空间中部，与其对角线找正，也可用步距规
进行细致的检测。
3)空间球板法：在一平板的不同高度上分布着一系列钢球，预先对球间距
进行精密标定。
用测量机对球间距进行采样时，根据被测值与标定值之
间的差值可以知道测量机的检测误差。
4)磁性球头棒法：磁性球头棒是由一根两端固定高精度钢球的棒和磁性球
座组成，它以球头棒的球心距作为标准量。
当球头棒在测量空间转动测
量时，将棒长的测量值与标准值相比，就可以知道球心距的测量误差。
5)Ren ishaw检测规：其工作原理类似于磁性球头棒。
检测规的转臂在测
头的带动下可以在测量空间内精确旋转，形成标准圆弧。
转臂长度已经
精密标定，测量得到的坐标值与理想坐标值的差值为测量机各个轴向的
空间误差值。
6)激光干涉仪法：以双频激光干涉仪为基础仪器，进行位置误差、直线度
误差、角运动误差和垂直度误差的测量。
采用双频激光干涉仪法和电子
水平仪对各个单项误差逐一测量，这种方法精度很高，但测量时间较长，
而且仪器价格昂贵，对操作人员水平要求较高。
在多数情况下，可以选
取一些特殊的位置，使得仅有一部分几何误差对总的空间误差起作用，
然后根据单项几何误差的性质，用高次多项式逼近，用较少的未知数求
解，最后分离出全部21项误差，达到高精度测量的要求。