基于不同基准圆周均布孔组位置度的三坐标测量法

基于不同基准圆周均布孔组位置度的三坐标测量法 基于不同基准圆周均布孔组位置度的三坐 标测量法 =3V,模拟开关的输入电压us在1,1.5V范围内 变化时,其导通电阻的变化量最大值只有0.0312,此 数值是上述分析计算中使用的导通电阻增加值 0.212的3/20.这说明实际模拟开关导通电阻的变 化所引起的测量误差比0.5mi2小很多.综上所述, 模拟开关导通电阻的变化对测量误差几乎没有影 响. 开始 -___-?-_-_一 .....L 初始化 计算电池内阻 二]二= 显示电池内阻 ——厂 图3程序图 3测试实验 分别用电池内阻测量装置,加载降压法和不平 衡电桥法三种测试手段对不同型号和新旧程度不同 的电池进行了测试.部分测试结果见表2. 表2单位:Q 电池内阻测量 装置0.3210.4030.5910.7120.8011.110 不平衡电桥法0.3220.4030.5920.7120.8021.111 加载降压法0.3180.4000.5890.7110.8051.116 从表2可知,电池内阻测量装置与测量精确度 较高的不平衡电桥法测量同一电池内阻的结果相 当,说明该装置具有较高的准确性. 测试实验表明,电池内阻测量装置能快速(只 需数秒)测量电池内阻,而其它测量较复杂, 需要经过从搭接电路,使用仪表测量到数据处理 等一系列烦琐操作,完成一次测量一般需要几十 分钟的时间,而且测量中人为因素较多,测量误差 较大.由此可见该电池内阻测量装置具有较强的 实用性. 参考文献 [1]曹菲等.基于VB和GPIB接口的阻抗分析仪及多功能万用表自 动测试系统.计量技术,2006(3) [2]孙峰生.回路电阻测试仪示值误差的检测方法及不确定度的评 定.计量技术,2006(4) [3]张文生等.超网孔和超结点概念及其在仪表电路分析中的应用. 电测与仪表,2005(11) 基于不同基准圆周均布孔组位置度的三坐标测量法 官美望 (山东省青岛市计量测试所,青岛266071) 摘要零件上被测要素的位置误差在不同基准条件下,其测量与评定方法有很大区 别.本文以零件上圆周 均布孔组位置误差测量为例,介绍测量方法的选择,分析在单一基准与多基准条件 下,零件上圆周均布孔组位置误 差测量与评定方法的异同. 关键词单一基准;多基准;圆周均布孔组;测量与评定 0引言 被测实际要素对具有确定方向和位置的理想要 素的变动量就是位置误差,理想要素的方向和位置 - 16? 由基准确定.基准的体现方法有直接法,模拟法,目 标法和分析法4种.直接法对基准表面形状精度要 求很高;模拟法则需要精密平板,芯轴,定位套筒等 实物体现基准;目标法用于粗糙或大型零件表面建 立基准;分析法在基准表面测量数据点,使用计算法 确定基准.由此可见基准是确定被测要素方位的依 据,基准的选择和基准体现方法不同,被测要素位置 误差的测量和评定方法亦不同,对测量准确度的影 响也很大.本文以圆周均布孑L组位置误差测量为 例,介绍测量设备的选择,分析在单一基准与多基准 条件下圆周均布孑L组位置误差测量与评定方法的异 同. 1选择坐标测量法的依据及其优点 1.1依据图样上位置公差与尺寸公差的关系原则 当零件上被测要素的位置公差和尺寸公差关系 原则采用相关原则时,适合用位置量规检验零件上 圆周均布孑L组位置误差,位置量规检验效率高,使用 方便,成本低,因此在批量生产时使用.但是,当零 件上被测要素的位置公差和尺寸公差关系原则采用 独立原则时,位置量规不适合用来测量零件上圆周 均布孑L组位置误差,适合用数控测量机或分度测量 设备.影像测量设备测量误差大,且找正困难,尤其 在圆周均布孑L较深时,影像难以调整清楚,不宜采 用.分度测量设备在多基准条件下测量圆周均布孑L 组位置误差,实际操作比较烦琐,在均布孑L数量较多 时,测量效率极低.因此,在拥有高精度数控测量机 的单位,最好使用坐标测量法. 1.2依据基准体现的方法注重测量效率 如果采用直接法体现基准,基准实际表面的形 状误差将会带人到测量结果中去.所以直接法体现 基准要求基准表面精度高,或使用在测量精度要求 较低的场合.模拟法要求对零件基准面与模拟基准 面的接触进行调整,对测量人员的技术和经验要求 很高,否则,零件基准面的形状误差将会带人到测量 结果中去.目标法用于粗糙或大型零件表面建立基 准.坐标测量法在单一基准与多基准条件下测量具 有圆周均布孑L组的零件时,体现基准的方法是分析 法,算法准确度高,由于坐标测量法测量零件具有柔 性定位功能,在多基准条件下测量圆周均布孑L组位 置误差,实现起来比较容易,而且,在圆周均布孑L组 孔数较多时,使用坐标测量法,测量效率很高. 2测量方法与位置误差的评定 2.1测量方法 用坐标测量法测量具有圆周均布孑L组的零 件,定位时应尽量保证圆周均布孑L组所在平面垂 直于测量机机器坐标系的某一轴,以方便测量. 图1所示零件在定位时,使其基准面A朝上且尽 量垂直于z轴,必要时可用带表高度尺调整基准 面A与工作台大致平行.调整的主要目的是在测 量深孑L时,防止测尖与孑L壁发生干涉,不是为了建 立零件坐标系,因为测量机具有柔性定位功能. 虽然测量深孑L可以用星形测尖,但为了保证测量 准确度应尽量选择单测尖,单测尖无法测量深孑L 时,可选择星形测尖. 图1零件示意图 无论是单一基准还是多基准,测量的第一步 都是建立第一基准A.数控测量体现基准的方法 是分析法,首先在基准面A上采集8点,以其最小 二乘平面的法线方向确定第一轴+z,并将z坐 标置零.对于单一基准,第二步是直接测量8个 圆周均布孑L,因为单一基准对定心和圆周定向没 有严格要求,因此,允许8个圆周均布孑L自定心, 方法是用8个圆周均布孑L的圆心坐标构造一个圆 (投影平面为XY),以其最小二乘圆的圆心确定坐 标原点(X0,Y=0),这样还可以简化后续的数 据处理. 对于多基准,第二步是测量基准圆B(为了保 证测量准确度,手动测量可测4点,自动测量可测8 点,投影平面为XY),以其最小二乘圆的圆心确定 坐标原点(X=0,Y=0). 对于多基准(ABC),第三步体现基准C,测量 ? 17? 孔,以B基准孔心和孔心连线,建立第二轴 X轴,将建立好的坐标系依据坐标系旋转原则,以 +Z轴为旋转轴,旋转坐标系一17.5.,最后一步是 测量8个圆周均布孔(参见图2). 开始 零件合理定位于工作台 基准)建立第一轴, 确定原点Z=0 单一基准I多基准 测量8个均 布孔,以其 圆心构造 圆的圆心 确定(-_0,Y=0) 测量8个 圆周均布孔 (基准日)以日基准圆的 圆心确定(0,o) B)lBc) (基准0建立 第二轴 评定圆周均布孔位置误差 图2数控测量流程图 2.2位置误差的评定 2.2.1单一基准A 在单一基准A条件下,径向误差,圆周切向误 差评定时允许圆周均布孔自定心,并且圆周切向 误差允许在圆周方向旋转调整.圆周切向误差调 整量,圆周切向调整后误差和位置度的计算公式 如下: At1=一(?tf)/(1) i=1 Atf=t{+Atl(2) =2?AR;+At;(3) 式中,?为圆周切向误差调整量;为圆周均布孔 个数;ARf为各孔径向误差;tf为各孔圆周切向误 差;Atf为各孔圆周切向调整后误差;为各圆周 均布孔位置度误差. ? 18? 圆周旋转调整量?是三坐标测量法的简化 数据算法,目的是为了消除测量时粗建基准(圆周 方向)引入的切向误差分量,同时简化了后续的数 据处理,在一定程度上合理了圆周切向误差. 为了精确计算圆周均布孔位置度误差的圆周切向 误差分量,在此基础上还需进一步计算出符合"定 位最小条件"的圆周方向旋转量值,由于篇幅 限制,这一点本文不做详细介绍,请参阅相关书 籍. 径向误差是指某个均布孔心到所有均布孔构造 圆圆心的距离与理论半径之差.圆周切向误差指在 圆周切线方向某个均布孔心位置相对其理论位置的 偏移量,圆周切向误差的正负确定方法遵循顺负逆 正的原则,即实际均布孔位置位于理论位置的顺时 针方向为负,逆时针方向为正. 图3周向误差计算示意图 y 为了简化计算圆周切向误差,建立好坐标系 后,以1#孔确定Y=0,然后以Z为轴,旋转坐标 系一45.(顺时针),观察2#孔的y坐标即可.同 样可以得出3#,8#孔的圆周切向误差(图3所 示). 在表1中,根据公式计算出At1=0.017,圆周 切向调整后误差累积值为零. 2.2.2多基准 在基准(AB)条件下,以A基准为第一轴Z 轴,圆周均布孔以基准B定心,圆周切向误差允许 在圆周切向旋转调整,圆周切向误差调整量,圆周切 向调整后误差,圆周均布孔位置度计算公式与单一 基准时相同. 在表2中,根据公式计算出At1=0.018,圆周 切向调整后误差累积值为零. 在基准(ABC)条件下,以A基准为第一轴z 轴,圆周均布孔以基准B定iX,,圆周方向有定向要 求,建立好坐标系第二轴X轴后,可以直接测出圆 周切向误差,不允许进行圆周切方向的调整,均布孔 位置度计算公式与单一基准时相同. 表1单一基准(A)条件下的均布孔位置误差 表2多基准(A)条件下的均布孔位置误差 在表3中,以图1所示F孔为第1孔,G孔为第8 孔,顺时针测量8孔,圆周切向误差累积值为一0.232. 2.2.3位置误差评定方法的异同点 单一基准条件下,允许圆周均布孔自定心,且 周向没有定向要求,圆周切向调整后误差求和后 其值为零.多基准(AB)条件下,以B基准定心, 径向误差,圆周切向误差有变化,但周向依然没有 定向要求,圆周切向调整后误差求和后其值还为 零.多基准(ABC)条件下,由于增加了圆周方向 的定向要求,圆周切向误差求和后其值不再为零. 表3多基准【ABC)条件下的均布孔位置误差 3结束语 具有圆周均布孔的零件,其应用场合不同,就有 不同的基准要求.图样上标出单一基准(A)时,常 用于管接头的法兰连接,这种连接方式对定心和圆 周方向定位要求不严格,只要能顺利安装就行.提 出多基准(AB)时,与别的零件连接对定心有严格 要求.提出多基准(ABC)时,则零件连接不仅对 定心有严格要求,而且对圆周方向定位有要求.在 检测这类零件时,测量和数据处理应针对不同的基 准要求进行. 另外,关于分析法体现基准的算法,测量机测量 软件提供了两种形状误差计算方法,ISO/ANSI和 IEASTSQI『ARES(最小二乘法).ISO标准方法用 于单纯计算几何元素形状误差,这种方法只考虑采 样点而不考虑被测元素本身.最小二乘法能计算出 最接近采样点的几何元素,是分析法体现基准算法 的优选. ? 19?