測量不確定度評定在三坐標測量機中的應用*

張克欣

(中國電子科技集團公司第五十四研究所，河北石家莊 050081)

0 引言

三坐標測量機廣泛用于機械制造、儀器制造、電子工業、汽車及航空等工業部門，用于測量零件和部件的幾何尺寸、形狀以及相互位置。用三坐標測量機進行測量時，為了確保尺寸精度的可追溯性，并將其應用于工件尺寸的檢驗，需要評估測量結果的不確定度。

1 工作原理

三坐標測量機［1］具有空間三個相互垂直的X、Y、Z運動導軌，測量時，把被測零件放在三坐標測量機的測量空間內，測頭與零件表面接觸，便可獲得被測幾何型面上各點的坐標尺寸。將這些數據送入計算機，通過相應的軟件進行處理，就可以精確地計算出被測工件的幾何尺寸和形位公差等。

本文以三坐標測量機測量某一箱體孔徑為例，對三坐標測量裝置測量結果的不確定度進行相應的評定。

2 測量方法

首先打開氣源開關，待氣壓達到0．6 MPa以上后打開控制開關，再打開計算機。根據提示完成系統復位，進行測頭校正，將被測件放置在三坐標測量機的測量平臺上并裝夾穩固，進入測量系統，建立測量基準，測量孔徑，測量完成后輸出測量結果。

3 數學模型

D=R式中:D為被測件的孔徑，mm;R為三坐標測量機測量孔徑的讀數，mm。

4 方差和靈敏系數

5 標準不確定度分量的評定

5．1 示值誤差引起的不確定度分量u1

三坐標測量機經過校準，并證明符合技術要求［2］。本三坐標的示值誤差為(1．8+l/500)μm，l為實測長度，取100 mm。按均勻分布處理，則不確定度分量為:

5．2 測量重復性引起的不確定度分量u2

三坐標測量機對該孔徑自動重復測量10次，得到一組測量值，100．002，100．000，100．002，100．000，99．999，99．998，100．000，100．003，100．002，100．001。算術平均值為ˉx=100．001 mm，實驗標準偏差為，則測量重復性引起的不確定度分量u2=1．567μm。在程序設計中采用圖形化編程、界面簡潔、運行可靠，可以快速構建為虛擬儀器，在一般儀器定制成本及采購周期上具有優勢。

圖4 窗口顯示

圖5 試驗溫度測量

5 結語

通過該檢測系統，可以精確跟蹤減速機運行時各個敏感位置的溫度變化情況、直觀的數據顯示，并能保存數據供檢查。相對一般的檢驗方式更加準確，自動化程度高，節約人力物力，更方便進行大批量時的管理。在儀器設備開發中LabVIEW與Arduino平臺組合使得開發周期大大縮短，在工控領域具有很好的應用前景。

［1］ 梁國偉，陳芳全，林祖偉．基于LabVIEW的串口數據采集的實現及應用［J］．現代機械，2009(10):30-31．

［2］ 楊繼志，郭 敬．Arduino的互動產品平臺創新設計［J］．單片機與嵌入式系統應用，2012(4):27-29．

［3］ 惠 特 (Dale Wheat)．Arduino技術內幕［M］．北京:人民郵電出版社，2013．