一种新型三维线性测头结构设计及其误差分析

为减小或消除三维线性测头的阿贝误差,同时降低导轨运动误差对测量机测量不确定度的影响,研制一种尽可能在三维方向上同时符合阿贝原则的线性测头。该测头做三维运动,水平导轨和竖直导轨采用共平面结构;测头三维测量系统的测量线正交于一点且正交点与测头中心点重合,水平方向和竖直方向测量系统的测量线与水平导轨和竖直导轨面共面。针对此测头的特点,在参考常规测头误差分析的基础上,详细分析该测头中各项误差的影响,给出影响测头不确定度的主要误差源,对这些误差提出了修正方法。     

选择测杆和测球对三坐标测量机精度的影响

测杆和测球是三坐标测量机（CMM）的传感器与被测工件表面的关键连结环节。如果对于特定的测量任务选用了不合适的测杆和测球,就可能导致测量结果的不确定性和不一致性。为了实现CMM测量精度的最优化,在选择测杆和测球时必须考虑周全。英国测量产品制造商雷尼绍（Renishaw）公司从四个方面介绍了选择测杆和测球可能对CMM总体测量精度造成的影响。     

在役油井管壁厚度超声波测量不确定度的评估

在役油井管壁厚超声波测量结果对其分级检测有着重要的影响.为评估油井管壁厚超声波测量结果的不确定度,根据油井管测厚方法,建立了数学模型,识别、分析了不确定度分量来源,简化计算得出给定置信率的测量不确定度,并简要说明测量结果表述的含意.通过以上分析和计算,建立了适宜于采用数字直读式超声波测厚仪的在役油井管壁厚超声波测量不确定度的评估步骤.     

Maxos非接触式检测系统

NVision公司最近开发出一种转键式非接触检测系统——Maxos（见图1），现已在北美上市。据该公司介绍，设计开发Maxos检测系统的目的是与三坐标测量机（CMM）进行竞争。据称，该系统比传统的CMM测量精度更高、测量速度更快。     

工业CT系统检测过程中缺欠尺寸的测量不确定度

针对工业CT系统在缺欠尺寸测量过程中的不确定度问题，对可能引起不确定度的误差源进行了分析，并基于GUM法对测量不确定度进行了研究。试验结果表明，所提出的分析方法可以满足工业CT系统对缺欠尺寸测量不确定度的评定要求，其中，测量过程中的误差、CT系统的空间分辨率、密度分辨率、平板探测器像素尺寸、系统误差等是对合成不确定度影响最大的因素。     

三坐标测量机的升级改造和多功能化

三坐标测量机（cMM）使加工车间能够对用户要求日益严格的零件公差进行检测。但是，用CMM进行精密测量所耗费的时间和精力（取决于CMM的服役年限和复杂程度）往往可能成为生产流程中的一个瓶颈。通过有选择地对CMM进行升级改造和采用多功能CMM技术，有助于提高CMM的测量速度和检测柔性。     

测量领域的前沿技术

多传感器测量技术 采用多种传感器进行测量和检测已成为一种似乎正在不断加速的发展趋势。在当今的测量中，常用的传感器包括：接触（触发）式测头、在其测尖部位采用色光或邻近效应的测头、摄像视频系统，以及各种类型的激光测头。面世不久的X射线计算机断层扫描（CT）传感器可以对工件进行深层检测。     

涡轮机定子叶片的高效自动检测

据Nvision公司介绍，以前，利用光学测量技术通常不可能对涡轮机定子叶片（或喷嘴）弧段实施有效的检测，而采用传统的三坐标测量机进行测量又非常耗时费力，其主要问题是，在各个叶片与形成的测头接近角度之间空间非常有限。三维扫描设备制造商和扫描测量服务提供商也指出，     

能够进行热误差补偿的加工中心在线检测软件的研究

研究了加工中心在线检测软件误差补偿技术，基于Windows平台开发了误差补偿软件，并对软件开发中的关键技术：建立检测系统的几何误差与热误差综合模型，测头误差处理技术进行了研究。可以同时对测头误差、机床几何误差与热误差进行补偿，有效地提高了在线检测精度。软件系统在MAKINO立式加工中心上进行了实验验证。     

直线度分析仪样机设计及其检测精度分析

针对大长度范围直线度测量的要求,根据光学自准直原理研制出一台高精度直线度分析仪,其精度达到0.1″,而1′以内的示值误差小于0.5″.通过与ELCOMAT 3000型自准直仪的测角结果对比,两组检测数据非常接近,可知此分析仪能满足对应于直线度为0.5μm的测角参数.对此仪器在检测过程中可能出现的不确定度进行了定量分析,得到了实验过程中相应的整体标准不确定度为0.23″.     

铸造涂料性能检测不确定度分析

介绍了铸造涂料波美度、密度和悬浮性的检测方法,对涂料性能检测的不确定度进行了计算。分析结果表明,波美度指标的不确定度来源于重复检测误差和波美计刻度误差,密度指标的主要不确定度来源于量筒刻度误差,而悬浮性指标的主要不确定度来源于检测数据的重复性误差。密度和悬浮性适合作为涂料产品的出厂和验收指标,波美度只适合作为生产或使用时的控制指标。     

火花直读光谱测定不锈钢中氮元素含量的测量不确定度评定

采用火花直读光谱分析法测定不锈钢中氮元素的含量,建立数学模型,并对氮元素测定值的不确定度分项进行了评估。结果表明,影响测量结果的主要不确定度分量为:测量结果重复性的不确定度、类型标准化用标准物质标准值的不确定度、被测样品基体不一致引起的不确定度。控制影响不确定度的主要因素,可以减少测量不确定度,保证分析结果的准确性,该方法也适合不锈钢中其他元素的评定。     

基于三维测量的圆度误差执行不确定度研究

在利用三坐标测量机进行实际测量时,获得的测量值通常是被测参数的估计值,没有给出测量的不确定度,造成测量结果的不完整。测量不确定度可分为方法不确定度和执行不确定度。方法不确定度在缺省状态下一般为0,而执行不确定度主要是由测量仪器本身或测量环境等引起的。给出了基于最小二乘法(LSM)的圆度误差数学评定模型,依据ISO测量不确定度表示指南(GUM),分析影响执行不确定估计的因素,推导出了误差影响因素对圆度误差执行不确定度的传递函数,进而得到各种因素的不确定度分量,最终合成执行不确定度。然后运用自适应蒙特卡洛计算机仿真(MCM)从测点数量、标准不确定度、圆度误差估计值、最短包含区间的左右端点等方面,验证了GUM的有效性,并给出其适用的范围。     

一种在机检测触发式测头精度现场快速标定方法

通过改变探针长度、探测速度和探测角度等参数,测定一款国产在机检测用触发式测头的预行程误差并建立误差补偿数据表。针对触发式测头由于自身三脚支架结构导致各向异性明显的特点,提出一种“离线误差数据表”+“在线方位判定”相结合的现场测头三脚支架方位快速标定方法。经实验验证,该方法能有效提高测头精度,并且提高在机检测标定效率90%以上。     

基于有限元分析的在机测量不确定度的评定

基于有限元分析技术,构建了国内在机测量常用的一款测头的模型,通过改变测杆长度和探测角度等测量参数模拟测头触发的过程,研究不同测量参数对测头系统的测量误差和测量不确定性的影响,提出一种基于有限元模拟分析结果评定在机测量过程测头的测量不确定度的新方法。     

基于MATLAB的圆度误差分析

根据最小二乘圆法建立圆度误差的数学模型,分析偏心、测头安装不对心及工件安装不水平等一些人为因素对圆度误差的影响。仿真结果为准确测试提供了理论依据。     

虚拟式加工中心在线检测仪的开发

设计一种用于工件在线测量的虚拟式检测仪,从工件CAD图提取测量信息并自动生成检测宏程序,对测量数据分析后给出检测结果.对测头系统误差和评定算法误差进行分析,提出一种通过标定测头有效直径来补偿测头预行程误差的方法.对比验证结果表明,虚拟式在线检测仪能进行较高精度的测量.     

视觉引导下的自由曲面CMM测量

雕塑形体是航空、汽车工业中常见对象,在其设计、制造过程中常涉及CMM测量.当缺乏测量对象CAD模型时,CMM测量多由人工操作,效率低下.介绍了一种基于计算机视觉的自由曲面自动测量方法,先用在待测对象表面标记出曲面特征线,通过视觉技术重构特征线;然后经曲面拟合,得到测量区域初始的数学模型,由此,生成CMM的采样点以及测头半径补偿数据.对一个轿车模型曲面进行了CMM测量,初步验证了本方法的有效性.     

纳米测量和三维测量中测量不确定度的确定

在精密测量中，对于正确评价测量不确定度的重要性，人们已经取得了广泛的共识。然而，作为要考虑溯源性的一方，产业界对于一般性测量评价方面的认识有所提高，而对于溯源性及不确定度的争议仍在进行中。在长度和形状测量方面，使用一般测量仪器进行长度测量时，其不确定度需要考虑以下因素（见表1）：测量仪器具有的不确定度，校准后测量仪器的不确定度（包括作为校准基准的标准件），测量过程的不确定度，环境的影响（尤其是温度的影响）等。对一般长度测量的不确定度进行评价是可能的，而且比较简单。     

基于热误差补偿的加工中心在线检测软件的研究

对加工中心在线检测软件误差补偿技术进行研究,基于Windows平台开发了在线检测误差补偿软件,并对软件开发中的关键技术：建立检测系统的几何误差与热误差综合模型,测头误差处理技术进行了研究。该检测软件可以同时对测头误差、机床几何误差与热误差进行补偿,有效地提高了在线检测精度。软件系统在MAKINO立式加工中心上进行丁实验验证。