CMM機(jī)的操作使用要求具有專業(yè)的知識(shí)基礎(chǔ)，非專業(yè)人員很難進(jìn)行后期編程等操作，更重要的是，測(cè)量方法沒(méi)有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，如點(diǎn)的個(gè)數(shù)、位置等的選取等。

      愛(ài)德華經(jīng)過(guò)多年的探索和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，形成了包括分析工件圖紙、設(shè)計(jì)測(cè)量方案、完成測(cè)量過(guò)程、評(píng)價(jià)測(cè)量結(jié)果及打印測(cè)量報(bào)告等一整套成熟測(cè)量流程。

測(cè)量過(guò)程分析

以愛(ài)德華Daisy8106型三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)為例，測(cè)量軟件為AC-DMIS通用型，結(jié)合實(shí)踐教學(xué)，簡(jiǎn)要分析CMM的測(cè)量規(guī)程。

測(cè)量要求與流程

CMM是一種精密度很高的測(cè)量設(shè)備，對(duì)工作環(huán)境有著嚴(yán)格要求，如溫度應(yīng)控制在20+/-2℃，濕度控制在40%-60%，以及良好的防震保證。

分析圖紙，根據(jù)圖紙要求確定被測(cè)量，大致規(guī)劃測(cè)量過(guò)程，如基準(zhǔn)的選擇、測(cè)點(diǎn)的布置等。

測(cè)量之前要選擇合適的測(cè)頭并進(jìn)行測(cè)頭校驗(yàn)，獲取測(cè)球半徑值。測(cè)頭校驗(yàn)一般使用標(biāo)準(zhǔn)球作為基準(zhǔn)，測(cè)點(diǎn)方法最少為五點(diǎn)法，即標(biāo)準(zhǔn)球頂部取一點(diǎn)，赤道上測(cè)四點(diǎn)。校驗(yàn)時(shí)，測(cè)座、測(cè)頭、標(biāo)準(zhǔn)球均要固定良好，且表面潔凈。測(cè)頭校驗(yàn)是開(kāi)始測(cè)量的首要環(huán)節(jié)，對(duì)測(cè)量結(jié)果影響較大，務(wù)必足夠重視。

為了提供柔性測(cè)量和批量測(cè)量的效率，開(kāi)始測(cè)量前還需要建立工件坐標(biāo)系。建立合適的坐標(biāo)系是CMM后續(xù)測(cè)量的基礎(chǔ)，合理的坐標(biāo)系將有助于提高測(cè)量精度和測(cè)量效率，并且，批量檢測(cè)時(shí)，在編程中建立適當(dāng)?shù)淖鴺?biāo)系可以降低工作強(qiáng)度，提高測(cè)量速率。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，建立坐標(biāo)系的方法有以下三種：

Ⅰ：工件位置找正。主要應(yīng)用于測(cè)量規(guī)則幾何工件時(shí)建立坐標(biāo)系，對(duì)三維模型的存在與否沒(méi)有要求。運(yùn)用該方法建立工件坐標(biāo)系時(shí)必須遵守321法則，即首先在待測(cè)工件上采三個(gè)以上的點(diǎn)來(lái)確定基準(zhǔn)平面，其次在工件上測(cè)量?jī)蓚€(gè)以上的點(diǎn)來(lái)確定基準(zhǔn)線，最后確定基準(zhǔn)點(diǎn)，完成坐標(biāo)系建立。

Ⅱ：RPS找正。運(yùn)用RPS找正建立工件坐標(biāo)系需要三維模型，主要針對(duì)原點(diǎn)不在工件本身、或無(wú)法找到相應(yīng)的基準(zhǔn)元素，多用于曲面薄壁、鈑金類零件，如汽車、飛機(jī)的配件，這類零件的坐標(biāo)系多在車身或機(jī)身上。

Ⅲ：三個(gè)中心點(diǎn)找正。三個(gè)中心點(diǎn)找正建立坐標(biāo)系的方法簡(jiǎn)稱三點(diǎn)找正，需要三維模型，主要針對(duì)一些特殊工件需通過(guò)三點(diǎn)找正確定工件位置的情況。其中，3個(gè)中心點(diǎn)必須是空間的非矢量元素，能確定準(zhǔn)確的位置。元素包括點(diǎn)、圓、橢圓、球、方槽、圓槽，但是點(diǎn)必須采點(diǎn)位置準(zhǔn)確，圓、橢圓、方槽、圓槽必須投影才可建立坐標(biāo)系。

    為了得到更加準(zhǔn)確的測(cè)量數(shù)據(jù)，測(cè)量過(guò)程中要注意工件的擺放，以保證工件測(cè)點(diǎn)順序與測(cè)針移動(dòng)方向一致，這樣測(cè)頭移動(dòng)更合理、安全。CMM是通過(guò)拾取表面點(diǎn)的空間坐標(biāo)來(lái)完成各種幾何量數(shù)據(jù)測(cè)量的，因此，測(cè)點(diǎn)個(gè)數(shù)及位置等的選取至關(guān)重要。理論上，采點(diǎn)越多越好，合理地增加測(cè)量點(diǎn)數(shù)可有效降低測(cè)量的不確定度，實(shí)際中，采樣點(diǎn)盡可能多且分布均勻，覆蓋整個(gè)元素范圍，并符合元素測(cè)量采點(diǎn)規(guī)律。另外，也可通過(guò)數(shù)學(xué)計(jì)算的方法分析點(diǎn)的個(gè)數(shù)和位置，我們研究了測(cè)點(diǎn)數(shù)與測(cè)量結(jié)果之間的關(guān)系，結(jié)果表明，測(cè)點(diǎn)數(shù)越多，測(cè)量結(jié)果越精確，但實(shí)際中應(yīng)用較少，多以最少點(diǎn)數(shù)及經(jīng)驗(yàn)確定。企業(yè)批量檢測(cè)時(shí)，過(guò)多的測(cè)點(diǎn)數(shù)會(huì)降低測(cè)量效率，而要根據(jù)測(cè)量任務(wù)及精度要求，確定測(cè)量位置及點(diǎn)數(shù)。

CMM拾取空間采樣點(diǎn)坐標(biāo)后，經(jīng)過(guò)數(shù)學(xué)運(yùn)算才能得到零件的幾何參數(shù)誤差，算法中多采用最小二乘法。

測(cè)量結(jié)果評(píng)價(jià)與誤差來(lái)源分析

測(cè)量過(guò)程完成后，測(cè)量結(jié)果的分析與評(píng)定，主要是誤差來(lái)源分析，是高精度產(chǎn)品檢驗(yàn)的一項(xiàng)要求，直接影響產(chǎn)品評(píng)定。它是測(cè)量可靠性的表達(dá)，定量的計(jì)算描述就是測(cè)量不確定度。測(cè)量不確定度的影響因素主要有以下幾個(gè)方面：

Ⅰ：方法誤差。主要指測(cè)量方法不完善引起的誤差，如采點(diǎn)個(gè)數(shù)及位置的選擇，基準(zhǔn)的選擇與測(cè)量，工件安裝是否合理等等。測(cè)量方法的選擇要建立在對(duì)圖紙與零件裝配、功用等的透徹分析基礎(chǔ)上，對(duì)于不明確的地方，可以由有經(jīng)驗(yàn)人員來(lái)把握。

Ⅱ：設(shè)備誤差。指由測(cè)量設(shè)備本身存在的誤差而引起的測(cè)量誤差，一般用測(cè)量機(jī)的示值誤差或不確定度來(lái)表示，它與機(jī)器的使用工況有關(guān)，因此，CMM的日常維護(hù)保養(yǎng)及定期的精度補(bǔ)償至關(guān)重要，另外，測(cè)頭部分也是此類誤差的重要來(lái)源，如測(cè)座不同角度旋轉(zhuǎn)定位時(shí)產(chǎn)生的誤差等。誤差補(bǔ)償技術(shù)是修正測(cè)量設(shè)備誤差的重要方法，科研工作者也進(jìn)行了深入的研究，是未來(lái)提高CMM測(cè)量精度的主要發(fā)展趨勢(shì)。

Ⅲ：人員誤差。指測(cè)量人員受到自身能力限制，而在測(cè)量時(shí)引入的誤差，如手動(dòng)采點(diǎn)時(shí)由于測(cè)量速度、方向、力度的差異而產(chǎn)生的誤差。測(cè)量人員在工作過(guò)程中盡量使各種測(cè)量影響因素趨于一致、降低到最小，如相同的測(cè)量力、測(cè)量速度均勻過(guò)渡等，并盡量使用CMM自動(dòng)測(cè)量模式，這些在一定程度上可以減小人員誤差。

Ⅳ：環(huán)境誤差。指由于環(huán)境因素與測(cè)量設(shè)備規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)不一致而引起的誤差。如溫度、濕度、氣壓、振動(dòng)、灰塵等，其中以溫度對(duì)測(cè)量精度的影響。CMM機(jī)工作時(shí)的溫度要求是20+/-2℃。

小結(jié)

CMM作為一種精密檢測(cè)設(shè)備，其測(cè)量應(yīng)用過(guò)程要求嚴(yán)格。本文就測(cè)量過(guò)程的主要環(huán)節(jié)進(jìn)行了細(xì)致的分析，包括測(cè)量環(huán)境要求、測(cè)頭校驗(yàn)、建立工件坐標(biāo)系、工件位置擺放及采點(diǎn)個(gè)數(shù)與位置等，同時(shí)，討論了測(cè)量過(guò)程中誤差產(chǎn)生的來(lái)源，如方法誤差、設(shè)備誤差、人員誤差、環(huán)境誤差，并提出應(yīng)對(duì)策略。實(shí)踐證明，良好的測(cè)量操作與測(cè)量結(jié)果誤差分析能夠?qū)崿F(xiàn)CMM機(jī)的高精度、高效率使用，同時(shí)，也是測(cè)量人員的重要素養(yǎng)要求。