【導讀】用燕尾型氣體靜壓導軌，同步齒形帶和鋼帶傳動，摩擦桿進行驅動。精度的影響和它的應用環(huán)境；定位采用開式光柵尺，對光柵尺的選型做了比較。后針對測量儀整機進行精度分析，查找誤差源和精度的綜合分析。

　　

【正文】 D 型接口， 3m 電纜 工作溫度 0℃到 50℃ （含全套圖紙） 值得下載 4 測量 儀 精度分析 測量 儀 誤差源 測量 儀 作為多軸的復雜系統(tǒng)，常為伺服控制系統(tǒng)，用于高精度規(guī)格的復雜測量任務?；谄洳考墓δ芴攸c，主要有以下影響精度的重要誤差源：機構系統(tǒng)、驅動系統(tǒng)、測量系統(tǒng)、計算機系統(tǒng)等。 測量儀 的機構系統(tǒng)主要包括：支撐測量工件的工作臺，導 軌，以及裝有軸承的橋架等。因為部件制造、調整以及其它屬性例如硬度，熱膨脹等的非精確性，就會導致誤差的產(chǎn)生。這些誤差可能是靜態(tài)的，準靜態(tài)的或者動態(tài)的。對于測量 儀 ，每個軸上都裝配有驅動馬達、傳動部件、伺服控制單元。與驅動系統(tǒng)相關影響測量精確性的因素有：不適當?shù)?、非常?shù)的測量速度，因為橋架運動運動所產(chǎn)生的機構載荷所導入的機構振動。因為實際測量點的坐標來自于測量位置（通過標尺讀數(shù)），而非驅動系統(tǒng)中的指令位置，所以通常定位誤差并不十分顯著。測量點的實際坐標值來自于測量 儀 線形標尺的示數(shù)。由標尺導致的誤差主要源于其較低的 制造精度 ,讀數(shù)裝置的對準、調整誤差，內部插值誤差和數(shù)字性誤差。在對于表面點進行探測時，通常使用探針系統(tǒng)。許多的誤差源均與探針系統(tǒng)相關聯(lián)，例如測桿支撐的滯后，測桿彎曲等。同樣探測系統(tǒng)由于時間延遲產(chǎn)生的的電（觸發(fā)）信號也是重要的誤差源之一。計算機系統(tǒng)包括控制器單元，硬件、軟件。硬件誤差一般很少存在。軟件主要任務是進行數(shù)據(jù)計算，并將測量點的位置坐標與工件進行匹配，以獲得工件的尺寸和形狀。軟件在數(shù)據(jù)計算擬合時就會產(chǎn)生誤差，繼而嚴重影響測量結果及其準確性。 除了上述誤差源而外， 測量儀 的測量精度還受到外部操作者和工作環(huán) 境的影響。操作者所產(chǎn)生的誤差主要源于測量中產(chǎn)品的處理、測量的策略、以及實際操作者對測量儀 的實際操作。產(chǎn)品的處理指測量前的準備工作，如產(chǎn)品的清潔，工件的裝夾，均一溫度等。如果測量前沒有充分的做好準備工作，例如：工件臟污，溫度梯度等，這時就會產(chǎn)生誤差。 測量策略主要是指測端的選用。不合理的測端選用會嚴重影響測量結果。 測量儀 的操作主要是指在探測時，盡量在垂直工件表面上以常數(shù)的測量速度進行探測，以建立確定的接觸。 測量儀 在手動操作時，由于探測力的大小很難控制，所以探測更傾向于產(chǎn)生誤差。 測量儀 放置位置對于測量精度也十分 重要。放置位置環(huán)境的溫度通常會嚴重影響機械結構的幾何形狀、測量精度。同樣，由于 測量儀 附近其他機械體的振動也會嚴重影響其測量精度。通常，這些振動通過地面?zhèn)髦?測量儀 的支撐部件，并造成工件和探針產(chǎn)生相對的運動，從而差生誤差。另一種環(huán)境誤差源于空（含全套圖紙） 值得下載 氣濕度，它會造成部件的變形，尤其花崗巖工作臺受濕度影響最大。 根據(jù)以往研究，機構對誤差的影響最大。這些誤差可以是準靜態(tài)的，也可能是動態(tài)的。準靜態(tài)誤差是指：與機構環(huán)相關、隨時間變化比較緩慢的誤差。衡量的尺度取決于相關制程（例如測量）時間尺度的大小。機構環(huán)由 測量儀 中所有用于確定探針和工件位置、方位的機械部件組成。測量任務的精確性首先取決于機構環(huán)精度，其次是誤差的影響。許多研究對于準靜態(tài)誤差都有精確的闡述，對于 測量儀 而言，準靜態(tài)誤差主要分為以下幾類： 1） 幾何誤差。幾何誤差源于機構部件的有限精度。導軌和測量系統(tǒng)部件的精度取決于制造廠商部件的制造精度，裝配和維護的調節(jié)精度。導軌的幾何誤差是指直線度誤差和旋轉誤差，其相對方位受垂直度誤差影響。標尺在測量位置所產(chǎn)生的誤差與軸線平行（線性誤差）。 2） 機構載荷引起的誤差。機構載荷引起的誤差源于靜態(tài)或者 測量儀 部件上緩慢變化的力。機構載荷的變化 源于移動部件的重量，它使得與之配合的部件產(chǎn)生變形、導致幾何誤差。機構載荷引起的誤差取決于部件的剛度和重量、 測量儀 的結構類型。 3） 熱變形誤差。熱變形誤差源于 測量儀 與工件的溫度場。熱誤差有兩種類型的最為顯著。 ① 測量標準（例如 測量儀 的測量標尺）和工件之間的溫度差異。 ② 機械內部部件的溫度梯度（溫度梯度會導致部件部件變形，例如導軌彎曲變形產(chǎn)生幾何誤差）。 以上誤差取決于 測量儀 的結構、材料屬性、溫度分布。溫度分布與外部環(huán)境溫度、內部熱源例如驅動電機有關。除了以上眾所周知的準靜態(tài)誤差，動態(tài)誤差也會影響 測量儀 的測量精度。 動態(tài)誤差相對隨時間變化較快，例如，由加速度所決定的測量儀 部件的變形，這些變形源于部件移動以及振動，振動可以是自激振動或者強迫振動。與準靜態(tài)誤差相似，動態(tài)誤差同樣會影響到 測量儀 的結構幾何形狀，并將導致隨時間變化的測量誤差。動態(tài)誤差和 測量儀 的結構屬性緊密相關，例如質量分布、部件剛度、阻尼特性、控制力和干擾力。 測量 儀 精度分析 影響儀器精度的原因有根多種，有些精度是由儀器硬件本身決定的，無法改變，如測量表的測量精度 。有些引起誤差的原因可以經(jīng)過后續(xù)數(shù)據(jù)處理得到改善，從而達到提高 測量儀 的測量精度，如儀器裝配 引起的誤差。對于設計的 測量 儀 測量精度要求小于 1μ m?，F(xiàn)對儀器的精度進行分析。 （含全套圖紙） 值得下載 測量表的精度 光柵尺采用海德漢的 LIP581 光柵尺測量 分辨率 為 m；符合課題要求： 分辨率： m。 數(shù)學模型的誤差 由圖 41 可知，測量頭讀數(shù)計讀出的數(shù)據(jù)實際上是測量頭球心相對于非球面包絡線，圖中 測頭 所測的值為圓心所在的值，與 測頭 和被測表面的接觸點不是同一個點，測量誤差為 : ? ?/c o s c o sZr ??? ? ? （ 41） 式 (41)中 ， /? 為實際切線角。 圖 41 數(shù)學模型誤差 該 測量 儀 的數(shù)學模型引起的測量誤差由兩個因素決定 : 1） 測量頭的大小。當測量頭的半徑越小，測量精度越高 。 2） 被測非球面的面形質量。當被測面形越接近理論面形，測量精度也就越高。 本設計 采用的測量頭半徑為 2mm，測量頭半徑 r 相對于 R(被測非球面近軸曲率半徑 )極小 。而被測件將是一個連續(xù)光滑的表面，即使工件面形偏離了理論面形，也不會在加工工件表面有突然的 凸起或凹坑，因此實際切線角 /? 將非常接近理論切線角 a，因此 測量儀 的數(shù)學模型引起的測量誤差對被測非球面矢高誤差曲線的測量精度幾乎沒有影響，在測量精度范圍內。 測桿受力引起的誤差 這個誤差是因為測頭與 工件表 面接觸時有接觸力產(chǎn)生，所以產(chǎn)生了變形。主要（含全套圖紙） 值得下載 對 Z 軸方向的測量精度有影響。誤差值為△ L 22311*120 .7 61112F EELRR???????????????? （ 42） 因為海德漢的 測頭材料的 彈性模量 E1=70GPa， 被測件材料的彈性模量 E2=55GPa。接觸力 F=。 229983 *70 *1 0 55 *1 6 7 *1 0112 10 50L mm????????? ? ???????? 這個誤差遠小于 測量儀 的精度，所以不予考慮。（含全套圖紙） 值得下載 5 結束語 大學最后的時光在在畢業(yè)設計中度 過的，通過這學期從開始的畢業(yè)設計的前期準備，到最后的畢業(yè)設計 的整理，我感覺到了一種變化，一種從無到有，從陌生到熟悉再到熟練的的變化。 剛開始拿到課題的時候是那么的陌生，可是說是從未接觸過的。于是出于對陌生事物的好奇，剛開始的時候有種渾身是勁，但不知如何下手的感覺。可能每個人都有從理論到自行設計的過渡時期， 但是我個人認為它實在是太長了，沒有了現(xiàn)行的思路，沒有了設計的目的，很多想法也只是有靈感一現(xiàn)的感覺。 在老師的指導下我漸漸找到設計方向。但是畢竟這是畢業(yè)設計是需要真知識的，很多學過的知識已被歲月無情的沖刷 地 只留下了淺淺的痕跡了。所以 在設計中 我不斷 地 復習以前的知識， 在公司還得到許多師兄們的幫助 。就這樣我的設計方案就漸漸 地 浮出了水面，但是還是出現(xiàn)了不少問題，所以在最后的階段，我還是在不斷 地修改中度過了。 當最后 完成設計 的時候，我覺得是夢想 已成 現(xiàn)實。對機械的興趣，讓我了解機械，讓我開始設計機械。 畢業(yè)設計結束了，畢 業(yè)設計中我們學到的東西是寶貴的，在教會我們理論知識的同時也教會我們以后學習的方法，讓我們在今后的學習和工作中有一個清晰的思維，完善的思路，不管在 何 種工作崗位，不論遇到什么情況，我們都會以一種平靜敬業(yè)的心態(tài)，踏實認真的作風認真投入到工作中去。這次任務的完成給了我信心，給了我斗志，我相信在今后的工作生活中，我都會一步步改正自己的不足，一點點提高自己的能力，完善自我提高自己。 （含全套圖紙） 值得下載 參考文獻 [1] 李慶祥 .現(xiàn)代精密儀器設計 [M].北京：清華大學出版社 .2021 [2] 李圣怡 ， 戴一帆 .精密和超精密機床設計理論與方法 [G].國防科技大學出版社 .2021 [3] 大連理工大學工程畫教研室編 .機械制圖 [M].高等教育出版社 .2021 [4] 機械設計手冊編委會 .機械設計手冊第 2卷 [G].機械工業(yè)出版社 .2021 [5] 王先奎 .精密加工技術實用手冊 [G].機械工業(yè)出版社 .2021 [6] 陳智鋒 .精密柱徑測量理論 _方法與技術的研究 [D].國防科技大學 .2021 [7] 黃大宇，梅瑛 .機械設計課程設計 [M].吉林大學 出版社 .2021 [8] 裘祖榮 . 精密機械設計基礎［ M］ . 北京： 機械工業(yè)出版社 .2021 [9] 哈爾濱 工業(yè)大學編 .長度計量手冊 [S].北京：科技出版社 .1979 [10] 王惠敏主編 .儀器儀表結構設計手冊 [S].北京：國防工業(yè)出版社 .1989 [11] 竺培國 .精密儀器結構設計基礎 [M].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學出版社 .1988 [12] 陽平華 . Solidworks2021機械設計時尚百例 .北京：機械工業(yè)出版社 .2021 [13] 趙則祥 .公差配合與質量控制 [M].河南 :河南大學出版社 .1999 [14] 鄧星鐘主編 .機械傳動控制 [M].武漢：華中科技大學出版社 .2021 [15] 王平安 ,王杰賢等 .精密 儀器工作臺的隔振設計 [J].西安建筑科技大學學報 .1999 .31(3) [16] 王欣 .三坐標 測量儀 動態(tài)誤差分析 [D].西安理工大學 .2021 （含全套圖紙） 值得下載