测量不确定度评定在三坐标测量机中的应用*

张克欣

(中国电子科技集团公司第五十四研究所，河北石家庄 050081)

0 引言

三坐标测量机广泛用于机械制造、仪器制造、电子工业、汽车及航空等工业部门，用于测量零件和部件的几何尺寸、形状以及相互位置。用三坐标测量机进行测量时，为了确保尺寸精度的可追溯性，并将其应用于工件尺寸的检验，需要评估测量结果的不确定度。

1 工作原理

三坐标测量机［1］具有空间三个相互垂直的X、Y、Z运动导轨，测量时，把被测零件放在三坐标测量机的测量空间内，测头与零件表面接触，便可获得被测几何型面上各点的坐标尺寸。将这些数据送入计算机，通过相应的软件进行处理，就可以精确地计算出被测工件的几何尺寸和形位公差等。

本文以三坐标测量机测量某一箱体孔径为例，对三坐标测量装置测量结果的不确定度进行相应的评定。

2 测量方法

首先打开气源开关，待气压达到0．6 MPa以上后打开控制开关，再打开计算机。根据提示完成系统复位，进行测头校正，将被测件放置在三坐标测量机的测量平台上并装夹稳固，进入测量系统，建立测量基准，测量孔径，测量完成后输出测量结果。

3 数学模型

D=R式中:D为被测件的孔径，mm;R为三坐标测量机测量孔径的读数，mm。

4 方差和灵敏系数

5 标准不确定度分量的评定

5．1 示值误差引起的不确定度分量u1

三坐标测量机经过校准，并证明符合技术要求［2］。本三坐标的示值误差为(1．8+l/500)μm，l为实测长度，取100 mm。按均匀分布处理，则不确定度分量为:

5．2 测量重复性引起的不确定度分量u2

三坐标测量机对该孔径自动重复测量10次，得到一组测量值，100．002，100．000，100．002，100．000，99．999，99．998，100．000，100．003，100．002，100．001。算术平均值为ˉx=100．001 mm，实验标准偏差为，则测量重复性引起的不确定度分量u2=1．567μm。在程序设计中采用图形化编程、界面简洁、运行可靠，可以快速构建为虚拟仪器，在一般仪器定制成本及采购周期上具有优势。

图4 窗口显示

图5 试验温度测量

5 结语

通过该检测系统，可以精确跟踪减速机运行时各个敏感位置的温度变化情况、直观的数据显示，并能保存数据供检查。相对一般的检验方式更加准确，自动化程度高，节约人力物力，更方便进行大批量时的管理。在仪器设备开发中LabVIEW与Arduino平台组合使得开发周期大大缩短，在工控领域具有很好的应用前景。

［1］ 梁国伟，陈芳全，林祖伟．基于LabVIEW的串口数据采集的实现及应用［J］．现代机械，2009(10):30-31．

［2］ 杨继志，郭 敬．Arduino的互动产品平台创新设计［J］．单片机与嵌入式系统应用，2012(4):27-29．

［3］ 惠 特 (Dale Wheat)．Arduino技术内幕［M］．北京:人民邮电出版社，2013．