坐标测量机测量编程经验总结马桂红（北京青云航空仪表有限公司）摘要：本文讲述了坐标测量机在使用过程中积累的一些经验，它在我们工作 中产生着潜移默化的影响，或多或少的影响着我们的测量结果的准确性本文从 “采点”、“法向矢量”，“工件摆正”和 “校准探针”等方面进行说明关键词：采点、工件摆正、法向矢量、扫描近年来，随着坐标测量机在国内公司及企业的普及，它已经得到日益广泛的 应用，尤其对于Leitz计量型的坐标测量机不仅可以解决日常的的生产加工的高 精度复杂几何零部件的检测任务，而且在逆向工程中起着重要的作用但在使用 过程中，时常会出现同一台设备、同样的测量过程，一样的编程流程，不同的操 作人员测出的结果却相差很大这并不是测量设备不够好，而是操作者的经验不 同出现的不同结果，现就作者本人在工作中接触和解决的凸轮、叶轮和泵杆等工 件的测量、测绘任务谈谈自己的坐标测量机操作技巧和心得下面就采点、工件摆正和方向矢量等进行说明一、测量采点对于在建立座标系过程中和测量被测元素时采点的原则尽量做到如下方面:1 测量平面时要采点尽可能大范围，并尽可能避开塌边和变形点；长条形平 面要注意平面的宽度范围，尽量在宽度范围内测量避免将所采点接近直线。
2 孔轴类零件在测量时尽可能在整圆周范围内采点，采点范围减小会影响工 件形状误差的判定和圆心位置的计算以及直径结果本人曾对标准圆做过120° 和 60°圆弧的检测，直径尺寸相差最大可达 0.022mm 圆心位置偏差为 0.011mm3 在测量过程中，任意元素的测量都尽可能使测量方向和工件接触点的法线 方向一致尤其是测量斜向的尺寸要求时法向接触尤为重要对于一机床制件的斜 边的一点做实验，当测针测点一致法向不同时，测量的结果可以相差 0.1mm4 对于通过使用芯轴等辅助延伸工具表征被测元素时，在辅助延伸工具上采 点要尽可能接近被测元素，以减少延伸测量所引入的误差对于同轴等形位项目 的测量是与测量位置、长度相关的二、关于工件摆正有如下的总结:所谓工件的摆正类似于在传统的工具显微镜上的“拉直”，即工件的主要测量 方向或坐标系角度方向的元素尽可能与坐标测量机的机床移动方向或安装的横 向、斜向探针方向一致曾听一些老计量人说，在坐标测量上测量工件最大的优点就是不必进行“找 正”和“拉直”，对于普通的工件一般情况下不必追求拉直或摆正，但对于精密测 量，摆正还是有必要的，摆正对于使用星形探针和横针可以有效的避免测杆刮蹭 现象，并且使校准探针和测量变得相对容易，对于有些测绘件无法手动三维接触 被测元素时就需要尽可能在某一方向上与测量机的一个移动方向摆正一致。
对于 如图1所示的工件，探针就可以装成只在YZ平面内有夹角，将工件进行摆正， 进而使有些测量变得简单，更具有可操作性在测量过程中，由于操作者测量时接触工件方向不一定是法向接触进而带来 较大的测量误差，这一点在采点（一.3）中已有所提及，这里重点说说接触法向 偏离工件接触点所带来的影响及消除方法对于可以人为先计算理论矢量方向余 弦的工件，可以采用手工输入等方法消除方向余弦带入的误差；这一点显得尤为 重要，在法矢量的计算上甚至于可以说是失之毫厘，谬以千里笔者曾在某单位 坐标测量机的校准过程中，体验过测量方向余弦有误对校准结果的影响校准坐 标测量机的过程是首先将量块按照艾利点支撑安装在量块架上，定温后首先校准 探针，接着手动测量建立工件坐标系，由于建标后也是采用手动测量量块两工作 面上的中心点，求得两点间的距离既是坐标测量机的示值由于操作过程在法向 给定上不是沿着量块工作面的法线方向而产生了一个 0.02 的余弦误差，使得测 量结果偏离标准值0.03mm，反复查找原因诸如重新安装、校准探针，清洗量块 再安装一次，甚至又进行定温等工作都做了，仍不能解决问题得知此事后，笔 者通过查看校准程序观看操作过程，没有发现程序错误及大的操作错误，然后笔 者又以此程序重新操作一遍，结果正确，于是判断在具体操作人员可能有方向的 错误，进入校准程序内部，查看方向余弦，发现方向余弦确实有问题，将方向改 正后测量结果很满意。
可见在接触点以法向接触是保证测量准确性的重要因素， 因此欲减少人为方向余弦误差的引入，在可能的情况下尽量采用编程自动测量是 一个消除方向余弦误差的首选方法四、不在坐标原点的斜孔的自动测量：工作中曾遇到斜孔的位置测量，斜孔的测量靠手动测量很难实现，经常会有 测杆的刮蹭想象，尤其是小直径的斜孔，为此利用坐标测量机中 TRAOBJ 指令， 实现斜孔的自动测量，将在坐标原点生成的圆柱测量点，旋转名义角度，再平移在 PMM 型坐标测量机上进行凸轮、叶轮等的测量、测绘大多使用坐标测量 机的扫描功能经常用到的指令分别有 ME2DE \RCOR2D\CURV2D\CURVE_P 等指令，对于二维曲线的测量相对简单，建立好坐标系后只需 ME2DEfRCOR2D—BFIT2D（可选）—ACN02D就可以实现，修正时一定要注意 修正方向（内\外）与测量方向（顺\逆时针）的正确使用；对于三维扫描如图 3 所示，则需要使用Leitz中的柱形扫描，由于存在扫描误差，扫描出的R不可能 是整数所以，为了使曲线连续（R为整数），必须进行空间曲线的半径修正空间曲线的半径修正需要两条曲线，我们把一条曲线称为基准曲线，另一条 称为辅助曲线。
确定基准曲线和辅助曲线应注意以下几点：（1）通常基准曲线和辅助曲线的距离为探针直径的一半，如果曲线的曲率变化大，则基准曲线和辅助曲线的距离应尽可能小；（2）基准曲线和辅助曲线的点数不必相同，点数越多，精度越高；（3）基准曲线和辅助曲线之间的横截面曲率变化越大，则探针半径应尽可 能小；（4）通常基准曲线和辅助曲线到实际修正值（高度）的距离相等；空间修正指令RCORPLA （曲面的半径修正），空间曲线的测量步骤： ME2DE—RC0RPLA （RCORSRF, RCOR3D） f 数据处理图 3-1 泵杆图 3-2 泵杆对于图 3 这样带螺旋线的曲线测量，通常在数据处理时需要先将螺旋线展 开，再进行其他数据处理所以，在 RCORPLA 半径修正完后，必须进行螺旋 线的展开计算在测量如图3泵杆扫描方式为“CYL”型特别指出的是在测量第二个螺旋 线时，要使用带加长杆的斜探针，为保证测量的准确性，在第一周内两根探针都 测得到的位置在同一坐标系下同时进行了测量，两根探针检测同一位置检测点的 Z值相差0.005mm，因斜探针加长了加长杆，使得测量精度有所下降，该测量结 果是可以接受的，因工件复杂，在短时间内无法完成，为验证测量结果的有效性， 在每次重新装夹后，都对工件可测位置进行直探针和斜探针做测量比较，数值接 近时，进一步做测量，数值有差异时查找原因，直至结果在一定范围内才接着进 行接下来的测量。
在测量过程中曾出现两探针测量数值差异达0.030mm的情况， 经分析查找原因分别如下：因探头的结构原理使得探针每次安装会有轻微误差， 为此采用使用前仔细用酒精绸布清洁标准球、测球和卡盘紧固点；由于校准斜探 针时人为习惯很难将斜探针沿法向接触标准球为此带入校准误差，经过研读操作 说明书并咨询海克斯康技术人员，采用将斜探针轴线方向写入校准程序中由计算 机自动计算接触的矢量方向，并采用多次校准消除校准误差；另外扫描测量使用 的测针一定要以三维模式校准，来获得更准确的作用球径，减少扫描误差在精 密测量中操作者本身有些时候就是一个热源，为此有些精密的坐标测量机是有单 独的隔热措施的，在不具备条件的情况下，操作过程中，尤其是在安装探针时要 带好手套尽量隔热，或采用自动抓取探针的方式，并在校准前稍微平衡一下温度 另外采用温度补偿可以减少一些热效应带来的误差总之尽可能找出误差来源并 避免才使得测量结果真实有效这就是笔者在操作使用坐标测量机过程中积累的一些经验和技巧养成良好 的测量习惯，就可以使我们的测量重复性与准确性在不经意间提高，进而潜移默 化的在生产加工单位中提升我们的权威性，提高我们的技术水平一句话，对待 测量机就像对待自己的宝贝儿一样，爱惜它，多操作、多使用才能更了解它，熟 悉它，才能用好它，才能使它在工作中成为我们得力的助手。
参考文献：1 quindos 操作手册。