对开关式测头的三坐标测量机测量圆度方法误差的研究

    开关式测头因其结构简单、制造成本低廉，故广泛应用在一般精度的三坐标测量机上。该形式的测头存在着两个主要误差：
    １．测头的开关行程误差，这是测头的系统误差，该项误差在实际使用中校正测头时已予校准补偿了；
    ２．测头的各向异性误差，它也属于系统误差，一般情况作随机误差来处理。
    开关式测头的各向异性是较大的，这将给圆度类参数的测量结果带来不容忽视的误差。那么，如何在测量中尽可能减少测头各向异性带来的测量误差呢？我们通过一段时间的分析和实践。认为：开关式测头的各向异性误差，虽然随测力大小、测杆长度、采样速度、测头安装方向等因素的改变而变化，但在一组测量中，上述影响因素保持相对稳定，各向异性误差在该组测量中也保持稳定，这样我们就可根据系统误差的特性来消除或减小这一误差，提高测量精度。以下是我们提出的测量方案。经实践证明，其效果较好，达到了预期的目的，现介绍如下，
    逐点误差补偿法的原理是：将测头各向异性误差数值按后续圆度测量的条件（即测杆、采样点数、采样方向、采样速度等保持一致）预先测量出，然后在测量圆度时对应逐点修正补偿。该方法采样点数理论上可不受限制（只要大于3 点即可）。那么，如何在工厂一般条件下得到测头各向异性的数值呢？我们可以用测量标准环规的方法来近似得到测头的二维各向异性数值(标准环规的安装方向应与被测孔保持一致)，这样，我们就可得到一组补偿修正数据。当测量孔的圆度时，就可利用该组数据进行对应点的修正补偿，然后，经数据处理得到圆度误差数值。为了配合该测量方法，我们编制了一个专用程序（程序清单附后）来进行自动测量和数据处理，为了提高测量精度，每一测量点的数值均为四次采样测量的算术平均值。在具体测量时，只要对被测工件进行必要的找正后，即可调用该程序进入自动测量状态，完成圆度测量过程。