杜 爽 代建成
哈尔滨东安实业发展有限公司 黑龙江哈尔滨 150000
摘要：随着社会的发展，我国的现代化建设的发展也突飞猛进。圆度是几何量测量中形状误差的主要参数之一，也是评定机械产品质量的一项重要的指标.由于圆的工件表面存在确定的随机波动，相对于尺寸的测量，需要提取多少测量要素才能准确地反映其特征大小是关键因素.因此，影响圆度误差检测精度的主要原因是选取采样点数及其分布.目前，许多专家学者主要研究智能优化算法提高后期圆度误差评定的效率及精度，但对前期数据采集方法和采样点数研究较少，一种最小区域圆法评定圆度误差的仿增量算法，用实际零件验证该算法的准确性；一种以最小外接圆法评定圆度误差的新算法，描述其详细步骤并说明了它的收敛性，通过实验验证了算法的准确性；研究了圆度误差采样点数量与测量极限误差之间的数学模型，求得具有最少采样点的测量方法；在三坐标上对不同对象的圆进行不同点数的均匀分布采样，采用最小二乘法评定圆度，对结果进行了分析；基于粒子群及遗传混合算法，结合测量模型及圆度提取技术，分析布置角度对圆度提取精度的影响，结果表明精度较高.针对圆度误差精度的问题，本文应用了最小区域法的圆度误差评定方法，研究不同采样点数对圆度精度的影响，提高圆度误差的测量精度与效率.
关键词：三坐标测量机；采样点数；圆度误差检测精度影响
引言
三坐标测量在现代测量作业中属于十分重要的一种仪器设备，在实际测量工作中有着很高的应用价值，并且表现出十分明显的优势。所以，在实际测量工作开展过程中，相关工作人员应当对三坐标测量机加强认识，并且应当对三坐标测量机的应用加强了解及掌握，以保证三坐标测量机的作用得以更好发挥，保证测量工作能够更好开展。
1基本误差测量中三坐标测量机的应用
1.1平面度误差测量中的应用
三坐标测量机属于当前一种新型的测量手段，在平面度的误差测量中有着十分广泛的应用。由于该测量仪器原理比较特殊，导致这一设备的测量规范也较独特。具体而言，其实现过程如下：（1）确定被测特征要素中的适当测点数；（2）对于已确定的测量对象，利用样本试验方法选择适当测点数，从而使测量结果精度以及工作效率得到保证；（3）通过对大量测量数据实行统计，对各种表面测量结果加以比较，结果发现精度较高表面与精度较低表面相比较，其所获得数据可信度更高，并且对于精度较高表面，测点数对其产生的影响也比较小；（4）通过对比研究可以发现，手动取点所产生误差比较大，应当选择自动测量方法。
1.2圆度误差测量中的应用
在几何量评价及测量过程中，圆度测量也是十分重要的一项内容。在实际测量中比较常用的且比较理想的圆评定方法主要包括最小二乘法、最小区域圆法以及最大内切圆法与最小外接圆法。比较常见的测量方法主要包括两点法、三点法以及投影比较法，还包括圆度仪测量法与坐标测量法。利用三坐标测量机对工件圆度误差实行采点测量，其结果发现不同采样点数所得到的测量结果也存在较大差异。整体而言，测量过程中采点数越多，其误差也就越小，因而利用三坐标测量机便于得到更多采点数，并且其测量结果准确性也更高。
2重要性
使用三坐标扫描测量圆度是否可信，与圆度仪的测量结果到底有多大的差异，一直是困扰测量人员的问题。三坐标测量圆度最简单的方法是直接在被测的圆度截面上采集部分点评价圆度，但这种方法采集的点有限，评价具有片面性，不能真实反映整个截面的圆度的真实情况。
为了能真实地得到被测截面圆的圆度，不少三坐标厂家开发了具有扫描功能的测头，即测针可以在被测表面连续扫描，其实这个连续扫描也并不是真正意义的扫描，只是采点的间隔无限小（目前最小可以达到0.01mm），圆度仪测量时的电感传感器测针也是沿着被测圆截面连续扫描的，其采样间隔比三坐标的更小、分辨更精细。从理论上分析三坐标扫描出的圆度与圆度仪测出的圆度差异应该是其设备精度的差异。但由于其软件评价及滤波方式不同，这种结果差异往往会比设备的精度差异更大。怎么样减小这个差异，本文就这个问题在了大量的试验研究。最终找出采用三坐标扫描圆度时所采用的最佳方法。
3三坐标测量机的应用
3.1在生产研究中三坐标测量机的应用
随着现代工业生产的快速发展，其生产环境也越来越复杂，很多复杂机械零件研发改进以及生产制造均需要应用先进检测技术及仪器，尤其在当前数控机床生产、精密机械研究以及汽车零件制造与电子工业不断兴起的大背景下，对现代化检测仪器也有着更高要求。在当前检测测量工作过程中，三坐标测量机属于一种十分重要的大型精密仪器，由于其能够实现空间三维尺寸测量，从而可实行在线检测及自动化检测。比如，在汽车制造领域内，车身外观属于整车设计水平及工艺制造水平直接体现，在保证高精度车身的基础上，才能够更好保证汽车外型美观，且可节省工时，因而对其进行检测也就十分必要。在实际检测中，通过对三坐标测量机进行合理利用，可实现汽车工业生产在线监控及批量监控，并且可在产品分析中对其进行应用。另外，在航天制造领域内，飞机发动机技术属于关键影响因素，尤其在一些特型零件加工及检测方面存在较大困难，而通过对三坐标测量机的合理应用，可对发动机中整体叶轮叶片型面、涡轮叶片以及涡轮导向器叶片中的喉道面积等实行检测，从而使发动机质量得到较好保证。
3.2在提高型实践教学中的应用
在提高型实践教学中，主要是针对三坐标测量机自动测量实行训练。通过这一阶段实践教学，可使学生掌握分析图纸方法以及三坐标测量中坐标系的正确建立方法，并且可使自动测量自主完成，最终使学生掌握构建三维模型工件坐标系的方法，掌握自动测量方法，以更好实行工件测量。
3.3在基础型实践教学中三坐标测量机的应用
通过对三坐标测量机相关基本知识进行介绍，可使学生初步了解三坐标测量机应用及测量过程，还有其保养。通过对三坐标测量机中各个部件实行观察，可使学生将三坐标测量机基本构成掌握，通过观看教师示范，可将三坐标测量机正确使用方法及步骤掌握，可独立对三坐标测量进行正确操作。
4实验验证
为了研究不同采样点数对圆度误差精度的影响，本文采用一实例零件（理论直径为84.9mm）进行实验验证.零件的测量实验在国产三坐标测量机VKM-3020（Vision3D测量软件）下进行的，配备接触触发式测头，测头直径为3.0mm.实验内容主要包括：相同测球直径下，对同一圆采用不同的采样点数进行测量，当采样点数为10~50组时，圆度误差值虽有极小值，但波动范围较大，极其不稳定；当采样点数为50~150组时，圆度误差值在110点及以上位置时几乎很稳定，呈现规律性的变化；当采样点数逐渐增加至150~200组时，圆度误差值几乎没有变化；当采样点数增加至200~300组时，圆度误差值已经相当稳定，呈现规律性的波动.考虑到检测效率与精度的问题，可以得出此圆形特征的较优采样点数为110，圆的直径区间波动范围是：最小直径84.718mm，最大直径84.763mm.
结语
采用三坐标均布采集圆度误差数据点，建立最小区域法的圆度误差评定模型，通过正态性模型的点数优化方法确定圆形特征的较优的采样点数为110，提高了检测效率，对圆度误差采样饱和研究方面具有指导意义.
参考文献
[1]岳武陵，吴勇.基于仿增量算法的圆度误差快速准确评定[J].机械工程学报，2008，44（1）：87-91.
[2]姜传文，唐旭晟.一种基于最小外接圆法的圆度误差评定算法[J].机械制造与自动化，2017，46（5）：53-58.