技术分享 | 坐标测量机误差补偿-实时补偿与非实时补偿介绍

“误差补偿”是为了使得坐标测量机经济地达到更高的测量精度，人们不断发展的技术。要完全通过提高制作精度、严格控制环境条件与使用条件来实现高的测量精度，是很困难的。即使技术上可能，在经济上也要付出高昂的代价。为了经济地达到高的测量精度，误差补偿技术在三坐标测量机中得到了广泛的应用。

在坐标测量技术中，误差补偿的基本思路是，用精度更高的仪器或者样件，将坐标测量机的误差检测出来，在坐标测量机工作时，按检定的结果对误差进行修正。

误差的检定可以事先进行，并将检定的结果以一定的方式存入坐标测量机的软件中，在测量机工作时，将这些检定结果调出来，按它对测量机的测量结果进行修正。这种方法称为非实时误差补偿。

也可以在坐标测量机测量工件的同时，对三坐标测量机本身的误差进行检定，并按检定的结果对它进行修正。这种方法称为实时误差补偿。

 非实时误差补偿

在非实时误差补偿中，测量机的误差按事先检定的结果进行修正，它只能补偿系统误差，而不能补偿随机误差。但是，在三坐标测量机中主要用的是非实时误差补偿。采用非实时误差补偿时，只需向用户提供一套软件，即可实现误差补偿。

软件温度补偿

误差补偿的成本主要是测量机误差检定所需的费用。而在实时误差修正中，检定用的高精度仪器或样件需始终装在测量机上，大大增加了测量机的成本。在多数情况下，采用误差补偿的目的，是为了以较低的成本达到较高的测量精度。而且在测量机的各项误差中，系统误差往往占主要位置，从而可以用非实时误差补偿方法实现误差修正，提高测量精度。

测端直径补偿

几何误差补偿

 实时误差补偿 

在实际生产中，但是也有一些这样的情况，对于一些超高精度的测量机，误差补偿的主要目的，不是降低成本，而是达到超高精度，没有误差补偿技术难以达到如此高精度。这时，对于机构误差也常采用实时误差补偿的方法。例如在一些超高精度或跨距很大的测量机中，常常采用双标尺的方案。

如下图所示，根据两根标尺1和3的示值差（超高精度测量中，会使用两路激光干涉仪），可以实时的确定横梁2的偏摆角进行误差修正。

双标尺测量系统

实时误差补偿还有一个突出的优点，符合一致性原则。由于测量机的误差检定是在测量机测量工件时进行的，机器误差检定与其工作条件相同，这样许多力变形、热变形、动态因素的影响彼此接近，从而在很大程度上检定得到的误差数据已包括这些误差的影响，不必再单独考虑。从而使得机器模型很大程度上简化，或者说对机器模型的精确性要求下降很多。

误差补偿方案依据 

有了误差补偿技术，并不是对制造精度、环境条件就没有严格要求了。前面已经谈到,从经济原因考虑，三坐标测量机中主要采用非实时误差补偿，这就要求测量机有较高的重复精度。这包括它的运动机构有较好的重复性，测头的误差要小，动态误差要小。

还应由测量机的结构与温度环境条件保证，测量机有较高的刚度，热变形误差主要是简单变形，即只有伸缩变形。在这种情况下，测量机的测量不确定度主要由机构误差，与温度偏离20℃而引起的线膨胀误差产生。机构误差主要是系统误差，可以采用非实时误差补偿。对于温度变化引起的热变形误差，则需采用实时误差补偿。