技术分享 | 坐标测量机误差补偿-硬件补偿与软件补偿介绍

      “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。

      按补偿的具体手段，补偿方式可分为软件补偿，硬件补偿。顾名思义，硬件补偿就是对坐标测量机的硬件，机构进行补偿；软件补偿则多在上位机软件，对系统的测量精度进行补偿。

 硬件补偿

      通过激光干涉仪等高精度的测量仪器和测量方法，测到工作台不是沿着直线运动时，可以通过刮研等加工方法，修正导轨，使得导轨沿着直线运动。这种方法就是属于硬件补偿。

手工刮研

      在某些系统中，比如压电运动平台，在压电陶瓷上施加适当的电压，让与压电陶瓷相连接的气垫的位置发生变化，从而使得导轨和平台之间的气隙发生变化，工作台即可沿着要求的方向做直线运动，以消除偏摆和直线度运动误差，这种方法也被称为硬件补偿。

压电运动平台

 软件补偿 

      在实际生产中，不对工作台运动轨迹作任何修正，而只是就它对测量结果的影响进行补偿，这种方法称为软件补偿，也常称为为计算机辅助提高精度(Computer Aided Accuracy)。

      软件补偿方法最为简单，它不像硬件补偿的方法，存在执行机构的频响问题。因此应用最广。软件补偿不仅适用于三坐标测量机，也适用于数控机床。这时必须通过改变刀具与被加工件的相对位置，改变被加工件的尺寸，来达到提高加工精度的目的。为此,需将补偿信号加到控制软件中，将它与指令进给量合成,改变实际进给量。这种原理也可用于三坐标测量机中。有一些学者倾向于采用这种补偿方法，因为它让测头(或工件）按准确的轨迹运动。

软件误差补偿流程

      软件补偿也有局限性。它比较适用于“点”加工或“点”测量情况，即刀具或测头只在一个点上与被加工件或被测件接触的情况，例如车削或采用接触式测头探测。对于钻削，单靠对进给指令进行补偿就难以改变钻头的方向，打出的孔还是斜的。这时，比较理想的方案还是采用如上所说的伺服进给的方法。对三坐标测量机，也可能有类似情况。近年随着机器视觉的蓬勃发展，用面阵CCD摄像头或等高线的方法，进行大面积同时探测，也往往以伺服回转使测头转到准确的位置更为妥当。

复合式坐标测量

 误差补偿与误差修正，误差分离 

      通常，我们认为误差补偿与误差修正是一个意思。在严格的条件下，根据测得的误差用返修的方法提高构件精度，才叫误差修正；而采用伺服进给或软件的方法，都叫误差补偿。 更多的学者认为，若有多个误差以不同的符号或相位同时作用，其影响相互抵消，称为误差补偿。典型的例子是角度测量中采用多头读数、多齿分度盘中各个齿距误差同时作用、用差分方法使共模干扰得以抵消。若靠人为引入某些附加措施(如伺服进给)，用软件的方法修改测量数据，则属于误差修正。

      误差分离(error separation)是误差补偿的常用方法之一。它是指存在几种不同类型的误差，如工件的圆度误差和轴系的回转运动误差，通过适当的组合测量和数据处理将它们分离出来。例如无锡苍翠科技公司的iRED回转误差检测仪，就是应用误差分离技术，将回转设备，如机床电主轴，径向误差中的总误差，TIR，同步误差，异步误差，通过误差分离技术分别计算呈现，同时达到纳米级的精度，给用户对自己的回转类设备更清晰的认识，提高设备的加工精度。

径向误差，轴向误差与倾斜误差