校准三坐标测量仪的工具介绍

由于侧重点不同，各国制造商和计量标准部门对三坐标测量机提出了若干份计量标准。在各国的标准中，所推荐使用的标准器也是不完全相同，可以根据测量目的和要求加以选择。

标准三坐标测量机所用的标准器种类繁多，在周期校准中，通常采用的标准器是双屏激光干涉仪、量块、步距规等。在中间检查中通常采用的标准器是量块、步距规、球板、孔板、标准球、球棒、环规、3D标准器等。下面介绍常用的三种标准器。

一、量块

量块是对三坐标测量仪进行示值误差校准时最常用的实物标准器。它的优点是使用广泛、安装操作简便、溯源能力强、准确度高；缺点是测量时间长、最大测量长度只有1m。

用量块测量时，需将选取的不同长度的量块安装在专用支架上，使量块的方向与要测量的轴或空间方向一致。专用支架上有可调节的支撑点，安装量块时应该注意将量块支承在离两端0.2113L（L为量块长度）的支承位置上，以保证量块的两个测量面相互平行。

测量结果中应引入标准量块修正量和温度偏离20℃时的温度修正。

三坐标校准工具——量块

二、球板

标准规范中引入了球板作为长度测量不确定度评 价的一种可选择的工具。它的优点是操作简便、快速，溯源能力强，球板是二维标准器，可获得比一维标准器更丰富的信息，如对25个球的球板进行测量，可以得 到300个长度测量值，对25个球的球板进行两个相交位置的测量将得到600个测量数据。通过球心距的测量可以计算得到三坐标测量机所有几何参数。球板的 校准方法并不复杂，但校准的不确定度比量块差，同时球板的最大和最小长度尺寸受到限制。球板对较低准确度的中小型坐标测量机是可选的标准器。

使用球板作为标准器，是通过计算点间距离进行长度测量示值误差的校准。

常用的球板为5行x5列，240mmx240mm，332mmx332mm，532mmx532mm。最大的球板可制成1mx1m，有17行x17列标准球。球板为钢制材料，标准球为陶瓷材料制成，通过液氮冷却技术将陶瓷卡紧固定。标准球在球板的两面均可探测到。

三坐标校准工具——球板

三、双频激光干涉仪

双频激光干涉仪是一种高准确度、便携式的干涉测量仪器。由于其信号的抗干扰能力较强，结构紧凑、信号稳定，不仅可在实验室条件下使用，也适用于车间现场， 其测量长度可达十几米乃至几十米。此外，它的使用范围也广泛，除测长外，如配以相应的光学附件，还可以进行直线度、小角度、平面度、速度、平行度的测量， 也可以用来校准三坐标测量机三个运动方向的垂直度等。是精密机械、船舶和飞机制造业中大尺寸精密测量的不可缺少的精密仪器，技术相当成熟。

双频激光干涉仪的特点是测量准确度高，仪器固有系统误差仅 为0.1Lum（L为测量长度，单位是m），测量范围大，测量数据丰富，适合测量三坐标测量机各项几何误差。但设备昂贵需要专门配备，技术性强，对操作人 员要求高，较费时，并且对测量任务不能直接溯源，较适合三坐标测量机的出厂验收检测和对大型三坐标测量机示值误差的附加校准。

三坐标校准工具——双频激光干涉仪