精度探讨（精选十篇）
精度探讨 篇1
工程施工过程中常用的测量方法有三角高程和水准测量两种。水准测量是直接测高法, 测定高差的精度较高, 但受地形起伏变化较大, 外业工作量大, 施测速度慢;三角高程测量是间接测高法, 它不受地形起伏限制, 施测速度慢快, 在大比例尺地形测量等工程测量中有广泛得应用。但三角高程测量有精度较低, 每次测量都需要量取仪器高和棱镜高, 操作麻烦, 增加了误差来源, 仅适用于地形点的测量等缺点。
随着科技的进步和全站仪的广泛普及, 使用跟踪杆 (或棱镜) 配合全站仪测量高程的方法也越来越普及, 传统的三角高程测量依然使用广泛, 但已经显示出了局限性。鉴于此, 我在传统三角高程测量基础上借鉴先辈的经验, 总结出几种新的三角高程测量的方法, 既结合水准测量任意置站的特点, 同时还有测量时不必每次都量取仪器高、棱镜高的优点, 减少误差来源, 使得三角高程测量精度进一步提高, 实测速度更快。
2 三角高程原理
如图1所示, 设A、B是地面上任意两点, 已知A点高程HA, 只要知道A点对B点的高差HAB, 便可求得B点高程HB, 即:
式中:S为A、B两点间斜距, α为A点观测B点是的垂直角, i为测站仪器高, t为棱镜高, HA为A点高程, HB为B点高程。这就是三角高程测量的基本公式。
三角高程测量的目的是测出来A、B两点的高差。传统三角高程测量过程中仪器需架设在已知高程点上, 必须同时量取仪器高和棱镜高, 同时要求两点间距离不是太远, 否则测出的结果将是不正确的。当A、B两点距离比较远时, 须考虑地球曲率和大气折光影响。公式为:
式中:k为大气折光系数, R为地球曲率半径, D为经气象改正后的斜距。
3 新方法
方法一:
如图2所示, 为了测A、B两点的高差, 将仪器设置在A、B两点之间的O点, 通过测量A、B两点的垂直角α1、α2和斜距S1、S2, 量测棱镜高t1、t2, 就可以计算出A、B两点间的高差, 即
若将 (4) 、 (5) 式代入 (3) 式, 则
如在实际测量中, 不改变棱镜的高度, 就是保证t1=t2, 则上式变成:
可以看出在 (7) 式中, 仪器高和棱镜高都不参与计算, 从而提高了成果的质量, 避免了仪器对高差的影响。
在实际应用过程中, 测量A、B两点的高差在两点中间设置仪器时通常需要很多转点, 最后观测未知点。如图3, 从图中按照公式 (6) 可以得出:
若保证本站的前视点棱镜高和下一站的后视点的棱镜高一致, 将以上公式相加得:
若保证起点的棱镜高和终点的棱镜高一致, 则 (8) 式可化为
应注意的问题:
a.使用同一套棱镜, 提高精度。
b.各测站均可采用多余观测方式进行检查和提高精度, 取平均值做为最后结果。
c.当t1和t2n不一致时, 需量取棱镜高, 并进行多余观测, 以提高观测成果精度。
d.尽量将仪器设置在中间, 使前后视距相等, 如有困难, 应通过调整视距累积差调控。
方法二:
已知A点的高程HA, 欲测B点的高程HB, 在A、B中间任意点O安置仪器, 在A、B处设置觇标, 得斜距SA和SB, 垂直角α1和α2, 觇标高度tA和tB, 仪器高i0, 则:
用这种方法测量每一测站均应独立施测两次, 满足要求后, 取其平均值做为A、B两点间的高差, 即:
方法三:
如图1, 设B已知, A未知, 通过A测其它待定点
式中, S可以用仪器直接测出, i、t未知, 但仪器一旦置好, i值将不再变化, 同时选跟踪杆或固定高度的棱镜, 则t也不变, 公式化为:
在任一测站也固定不变且可算出W。
操作过程:
a.仪器任意置点, 测站和已知点通视。
b.观测B点, 算出W值 (此时仪器高程测定有关常数为任意值) 。
c.将仪器测站点高程重新设定为W, 仪器高和镜高为零。
d.照准待测点测出其高程。
结束语
这几种方法均为任意设站, 结合了水准测量的任意置站的灵活性, 不需量取仪器高, 不需对中, 加长了高程的传递距离, 减少了劳动强度, 加快了速度, 减少了误差来源, 具有较强的实用性、灵活性。又减少了三角高程的误差来源, 速度更快, 精度更高。
参考文献
[1]潘正风.数字测图图原理与方法[M].武汉:武汉大学出版社, 2004, 8.
[2]张国良.矿山测量学[M].徐州:中国矿业大学出版社, 2006, 8.
GPS高程测量精度的探讨 篇2
GPS高程测量精度的探讨
对GPS高程测量的基本原理进行了简单介绍,对影响GPS高程测量的`因素进行了重点分析,总结了提高GPS高程测量的几点措施.
作 者：田野 贾晓堂 包德高 TIAN Ye JIA Xiao-tang BAO De-gao 作者单位：辽宁省水利水电勘测设计研究院,辽宁,沈阳,110006刊 名：煤英文刊名：COAL年，卷(期)：18(5)分类号：P623关键词：GPS高程测量 水准测量 高程拟合
提高RTK测量精度的方法探讨 篇3
关键词：RTK 测量精度 测量方法
中图分类号：P228文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）01（a）-00-01
1 RTK誤差来源
1.1 卫星及传播路径的影响
（1）星数：RTK至少需要4个星即能求出移动站的坐标，星数过少，精度可靠性降低。
（2）卫星分布：卫星分布的优劣常用位置精度因子PDOP值来衡量。PDOP值越小精度越高。
（3）大气层影响：接收机在接收到卫星信号之前，信号要穿过电离层和对流层，当基准站与移动站之间距离较短时，对流层和电离层对信号的影响大致相等，其误差影响可用差分处理方法减小。当点间距离大于10 km时，必须考虑这一影响。
1.2 RTK接收机的影响
（1）数据链：目前大多数RTK都采用无线电或GSM卡数据链，弱信号或受干扰的信号将使解算模糊度增加很多困难。
（2）天线类型：有两种天线误差在GPS接收机中存在：一是仪器设计时几何相位中心的偏差，二是接收信号时相位中心的变化偏差。在RTK测量中使用同一类型的接收机时，几何相位偏差可基本消除。但相位中心的变化偏差一般在几厘米之内。
1.3 环境影响
（1）多路径效应：观测时间足够长时，则可部分削弱。但RTK不能在一点上观测较长时间，故此影响可达几
厘米。
（2）地形：为了使无线电信号具有最大的覆盖范围，基准站应设在制高点上，同时也能保证观测到足够多的
卫星。
（3）障碍物：它能使无线电信号中断，导致移动站的模糊度丢失。
（4）电波干扰：电波干扰能够引起信号中断，甚至卫星失锁。
1.4 观测方案的影响
（1）RTK直接测量的坐标是属于WGS84坐标系，我们通常用的是国家坐标系统。因此坐标系的参数转换对所测成果的精度影响很大。
（2）RTK测量存入的坐标既可以是观测一个历元的结果，也可以是几个历元的平均值。对于地形测量而言，则可取几个历元的平均值，从而消除偶然噪声。大多数软件都是取前几个历元的平均值。RTK系统允许改变历元数。研究表明：当用几个历元取平均值代替一个历元时，所测结果将会略有改善。
（3）RTK实践证明，观测者的水平和经验对成果的精度有重大影响。
2 提高RTK测量精度
2.1 控制点的选择
（1）在一般测区进行RTK测量，至少需要三个平面控制点，而且最好是在同一时期、同一坐标系下的坐标；可根据地形条件确定高程控制点的数目，高程控制点数量越多，拟合精度就越好。
（2）一般情况下，取相邻距离3～5 km之内的控制点最好，控制点分布要均匀，要确保控制点能够覆盖整个
测区。
（3）如果测区的已知点数目很少，比如2个，作业半径不要超过两已知点点距离的3倍；另外两已知点与测量坐标系的轴线不能在同一直线上，最好有一定的偏角。
（4）如果RTK作业中没有已知点，这时就要任取一点在WGS-84坐标系下测量这点的绝对坐标。以这点的绝对坐标作为已知点，进行测量，以后再找已知点进行校正所测坐标。这时一定要输入测区的平均中央子午线的经度，这样所测结果不会产生太大的投影变形。
2.2 天线相位中心变化
相位中心误差是随卫星信号输入强度和方向进行变化，相位中心误差的变化，一般达到3～5 cm之内。因此在RTK作业之前，最好实测基准站天线与移动站天线的精确相位图形，然后根据这个图形对测量相位误差进行改正。
2.3 多路径误差
多路径效应取决于天线周围的环境，对载波相位测量影响一般是4～6 cm左右。它是RTK定位测量中严重的误差来源，可通过下列措施进行削弱。
（1）接收机在进行精密定位时可在天线下配置抑径板，这个方法可使多路径效应减少近1/3。此外，采用特殊的GPS接收机天线，如扼流圈天线，可以有效地抑制多路径效应。
（2）GPS测站不选在具有强反射的环境中，如平静的大面积水面、山坡、山谷、盆地及高建筑物旁边。
（3）GPS测站应尽量避免有电台、雷达、微波中继站等强辐射源，如果GPS测站位置不能改变，而又处于强反射区，为减小多路径效应，可采用偏心观测方法，或适当变化天线高度，以避开强反射波。
2.4 作业距离
使用RTK作业之前，务必要查看说明书中的标称半径，使RTK的实际作业半径在标称半径范围之内。这是因为RTK数据链传输受到高大山体、高大建筑物和各种高频信号源等障碍物的干扰，传输信号会严重衰减，从而影响测量精度。
2.5 RTK接收机的检测
这一般需要权威部门进行RTK接收机主要性能的检测。主要是硬件测试和软件的测试，比如采集器的反应情况、基线检查等，确保接收机符合标称精度。水准器的校正，测量时必需保证水准器水平才能有效的提高测量精度。
综上所述，在RTK测量中，尽量注意以上5点，可是测量精度大幅度提升。
参考文献
[1]匡林，黄杰.浅析GPS RTK在线路测量中转换参数问题[J].测绘与空间地理信息，2010（1）.
[2]高连胜.GPS技术在水利工程测量中的应用[J].测绘与空间地理信息，2010（3）.
[3]郑发来.网络RTK在晋江市大比例尺相片控制测量中的应用[J].地理空间信息，2010（3）.
分段贯通法测量精度探讨 篇4
1胶带运输大巷贯通误差设计
新安煤矿胶带运输大巷全长4 054.452 m, 其贯通误差设计如图1所示。
由于胶带铺设和运行要在一条直线上, 所以对胶带运输大巷贯通点K在水平重要方向X′上的要求较高, 偏差不得大于500 mm。但井下导线距离过长, 已超过9 km;且井下测量条件较差, 光线暗、测站多、边长较短和风大等因素造成的对中、测角误差对贯通测量精度的影响较大。
为统一矿井坐标系统, 提高测量精度, 轨道运输大巷敷设的矿井基本控制导线已经与地面导线控制网进行闭合导线测量和平差计算、误差分配;并且在各采区联巷附近测设有坚强陀螺边α1, …, α4作为各采区控制测量的起始方位。
2胶带运输大巷全段贯通误差预计
为估算胶带运输大巷贯通点K在重要方向X′上的偏差能否满足要求, 首先对胶带运输大巷贯通点K在水平重要方向X′上可能的偏差进行误差预计。
2.1贯通测量误差参数确定
(1) 水平角。
根据该矿使用的332N 型全站仪94站近水平巷道内 (倾角小于6°) 的两测回差求得一测回测角中误差mβ=±4.88″。
根据31站倾斜巷道 (倾角在15°～25°之间) 的两测回差求得一测回测角中误差mβ=±5.4″。
根据井下测量的环境影响因素, 此次预计中取 mβ=±7″。
(2) 井下导线量边误差。
根据332N型全站仪的标称测距精度mD=± (2 mm+2×10-6D) , 按井下导线平均边长0.112 km, 求得mD=±2.2 mm。
(3) 陀螺方位角中误差。
仪器常数一次测定中误差MΔ=±10.08″;仪器的常数平均值中误差MΔ平=±4.12″;井下陀螺方位角一次测定中误差MT=±10.07″;井下测定陀螺方位角平均值中误差MT平=± 7.12″。此次井下陀螺边定向中误差:
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2.2导线设计
导线全长9 087 m, 共设89个测站, 平均边长102 m, 最短边长9 m。轨道运输大巷为水平大巷, 设计每条边长为200 m;胶带运输大巷沿煤层顶板施工, 考虑巷道起伏, 设计每条边长为80 m;利用主井底和15区已测设陀螺定向边来提高贯通精度。
导线测量按±7″级导线要求进行, 采用332N全站仪独立进行2次测量。
2.3导线误差预计
由于导线误差预计图件较大, 计算数据较多, 无法在文中一一标明。故文中误差预计直接采用数据计算的结果来进行分析。
(1) 由井下导线测角误差引起的K点在X′方向上的误差:
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式中, mβ为井下测角中误差, 此次设计选取的mβ=±7″;ρ=206 265″。
将数据代入公式 (1) 计算得, Mx′β=±411 mm。
取2次独立测量的平均值, Mx′β=±290 mm。
(2) 由量边引起的K点在X′重要方向上的偏差:
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式中, m1为光电测距仪测距误差, 取± (2 mm+2×10-6D) ;α′为导线各边与X′轴的夹角。
将数据代入公式 (2) , 可求得Mx′1=±9.2 mm。
取2次独立量边的平均值, Mx′1=±6.5 mm。
(3) 陀螺方位角中误差引起贯通点K在X′重要方向上的中误差:
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式中, mα0为定向测量误差, 即由定向引起的导线起始边坐标方位角的误差;Ry′0为井下导线起始点与K点连线在Y′轴上的投影长 (即图1中所示的Ry′01和Ry′02) ;定向测量误差所引起的K点在X′重要方向上的误差Ry′01和Ry′02应分别求出。
主井独立两次定向平均值的误差所引起的误差:
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代入数据计算得Mx′01=±54 mm。
同理, 所得15区独立2次定向平均值的误差所引起的误差:
undefined
代入数据计算得Mx′02=±54 mm。
(4) 贯通点K在X′重要方向上的中误差:
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代入数据计算得Mx′K=±300 mm。
(5) 贯通点K在水平重要方向X′上的误差预计:
Mx′预=±2Mx′K (7)
故 Mx′预=±600 mm。
根据以上测量误差预计计算结果, 显然贯通点K在水平重要方向X′的误差已超出胶带运输大巷设计的最大限差±500 mm, 不符合设计要求[1]。
3胶带运输大巷分段贯通测量误差预计
充分考虑到胶带运输大巷投入使用后运输和通风的实际情况, 在不增加额外巷道的情况下将整条胶带运输大巷分为3段 (主井—11区、11区—13区、13区—15区) 进行施工设计和误差分析, 计算分段施工的测量误差预计能否满足胶带运输大巷在水平重要方向X′上的最大限差要求。
此次测量误差预计选用3段中线路较长、测站数较多的13采区—15采区段进行误差预计, 如胶带运输大巷13区—15区贯通误差设计 (图2) 。
3.1贯通测量误差参数确定
本次误差预计参数仍采用胶带运输大巷全段误差预计的参数进行计算。
3.2导线设计
导线全长3 844 m, 共设测站50个, 平均边长74 m, 最短边长9 m。东轨道运输大巷为水平大巷, 设计每条边长为200 m;胶带运输大巷沿煤层顶板施工, 考虑巷道起伏, 故设计每条边长为80 m;采用13区和15区陀螺定向边α3和α4定向来提高贯通精度。
3.3导线误差预计
(1) 由井下导线测角误差引起K点在X′方向上的误差可根据公式 (1) 计算, 得Mx′β=±131 mm。
取2次独立测量的平均值: Mx′β=±92 mm。
(2) 由量边引起的K点在X′重要方向上的偏差, 可根据公式 (2) 计算, 得Mx′1= ±8 mm。
取2次独立量边的平均值:Mx′1=±6.0 mm。
(3) 陀螺方位角中误差引起贯通点K在X′重要方向上的中误差, 可根据公式 (3) 计算, 13区独立两次定向平均值的误差所引起的误差可根据公式 (4) 计算, 得Mx′01=±29 mm。
同理, 所得15区独立2次定向平均值误差所引起的误差可根据式 (5) 计算, 得Mx′02=±29 mm。
(4) 贯通点K在X′重要方向上的中误差可根据公式 (6) 计算:Mx′K=±101 mm。
(5) 贯通点K在水平重要方向X′上误差预计:
Mx′预=2Mx′K=±202 mm
根据13区—15区测量误差预计计算结果, 显然分段贯通点K在水平重要方向X′的误差小于胶带运输大巷设计的最大限差, 能够满足设计要求。
4结论
通过对2种测量误差预计方案进行比较, 得出分段贯通施工方案具有明显优点。
(1) 缩短施工工期。
在不增加矿井额外巷道施工的情况下, 大大缩短了胶带运输大巷的施工工期 (分段施工方案中, 各采区的轨道运输大巷和设计施工的胶带运输大巷之间的联巷是矿井原有或必须具备的巷道) 。如果按照全段贯通测量方案进行施工, 同时在胶带运输大巷两端安排2个掘进工作面相对掘进, 按每月每个掘进工作面掘进100 m计算, 需要工期21个月。如果按照分段贯通方案进行施工, 同时在各采区两端相对掘进胶带运输大巷, 可以安排6个掘进工作面同时施工, 按每月每个掘进工作面掘进100 m计算, 需要工期7个月。
(2) 提高了贯通测量精度。
在贯通测量误差预计中, 全段贯通测量由于测量线路较长, 贯通精度无法满足胶带运输大巷的最大限差要求;而分段贯通测量方案在不增加矿井额外巷道的情况下, 极大地提高了贯通测量精度, 满足了胶带运输大巷的限差要求。
摘要：新安煤矿胶带运输大巷由于贯通测量距离过长, 导线边长较短, 测站数较多, 计划采用分段贯通法进行贯通。对胶带运输大巷全段贯通、分段贯通方法分别进行了误差预计, 通过对2种测量误差预计方案比较可知, 采用分段贯通测量的方法不仅能够满足测量精度要求, 而且缩短了施工工期。
关键词：分段贯通测量,误差预计,重要方向
参考文献
航天器精度测量系统可靠性探讨 篇5
文章简要介绍了现代测量技术的发展,对航天器精度测量中的可靠性问题进行了初步探讨,给出了精度测量系统的可靠性框图及数学模型,并对精度测量工作过程进行了故障模式,影响及危害性分析,最后对测量系统的不确定度进行了分析.
作 者：刘建新 王伟 仝志民 作者单位：刘建新,王伟(北京卫星环境工程研究所,北京,100094)
仝志民(哈尔滨工业大学自动化测试与控制系,哈尔滨,150001)
数控机床位置精度评定标准的探讨 篇6
【摘要】本文机床检测的验收标准进行了具体的介绍，其中包括ISO标准，美国NMTBA标准，VDI3441标准和日本JIS标准，具体分别介绍了这几种验收标准的评价原则以及优劣性，以及使用用途。
【关键词】数控机床；位置精度；标准；评价原则
1、概述
机床的位置精度是指机床各坐标轴在数控装置控制下运动部件所能达到的目标位置的准确程度。各运动部件在程序指令的控制下所能达到的精度直接影响了加工零件的精度。因此精确评定位置精度显得尤为重要，然而评定这种精度的方法很多，但是目前行业中评定这种精度常用ISO标准，美国NMTBA标准，VDI3441标准和日本JIS标准这四种评定方法。但是这四种方法的评价各有什么特点以及区别在什么地方，在什么情况下应该采用何种评定方法，我们在下面对这几种方法分别进行介绍。
2、机床验收标准
2.1 ISO标准
2.1.1 ISO标准简介
在所有的机床位置精度的测量过程中，沿轴向分布的各个目标点上都假设存在一条正太分布的曲线，由于是多回合的测量过程，因此对于每个目标点来说，都存在一条实际测定点系列的分布，通过这种分布的标准偏差计算，则可以求出该正态曲线。在ISO230-2标准中，标准不确定度的包含因子为2，这个包含因子可以包含无限多个点中约94.95%的位置分布情况。而这个发散度即为某一指定目标点的重复精度。
为了标定机床的定位精度，必须在运动轴向上建立一些目标位置点，然后根据目标位置点对应的一系列实际位置点计算标准不确定度的分布情况，所有正态最上端曲线和最下端曲线的展宽即为定位精度，由于存在反向量差，双向靠近时发散度大，精度值也更大。重复精度是指目标点处一条正态曲线最大展宽。因此这种方法基于最差定位精度的情形，并且包含了所有的可能。
2.1.2 ISO标准中几个重要的评价指标。
（1）平均位置偏差：指某一位置处定位偏差的代数平均值，公式如下：
正向：负向：双向：
（2）反向差值：指分别从不同方向接近目标点时的平均定位偏差的差值，评价时以最大反向差值做为依据，公式为：
（3）定位精度：指与极限值的最大差值，公式如下：
正向：
反向：
双向：
（4）重复精度：指正态曲线的最大展宽，大小取决于扩展不确定度的覆盖因子。公式如下：
正向：反向：
双向：
2.2 德国标准
2.2.1 德国标准简介
欧洲机床生产商，特别是德国厂家，一般采用VDI3441标准。该标准定位精度由四项指标组成：定位不确定度（P），定位发散度（Ps），反向量差（U）和位置偏差（Pa）。定位不确定度P与国标ISO标准中的定位精度差不多，都是计算沿轴向正态曲线的最大展宽，唯一的不同是VDI标准将两根正态曲线合为一体，通过先取其平均值，再进行六次平均标准差得出，然后将反向量差除以2，每一半加至平均正态曲线的一端，这条合并的曲线即为发散度。重复精度是由目标点对应的最大定位发散度加上反向误差而得，但是值得注意的是德国VDI标准的包含因子为3。
2.2.2 德国VDI标准中几个重要的评价指标。
（1）位置偏差：沿轴向的目标点与对应的实际位置点平均值之间的最大差值。公式为：
（2）反向量差：与ISO标准的反向差值一样。公式为：
（3）定位精度：该项指标反向差值参与了运算。
公式为：
（4）重复精度：由于包含因子为3，所以公式为：。
2.3 NMTBA标准
2.3.1 NMTBA标准简介
美国机床生产商通常采用NMTBA（National Machine Tool Builder's Assn）标准，该标准源于美国机床制造协会的一项研究，颁布于1968年。美国NMTBA标准与ISO标准很相似，但是区别有两点：第一，NMTBA标准以正负值表示，而VDI和ISO标准以绝对值表示，实际上绝对值与正值和负值相等，只是技术上表述不一样而已。第二，NMTBA标准采用“滑动尺”，这样精度便把轴的长度联系起来了。但是ISO标准与轴的长度无关。
2.3.2NMTBA标准中几个常用的评价指标。
（1）定位精度：与ISO相似，但是采用分步，公式为：
正向：
反向：
双向：
（2）重复精度：与德国VDI标准相似，分为单向重复和双向重复，公式为：
正向：反向：
双向：
2.4 JIS标准
2.4.1JIS标准简介
日本机床生产商标定“精度”时，通常采用JISB6201或JISB6336或JISB6338标准。JISB6201一般用于通用机床和普通数控机床，JISB6336一般用于加工中心，JISB6338则一般用于立式加工中心。上述三种标准在定义位置精度时基本相同，文中仅以JIS B6336作为例子，因为一方面该标准较新，另一方面相对于其它两种标准来说，它要稍稍精确一些。
日本工业标准JIS6336比前述三种标准都简单，自然精度也没有前面三种准确，JIS仅要求一次双向测量，目标点与其对应的实际点之间的最大位置偏差即为定位精度，重复精度是指目标点的最大分散度。
2.4.2 JIS标准中几个常用的评价指标
（1）定位精度：实际位置与对应目标位置差值的最大值。
（2）重复精度：在任意一点相同方向重复定位7次，误差读数以在目标点的最大分散度除以2，再加上“±”值。
3、实例
为了分析以上四种评价标准的不同，我们利用双频激光对分厂的一台名为pama的机床的V轴进行多次双向检测，并对该测量结果进行评价分析。结果如下表所示：
单位：μm
从上述表格的数据可以看出：第一，美国NMTBA和日本JIS-B6330只对定位精度和重复精度做出了评价，位置偏差和反向差值没有要求。第二，在对四种标准重复精度的评价中，德国3441和美国NMTBA标准对重复精度的要求最高，日本重复精度要求最低。第三，在定位精度的评价中，德国标准的要求最高，因为其反向量差参与了运算，日本精度要求最低。第四，在位置偏差和反向差值的计算中，由于ISO标准和德国3441标准计算公式相似，所以精度计算出的结果也相似。
4、结论
综上所述，四种标准中，ISO标准和德国标准均比美国NMTBA标准和JIS-B6330标准精度要求高，而且前两者评价项目更全面。这是由于国标ISO和德国3441采用数理统计方法，处理数据科学合理，从公式可以看出，由于每个偏离平均值的误差进行平方运算，减小了带有偶然性的较大误差的影响，因此其结果平均特性好，数据可靠。在ISO和德国3441标准中，德国3441标准由于反向差值参与了定位精度的运算，即使反向差值影响定位精度，英因此定位精度上德国3441要求比ISO标准高；在重复精度中由于ISO标准覆盖因子取2覆盖了94.45%的位置分布情况，而德国3441标准中覆盖因子为3，覆盖了99%的位置分布情况，所以在重复精度中，德国3441标准比国标ISO标准要求更高。
从上分析可以得出，在四种标准中，德国3441标准是精度要求最高的，ISO标准次之。因此我们在进行机床验收时，建议采用德国3441标准进行验收。
参考文献
[1]GB/T17421.2-2000 <机床检验通则>
[2]GB10931-89《数控机床位置精度评定方法》
[3]日本JISB6336-1980《数控机床试验方法通则》
[4]德国VDI/DGQ3441.3：1994《机床工作精度和位置精度的统计检验原理》
提高矿井贯通测量精度的探讨 篇7
随着光电测距、陀螺定向、电子经纬仪、GPS的推广和光电一体化技术在贯通测量工作中的应用,贯通测量精度和工作效率有很大的提高。2006年,在鹤煤六矿北七胶带运输巷贯通测量过程中,应用新仪器和新技术,对多年沿袭下来的测量工作进行改进,提高了测量精度,满足了生产需求。
1 工程概况
鹤煤六矿为解决井田北七采区出煤问题,决定在井田东翼开拓北七胶带运输巷。为了加快工程进度,采用了相向掘进的施工方法。该工程贯通井下导线测量总长度4 020 m。该项贯通属于井下导线超过3 km的矿井大型贯通。其设计要求,贯通相遇点在水平重要方向上允许偏差为±0.5 m,在高程方向上允许偏差为±0.2 m。
该项工程于2007年3月20日顺利贯通,贯通后对贯通相遇位置两侧进行了导线闭合测量,导线点位的实际偏差Δ=26 mm,水平重要方向偏差11 mm,高程方向上偏差为30 mm,导线相对闭合差为1/100 000,贯通精度满足生产和设计技术要求。
2 贯通测量方案
2.1 地面控制测量
利用GPS卫星定位技术在工业广场建立统一的D级GPS控制网,在新、老副井筒附近布设GPS平面控制点。在此基础上,以GPS点的坐标和方位为起始数据,测设光电测距支导线,建立近井点。
采用DS3水准仪进行四等水准测量,独立施测2次,求得近井点的高程。用近井点的高程作为起算数据。
2.2 矿井联系测量
由近井GPS控制网作为起始边,通过经纬仪导线与悬挂钢丝连接,向井下传递平面坐标,用陀螺定向法向井下传递方向。运用光电测距仪导入标高。
2.3 井下导线测量
井下贯通导线测量使用日本REDmini 2防爆测距仪,施测7″测距导线。为了加强井下导线方向控制,减少长距离导线测角误差的累积影响,以确保贯通精度,使用陀螺经纬仪在井筒下和贯通相遇点两侧以及间隔1.5 km左右的位置,布设陀螺定向边。陀螺定向采用逆转点法。
2.4 井下高程测量
井下高程测量采用三角高程测量方法(和导线测量同时进行),并往返测高差。导线测量和高程测量均独立进行2次。
2.5 边长改正
由于导线边长化算到海平面的改正和化归高斯投影面的改正2项代数和大于边长的1/20 000,因此,在边长计算时加入了这2项改正。另外,还对测距边长分别加入以下改正:①加常数改正;②乘常数改正;③气象改正;④化算到海平面的改正;⑤化归高斯投影面的改正。
3 测量方法的改进
井下导线测量所使用的日本REDmini 2防爆测距仪配套棱镜,由于站标和棱镜支杆较长,产生倾斜,使测量边角产生较大误差,此点在实践中已得到证实。针对该问题,进行了改进,即特制了短轴杆,降低了站标和棱镜高度,增加了稳定性。改进后,虽然该问题得到解决,但同时又出现了新问题,即棱镜至站标的间距不等于测距头横轴至经纬仪横轴的间距,造成了测距视线与经纬仪测量垂直角视线的不平行(图1)。因此,在边长计算上做了如下处理。
如图1所示,AB和EF为用卡尺量得的固定数值,AE为实测边长,β为实测倾角。过A点做BF的平行线AC,则有
α= β,CF=AB
在△AEC中,γ=90°-α,CE=CF-EF
由正弦定理得:
undefined
因此 φ=arcsin[(sinγ/AE)×CE)]
θ=180°-φ-γ
由余弦定理得:
undefined
水平边长 AD= AC×cosα
为便于计算,将以上公式编于导线计算程序中。
4 保障措施
(1)采用GPS卫星定位、防爆测距仪等先进测量技术。
(2)在风速较大的巷道中施测基本控制导线时,导线点设于底板,采用光学对点器对中。
(3)为了提高测量精度,在观测方法上采用“三架法”进行观测,测角为2测回,边长观测为往返测边。
(4)尽量增大边长,以提高测角精度。导线点间距离一般在50～150 m。
(5)复测时,换人观测和计算。
(6)每站观测工作结束前,当场进行检查计算,若发现观测结果误差超限,立即重新观测,直至符合要求,方可迁站。
5 精度分析
从对观测数据的分析来看,相邻测站间、边长往返观测相对误差均小于1/10 000(《煤矿测量规程》要求为1/6 000),高差往返观测,互差均小于4 mm。
6 结语
(1)重要的井巷贯通必须精心组织,精心实施,尽力采用新技术、新方法,克服不利的测量条件对精度的影响。
(2)在贯通测量过程中,每项测量工作都要有可靠的检核措施。
全站仪放样精度探讨 篇8
关键词：全站仪,放样,精度估算,误差
目前全站仪放样在各种工程中应用非常广泛, 通常是采用极坐标法直接放样点位二维或三维坐标, 在测设过程中其精度指标是多少, 能否满足工程规范要求已成为广大用户关注的焦点, 特别是高速铁路的建设, 其精度要求高, 有必要对全站仪测设过程精度进行探讨。
1测角精度与测距精度的匹配
为适应高速铁路建设要求, 精度达到其规范要求, 在高速铁路中一般使用的全站仪测距标称精度为± (2mm+2ppm·D) , 平均测距长度S按200m计 (因CPII控制网点位间距800-1000m, 加密控制网点位间距在400m左右, 控制点施测范围在200m) 。按精度匹配的原则, 则有。因此, 当使用的仪器测距标称精度为土 (2mm+2ppm·D) 时, 应选用相应测角精度为2″的仪器。
2误差传播定律
误差传播定律:独立观测值的中误差和函数中误差必定存在某些关系, 阐述这种关系的定律称为误差传播定律.误差传播定律是误差理论与测量平差中的基本定律, 下面对常用的几种函数关系进行中误差分析, 探讨理解应用误差传播定律时应注意的一些问题。
(1) 倍数函数:设有倍数函数z=kx。
式中k为常数, x为直接观测值, 其中误差为mx, 现在求观测值函数Z的中误差mz。计算得
k为乘常数, 即观测值倍数函数的中误差, 等于观测值中误差乘倍数 (常数) 。
(2) 和差函数:设有和差函数z=x±y。
式中x、y为独立观测值, 它们的中误差分别为mx和my, 计算中误差可得
即观测值和差函数的中误差平方, 等于两观测值中误差的平方之和。
(3) 线性函数:设有线性函数z=k1x1±k2x2±···±knxn。
式中x1、x2、…、xn为独立观测值, k1、k2、…、kn为常数, 计算可得:
(4) 一般函数:设有一般函数z=f (x1, x2, …, xn) 。
式中x1、x2、…、xn为独立观测值, 已知其中误差为mi (i=1, 2, …, n) 。当xi具有真误差Δi时, 函数Z则产生相应的真误差Δz, 因为真误差Δ是一微小量, 故将上式取全微分, 将其化为线性函数, 并以真误差符号“Δ”代替微分符号“d”, 得
上式中是函数对xi取的偏导数并用观测值代入算出的数值, 它们是常数, 因此, 上式变成了线性函数, 计算得
上式是误差传播定律的一般形式, 其余 (1) 、 (2) 、 (3) 式都可看做是 (4) 式的的特例。
3极点坐标放样中线的精度估算
如图1, 根据极坐标放样坐标的操作步骤和方法可知, 放样点i的点位误差m由测角误差ma引起的横向误差mu和测距误差ms引起的纵向误差mt以及最终标定点误差r共同构成的。如果忽略标定点位误差r和导线点位误差, 则
而测角a的误差ma包含了仪器整平对中误差、目标偏心误差、照准误差、仪器本身的测角精度以及外界的影响等。假定所使用的全站仪的标称精度为2″, 考虑以上诸多误差因素, 参照导线测量的主要技术要求, 取一测回测角中误差ma=8″。由于实际操作过程中, a角只测半个测回, 故取ma=√2×8"=11"。在高速铁路桥梁基础施工中, 使用的全站仪测距标称精度为± (2mm+2ppm·D) , 取放样的平均距离为200m, 测站上控制放样距离的 (读数) 误差为2.5 m m, 则:
将ma、ms代人式 (1) 得m=±8mm, 取2倍的中误差作为限差, 对放样点位进行检查。直线段最大偏差不应大于±1.5cm;曲线段角度闭合差不应大于 (假定放样点间距为200m) 。
由式 (1) 可得
顾及s2= (Xi-Xa) 2+ (Yi-Ya) 2
故有
式 (3) 说明, 对一定的仪器设备, 采用相同的方法放样时, 误差相等的点分布在一个圆周上, 该圆的圆心为测站A。因此对每一个放样控制点A, 可以根据点位放样精度m计算圆半径S, 在半径范围内的放样点都可由此控制点用极坐标法放样。比如要保证点位放样精度m≤±2cm, 由式 (2) 计算, 放样距离则不应大于350m。由式 (1) 可看出, 放样点位误差中, 测距误差较小, 主要是测角误差。因此, 操作中应时时注意提高测角精度。
4全站仪三角高程的精度估算
在高速铁路桥梁基础施工中, 桥墩台基础普遍离地面较高, 采用常规水准测量施测墩台顶标高, 效率慢且在引测到墩台顶面误差大 (特别是高墩) , 若采用全站仪三角高程测量, 则三维坐标可同时施测, 效率大大提高;现就所使用的全站仪采用三角高程测量能达到的精度进行分析。
如图2设仪器高度为i, 反光镜高度为l, 测距仪测得两点间的斜距为S, 竖直角a, 则AB两点间的高差为:
式 (4) 是假设以水平面来起算的, 实际上, 高程的起算面是平均海水面。因此, 在较长距离测量时要考虑地球曲率和大气折光对高差的影响, 在高差计算中加两差改正, 即:
式中, R为地球曲率半径, 取6371km。一般来说, 两差改正很小,
小于200m时, 可以不考虑。由式 (5) 可知
由于a角一般不大, 因此测距误差ms对测定高差的影响不是主要的。
若采用对中杆, 仪器和棱镜高的测量误差mi, ml大约为1mm, 竖直角的观测误差ma对高差测定的影响与距离成正比, 大气折光系数误差mk与距离的平方成正比, 这正是影响高差测定精度的两项主要误差。因此, 除了要保证一定的竖直角观测精度外, 更要采取克服大气折光影响的措施, 并限制一次传递高程的距离。实测表明, 用2″级全站仪观测竖直角2测回, 测角中误差一般小于±2″。实际测量测点高程时, 竖直角只观测半测回, 因此, 取ma=±4"。取S=200m, ms=2mm+2ppm·D=2mm, a=±3°, 仪器高、规标高丈量误差mi=m1=2mm, 代入式 (6) 得mh=±1.6mm (未考虑测站高程误差) 。由此可见, 用电磁波三角高程测量的方法测量某点的高程, 其高程最大误差不大于±3.2mm, 完全能满足高速铁路桥梁基础施工测量的精度要求。在实际施测过程中, 当采用电磁波三角高程测量, 应重点提高竖直角测量精度, 尽量控制测距边长在200 m以内, 最大不要超过300m。为提高放样精度, 在操作中应注意如下事项。
(1) 放样之前应对导线点进行检查, 检查导线点位置是否正确, 检查导线点坐标资料是否正确, 将实测的导线点距离和角度与计算值比较。
(2) 仪器整平对中要细致、认真, 要用光学对点器对中, 整平误差以长水准管水泡偏离不超过1格为限差。
(3) 后视点和放样点立棱镜杆要平、稳、正, 尽量使用三角架立棱镜, 现在放样一般都用棱镜对中杆 (强制对中杆) , 其上有圆水准器, 照准目标测角时, 尽量瞄准目标的下部。
(4) 距离测量应加气象等改正, 计算值应加高斯投影等改正, 还要保证实测值与计算之差在±5mm范围内;
(5) 阳光对着镜头照射时, 成像视差较大, 要尽量调节物镜与目镜焦距使得视差较小, 应尽量避免视线过低、视线跨塘和沿线地形严重不对称等情况。
(6) 每测站结束时, 应检查后视方向归零差, 不得超过土12" (2"全站仪) 。
公路沿线布设的导线控点间距一般在500m左右, 离路线的距离50～150m, 那么, 要是在每个导线点上都设站, 放样距离最大也不会超过300m。这样, 不仅充分发挥了导线点的控制作用, 更重要的是使中线点位精度得到了保证。路基施工放样, 放样距离可控制在500m以内, 精度亦可适当放低;构造物和路面施工放样, 适当控制放样距离不超过300m是必要的, 精度亦需严加控制。如果放样点作为加密中桩的控制桩, 则必须严格控制放样距离, 确保放样精度。
参考文献
[1]顾孝烈, 鲍峰, 程效军.测量学 (第二版) [M].上海:同济大学出版社, 1999.
[2]武汉大学测绘学院测量平差学科组.误差理论与测量平差基础[M].武汉:武汉大学出版社, 2005.
机械加工精度误差及对策探讨 篇9
1.1 加工精度与加工误差
加工精度是指零件加工后的实际几何参数(尺寸、形状和位置)与零件图纸所规定的理想几何参数相符合的程度。符合程度越高则加工精度就越高,它们之间的差异称为加工误差。加工误差的大小反映了加工精度的高低,误差越大加工精度越低,误差越小加工精度越高。生产实际中用控制加工误差的方法来保证加工精度。
1.2 影响加工精度的因素
零件的机械加工是在由机床、夹具、刀具和工件组成的工艺系统中进行的。工艺系统中凡是能直接引起加工误差的因素都称为原始误差。原始误差主要有工艺系统的几何误差、定位误差、工艺系统受力变形和工艺系统受热变形引起的加工误差、刀具磨损、加工后工件内应力重新分布引起的变形及加工原理误差、测量误差等。原始误差的存在,使工艺系统各组成部分之间的位置关系或速度关系偏离了理想状态,致使加工后的零件产生了加工误差。
2 工艺系统的几何误差
工艺系统的几何误差主要是指机床、刀具和夹具本身在制造时所产生的误差,以及使用中产生的磨损和调整误差。这类原始误差在加工过程开始之前已客观存在,并在加工过程中反映到工件上去。
2.1 机床误差
机床精度很大程度地影响了加工精度,因为刀具相对于工件的成形运动一般都是通过机床来完成的。机床误差主要有:主轴回转误差、导轨误差、传动链误差。机床磨损会使机床工作精度降低。
2.1.1 主轴回转误差
机床主轴回转误差是指实际回转轴线对于理想回转轴线的漂移。主要包括主轴端面圆跳动、主轴径向圆跳动、主轴几何轴线倾角摆动。
主轴端面圆跳动对加工精度的影响:(1)加工圆柱面时无影响;(2)车、镗端面时将产生端面与圆柱面轴线垂直度误差或端面平面度误差;(3)加工螺纹时,将产生螺距周期误差。主轴径向圆跳动对加工精度的影响:(1)若径向回转误差表现为其实际轴线在y轴坐标方向上作简谐直线运动,镗床镗出的孔为椭圆形孔,圆度误差为径向圆跳动幅值,而车床车出的孔没什么影响;(2)若主轴几何轴线作偏心运动,无论车、镗都能得到一个半径为刀尖到平均轴线距离的圆。主轴几何轴线倾角摆动对加工精度的影响:(1)几何轴线相对于平均轴线在空间成一定锥角的圆锥轨迹,从各截面看相当于几何轴心绕平均轴心作偏心运动,而从轴向看各处偏心值不同;(2)几何轴线在某一平面内作摆动,从各截面看相当于实际轴线在一平面内作简谐直线运动,而从轴向看各处跳动幅值不同;(3)实际上主轴几何轴线的倾角摆动为上述两种的叠加。
采用高精度的主轴部件,如提高主轴箱体支承孔、主轴轴颈和与轴承相配合零件的有关表面的加工精度,选用高精度的轴承,对滚动轴承进行预紧,对高速主轴部件进行平衡等,可以提高主轴回转精度。其次是使主轴回转的误差不反映到工件上。
2.1.2 导轨误差
导轨导向精度——导轨副运动件实际运动方向与理想运动方向的符合程度。主要包括:(1)导轨在水平面内直线度Δy和垂直面内的直线度Δz(弯曲);(2)前后两导轨的平行度(扭曲);(3)导轨对主轴回转轴线在水平面内和垂直面内的平行度误差或垂直度误差。导轨导向精度对切削加工的影响主要考虑导轨误差引起刀具与工件在误差敏感方向的相对位移。车削加工时误差敏感方向为水平方向,垂直方向引起的导向误差产生的加工误差可以忽略;镗削加工时误差敏感方向随刀具回转而变化;刨削加工时误差敏感方向为垂直方向,床身导轨在垂直平面内的直线度引起加工表面直线度和平面度误差。
导轨的制造和装配精度是影响导轨误差的主要因素,导轨磨损是机床精度下降的主要原因之一。选择合理的导轨形式和组合方式,适当增加工作台和床身导轨的配合长度,采用液体静压导轨,都可以提高导轨的导向精度。
2.1.3 传动链误差
传动链误差是指机床内传动链始末两端传动元件间相对运动的误差。一般用传动链末端元件的转角误差来衡量。(1)传动件数少,传动链短,传动精度高;(2)采用降速传动(i<1),是保证传动精度的重要原则,且越接近末端的传动副,其传动比应越小;(3)末端件精度应高于其他传动件。
2.2 刀具的几何误差
刀具误差对加工精度的影响根据刀具的种类不同而异。(1)定尺寸刀具(如钻头、铰刀、键槽铣刀及圆拉刀等)的尺寸精度直接影响工件的尺寸精度;(2)成型刀具(如成型车刀、成型铣刀、成型砂轮等)的形状精度将直接影响工件的形状精度;(3)展成刀具(如齿轮滚刀、花键滚刀、插齿刀具等)的刀刃形状误差会影响加工表面的形状精度;(4)一般刀具(如车刀、镗刀、铣刀),其制造精度对加工精度无直接影响,但刀具易磨损,磨损将会影响加工误差。
任何刀具在切削过程中,都不可避免地产生磨损。提高刀具的制造精度、安装精度,合理选用刀具几何参数和切削用量,正确刃磨刀具,采用冷却液,通过精细研磨刀具,采用耐磨性好的刀具材料,都可以减少刀具的尺寸磨损。选择适当的切削速度及自动补偿刀具磨损也可降低刀具误差。
2.3 夹具的几何误差
夹具的作用是使工件相当于刀具和机床具有正确的位置,因此夹具的制造误差对工件的加工精度(特别是位置精度)有很大影响。夹具误差主要是指定位误差、夹紧误差、夹具安装误差和对刀误差以及夹具的磨损等。对于夹具的磨损,可以采用较为耐磨的材料,当磨损到一定程度时,要及时更换元件。
3 定位误差
定位误差是指一批工件采用调整法加工时因定位不正确而引起的尺寸或位置的最大变动量。如一批工件逐个在夹具上定位时,各个工件在夹具上所占据的位置不可能完全一致,以致使加工后各工件的加工尺寸存在误差。定位误差由基准不重合误差和定位副制造不准确误差造成。
3.1 基准不重合误差
当定位基准与工序基准不重合时,就产生基准不重合误差。基准不重合误差即工序基准相对定位基准理想位置的最大变动量。
3.2 定位副制造不准确误差
加工工件时,工件在夹具中的正确位置是由夹具上的定位元件来确定的。工件定位面与夹具定位元件共同构成了定位副,而工件的定位面和夹具定位元件不可能制造的绝对准确,不可避免的存在制造误差。所以由于定位副制造得不准确和定位副间的配合间隙引起的工件最大位置变动量,称为定位副制造不准确误差。
4 工艺系统受力变形引起的误差
机械加工过程中,工艺系统在切削力、夹紧力、传动力、重力和惯性力等外力作用下,会产生变形,破坏刀具和零件之间的正确位置关系,使零件产生加工误差。如车床加工薄壁零件的内孔,零件因三爪卡盘夹紧而弹性变形,加工后取下零件,变形得到恢复,内孔产生圆度误差。
4.1 工件刚度
工艺系统中工件刚度相对于机床、刀具、夹具来说比较低,但在切削力的作用下,工件由于刚度不足而引起的变形对加工精度的影响就比较大,形状规则、简单的工件刚度可用有关力学公式推算。如在车床上加工细长轴,由于工件细而长,刚度小,在切削力的作用下,其变形大大超过机床、夹具和刀具的变形量。此时可采用中心架或跟刀架以增加工件的刚度。
4.2 机床部件的刚度
机床的结构形状复杂,各部件受力影响变形各不相同,且变形后对工件加工精度的影响也不同。切削加工时采用一些辅助装置提高机床部件的刚度。合理装夹工件,减少夹紧变形。合理地选择刀具材料,增大前角和主偏角,对工件材料进行合理的热处理以改善材料的加工性能等,都可使切削力减小,以此提高工艺系统刚度。
5 工艺系统受热变形引起的误差
工艺系统在切削热和摩擦热等各种热源的影响下,机械加工时会产生复杂的变形,破坏了工艺系统间的相对位置精度,造成了加工误差。在某些精密加工和大型工件加工中,由于热变形引起的加工误差约占总加工误差的4 0%~7 0%。为防止工艺系统受各种热源的影响可通过以下五个措施加以改善:
(1)减少热源的发热和隔离热源
(1)采用较小的切削用量;
(2)零件精度要求高时,将粗精加工工序分开;
(3)尽可能将热源从机床分离出去,减少机床热变形;
(4)对主轴轴承、丝杆螺母副、高速运动的导轨副等不能分离的热源,从结构、润滑等方面改善其摩擦特性,减少发热或用隔热材料;
(5)采用强制式风冷、水冷等散热措施。
(2)均衡温度场
(3)采用合理的机床部件结构及装配基准
(1)采用热对称结构———在变速箱中,将轴、轴承、传动齿轮等对称布置,可使箱壁温升均匀,箱体变形减小;
(2)合理选择机床零部件的装配基准。
(4)加速达到传热平衡
(5)控制环境温度
工艺系统受各种热源的影响,温度会逐渐升高。与此同时,它们也通过各种传热方式向周围散发热量。当单位时间传入的热量与其散出的热量相等时,工艺系统就达到了热平衡状态。此时温度处于稳定,其热变形也趋于稳定。处于稳定温度场时引起的加工误差是有规律的,因此,精密及大型工件应在工艺系统达到热平衡后进行加工。
6 工件内部的残余应力引起的误差
残余应力也称内应力,是指在没有外力作用下或去除外力后工件内存留的应力。具有残余应力的零件处于一种不稳定的状态,零件将会不断缓慢地翘曲变形,原有的加工精度会逐渐丧失。
残余应力的产生:(1)毛胚制造和热处理过程中产生的残余应力;(2)冷校直带来的残余应力;(3)切削加工带来的残余应力。
要减少残余应力,一般可采取下列措施:
(1)增加清除内应力的热处理工序,零件淬火后进行回火,对精度较高的零件,如床身、丝杆、箱体、精密主轴等在粗加工后进行时效处理。
(2)合理安排工艺过程,如粗精加工不在同一工序中进行,使粗加工后有一定时间让残余应力重新分布,以减少对精加工的影响。
(3)改善零件结构,提高零件的刚性,使壁厚均匀等,均可减少残余应力的产生。
7 加工现场环境影响
加工现场往往有许多细小金属屑,这些金属屑如果存在与零件定位面或定位孔位置就会影响零件加工精度,对于高精度加工,一些细小到目视不到的金属屑都会影响到精度。这个影响因素会被识别出来但并无十分到位的方法来杜绝,往往对操作员的作业手法依赖很高。
8 结束语
提高加工精度的途径:减小原始误差,转移原始误差,均分原始误差,均化原始误差,误差补偿。
参考文献
[1]陈锡渠.现代机械制造工艺[M].北京:清华大学出版社,2006.
[2]王茂元.机械制造技术[M].北京:机械工业出版社,2001.
[3]于骏一,邹青.机械制造技术基础[M].北京:机械工业出版社,2010.
大型数控机床精度检测的探讨 篇10
1.1 对于几何的精确性界定
其体现了设备的一些重要零件的精确性和装配的品质, 它的该项检测和一般的设备是一样的, 而且用到的测量设备和措施等也大致一样, 唯一有区别的是检测规定比较多, 使用的设备是非常精确的水平仪, 直角尺、精密方箱、平行光管、千分尺、测微仪等。以往的监测措施多是按照手工的措施来分析, 由于其是通过手工的方式来记载, 很显然它的精确性就不是很高, 通常适合用到一般意义上的一些设备。
1.2 对于方位精确性的分析
指机床各坐标轴在数控系统控制下运动所能达到的位置精度, 包括定位精度、重复定位精度、微量位移精度、反向间隙等, 传统检测方法采用金属线纹尺或步距规、电子测微计、准直仪等。如果设备的尺寸比较的大的话, 它对应的物件的重量就很高, 而且它的精确性不高, 容易被周围的环境等干扰, 而且重复性也不好, 所以不适合用到我们文章中提到的这种设备中。
1.3 对于工作精确性的分析
它是说在切削的状态中, 对设备的上述两项要素展开的一项全面的分析, 通常涵盖两类, 一类是单项的, 另一类是全面的。过去的措施中是使用铸铁等, 硬质合金刀具, 圆度仪及三坐标测量机做试件的“圆形-菱形-方形”精度检验, 它不能够分析设备全部的特征, 因为“圆形-菱形-方形”试验的切削运动只在X-Y平面上进行。
2 关于其优秀的检测措施
2.1 ML10激光干涉仪
由于激光有着非常安稳的波长, 所以, 在目前的世界标准中, 它是仅有的被认定为可以开展该项设备检测活动的装置, 它能够检测多种大小的设备, 它的精确性比以前的措施要高出十倍之多, 它能够自行的获取信息。它的前提是PC机, 此时不需要手工运算, 使用世界标准和我们的标准来开展运算, 此种措施不但节约了时间, 同时还能够避免失误发生。
雷尼绍ML10激光干涉仪精密度高, 不但它的测量领域非常宽, 而且速率很高, 除此之外还有非常优秀的分辨率, 比较的适合携带。例如, 某厂采用ML10激光干涉仪、直线度光学镜来对大型数控机床几何精度进行检测, 能够使用自动信息来运算, 不仅精确性好, 而且测定的领域也非常的宽泛。
用雷尼绍ML10、线性光学镜来对大型数控机床的位置精度进行测量时, 使用这种设备不但可以分析设备的失误情况, 还可以自行的对发生的问题进行处理。用ML10、角度光学镜, 加上RX10转台基准对大型数控机床上数控回转工作台的分度定位精度、重复分度定位精度进行测量时, 可以对任意角度位置, 以任意角度间隔进行全自动测量, 其精度达1弧秒。
2.2 QC10球杆仪
在数控机床精度检测中, QC10球杆仪和ML10激光干涉仪是两种互为辅助的仪器, 哪一个都不能缺少, 上述第一种设备关键是分析机器的精确性问题, 这个设备是用来分析机器不具有精确性的要素以及分析其发生的问题等。
雷尼绍QC10球杆仪由一个安装在可伸缩的纤维杆内的高精度位移传感器构成, 该传感器包括两个线圈和一个可移动的内杆。当长度变化时, 内杆移入线圈, 感应系数发生变化, 检测电路将电感信号转变成分辩率为0.1μm位移信号, 通过接口传入PC机, 其精度经激光干涉仪检测可达±0.5μm。当机床按预定编写的程序以球杆仪长度为半径走圆时, QC10传感器检测到机床运动时半径方向变化, QC10分析软件可迅速将数控机床的直线度等从半径变化中分离出来。
3 关于大规模设备验收的分析
针对那些综合化的大规模的设备来说, 除了使用上面讲到的优秀的检测措施以及设备等之外, 还要认真的分析如下的要素:
3.1 定位精度的检测
检测进口大型数控机床定位精度常用的标准有德国VD I/DGQ3441标准和美国AMT标准, 这两个标准测量数据的整理均采用数理统计法, 即沿平行于坐标轴的某一测量轴线选取任意几个定位点, 进而对所有的点多次的开展测定, 最终对信息展开全面的分析, 得到均数, 以及偏差和分散范围, 分散范围代表重复定位精度, 它和平均值偏差一起构成定位精度。因为被测定的方位是不一样的, 所以它的精确性的线性允差给定方式不是单一的, 是有一定的差异的。
3.2 针对负荷运行开展的测试
负荷试验是检验数控机床是否达到设计规定的承载能力及在负荷状下各机构工作是否正常, 它活动的稳定性和精确性等是不是可以达到规定的一个非常关键的方法, 针对那些分散后运送使用者处的大规模的设备来讲, 最后的验收的时候要认真的开展该项活动。由于再次安装以及前期验收等活动的外在氛围不一样, 前期测试达标并不代表着最后的是达标的。结合相关的要求, 在开展该项活动以前和后续的时候都要分析几何精确性, 工作精度试验亦可放在负荷试验后进行, 它的意义是为了对设备开展全面的分析, 为前述数控龙门铣床, 其负荷试验是在极限状态下进行的, 滑枕伸出1m, 功率达120k W。
3.3 床身导轨纵向直线度的调整
大型数控机床, 如数控龙门铣床等, 它的长度长, 而且是组合得到的。其床身导轨在垂直平面内直线度的调整, 一般都按机床精度检验标准规定调整中凸曲线。把导轨人为地调整成中凸形状, 其实质是一种用预载产生的预应力, 抵抗工作台的重力及切削加工产生的垂直切削分力, 使工作台在切削过程中处于水平状态, 确保加工工作合理进行。一般来讲, 这些设备放置在温度持续的空间中, 假如按照上述说的调节为中凸的状态的话, 在运行的时候是不会发生不利现象的, 不过如果安装在平时的温度中的话, 如环境温度为0~50℃或5~10℃时, 设备的上方以及下部存在非常显著的温度的差异。在夏天的时候, 其上方的气温非常高, 而下方的自然不是很高。温度差t1-t2使上表面伸长大于下表面, 呈上拱形状。在冬天的时候就是完全反过来的, 由于t2-t1温度差存在, 下层的收缩会高过上层的, 以下挠的状态体现出来。
要想合理的因对因为导轨的温度差异而带来的失误现, 可使用数段成一体的床身, 不使用其连接处用螺栓产生塑性变形, 使其成为弹性的连接。当外在的气温改变的时候, 其可以自行的变化, 意义是为了确保它的连接地方能够变成铰交点。
4 结束语
针对那些大规模的综合化的设备的验收工作来说, 不管是提前验收, 亦或是最后的验收活动, 意义都非常的关键, 其关乎到设备的功效特征以及稳定性, 同时还对制作的精确性以及全面的制作水平等有着非常深入的影响。在验收的时候, 应该认真地检查设备的精确性等要素, 使用优秀的措施和先进的设备等, 只有切实的按照上述的内容来开展活动, 才可以保证设备的功效得以有效的体现出来。
参考文献
[1]熊军.数控机床原理与结构[M].北京:人民邮电出版社, 2007.[1]熊军.数控机床原理与结构[M].北京:人民邮电出版社, 2007.