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关节式坐标测量机热变形误差建模及修正研究
摘要：
关节式坐标测量机是一种精密测量设备，但在测量过程中会受到环境温度的影响而产生热变形误差。本文通过建立热变形误差的数学模型，并采用常见的误差修正方法对关节式坐标测量机进行修正，以提高测量精度。
关键词：关节式坐标测量机，热变形误差，数学模型，误差修正
一、引言
关节式坐标测量机是一种利用机械探针或光电传感器测量工件尺寸和形状的高精度测量设备，广泛应用于机械加工、汽车制造、航空航天等领域。然而，由于工作环境和测量过程中可能存在的温度变化，导致关节式坐标测量机的测量精度受到影响。其中最常见的误差之一是热变形误差，它是由于测量仪器在受热后发生热胀冷缩而引起的误差。因此，了解热变形误差的产生机理和特点是关键的。
本文将对关节式坐标测量机热变形误差进行建模研究，并探讨常见的热变形误差修正方法，以提高测量精度。
二、热变形误差的影响因素和特点
2.1影响因素
关节式坐标测量机热变形误差的产生与机器主体材料、环境温度和测量物体的热传导有关，其中主要的影响因素包括：
（1）温度变化：温度变化是造成关节式坐标测量机热变形误差的根本原因。环境温度因素之一是机器主体与环境温度之间的温度差异。
（2）机器主体材料：热物性是机器主体材料影响热变形的主要因素。热物性包括导热系数和热膨胀系数。
（3）测量物体的热传导：测量物体热传导能力的大小是造成测量误差的一个非常重要的因素。如果测量物体具有很好的热传导性能，那么它在高温环境下的表面形变会迅速传递到测量机主体中，从而造成测量误差。
2.2特点
（1）热变形误差一般是不可重复的。
（2）热变形误差一般是随机的，在不同温度和时间下会有所不同。
（3）热变形误差的大小与测量物体的形状和大小也有关系。
三、关节式坐标测量机热变形误差建模
在实际测量中，可采用如下步骤建立关节式坐标测量机热变形误差模型：
（1）在实验室条件下将测量机体加热至不同温度水平下，测量测量机体各点在X、Y、Z三个方向上的坐标值，并标记其温度值。
（2）使用程序拟合出测量点的位置随温度变化的曲线，建立关节式坐标测量机的热变形误差模型。
四、关节式坐标测量机热变形误差的修正方法
关节式坐标测量机热变形误差的修正方法主要包括基于热传导分析的温度补偿方法和基于误差建模的误差修正方法。
4.1基于热传导分析的温度补偿方法
该方法是根据关节式坐标测量机主体材料的热传导特性，通过测量机主体材料不同部位的温度变化，建立温度与误差之间的数学关系式，对测量过程中由于热因素导致的误差进行补偿。
4.2基于误差建模的误差修正方法
该方法是在建立关节式坐标测量机的误差模型的基础上，对测量数据进行修正。通过将计算机辅助程序与关节式坐标测量机进行集成，将测量的误差模型嵌入计算机程序中，在测量过程中自动对数据进行修正，使测量结果更加准确。
五、结论
本文对关节式坐标测量机热变形误差进行了建模和修正研究，通过探讨常见的误差修正方法，提高了测量精度。但是，热变形误差是一个复杂的问题，其产生机理和特点还需进一步研究，以获得更加精确的测量结果。