第一節 xw-5形位誤差測量資料採集及處理系統
形位誤差測量是幾何量測量領域的乙個重要組成部分。由於形位誤差測量專案多，測量方法評定方法也較多，被測零件狀況也複雜多樣，誤差的資料處理大多較為複雜。過去，檢測人員常採用作圖法或**法來完成其計算評定工作。
為了簡化資料處理工作，實際上大都選用一些近似演算法完成資料結果評定。如何在形位誤差測量中應用計算機技術來提高測量和資料處理的效率，提高測量的準確度一直都倍受機械製造企業的關注。xw-5形位誤差測量資料採集及處理系統包括了測量軸類零件的通用的xw—250形位誤差測量儀及專用的jxw柴油機機體主軸承孔形位誤差測量儀,又為多種普通測量儀器(如水平儀,準直儀等)提供了資料處理軟體和資料採集裝置。
該系統測量專案多,適用的測量及評定方法全，測量時可全自動或半自動採集資料,亦可鍵入資料，系統資料處理的計算速度很快。使用計算機進行評定工作，能夠及時給出原始資料和處理後的測量結果，能夠自動分析測量資料的粗大誤差等。
由於具有這些特點,xw-5形位誤差測量資料採集及處理系統已用於廠礦企業、大專院校及科研院所的生產、教學和科研活動之中。
一、系統的構成配置及功用
xw-5形位誤差測量資料採集及處理系統由三部分構成，即形位誤差資料處理系統，多功能可攜式資料採集器和多種形位誤差測量儀器，見圖1-1。
系統的配置及功用：
（1）系統配備xw—250形位誤差測量儀及dgb—5b電傳感微儀及dgs—6a電傳感微儀（均配dgc—8zg/c軸向測頭），再配用資料採集器，可半自動採集資料，測量軸類及盤套零件的圓度、圓柱度和同軸度等八項形位誤差。
（2）配備jxw柴油機機體主軸承孔形位誤差測量儀、電傳感微儀及光電編碼器，再配用資料採集器，可全自動採集資料測量大、中型柴油機機體主軸承孔的圓度、圓柱度和同軸度。
（3）配備sds—11電子水平儀及資料採集器，可半自動採集資料，測量零件的直線度、平面度、平行度（線對線）和垂直度（線對線）。
（4）配備zy1自準直儀、電傳感微儀及資料採集器，可半自動採集資料測量零件的直線度、平面度、平行度（線對線）和垂直度（線對線）。
（5）系統有常用的十項形位誤差資料處理軟體，配備膝上型電腦或台式微機，除可接受資料採集器傳送的採集資料進行資料處理外，還可用人工鍵入資料，對測量的形位誤差資料進行資料處理。
圖1-1 xw-5系統配置及工作流程圖
二、形位誤差資料處理系統
1．形位誤差專案及採用的測量和評定方法
系統可對常用的十個形位誤差專案進行資料處理。十個形位誤差專案及採用的測量和評定方法見表1-1。
從表1-1中可以看出，十項形位誤差所採用的測量方法已概括了當前常用的多種測量方法，有廣泛的適用性。系統中十項形位誤差採用的評定方法以最小區域法為主，此外還有最小二乘法等六種評定方法，並據此設計編制資料處理軟體。在圓跳動和全跳動專案中，既有按模擬基準測量跳動的軟體，也有當模擬基準與設計基準的差異較大時，通過測量基準部位修正基準測量跳動的軟體。
表1-1 十項形位誤差的測量和評定方法
2．形位誤差資料處理軟體的設計編制
系統中各項目的最小二乘評定法均用解析法計算（此法已較成熟）實現，直線度的兩端點連線法、平面度的對角線法按國家標準的定義計算方法實現，故系統中軟體設計的重點是解決最小區域評定的計算方法。
按最小區域法評定形位誤差是國家標準規定的基本方法。由於目前按最小區域法評定形位誤差尚未達到如最小二乘法那樣，可以用解析方法一次快速的算出結果。因此多採用數學上的各種優化方法求解。
該系統為使形位誤差測量快速簡便，在滿足計算程式完善及計算結果準確的條件下，充分利用形位誤差最小區域評定法中的目標函式十分明確的特點，採用了最佳方向、步長特徵判別法為最小區域評定法的基本計算方法，從計算方法上大大提高了軟體的計算速度。
最佳方向、步長特徵判別法用於形狀誤差測量資料處理工作，從選取恰當的初值出發，確定最佳方向、步長後計算一次目標函式，按各誤差專案的判別準則判別。凡計算結果的特徵點已符合判別準則時則輸出計算結果。否則再次確定最佳方向、步長，反覆進行計算，直到符合判別準則為止。
需要說明的是如圓柱度專案，因目前尚無完善的判別準則，則直接按最佳方向、步長法反覆進行計算，直到不能獲得有效的改進為止。
位置誤差最小區域法的評定計算，是按最佳方向，步長特徵判別法計算出基準的方位，再按各項目的要求計算出位置誤差值。
系統按按上述方法設計的形位誤差資料計算評定軟體，計算程式完善、計算結果準確、計算速度快。按最小區域法計算目標函式的運算次數很少就可達到要求時，其計算速度已接近甚至超過了該項目的最小二乘法計算速度。有些專案（如圓度）的算例只需計算一次目標函式即達到要求，這已是目前用任何計算方法所可能達到的速度極限了。
系統中的形位誤差計算評定軟體，全部按現行的形位公差國家標準、直線度誤差檢測、平面度誤差檢測、平板檢定規程、同軸度誤差檢測等標準的有關規定及要求編制。
第二節 xw-5形位誤差資料處理系統應用舉例
在xw-5形位誤差資料處理系統中十項形位誤差軟體執行的基本過程是：
（1）．按形位測量專案從計算機調出相應的軟體。
（2）．自動採集取得測量資料，或由人工將測量資料及有關設定引數鍵入計算機。
（3）．選擇評定方法後進入計算評定，最後得出形位誤差的計算評定結果。
（4）．由螢幕或印表機輸出該項形位誤差的計算評定結果。
一、xw-5形位誤差資料處理軟體處理過程舉例——「直線度」
直線度資料處理軟體是依據直線度測量方法編寫的，由「座標法」、「跨距法」和「分離法」三個子系統組成。在這裡，以應用較為普遍的「跨距法」為例說明形位誤差資料處理軟體進行資料處理的應用過程及軟體主要介面的功用。呼叫直線度資料處理軟體，首先在計算機螢幕上顯示本軟體名稱畫面和版權頁資訊，然後進入主介面。
見圖1-2所示。
圖1-2 直線度測量資料處理軟體主介面
在主介面中選擇「跨距法」，進入該評定方法的子系統介面，見圖1-3。
圖1-3 直線度跨距法測量資料評定軟體選單
各主要介面的功能與使用過程如下：
◆《建立檔案》 快捷操作鍵：「ctrl + n」
開啟建立檔案窗體，窗體上的〖確定〗按鈕、〖下一步〗按鈕處於失效狀態。
⑴ 測量儀器的選擇
每個新建檔案，應當選擇適當的測量儀器。系統預置的直線度檢測儀器有5種，包括有準直儀/準直電感儀／電子水平儀／框式水平儀／合像水平儀。單擊「測量儀器」選擇欄，將列出在規定測量方式下可供選擇的儀器名稱表，選擇其中的乙個。
見圖1-4。
圖1-4 直線度《建立檔案》介面中選擇測量儀器
(2) 資料檔名輸入
游標在檔名輸入框中閃動，在輸入框內輸入資料檔名（主檔名不超過8個ascii字元），副檔名「. zxj」系統將自動加上。
本系統為方便資料檔案管理，對直線度資料檔名的輔助名作了規定：
直線度資料檔案型別為「座標法資料檔案」時，資料檔案的輔助名為「. zxb」。
直線度資料檔案型別為「跨距法資料檔案」時，資料檔案的輔助名為「. zxj」。
直線度資料檔案型別為「分離法資料檔案」時，資料檔案的輔助名為「. zxf」。
當窗體上有資訊輸入時，〖確定〗按鈕恢復正常。當單擊〖確定〗按鈕後，〖下一步〗按鈕恢復正常。單擊〖下一步〗按鈕進入「引數設定」窗體。
◆《引數設定》 快捷操作鍵：「alt + s」
該窗體用於資料檔案基本資訊內容的輸入、修改、補充和選擇評定演算法。窗體**現紅色字元的顯示框，僅用來指示有關資訊，不許使用者修改。本窗體所指輸入、修改或補充的檔案資訊是指可以用鍵盤輸入的有關資訊，包括使用者對選擇框項所做的專案選擇操作。
見圖1-5。
〖確定〗按鈕：將使新輸入資訊替換當前執行的原檔案中資訊。此按鈕開始為失效態，當資訊輸入框有修改、選擇操做後，〖確定〗按鈕才有效。
窗體顯示的內容
◇ 資料檔案路徑：顯示正在執行的資料檔案全名稱及工作路徑。
◇ 零件編號：顯示被測零件的編號；輸入ascii字元數一般不超過8位。
◇ 檢測人員：顯示檢測者姓名或檢驗員代號；輸入ascii字元數一般不超過8位。
◇ 檢測日期：顯示檢測零件的日期，新建或修改檔案時為系統當前日期。（不可修改項）
◇ 測量儀器：顯示測量儀器的名稱，在《建立檔案》窗體選定。（不可修改項）
◇ 分度值／儀器擋位：顯示測量儀器的分度值，在測量時由檢驗員選定。系統預置了測量儀器的分度值或擋位值供使用者選擇。
「分度值」項的顯示內容與相應測量儀器自動適應。「儀器名稱」預設值是「準直儀」， 「分度值」項系統預設值是「0.005mm/m」。
當資料來自《資料採集器》時，分度值／儀器擋位的資料為測量時的資料，不可修改。
圖1-5 直線度引數設定與選擇評定演算法介面
◇被測零件長度：顯示被測零件的實際測量長度，輸入值範圍：4～9500mm，系統預設值為200mm。
◇測量跨距：顯示測量跨距的長度，跨距法測量時一般為等距。可輸入2～500mm，系統預設值為100mm。
◇測量點數：顯示測量直線度時的測量布點點數，可輸入3～20點，系統預設值為3點。
上述三項資料值輸入後，系統會自動判斷糾正並會依據下式自動計算被測零件長度：
跨距法被測零件長度 = 測量跨距×測量段數（測量點數—1）
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附錄a 工程監理單位用表 a.0.1 總監理工程師任命書應按本規範表a.0.1的要求填寫。表a.0.1 總監理工程師任命書 工程名稱 隆翔商務大廈編號 001 注 本表一式三份，專案監理機構 建設單位 施工單位各乙份。a.0.2 工程開工令應按本規範表a.0.2的要求填寫。表a.0.2 工程開工令 ...