杨华
贵州航天计量测试技术研究所 贵州 贵阳 550009
摘要：在现代测绘及机械零部件加工领域中，基准量在特定的时刻必须改变，目的在于时刻保证几何量计量的精度，使测量或产品的结果维持极高的准确性。本文介绍了基准转换的相关原则，围绕提高数显测高仪示值精度、激光干涉仪检测机床定位精度提升、指示表检定仪结果误差缩小方面分析了基准转换的运用方式。
关键词：基准转换；几何量计量；示值精度；误差缩小
引言：产品在设计时遵照的零件尺寸标准、制造时工件的定位、校验时尺寸的测量等，均需严格遵守相关基准。基准可被视为用于确定生产对象中的几何关系而必须依据的点、线、面。在几何量计量过程中，基准并一成不变；在特定的时刻、特定的条件下，对基准进行转换，使几何量计量结果更加精确，已成为共识。
1.基准转换的原则分析
无论是原有的基准，还是在特定时刻必须进行转换的基准，在进行确定时，必须遵从以下原则：
（1）在机械加工制造领域，零部件的设计要求是决定一切标准的前提，故零件设计基准往往作为主要基准，重要的尺寸往往由设计基准标出。
（2）工艺基准实际上可被视为零件在加工、测量方面的要求，任何时刻均需得到兼顾。
（3）尺寸基准必须融合设计基准以及工艺基准，即为“基准重合”。
一般而言，按照上述三项常规基准确定原则，足以适用大部分几何量计量作业。但在某些特定条件下，基准必须进行转换，此时，需按照以下原则加以调整。
（1）确认中间基准。在设计、工艺、测量三项基准的互相协调下，原有基准的适用程度尽管会有所降低，但偏差并不会较大。在掌握此项前提条件的基础上，运用基准转换原则开展几何量计量的过程中，基准的精度及方位的调整（如形状的公差、支线要素等），均需严格遵守“两端等高”的原则。
（2）针对平面上的各项要素进行几何量计量时，需重点掌握平面范围内，与待计量几何量相距较远的三个位置“呼应”点位，在相互印证之下，将测量基准与其他平面要素均调整至等高位置后，还需以距离较远的两个横向截面轮廓作为参照，完成对回转面基准的调整。
（3）按照上述方式调整基准之后，回转面的轴线、回转系原有的轴线实际上处于重合状态，但此种转换过程是否产生误差，产生误差的具体值究竟为何，需收集基准转换前后的各项数据，进行深入计算之后，方可确定。
（4）一般而言，用于定位基准设置可分为粗基准与精基准。粗基准：通常由未经机械加工的毛坯表面作为基准定位面；细基准：由机械加工后的精度表面作为基准面。在确定基准面时，细基准并非绝对的“首选”，需根据非加工面的具体数量，决定粗细选择。需要注意的是，在零部件机械加工时，如果针对重要表面加工余量的均匀程度并不存在相应的要求，则可将该重要表面视为粗基准；如果对零件的所有表面均提出了加工余量均匀度要求，则需将具备最小余量的表面视为粗基准。
此外，在几何量实际计量时，技术人员应时刻遵循基准重合原则，防止因基准转换而造成的基准重合度不足，导致出现误差。
2.基准转换在几何量计量中的实际应用
2.1基准转换在提高数显测高仪示值精度方面的应用
数显测高仪是以光栅、容栅、磁栅作为测量原件的历史单坐标数字化几何量计量仪器，主要用于测量具有平行关系的平面之间的距离、孔轴直径、中心距、形位误差等。通常情况下，实验室温度需控制在20℃左右，上下浮动范围不可超过1℃（0级），若浮动范围达到上下2℃时，可视为1级或2级标准。检测过程中，每小时的温度变化最高值为0.5℃。总体而言，在检测时，各项环境因素造成影响、因检测方法选取不当而造成的误差，均需得到排除后，方可进行基准转换。以检测某种矿物制品为例。首先，以该矿物制品的一般标准作为检测的基准平面，用于测量时，均应严格遵守相应的标准。运用测高仪时，二者之间需经历“适应期”，保证温度达到平衡的状态，且在较长时间内可维持稳定后，方可开始检验。其次，对仪器进行初始化操作，标准的“块规”设定值为120mm，经过初步测量后，显示结果为120.0154mm。对于该矿物制品来说，小数点后四位出现“0.0154”的偏差，意味着制品合格程度严重不足。对于该结果，部分检测人员经常认为：或是因仪器灵敏度出现偏差，或是因基准面选择错误。但真实原因究竟为何，还需进行深入探究。最后，可调用仪器自带的标准预设功能，实现基准定向转换后，确认测量过程中遭受的所有干扰项得到全部排除后，再次进行测量，根据相关结果，判断仪器是否失灵，或是基准面选择错误[1]。
2.2基准转换在激光干涉仪检测机床定位精度提升方面的运用
激光干涉仪的检测原理为：以激光波长作为已知长度，运用迈克尔逊干涉系统测量位移的通用长度，实现对目标的精确测量。通常情况下，激光干涉仪会发射出具有单一频率的光束，射入现象干射镜之后，可分成两道光束。其中，第一道参考光束会射向与分光镜相连的反射镜；第二道测量光束会经由分光镜后，进一步射向第二个反射镜。经过一段时间后，两道光束均会返回激光器，对其中的光程差进行检测，即可获悉目标检测物质的精度。运用激光干涉仪检测基床的定位精度时，常见的测量过程为：将激光发射器安装在三脚架上方，将反射镜固定在基床的运动轴上，将分光镜固定在工作台上方。如果针对机床的加工中心的定位精度不足，导致测量结果无法在反射镜中清晰显示时，可在机床与激光发射器之间额外增设一个三脚架（台面），目的在于使分光镜的作用范围得到提升；待确认光路无任何异常之后，即可开展测量作业。然而，上述测量过程在测量结果显示、相关数据收集方面均会出现一定的偏差。排除激光干涉仪自身的问题之后，可得出如下结论：因分光镜的位置选择不佳，导致机床运转时，整体重心发生偏离，如果不转换基准，则干涉仪一直处于非稳定的状态下，测量结果必然受到较大的影响。在转换基准之后，无需额外添加三脚架台面，同时可保证激光干涉仪处于稳定状态，测量精准度必然提升。
2.3基于基准转换原则确定指示表检定仪结果误差方面的运用
指示表检定仪是一种利用机械传动系统，将测量杆的直线位移转变为指针在圆形刻度盘上的角位移，根据读数执行检定作业的测量工具。在检测过程中，常见的误差产生原因为：电感测微仪的测量部分往往安装在检测仪的上方；在检定时，检定部分会对准相应的位置。基于上述设置，检测时很容易导致误差。基于基准转换原则，可进行如下调整：在测量杆的测量面与电感测微仪的测头之间，放置一个长度为1mm的微型构件。该构件的平面度必须精确。实质上，经过此种调整之后，测量面与测头之间的基准已经完成转换，误差可降低至1.5μm，小于2μm的最大允许值。由此可见，基准转换可有效应用于指示表检定仪误差调整作业[2]。
结语：基准转换实质上应用了辩证思维，即根据测绘或机械加工过程中的实际需求，对原有基准点、线、面等进行调整，使相关结果的精度提升至更高的水平。实践证明，如果片面地遵守常规的基准，不知变通，则测量结果表面看来未曾出现任何差错，但其实早已出现偏差。故在几何量计量中运用基准转换是必要的。
参考文献：
[1]葛露露,顾和和.基准转换参数求解方法研究[J].安徽水利水电职业技术学院学报,2019,19(04):41-44.
[2]李高之.基准转换在几何量计量中的运用分析[J].科技风,2018(21):20.