坐标计量技术包括坐标测量设备、坐标测量软件、坐标测量方案和坐标测量结果的溯源等分支。
坐标测量设备由主机、探测系统、控制系统等部分组成。
坐标测量设备的主机将多个坐标传感器结合为一体,构建了测量空间的坐标系。常见的形式包括三个互相垂直的直线轴构成的笛卡尔坐标系坐标测量机。图1是该类坐标测量机的几种典型结构。
两个直线轴和一个回转轴可以构成一个柱坐标系。图2是典型的柱坐标系坐标测量设备——齿轮测量中心的示意图。
一个直线轴和两个回转轴构成一个球坐标系。图3是典型的球坐标系坐标测量设备——激光跟踪仪的示意图。
图4是全球卫星导航定位系统(GNSS)示意图。通过围绕地球飞行的数十个卫星构建了覆盖地球表面的坐标测量设备,每一个GNSS接收机是一个探头,定位地球表面的大地坐标点,人员、车辆等的位置坐标和运动轨迹。
坐标测量设备的测量空间中,每一个点都可以用一个三维坐标(x,y,z)表示。
探测系统是瞄准被测点,并发出信号命令控制系统读取所有传感器信号的装置。读取的信号就是被测点在测量空间对应的坐标值。
为了适应不同测量任务的需求,探测系统有许多不同的形式,包括接触式探头和非接触探头,一维、二维和三维探头,触发式探头或扫描式探头等。
坐标测量设备的控制系统,根据设计的不同,可以用来采集传感器的信号,以获得被测点的坐标;有些可以控制探测系统根据程序进行规定的测量。
坐标测量软件用于控制设备的运动,采集坐标点集,计算几何要素的参数,进行误差补偿等。
坐标计量技术领域发布了一系列用于评定坐标测量设备和对测量结果进行溯源的标准和规范。
ISO 10360系列标准通过特定的测量任务,对坐标测量机在规定配置下的计量特性进行测试,评价坐标测量设备的性能。
ISO 15530系列标准提供了评定坐标测量机面向任务测量不确定度的方法。
JJF 1064坐标测量机校准规范,参照ISO 10360系列标准,通过特定的测量任务获得坐标测量机计量特性的信息,为用户针对特定测量任务的测量方案,评定面向测量任务的不确定度提供信息,判断测量结果的准确度是否满足测量的要求。