为什么测量仪在测量过程中会出现误差

火烧木星

　　影像测量是将被测对象的图像当作测量仪的检测和传递信息的测量方法，其目的是从图像中提取有用的信号，而基于图像分析、识别来进行测量。图像是指对物体的发光以及反射光的视觉印象。因为计算机只能处理数字信息，所以图像并不能直接由计算机进行处理，一幅图像在用计算机进行处理之前必须先转化为数字形式，成为数字图像，即进行图像的数字化。
　　而在实际测量时，由于各种因素会造成少许的误差，这些因素必须去了解，并有效的解决，方可使整个测量过程中误差减至最少。测量仪在测量时，造成误差的主要有系统误差和随机误差，而系统误差有下列情况：误读、误算、视差、刻度误差、磨耗误差、接触力误差、挠曲误差、余弦误差、阿贝 (Abbe) 误差、热变形误差等。系统误差的大小在测量过程中是不变的，可以用计算或实验方法求得，即是可以预测，并且可以修正或调整使其减少。这些因素归纳成五大类，详细内容叙述如下：
　　1. 人为因素。人身误差是由于人的感觉器官和运动器官的限制所造成的误差。对于某些需借助于人眼、人耳来判断结果的测量，以及需进行人工调节等的测量工作，均会引入人身误差。由于人为因素所造成的误差包括：误读、误算和视差等。而误读常发生在游标尺、分厘卡等量具。游标尺刻度易造成误读一个最小读数，分厘卡刻度易造成误读一个螺距的大小。误算常在计算错误或输入错误数据时所发生。视差常在读取测量值的方向不同或刻度面不在同一平面时所发生，两刻度面相差约在0.3~0.4 mm之间，若读取尺寸在非垂直于刻度面时，即会产生的误差量。为了消除此误差，制造量具的厂商将游尺的刻划设计成与本尺的刻划等高或接近等高，(游尺刻划有圆弧形形成与本尺刻划几近等高，游尺为凹V形且本尺为凸V形，因此形成两刻划等高。
　　2. 量具因素。由于量具因素所造成的误差，包括刻度误差、磨耗误差及使用前未经校正等因素。这种误差，属于仪器仪表本身就存在的误差，由仪器仪表本身及其附件所引入，出于仪器的电气或机械性能不完善所产生的误差。刻度分划是否准确，必须经由较精密的仪器来校正与追溯。量具使用一段时间后会产生相当程度磨耗，因此必须经校正或送修方能再使用。
　　3. 力量因素。由于测量时所使用接触力或接触所造成挠曲的误差。依据虎克定律，测量尺寸时，如果以一定测量力使测轴与机件接触，则测轴与机件皆会局部或全面产生弹性变形，为防止此种弹性变形，测轴与机件应采相同材料制成。其次，依据赫兹 (Hertz) 定律，若测轴与机件均采用钢时，其弹性变形所引起的误差量。
　　4. 测量因素。测量时，因仪器设计或摆置不良等所造成的误差，包括余弦误差、阿贝误差等。余弦误差是发生在测量轴与待测表面成一定倾斜角度，通常，余弦误差会发生在两个测量方向，必须特别小心。例如测量内孔时，径向测量尺寸需取最大尺寸，轴向测量需取最小尺寸。同理，测量外侧时，也需注意取其正确位置。测砧与待测工件表面必须小心选用，如待测工件表面为平面时需选用球状之测砧、工件为圆柱或圆球形时应选平面之测砧。阿贝原理 (Abbe’ Law) 为测量仪器的轴线与待测工件之轴线需在一直在线。否则即产生误差，此误差称为阿贝误差。通常，假如测量仪器之轴线与待测工件之轴线无法在一起时，则需尽量缩短其距离，以减少其误差值。若以游标尺测量工件为例，欲减少游标尺测量误差，需将本尺与游尺之间隙所造成角减小及测量时应尽量靠近刻度线。
　　5. 环境因素。影响误差又称为环境误差，是指由于受到温度、湿度、气压、电磁场、机械振动、声音、光、放射性等影响所造成的附加误差，是属于非人为因素所造成的。测量时受环境或场地的不同，可能造成的误差有热变形误差和随机误差为最显着。热变形误差通常发生于因室温、人体接触及加工后工件温度等情形下，因此必须在温湿度控制下，不可用手接触工件及量具、工件加工后待冷却后才测量。但为了缩短加工时在加工中需实时测量，因此必须考虑各种材料之热胀系数作为补偿，以因应温度材料的热膨胀系数不同所造成的误差。
　　我们常说，错误可以避免，但误差却是不可避免的，这是因为，无论是二次元影像测量仪还是三坐标测量机，我们在使用的过程中都会产生不同的误差，哪怕你的测量仪器的精确度很高，而我们所能做的就是尽量的去减小误差，得到与真实值最为接近的数据。这些误差都是存在的，我们要想得到理想的测量效果，就要我们在测量的过程中采取适当的应对措施，对于那些非人为因素造成的误差，我们也要尽最大的努力去减小它们，进而得到与真实值差距最小的数据。要想减小误差，我们就要对误差的产生有所了解，这样才能采取适当的应对措施。