长沙理工大学精密技术测量第三章stu

1、测量方法设计测量方法设计 第三章第三章1第一节第一节第二节第二节第三节第三节被测量的特点被测量的特点及互相关系及互相关系标准量系统标准量系统的选择的选择定位方式定位方式的选择的选择第四节第四节第五节第五节第六节第六节瞄准方式瞄准方式的选择的选择显示方法显示方法的选择的选择测量条件测量条件的选择的选择第一节第一节 被测量的特点及相互关系被测量的特点及相互关系 一、被测量的特点：一、被测量的特点： 根据被测对象和被测量的不同，要采用不同的测根据被测对象和被测量的不同，要采用不同的测量方法。量方法。例如例如： 结构小的被测对象结构小的被测对象在仪器上测量在仪器上测量 结构大的被测对象结构大的被测对象

2、将仪器放在工件上测量将仪器放在工件上测量 材料软，刚性差，微小的结构材料软，刚性差，微小的结构宜采用非接触式测量宜采用非接触式测量 2l测量线被测量线例一：例一：图图3-1中，工件两平行平面间的最短距离为工中，工件两平行平面间的最短距离为工件的长度件的长度L，用钢尺测量时，应以用钢尺测量时，应以A点为基准，点为基准，上下摆动找最小值（用找拐点的方法确定上下摆动找最小值（用找拐点的方法确定B点的位置）。点的位置）。 （3-1）3RD测量线被测线R=RRcos测 量 线被 测 线例二：例二：圆柱孔的内径被定义为：在横剖面上，两点间的最长圆柱孔的内径被定义为：在横剖面上，两点间的最长距离如图距离如图

3、3-2中中AB；而在纵剖面上，则为两点间的最而在纵剖面上，则为两点间的最短距离；，如图短距离；，如图3-3中中CD。用用内径百分表内径百分表测量孔径时，测量孔径时，要按此定义来进行测量方法。要按此定义来进行测量方法。 （3-2）（3-3）3二、被测量之间的相互影响：二、被测量之间的相互影响： 要认真分析与研究被测量与其它有要认真分析与研究被测量与其它有关的几何量之间的相互关系与影响，尽关的几何量之间的相互关系与影响，尽量在测量中设法减少这种影响，以提高量在测量中设法减少这种影响，以提高测量精度。测量精度。 4第二节第二节 标准量系统的选择标准量系统的选择 标准量系统分为绝对式标准量和相标准量系

4、统分为绝对式标准量和相对式标准量。对式标准量。 一、绝对式标准量的特点及类型：一、绝对式标准量的特点及类型： 绝对式标准量是指以它和被测量进行比较后，可以直接测得绝对式标准量是指以它和被测量进行比较后，可以直接测得被测量的绝对值。绝对式标准量的特点是可以细分，故可得被测量的绝对值。绝对式标准量的特点是可以细分，故可得到较高的精确度。到较高的精确度。 51.机械式绝对式标准量系统机械式绝对式标准量系统 长度机械式标准量长度机械式标准量 长度机械式标准量是采用精密千分螺纹长度机械式标准量是采用精密千分螺纹和丝杆来实现的。（见图和丝杆来实现的。（见图） 6毫米套筒微分筒工 件千 分 螺 丝毫 米 套

5、 筒微 分 筒7角度机械式标准量角度机械式标准量 角度标准量常用的有分度盘（精度低精度低），多面棱体，角度块，多齿分度盘等。 8 角度块： 形状为三角形或四角形。以相邻平形状为三角形或四角形。以相邻平面的夹角为测量角，并具有准确角度面的夹角为测量角，并具有准确角度值的角度测量器具。值的角度测量器具。 一般由一般由94块，块，36块，块， 19块组成。常块组成。常用的有用的有7块，块，5块专用角度块。块专用角度块。2.线纹式绝对式标准量系统线纹式绝对式标准量系统 线纹式绝对式标准量是一种最基本的标准量，线纹式绝对式标准量是一种最基本的标准量，它是以两刻线间的距离来体现测量单位的。它是以两刻线间的

6、距离来体现测量单位的。 假设测量工件时需要用假设测量工件时需要用mm 做测量单位，可将做测量单位，可将1米细米细分为分为1000等分，即可得等分，即可得mm的标准量。如要再小的的标准量。如要再小的0.1 mm 做测量单位时，可再将做测量单位时，可再将1mm细分。但刻划过密，细分。但刻划过密，工艺困难，且读数不便，可在其上再加一细分装置。工艺困难，且读数不便，可在其上再加一细分装置。如光学显微细分装置。如光学显微细分装置。 11线纹标尺物镜目镜分划板光学显微细分装置原理如下：光学显微细分装置原理如下： 用一定放大倍数（5倍）的物镜将线纹尺的刻划成像在目镜物方焦平面的分划板上，即可由测微分划板对放

7、大了的上刻线间距再细分。 12二、相对式标准量的特点及类型：二、相对式标准量的特点及类型： 相对式标准量相对式标准量是指用它和被测量进行是指用它和被测量进行比较后，所得值是相对标准量的偏差。比较后，所得值是相对标准量的偏差。 相对式标准量由两部分组成：相对式标准量由两部分组成：体现标准值部分的标准量体现标准值部分的标准量反映出偏差的微量标准部分反映出偏差的微量标准部分 131微量标准量构成微量标准量构成 在进行相对测量时，微量标准量（即测在进行相对测量时，微量标准量（即测微器）是不可少的组成部分，并要求测微器微器）是不可少的组成部分，并要求测微器能将微小机械位移能将微小机械位移转换成转换成显著

8、的几何量变化。显著的几何量变化。为此必须了解各种测微器为此必须了解各种测微器(放大机构放大机构)的原理的原理及特点。及特点。 14测杆杠杆放大式杠杆放大式 图示中，杠杆短臂图示中，杠杆短臂a，长长臂臂R同时转动，当测杆位同时转动，当测杆位移移x时，杠杆短臂时，杠杆短臂a和长和长臂臂R相应转角相应转角，可得：可得： x= a sin=a L L= R sin= R 放大比为：放大比为： K= L L /X= R/ a（3-26）15气压转换放大式过滤器稳压器进气嘴压力表测头工件(2)气压转换放大式气压转换放大式 图示中测量装置中具有恒定压力的压缩空气，经进气嘴至图示中测量装置中具有恒定压力的压缩

9、空气，经进气嘴至测头，再经被测工件与测头间的间隙测头，再经被测工件与测头间的间隙S流入大气中。当被流入大气中。当被测件尺寸不同时，间隙测件尺寸不同时，间隙S会增大或缩小会增大或缩小S，因之必然引起因之必然引起气压室的变化气压室的变化 ，其变化可由压力表测出。，其变化可由压力表测出。P表示压力表表示压力表的变化，放大比为：的变化，放大比为： K=P/S172工件活动磁芯线圈固定磁芯电桥测杆（3）电学转换放大式）电学转换放大式 如图示如图示 放大比为：放大比为：K=L/=L/ L，L为电感为电感量和电感变化量量和电感变化量，为空气为空气间隙量与间隙变化间隙量与间隙变化量量 18 第三节第三节 定位

10、方式的选择定位方式的选择 定位方式包括基面的确定，定位元件的选择，以及定位方式包括基面的确定，定位元件的选择，以及如何实现定位。如何实现定位。 一、测量基面和辅助基面的选择原则：一、测量基面和辅助基面的选择原则： 测量基面就是选择被测工件上的一个面（或点，线）测量基面就是选择被测工件上的一个面（或点，线）做为基面，来确定它和另一面（或点，线）之间的最小做为基面，来确定它和另一面（或点，线）之间的最小距离及被测线的位置，该基面就称为测量基面。任何测距离及被测线的位置，该基面就称为测量基面。任何测量均有测量基面。其选择原则遵守量均有测量基面。其选择原则遵守基准统一原则。基准统一原则。 19二、定位

11、方法及误差分析：二、定位方法及误差分析： 1平面定位及误差分析：平面定位及误差分析： 因平面制造容易，故平面定位是最常用的一种方法。最典型因平面制造容易，故平面定位是最常用的一种方法。最典型的平面定位误差是由测量基面与测量线不垂直引起。的平面定位误差是由测量基面与测量线不垂直引起。 如图示：其误差为：如图示：其误差为： L=l l - L= l l - l l cos= l l - l l （1- 2/2 ）= l l * 2/2 较小，可近似为较小，可近似为=h/b 则：则： L= l l /2（h/b）2实际上当实际上当很小时，误差可不计。很小时，误差可不计。 202外圆柱表面定位及误差分

12、析：外圆柱表面定位及误差分析： 外圆柱表面定位也是最常用的和外圆柱表面定位也是最常用的和最基本的定位方法。最基本的定位方法。一般采用一般采用V型定位法。它的优点型定位法。它的优点是：是： 稳定性好稳定性好 定心性好定心性好当圆柱工件在当圆柱工件在V型体上旋转一周时，其旋转轴心线型体上旋转一周时，其旋转轴心线的位置不变。的位置不变。定向性好定向性好不论轴径如何变，其轴心总在不论轴径如何变，其轴心总在V型体的角平分线上。型体的角平分线上。 利用利用V型体定位，定心精度主要取决于外圆柱表面和型体定位，定心精度主要取决于外圆柱表面和V型体工作面型体工作面的形状误差。的形状误差。 21hshxhshx用

13、用V型体定位测量外径时，型体定位测量外径时，因测量基面与设计基面不一因测量基面与设计基面不一致，使被测工件的尺寸变化致，使被测工件的尺寸变化量量（D-d）/2与与V型体中心线上型体中心线上中心的变动值中心的变动值OO不一致，不一致， OO= （D-d）/2sin为为V型体的半角。型体的半角。愈小，差别愈大。当愈小，差别愈大。当=90度时，二者才相等。此时度时，二者才相等。此时V型体成为一型体成为一平面。平面。注意注意：在：在V型体上测量轴径，工件尺寸的变化型体上测量轴径，工件尺寸的变化（D-d）/2与测量仪器的示值变动值与测量仪器的示值变动值OO是不等的，需要加以是不等的，需要加以换算。换算。

14、 （图（图3-313-31）22233内圆柱表面定位及误差分析：内圆柱表面定位及误差分析： 内圆柱表面定位是最广泛的定位方法。内圆柱表面定位是最广泛的定位方法。 采用内圆柱表面定位，主要解决定心和定向的问题。采用内圆柱表面定位，主要解决定心和定向的问题。这是因为心轴和内孔间存在的间隙会引起定位误差。解这是因为心轴和内孔间存在的间隙会引起定位误差。解决的方法常是采用带锥度的心轴，一般内圆柱表面定位决的方法常是采用带锥度的心轴，一般内圆柱表面定位在在1：1000至至1：10000之间。之间。 工件为一般精度时，且孔公差较大时，宜用锥度较工件为一般精度时，且孔公差较大时，宜用锥度较大的心轴，以避免心

15、轴过长。大的心轴，以避免心轴过长。 当定位精度较高时，心轴锥度宜小些，否则会因心当定位精度较高时，心轴锥度宜小些，否则会因心轴与孔的边缘接触少而产生歪斜。轴与孔的边缘接触少而产生歪斜。 244顶尖定位及误差分析：顶尖定位及误差分析： 顶尖孔在工序中也是加工基准，以轴心线作为测量基顶尖孔在工序中也是加工基准，以轴心线作为测量基面的零件，常以轴上的顶尖孔定位。分为卧式顶尖定位和面的零件，常以轴上的顶尖孔定位。分为卧式顶尖定位和立式顶尖定位。立式顶尖定位。 卧式顶尖定位卧式顶尖定位 适用于适用于细而长的工件细而长的工件。当两顶尖所形成的测量。当两顶尖所形成的测量线相对被测线有偏心时，会引起心轴轴线的

16、歪斜，线相对被测线有偏心时，会引起心轴轴线的歪斜，工件旋转时还会产生摆动。要保证测量线和被测线工件旋转时还会产生摆动。要保证测量线和被测线重合不产生偏心，尾架必须能做水平和垂直二个方重合不产生偏心，尾架必须能做水平和垂直二个方向上的调整。向上的调整。 25立式顶尖定位立式顶尖定位 适用于适用于短而粗，重量较大的工件短而粗，重量较大的工件。如一些齿轮。如一些齿轮测量仪都采用立式顶尖定位。当两顶尖所形成测量仪都采用立式顶尖定位。当两顶尖所形成的测量线相对被测线有偏心时，会引起心轴轴的测量线相对被测线有偏心时，会引起心轴轴线的歪斜，工件旋转时还会产生摆动。要保证线的歪斜，工件旋转时还会产生摆动。要保

17、证测量线和被测线重合不产生偏心，尾架必须能测量线和被测线重合不产生偏心，尾架必须能做水平和垂直二个方向上的调整。做水平和垂直二个方向上的调整。 26 第四节第四节 瞄准方式的选择瞄准方式的选择 一、一、瞄准的定义及要求瞄准的定义及要求 瞄准是指被测量相对于标准量正确定位后，再确定被测量瞄准是指被测量相对于标准量正确定位后，再确定被测量上的测量点相对于标准量的位置。上的测量点相对于标准量的位置。 二、瞄准形式的类型及特点二、瞄准形式的类型及特点 1接触式瞄准方式及特点：接触式瞄准方式及特点： 接触式瞄准方式是指瞄准器通过一定形状的触头，以一接触式瞄准方式是指瞄准器通过一定形状的触头，以一定的力与

18、被瞄准对象的表面作机械地接触以感受被测量的变定的力与被瞄准对象的表面作机械地接触以感受被测量的变化。化。 接触式瞄准器主要由与被测工件接触的触头及转换放大机接触式瞄准器主要由与被测工件接触的触头及转换放大机构两部分组成。构两部分组成。 27指针刻线三角双刻线影象分辩精度：分辩精度： 瞄准精度主要取决于分辩精度。常有以下瞄准精度主要取决于分辩精度。常有以下几种瞄准标志：几种瞄准标志： 如图：如图： （A）中中 的准确的瞄准位置的准确的瞄准位置应是固定刻线的中间。应是固定刻线的中间。 （B）中瞄准过程比中瞄准过程比（A ）快。快。 （C）（）（D）中采用的双刻线套中采用的双刻线套线法，此方法受到测

19、量者眼睛分线法，此方法受到测量者眼睛分辩率的影响。这是一种常用的方辩率的影响。这是一种常用的方法。法。 28接触精度接触精度 接触精度主要取决于接触精度主要取决于测力的大小测力的大小和和触头的形状触头的形状。 测力的影响测力的影响 测量力的大，变形也大。测量力的大，变形也大。 29接触形式的影响接触形式的影响： 点接触点接触可反映被测件某一点上被测量的变化情况。并可避免表可反映被测件某一点上被测量的变化情况。并可避免表面的波纹、不平、油污和灰尘的影响。是常用的、优先采用的方法。面的波纹、不平、油污和灰尘的影响。是常用的、优先采用的方法。测量时要找到最大测量值，即转折点，故效率不高。测量时要找到

20、最大测量值，即转折点，故效率不高。 线接触线接触只反映被测件某一线上被测量的变化情况。只用于较低只反映被测件某一线上被测量的变化情况。只用于较低精度的测量。少用。但测量效率高。精度的测量。少用。但测量效率高。 面接触面接触只反映被测件某一面上被测量的变化情况。只用于低精只反映被测件某一面上被测量的变化情况。只用于低精度测量。不得已时用。但测量效率高。度测量。不得已时用。但测量效率高。 303非接触式瞄准方式：非接触式瞄准方式： 影象法瞄准影象法瞄准 影象法瞄准是非接触式瞄准方式中最基本的影象法瞄准是非接触式瞄准方式中最基本的方法。方法。 它是将被测对象的轮廓边缘或它上面的刻线成它是将被测对象的

21、轮廓边缘或它上面的刻线成象在光学仪器的目镜分划板上或投影屏上，并用象在光学仪器的目镜分划板上或投影屏上，并用相应的指示线对所成的象进行瞄准。该相应的指示线对所成的象进行瞄准。该 法的测量法的测量精度主要取决于成象后的清晰度，故要正确调焦。精度主要取决于成象后的清晰度，故要正确调焦。此法简单方便，但瞄准精度低。此法简单方便，但瞄准精度低。教材教材P13例就是采用这一方法来瞄准的。例就是采用这一方法来瞄准的。31非接触式瞄准方式还有：非接触式瞄准方式还有： 干涉瞄准法干涉瞄准法，反射瞄准法反射瞄准法，双象瞄准法双象瞄准法等方法。此法由于无接触测量力，故瞄准精等方法。此法由于无接触测量力，故瞄准精度

22、高。但这种方法对表面质量要求高，故常度高。但这种方法对表面质量要求高，故常将非接触式瞄准方式与接触式瞄准方式结合将非接触式瞄准方式与接触式瞄准方式结合使用。使用。 32脉冲信号计数器译码器数字显示管显示二进制翻译十进制 第五节第五节 显示方法的选择显示方法的选择 一、数字显示一、数字显示 数字显示是用数码管直接以数字形式显示测量结果。如三座数字显示是用数码管直接以数字形式显示测量结果。如三座标测量仪上是采用的这一方法。其优点是；读数直观，方便，标测量仪上是采用的这一方法。其优点是；读数直观，方便，无读数误差，效率高。其原理：见图。无读数误差，效率高。其原理：见图。 33固定指标二、数码指示显示

23、二、数码指示显示 对于采用线纹式标准量的对于采用线纹式标准量的量仪，测量时是由读数指量仪，测量时是由读数指针来指标出标准量上的数，针来指标出标准量上的数，以显示出被测量的示值。以显示出被测量的示值。图示为三级细分，即图示为三级细分，即mm、0.1mm、0.001mm，每级每级都有相应的数码，为得到都有相应的数码，为得到测量结果，要将各级数码测量结果，要将各级数码相加。相加。图中结果为：图中结果为：30.5551mm。此法只适用于静态测量，此法只适用于静态测量，不易实现自动化。不易实现自动化。 34三三 、记录显示、记录显示 记录显示常用于测量连续变化的被测量的测量结果的显示中。如表记录显示常用于测量连续变化的被测量的测量结果的显示中。如表面粗糙度的测量，圆度误差的测量等。有长记录器（如测量表面粗面粗糙度的测量，圆度误差的测量等。有长记录器（如测量表面粗糙度用）和圆记录器（如测量圆度误差用）。糙度用）和圆记录器（如测量圆度误差用）。 四四 、打印显示、打印显示 在记录纸上打印出测量结