量测基础理论

1、-培訓系列教材培訓系列教材 量測基本理論量測基本理論 (Basic Theory of Measurement)-培訓系列教材培訓系列教材Brief IntroductionPart 1- 量測基本概念量測基本概念Part 2- 精密量測器具簡介精密量測器具簡介1. 1. 量測之定義量測之定義. .範圍範圍2. 2. 量測之基本術語量測之基本術語3. 3. 量測之四大基本原則量測之四大基本原則4. 4. 量測之誤差來源量測之誤差來源5. 5. 量測基準體系量測基準體系1. 1. 精密量測器具分類精密量測器具分類2. 2. 主要量測儀器功能主要量測儀器功能, ,精度簡介精度簡介3. 3. 其它量

2、具功能簡介其它量具功能簡介4. 4. 公司主要產品及適用設備公司主要產品及適用設備-培訓系列教材培訓系列教材一一.(.(尺寸尺寸) )量測之定義及範圍量測之定義及範圍1.1.定義定義: :定義: 為確定被測件之量值而進行的全部操作.實質:將被測量與標准量或單位量進行比較,並確定 量值的過程.量具或儀器被測件量測結果過程或程序過程或程序05mm被測物標准量量值(5mm)-培訓系列教材培訓系列教材2.2.量測量測. .檢驗檢驗. .檢定三者的區別檢定三者的區別名 稱數 值作用對象比照結果示 例量 測有工件以具體之測量數值反映被測對象用卡尺測量一孔徑為4.00mm檢 驗無工件僅以OK.FAIL.NG

3、.OK等形式反應用螺紋規檢驗螺紋孔檢 定有計量器具合格與不合格用量塊檢定分厘卡-培訓系列教材培訓系列教材3. 3. 幾何量量測范圍幾何量量測范圍: :長度方面 角度方面形狀方面(形位公差,表面粗糙度)L 0.20.5-培訓系列教材培訓系列教材長度方面長度方面:游標尺.分厘卡.量表.塊規.高度規.測長儀.三次元量床.光學平晶.光學投影機.工具顯微鏡.雷射干涉儀.雷射掃瞄儀等 角度方面角度方面:角度塊規.角度量規.角尺.直角規.錐度量規.量角器.組合角尺.水平儀.三次元量床.光學投影機.工具顯微鏡.雷射干涉儀等.形狀方面形狀方面:表面粗糙度量測儀.輪廓量測儀.真圓度量測儀.光學平晶.光學投影儀.工

4、具顯微鏡.三次元量床等.幾幾何何量量量量測測4.長度量測所用之量測器具長度量測所用之量測器具:-培訓系列教材培訓系列教材二二. .長度量測之基本術語長度量測之基本術語: : 1.1.精密度精密度(Precision):(Precision): 2.2.准確度准確度(Correctness):(Correctness): 3.3.精度精度(Accuracy):(Accuracy):既不準確也不精密精密但不準確準確但不精密準確又精密 表示量測儀器對同一待測工件,以相同量測過程做重復量測,其量測結果的重復性. 表示實際量測值(或量測平均值)與真值之間的一致性程度. 精度是精密度和准確度二者的綜合,有

5、時稱精確度.-培訓系列教材培訓系列教材Accuracy SpecificationQV-606 Accuracy specificationMeasuring AccuracyNominalU1xy: (2.2+3L/1000)um , U1z: (4+L/1000umSuperU1xy: (1.5+3L/1000)um , U1z: (3+L/1000umU2xy: (2.5+4L/1000)umRepeatabilitySuper0.0025um-培訓系列教材培訓系列教材4.4.解析度解析度( (分度值分度值,Resolution):,Resolution):定義:量具或儀器對量值所能表現

6、的最小讀數 的能力. 對於游標量具: 解析度指相鄰兩刻線所代表的量值之差(如附表卡尺). 對於數顯式儀器: 則要看儀器讀數指示屏顯示量值的最后 一位小數所代表的量值.0.021如:投影機顯示讀數為10.051,則解析度為0.001-培訓系列教材培訓系列教材6.6.靈敏度靈敏度(Sensitivity):(Sensitivity):定義:表示量測儀器對於檢測微小信號變化量時的能力. 如百分表在檢測到0.01mm變化時,指針就會變化.而千分表在檢測到0.001mm變化時,指針就會變化.可見,千分表比百分表靈敏度高.7.7.量測不確定度量測不確定度( (Measurement Uncertainty

7、):):量測不確定度為一量測真值存在範圍的估計值. 它是由於測量誤差的存在,對測量值不能肯定的程度.它的計算需經一聯串量測的統計加以估計,並以標準偏差來表現其特征.-68.26% 2-95.46% 3-99.73%5.5.量測范圍量測范圍(Measuring Range):(Measuring Range):在允許誤差限內,量具儀器所能測量工件的最低值到最高值的範圍.-培訓系列教材培訓系列教材8.8.重復性重復性(Repeatability):(Repeatability):9.9.再生性再生性(Reproducibility):(Reproducibility): 量測同一組工件的過程中,任

8、一量測值分佈於總平均值之附近.此分布的程度即表示量測之重復的程度.前提: 1.同一作業者 2.同一量具3.同一被測工件 4.測量次數為多次(N1)結果: 反映量具變異 不同作業者以相同之量具量測被測工件之特性時,量測平均值之差異.前提: 1.同一量具 2.同一被測工件3.不同作業者結果: 反映作業者的變異.-培訓系列教材培訓系列教材 -3 -2 -1 0 1 2 3 Note: Precision is often called RepeatabilityRepeatability-培訓系列教材培訓系列教材 Operator A Operator B Operator C Reproducib

9、ilityReproducibility-培訓系列教材培訓系列教材三三. . 長度量測之四大基本原則長度量測之四大基本原則1.阿貝原則阿貝原則:2.最小變形原則最小變形原則: 是指量測軸線應與基准軸線在同一直線上. 為了使結果準確可靠,在測量中應該盡量做到使各种原因所引起的變形為最小,這就是測量的最小變形原則.引起工件變形的因素主要有以下幾個方面:1.測量力引起的接觸變形2.自重變形(采用艾利點,貝塞爾點支撐可減小變形)3.熱變形(材料不均勻和受熱不均勻,溫度影響)基准軸線量測軸線LLL=L*COS -培訓系列教材培訓系列教材Minimum Deformation (最小變形最小變形)(1)

10、Airy Point Support(艾禮點) LAiry Points make the end faces parallelApplication: Horizontally supporting micrometer standards Large gauge block a = 0.577 L-培訓系列教材培訓系列教材Minimum Deformation (最小變形最小變形) (2) Bessel Points (貝塞爾點)L a = 0.55938 LBessel Points minimize the change in the overall length -培訓系列教材培訓系

11、列教材3.最短測量鏈原則最短測量鏈原則: T1T2T3MeasurementResultMeasurement Chain 測量鏈 : 在測量系統中,為保證實現測量信息信號轉換的所有轉換器(轉換單元)的按順序的排列 .測量鏈的環節 :測量信息信號的每一轉換. 最短測量鏈原則最短測量鏈原則: 為避免各量測環節增多而導致誤差因為避免各量測環節增多而導致誤差因素增多素增多,故測量鏈的環節應最少故測量鏈的環節應最少,即測量鏈最短即測量鏈最短. -培訓系列教材培訓系列教材尺寸鏈運用實例要求:用卡尺量測圓心距L方法: (1) L = d1/2 + d2/2 + L1 (2) L = L2 - d1/2-

12、d2/2 (3) L = L1/2 + L2/2 方法(3)尺寸鏈最短,誤差最小-培訓系列教材培訓系列教材4.封閉原則封閉原則: 假設在測量中如能滿足封閉條件,則其間隔誤差的總和必為零. 12345封閉原測是角度計量的最基本的原則. 作用:利用其總的累積誤差為零,可以實現本身的檢定. 1+2+3+4 +5 = 01 5 -角度15存在的誤差abcd如左圖所示,尺寸標注應不遵循封閉原則.-培訓系列教材培訓系列教材四四. . 量測之誤差來源量測之誤差來源2.絕對誤差絕對誤差: 量測值與真值(標稱值)之差. 3.相對誤差相對誤差: 指絕對誤差與被測量的真值之比,用百分數表示.表達式: |X-X0|/

13、X0*100%4.量測誤差來源量測誤差來源:人為誤差量具誤差力量因素環境因素工件本身因素量測方法因素表達式: =X-X0 1.量測誤差量測誤差(Measurement Error): 量測誤差=量測值-真值(標稱值)-培訓系列教材培訓系列教材五五. . 量測設備的選擇原則量測設備的選擇原則: :1.精度精度: 所選之設備必須滿足零件之精度要求. 通常是視零件之尺寸公差決定,一般以取工件公差的1/31/10為宜.如:藍圖上某一尺寸為200.04,要測量此尺寸時,需選精度為0.030.008mm之量測設備進行量測.比如(分厘卡) 2.經濟經濟: 在同等精度條件下,即滿足被測工件之精度要求下,量測還

14、要選低成本,容易操作的量測儀器.測量應有一定效率.晝量選用結構簡單.可靠.操作方便靈活,容易維護.對操作者技術水平和熟練程度要求低之設備.-培訓系列教材培訓系列教材六六. . 量測基準體系量測基準體系1.基準和實際基准基準和實際基准基準是理想要素,它是確定要素間方向,位置的依據.實際基準: 根據設計基準加工的基準要素.它存在形狀誤差.AA理想基準實際基準2.三基面體系三基面體系:XZYOA面B面C面Z面X面Y面三要素: 基準面, 基準線, 基準點6個自由度-培訓系列教材培訓系列教材-培訓系列教材培訓系列教材3.基準建立原則基準建立原則 2 31最小條件原則: 實際要素對理想基準的最大偏離量為最

15、小.ABC右圖1 2 3,建立基準應選AB兩點.4.基準的選擇基準的選擇:a.幾何關系b.裝配關系c.加工精度d.基準要素要有足夠的面積及大小e.選擇穩定要素,必要時可增加工藝凸台作基準要素.f.設計基準,工藝基準,檢測基准選擇盡量一致.-B-0.2 B-培訓系列教材培訓系列教材5.基準補正基準補正:將機械坐標系轉換成工件坐標系的過程.6.坐標平移及旋轉坐標平移及旋轉:-B-A-20.0030 C1C2 當不滿足基準要素建立條件時,可通過平移或旋轉建立基準.基準要素建立條件: 第一基准:第二基准:第三基准:3點確定(至少)2點確定(至少)1點確定-培訓系列教材培訓系列教材Machine coo

16、rdinateCoordinate changePart coordinateAlignment process picture-培訓系列教材培訓系列教材七七. . 量測之實驗室對環境條件的一般要求量測之實驗室對環境條件的一般要求項項 目目具體要求具體要求溫 度203濕 度40%70%照 明600-800LUX振 動不大于5-6um清潔度潔淨.灰塵少電 源配備符合儀器需求之電源電壓(220和380v)-培訓系列教材培訓系列教材八八. . 基本長度單位基本長度單位範範 圍圍單單 位位替換單位替換單位換算單位換算單位長度方面mm(毫米) 條.道.絲1mm=100條=103uminch(英寸)1in

17、ch=25.4mm=106uinchum(微米)1um=103nm=39.4uinchuinch(微英寸)1uinch=0.00254umnm(納米)1nm=10-3um=10-6mm角度方面(度)(度)(分)“(秒) 1=60=3600注注: : 長度國際單位制單位長度國際單位制單位: : 米米(millimeter) (millimeter) 符號符號: m: m-培訓系列教材培訓系列教材Part 2- 精密量測器具簡介精密量測器具簡介1.分類分類:接觸式量測儀器1.1 按用途特點可分為:A. 標准量具(量塊,直角尺,表面粗造度樣板等)B. 通用量具和量儀(卡尺,分厘卡,百分表等)C. 極

18、限量具(塞規,環規等)D. 專用量儀(端度,線紋,角度,齒輪等)E. 其它量測儀器(CMM,OGP,投影機,高度規,QV等)1.2 根據測頭與被測件是否有接觸可分為:非接觸式量測儀器-培訓系列教材培訓系列教材2.主要量測儀器簡介主要量測儀器簡介:Profile ProjectorFunctionEquipmentRangeAccuracyX=300 Y=200 Z=100(4+L/25)m2D坐標系補正長度,角度量測手動量測系動數據處理系動Manual CMMX=460 Y=510 Z=420U1=(3+3*L/1000)mU3=(3+4*L/1000)m3D坐標系補正長度,角度量測數據處理系動手動量測系動形位公差-培訓系列教材培訓系列教材Mic