第三章 产品几何性能检测.doc

第三章 产品几何性能检测主要包括：长度、角度、几何形状、相互位置、表面几何特性及传动件误差检验。一、产品长度检测：从几何学看长度：点与点、面与面、线与线之间距离。从产品角度看：圆柱体（直径、高度等）立体高度、宽度、孔和槽、孔间距、轴心距等等。1.长度检测器具： 测量方式分：大类：接触式和非接触式。转换原理又有：机械、光学、电学、光电、气动、超声等。 接触式：应用广泛、注意测量力的影响、不能使工具和工件变形。 非接触式：精度高、响应速度快。 量具注意它的分度植、精度、测量范围、根据被测物要求进行选取。表3-1。2.产品外径和内径检测： 用激光扫描法测外径： 介绍二个部件：A.激光. 全反 工作介质 部份反 B.准直光学系统:图3-1.测量范围1500mm。精度0.255um。 透明线直径的检验： 基准1. 基准二根非透明丝和透明的被测棒相互形成60角交叉在一起有一个中心点在屏幕上透明丝衍射图象与其直径有关，越细衍射图离中心而动反之朝中心移动。 测量范围几十微米至几百微米。 线材直径在线测量：由图3-4，截取一半看下图 ， 从以上讨论得出d直线的直径变化可通过X的来测量。下面用二个不同直径的滚轮，通过角速度变化来在线测量被测线的直径：图3-5 被测线6 直径为d ，放在二个旋转轮2 5上。 二轮直径不同切线夹角 设在线速度V、R1在线中心（）到轮2中心距离R2在线中心（）到轮5中心距离 所以轮角速度分别 角速度之比K , 当.R2.R1.不变K1可看常数,通过测频1,2即图中4 除法器3可获得K 因K1常数, 可测得d 这种装置可连续测量。这种方法可测0.065mm线材 误差0.5线运动速度2040m/min 用干涉法测径: 干涉:当二束单色光(波长相同)选在一起,由于相位有差别,交选后出现亮暗不同,有规律区,称光的干涉。 以迈克尔逊干涉仪为例说明。 S光源G2反射G2/M1透射M2M1G2G1L2M2G1L2最后产生干涉条纹,零级一级一级最亮.M2移动,程差改变,亮点移动位置,利用亮点移动可测M2移动距离.干涉法测内径光运行路程:准直白光为光源半反射镜1.分成二束光:一束透射中性滤光片参考镜半反射镜1另一束反射补偿镜薄膜半反镜.又分二个支路光:第一支路反射到工作件右壁薄膜半反镜补偿镜半反射镜1第二支路透过薄膜半反镜平面镜薄膜半反镜工作件左壁薄膜半反射镜平面镜薄膜半反镜补偿镜半反射镜1光束如此运行后,反映了工作件左右壁距离。实际操作开始由望远镜观察干涉条纹调节干涉仪参考镜面使看到零级干涉亮点记参考镜位置再移动干涉条纹使零级再次出现相同位置,干涉读数X是X=2D.这个值是很精密的不确定度可达0.11m.3.产品厚度检测: 在工业生产中有众多产品需要测厚度,如钢板、橡胶、各种薄膜，以及薄的镀层等，不同对象有不同方法，目前有，激光三角法、超声法、电容法、涡流法、射线、X射线法。具体采用哪一方法视产品特性而定，没有一个方法可以万能的。 激光三角测厚法： 测量范围16mm左右,精度0.10.2 超声波测厚法: 有些介质:如石英.陶瓷等 加上交变电压产生超声波,超声波频率45MHz称为电声转器.超声波会在介质中传播反之,在介质上加压且交变振动会产生交变电压称为声电转换。超声具有方向性好,波长短,穿透力强,可穿透10m,在钢材中5920m/秒,铝6260m/秒.丙烯树脂2730m/秒,探测头和发射头一组可测产品厚度。 用电容法检验厚度： 对薄型或超薄型导电膜、镀层可用电容法检测图311(a)被测薄体电阻R0，与两个电极板组成两个电容阻抗为Z1 ，Z2 ，薄膜测点到电路电阻R1 ，迴路交流电压U 。由等效电路图311(b) 得到 当薄膜处于中央： 则 图311 若R1与薄膜厚有关，又I与R1有关通I测量可知薄膜厚度。R10，I0反之薄膜厚度减小R1，I大。用标准样品定标，就可得厚度数据。 接触测量总有局限性，可采用图312方法。图312 等电位无接触“接零” 等位法：使a，b电位相等。 可用标准样品定标，厚度与电流关系测定未知样品。电容法测范围为15m,误差10%4产品长度检测： 非接触式扫描长度测量: 用二组光电管，当被测样品经过时光电分别给出一对信号（进入），（离开），这对信号时间间隔为ts若运动速度为V，则 Ls=Vts 每个光电管给出tsi 得到Lsi数据,可以若干Lsi平均获得Ls长度。 书上方法：固Ls距离（FGj和GGj）这时间为ts，也是这根被测样经过FG时间，而FG间隔时间=FG距离Lf ，所以 测量范围1.512.5m 。速度0.24m/s 精度0.1% 接触式在线长度测量: 产生敏感元件脉冲传感器，光电码盘、圆感应同步器、圆光栅等。 电缆长度测量： 电阻 电阻率 S截面积 L长度 R阻值 若标准导线R0值，长度L0 则 电阻用电桥测量二、产品的形状和位置误差检测： 直线度误差检测： 莫尔干涉法:一束平行光而且相干的单色光射到双棱镜2上(双棱镜放在可动桥板1上),形成相干涉条纹,通过反射镜分别射到直角棱镜5,五角棱镜4上,最后反射到光栅6上,交叠形成莫尔条纹.由直角棱镜和五角棱镜射出干涉光相差相反,形成二个光亮点,分别由7,8光电传感器转接成电信号,这二个相位差信由相位计9测相位差。 由于桥板在样品上移动,样品的直线度变化反映在干涉条纹上,通过后面光路会反映出来。 d干涉条纹宽度 棱镜夹角 折射率 相干光波长 干涉条纹长度 双棱镜高度 莫尔干涉法精度0.5m/m,空气流动也会反映出来 光束位置探测法 由激光束和四象限光电二极管组成 可测30m长工件,误差0.51.5m/m 光电耦合法: 一组发光二极管(红外光)和光敏三极管组成.中间遮光板.此板与弹簧和测杆连接,遮光位置受被测物表面直线度影响,使三极管输出电压变化。平面度误差检测 随着科学发展对平面度精度越来越高下面介绍二种有代表性的先进方法。 参考面干涉法： 图321.He-Ne激光，由L1 ,L2形成平行光射入参考镜和被测硅片上形成干涉条纹，由M2反射到摄像机上，信号传输到计算机算出平面度误差。因为如果平面度好摄到干涉条纹排列整齐，如果干涉条纹有扭曲则表示平面度不好。扭曲程度即是平面度的误差，M2观察入射的光轴使光束均匀。 掠射干涉法： 上面方法依赖半透参考镜质量，为了避免这一点设计本方法图3-22 一束平行干涉光经过平面反射镜反镜，斜向射到光栅和被测物表面，光栅与被测物垂直的，光栅和被测物的反射光相互干涉。干涉条纹间距 射波长。摄像计算机分析同上。圆度误差检测： 由于圆度检测应