第三章产品几何性能检测.

1、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

2、系统图3-1.测量范围1500mm精度土 0.25土 5um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。1tgVxa=2/L，tgdi/2tgaa=f/ 1d2/2tgadi d 2 Vd2tga 2tgaVd tg : sin Vx 2si n从以上讨论得出d直线的直径变化可通过厶 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a设在线速度V、R

3、在线中心（-J到轮2中心距离Ra在线中心（-）到轮5中心距离2所以轮角速度分别ViRiR2角速度之比K2K 1Ki dK1=Ctg COJ,当a RR.不变K1可看常数，通过测频3 1,即图中4除法器3可获得 2R2K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 误差土 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t G2T反射t G/M1透射t MMt Gt Gt |_2Mt Gt _2最后产生干涉条纹，零级一级一级最亮.M2移

4、动，程 差改变，亮点移动位置，利用亮点移动可测 M移动距 离干涉法测内径光运行路程：准直白光为光源T半反射镜1.分成二束光：一束透射T中性滤光片T参考镜T半反射镜1另一束反射T补偿镜T薄膜半反镜.又分二个支路光： 第一支路反射到T工作件右壁T薄膜半反镜T补偿镜T半反射镜1第二支路透过薄膜半反镜T平面镜T薄膜半反镜T工作件左壁T薄膜半反射镜T平面镜T薄膜半反镜T补偿镜T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土0.11卩

5、m.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。具体米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：g0 ?xbo?s inxcos测量范围16mn左右，精度土 0.1 % 0.2 %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

6、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3 11(a)被测薄体电阻 R),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3 11(b)得到1UR1ZZ?乙 R，1Z 2 R当薄膜处于中央：Z1 Z -24UZ24Z(a)图 311若Ri与薄膜厚有关，又I与R有关通I测量可知薄膜厚度。R-0,1 -0反之薄 膜厚度减小R X, | 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

7、定标，厚度与电流关系测定未知样品。电容法测范围为15卩m,误差土 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t =FG距离Lf，所以L LS 丁 Lf测量范围1.512.5卩m。速度0.24m/s 精度土 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

8、：R 丄 电阻L - RS电阻率 S截面积 L长度 R阻值若标准导线R）值，长度Lo贝V L1 色L0电阻用电桥测量&、产品的形状和位置误差检测：1.直线度误差检测：sin n sin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 2sind干涉条纹宽度

9、n 1)Dz2 tan棱镜夹角n折射率相干光波长z干涉条纹长度 D双棱镜高度莫尔干涉法精度0.5卩m/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。2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3-21.He-Ne激光，由Li丄2形成平行光射入参考镜和被测硅片上形成干涉条纹，由 M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偏光照相机和-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2cos入射波长。摄像计算机分析同上。3.圆度误差检测圜度仪疑转输彼溯工科SMXf