合工大检测技术课件05角度及角位移测量

STRUCTUREOFTHECOURSE§5.1概述角度单位及量值传递

将被测角度与标准角度进行比较并确定被测角度的量值，这是角度测量。逐级用高精度角度标准检定低精度角度标准的过程，就是角度量值的传递过程．角度的自然基准和圆周封闭原则

自然基准：360o圆周角圆周封闭原则：整圆周上所有角分度的误差之和为零（圆周内误差封闭的原理

）

第五章角度及角位移测量7/14/20261《检测技术》自然基准：360o的圆心角。能够以最高的精确度将360o等分的圆分度器件就可以做为角度实物基准。各种精度的光学度盘、码盘、光栅盘、多面棱体与多齿分度盘等，在角度量值传递过程中均可做为角度实物标准。实物基准7/14/20262《检测技术》1.高精度度盘：

在圆盘上的某一圆周上刻有一系列的等分刻线以实现圆周等分的器件称为度盘。用于角度及圆分度误差的静态测量。7/14/20263《检测技术》2.圆光栅带有圆光栅的仪器外观7/14/20264《检测技术》圆光栅原理图及内部结构光栅盘的分辨力多为10”,20”

,可用于静态测量和动态测量。7/14/20265《检测技术》3.圆感应同步器圆感应同步器绕组布线示意图

a）固定圆盘b）旋转圆盘7/14/20266《检测技术》圆感应同步器实物图7/14/20267《检测技术》4.角度编码器角度编码器示意图7/14/20268《检测技术》5.金属多面棱体

多面棱体是一种高精度的角度标准器，主要用于对安装后的分度器件进行精度检定7/14/20269《检测技术》6.多齿分度盘多齿分度盘结构示意图a）整体结构b）弹性齿c）刚性齿7/14/202610《检测技术》分度误差特性若在度盘刻线圆周上均布m个读数装置同时读数，它们之间交角为.

取m个读数的平均值作为测得值，则刻线误差为：

可以看出，均布m个读数装置读数可在很大程度上消除度盘刻线误差对读数值的影响（仍有影响的仅为m及其正整数倍的各次谐波分量）。7/14/202611《检测技术》一、直接测量（一）绝对测量，包括：

测角仪

工具显微镜§5.2单一角度尺寸的测量7/14/202612《检测技术》1.测角仪。1—圆分度器件2—读数装置3—主轴4—工作台5—瞄准器6—被测件6542132测角仪结构示意图7/14/202613《检测技术》测角仪的瞄准方式主要有两种，左图a）所示为单独用自准直光管瞄准，b）所示为自准直光管与平行光管配合使用。图中测角仪的瞄准方式7/14/202614《检测技术》2.工具显微镜。万能工具显微镜测量演示7/14/202615《检测技术》影像法测角的瞄准方法示意图在工具显微镜上用影像法测量角度精度不高，测量不确定度达±1’~±2’.7/14/202616《检测技术》（二）相对测量单一角度的直接相对测量，是将被测角与角度块规或其它角度基准进行比较，用小角度测量仪测得偏差值。小角度测量仪的示值范围较小，但精度高。7/14/202617《检测技术》1.自准直仪光学自准直仪结构举例1-光源2-自准直分划板3-物镜4-反射面5-测微分划板6-目镜7/14/202618《检测技术》一个光学自准直仪的基本结构

1—物管，带消色差（achromatic）透镜的物管1.1

2—准直测头，带分束器2.1、目镜刻线2.2及准直刻线2.3

3—目镜

4—带灯泡4.1的光源，过滤玻璃4.2及聚光器4.37/14/202619《检测技术》相对法测量角度块角度尺寸的示意图

测量时，使标准角度块和被测角度块的定位面处于同一位置定位，然后依次对构成标准角和被测角的另一平面瞄准。7/14/202620《检测技术》2.激光干涉小角度测量仪7/14/202621《检测技术》白光双光束干涉瞄准光路7/14/202622《检测技术》二、间接测量（一）坐标测量每个截面上各测三点坐标求得直径和则锥体的锥度可表达为：7/14/202623《检测技术》坐标测量2用双坐标测量仪也可实现锥体锥度测量，如在工具显微镜上，用光学灵敏杠杆测孔径的方法可测得内锥体的锥度。工具显微镜测量内锥锥度示意图7/14/202624《检测技术》（二）平台测量平台测量是利用通用的量具量仪、长度基准、辅助量具和其它辅具来测量零件的长度尺寸和角度尺寸。由于测量在作为测量基准的平板上进行，因此称为平台测量。7/14/202625《检测技术》1.用标准圆柱测量内燕尾槽的斜角用两对不等直径圆柱测量时：用一对等径圆柱测量时：内燕尾槽斜角测量示意图7/14/202626《检测技术》2.用标准钢球测量内锥角内锥孔锥角测量示意图A）单球测量b）双球测量c）球柱配合测量7/14/202627《检测技术》3.用正弦规测量角（锥）度正弦规按正弦原理工作。量块尺寸为H，有：正弦规测量角度示意图7/14/202628《检测技术》（三）其它测量方法光程差引起的两束光的频率差与角速度的关系为：因此有：环形激光器结构示意图7/14/202629《检测技术》§5.3圆分度误差的测量一、圆分度误差评定指标圆分度误差：圆分度误差是指各分度刻线(或具有分度特性的几何要素)的实际位置对其理论位置的偏差。用

表示。圆分度误差示意图7/14/202630《检测技术》2.零起分度误差

：3.分度间隔误差：，分度间隔误差也具有圆周封闭性，即4.直径误差：7/14/202631《检测技术》二、圆分度误差的绝对测量圆分度误差绝对测量使用的是角度绝对测量仪器，如测角仪、分度头等。用光电式度盘检查仪测量被检度盘的直径误差。用通用测角仪器测量齿轮的齿距误差。7/14/202632《检测技术》1-基准度盘2-被测度盘3-光电显微镜2个4-主轴5-光电显微镜5个光电式度盘检查仪测量示意图7/14/202633《检测技术》用光学分度头，多齿分度盘等通用测角仪器配以长度测微或定位装置，即可实现齿轮齿距误差的绝对测量。齿距误差绝对法测量示意图7/14/202634《检测技术》三、圆分度误差的相对测量定义：用某一个定角作相对基准，依次与被检器件的各分度间隔进行比较，从而测得各分度间隔相对于相对基准的偏差值。再利用圆周封闭特性，求出相对基准对理论分度间隔的偏差，继而求得各分度间隔的绝对间隔偏差。7/14/202635《检测技术》自准直仪Ⅰ定位，Ⅱ读数，共读得n个读数有由圆周封闭特性：得：相对法测量多面棱体示意图Ⅰ、Ⅱ为自准直仪7/14/202636《检测技术》由于齿轮分度误差的评定参数齿距偏差和齿距累积误差均是在分度圆弧长方向定义的，所以在此用长度偏差测量代替角度偏差测量。万能测齿仪相对法测量齿距误差示意图7/14/202637《检测技术》四、圆分度误差的组合测量全组合常角法选取m个适当的常角，分别与被测件上各相应的分度间隔作整周封闭比较测量