第一节-直线度误差测量.ppt

1、第五章形位误差的测量，5-1直线度误差的测量，主要内容：1 .有基准的测量方法(基准、仪器、附件、特性、过程)直接测量方法：统一基准(9种)间接测量方法：基音法(3种)2。无基准的测量方法3。直线度误差的评定方法重点：用螺距法评定直线度误差(工件、机床或标准装置；形状、尺寸和重量；材料)问题2:直线度在哪里测量？(或外表面；水平面或垂直面；平面或空间)问题3:测量的特征是什么？问题4:它与长度、角度和表面粗糙度的测量有何不同？测量单位和标准量长度单位-um，第二测量块，波长电压和电流标准线尺，测量方法，测量方案设计，测量仪器安装和定位，测量精度方法，仪器精度影响因素，提高精度的措施，一个基本概

2、念1直线度误差：被测实际线与其理想线的偏差。理想线的位置应满足最低条件。最小面积：当包含要测量的实际元素时，宽度或直径最小的面积。3直线度误差评定原则基本原则：最小面积法。其他原则：适当性原则、最小二乘法原则、两端连接法。4分类：平面直线直线度误差给定一个方向直线度给定两个方向空间直线度误差在任何方向、如下图所示，实际轴是一条空间直线，其形状误差可能出现在空间的任何方向。因此，有必要用公差值为直径的圆柱面的公差带来限制这种误差f，即实际轴线的最小面积图，两种测量方法的分类：有两类带测量基准的：(1)直接测量法，统一基准法，(2)间接测量法，螺距法，无测量基准，(1)组合法，(2)规检法，(1)

3、带基准的测量法，模拟理想线， 常用的物理基准：标准平面、直尺、扁平晶体和钢丝重力水平基准自然参考光基准：以光的直线传播为基准1。 直接测量法统一基准法测量时建立理想直线作为统一基准，将实测实际线上的各测点与理想线上的对应点进行比较，确定其偏差，最后经过数据处理后评定直线度误差。特点：测量值是统一的坐标值。测量标准：刀口尺、平尺或量块的偏差值：根据光隙大小判断范围，使用：待磨或磨短面，如图5-1所示。特点：简单方便，测量精度可达13m，但难以定量测量。图5-1刀口尺法，测量偏差值的具体方法：经验评估；与标准光学间隙相比，标准光学间隙是由在平面晶体上研磨的测量块和刀口尺组成。(1)刀口尺法；(3)

4、千分尺法：测量基准：测量平板或基准尺。偏差值：用千分尺或指示器测量。用途：适用于测量中型工件。测量基准：获取张紧钢丝的偏差值：读数装置(显微镜)沿被测表面移动，通过显微视场观察测量钢丝与视场中心水平线的偏差。目的：测量长机床导轨水平面内的直线度误差(该方法不适用于垂直面)。图5-3钢丝法；(2)钢丝法：如图5-3所示。基准面：平水晶工作面。获取偏差值：读取平晶体与被测表面形成的等厚干涉条纹的弯曲量，计算被测表面相对于平晶体标准平面的偏差。适用范围：高精度、光滑、小平面长工件：可分段测量，测量值的直线度误差可通过图解法或计算法获得；(4)平板结晶法；(5)射线参照法：测量参照为几何射线；(a)传

5、统的光学准直方法使用微型透镜的光轴光源通常是输出功率为12mw的氦氖激光器。直线度是用激光准直法测量的，直线度误差通常可以用以下公式表示：Vx=VIVVy=VIV克服激光束的漂移(角漂移和平行漂移)是提高激光准直技术的关键之一。克服激光束漂移影响的其他设计方案包括菲涅耳波带片法、零级干涉条纹法、非对称位相板法等。与传统的光学准直方法相比，现代激光准直方法具有更高的照度和更长的有效工作距离。(6)双光束准直系统该方法的原理如图5-7所示。在原有激光准直器扩束系统的基础上，增加了一套光束变换棱镜系统，将原来的激光束分成能量相近、平行或近似平行的两束。当望远镜发出的激光束发生平移、角漂移和变形时，由

6、于棱镜组A的变换，通过棱镜组A后发出的对称中心线不变。理论上，空间准直基准线的稳定性不再取决于激光束本身的稳定性。当棱镜组A安装在可靠的固定位置时，实现了空间参考线的高度稳定，中心线的相对位置可以通过双光电坐标的检测目标来测量，从而实现高精度的准直测量。分束变换棱镜组A的具体结构如图5-8所示。从图5-9可以看出，光束变换后的漂移是关于中心线对称的。在030米范围内可以获得1106的相对稳定精度。(7)相位测量类型的典型例子是双频激光干涉仪直线度测量系统。图5-10所示为双频激光直线度测量系统，其传感元件由渥拉斯顿棱镜和二面角镜组成。图5-10用双频激光干涉仪测量直线度，其中：激光波长；是渥拉

7、斯顿棱镜出射光之间的夹角；n是计数电路的倍频数；c是计数器的累计数量。该干涉仪也可以用一级光栅衍射来构造。棱镜和反射镜的相对横向位移h为(8)偏振测量利用偏振光偏振面的变化测量直线度的一个典型例子是偏振法。偏振法测量直线度的基本原理如图5-11所示。位置敏感装置是一个光学活性石英楔，由两个左右旋转的应时楔组成。这种类型的优点是：当激光束穿过大气时，偏振面不会改变；它可以间断测量，也可以用来测量同轴度。(9)全息型如图5-12所示，是一种全息直线度测量仪。激光器发出的光被分光镜分成两束，一束经一定的光学系统反射后落在全息底片上形成参考光，另一束经过散射板后也落在全息底片上形成物光，全息底片经过记

8、录和处理后放回原位。参考光照射底片以再现物体光，物体光与来自散射板的直接物体光干涉。当全息底片与光学元件一起沿光轴移动，产生横向偏差时，屏幕上干涉条纹的数量和形状发生变化，从而可以测量直线度偏差。这种方法不完善，精度也不是很高。2间接测量方法俯仰法基准：水平面或光轴测量仪：小角度测量仪(如水平仪、准直仪、干涉仪等)。)附件：桥尺、标靶等特点：(1)分段测量；(2)测量值：两个相邻检测点相对于基准的倾角；(3)测量值需要进行处理并转换成统一的坐标值。过程：(1)分段：将被测元素按一定长度(节距)等分；(2)倾角测量：用微小角度测量仪测量各分段相对于自然水平基准或固定光轴的倾角；(2)用自准直仪法

9、测量时，将反射器以一定的间距放置在桥板上，如图5-14所示，并在被测表面上首尾相连地移动。图5-13水平仪法，图5-14自准直仪法，(3)激光准直干涉法，(2)无基准测量法当用互检法测量直线度误差时，两个被测直尺的直线度误差可以在不使用测量基准的情况下同时测量。常用方法：“二尺和差运算法”和“二尺三边互检法”1。两英尺和差运算法：测量需要分两步进行。第一步：将两直尺的工作边相对放置在可移动的仪器或机床工作台上，进行加法(AB)测量，并测量各点的读数V1i。第二步：将一只脚翻过来，使两只脚的工作面处于同一方向，进行减法测量，并测量各点的读数V2i。可以得到A、B脚工作面上各点的直线度误差值：2。

10、两个脚和三个边互相检查：问：为什么两个脚的工作面在同一个方向相减，在相反的方向相加？问：测量系统的直线度误差对测量结果有影响吗？例4验证长度为1000毫米的一等矩形直尺的直线度。问题1:被测尺的直线度=？根据平尺检定规程(jjg116-83)，一等平尺1000毫米的直线度要求为10微米。问题2:应该选择什么样的检定仪器，应该采用什么样的测量方法？根据直尺检定规程，使用分度值为1或0.005毫米/米的仪器(自动准直器或液位计)，用螺距法测量。问题3:桥面跨度=？通常为100毫米问题4:测量时尺子应该如何放置，测量误差最小？支点位于距两端(2/9)L处，尺子中间和两端的变形相等。问题5:测量步骤和

11、测量数据记录：测量数据：问题6:如何处理测量数据？问题7:如何评估测量结果？直线度误差评估1。最小包容面积法：根据最小条件评定直线度误差的方法。判别方法和相间判据：如果上下平行线包含实际线，并且上下相间与实际线接触，则这两条平行线的位置必须满足最小条件。相间判据和用最小包容区域法评定直线度误差的三种方法。(1)图解法：横坐标表示线段长度(或测点序号)，纵坐标表示各测点相对于起点的累计读数。根据缩小和放大的比例在直角坐标纸上画出误差折线的图像，然后根据该图像计算直线度误差值的方法称为图解法。步骤：建立坐标系，将测量点的坐标确定为折线，根据相间判据确定包含线，测量误差值。描述：一、根据相间判据找到

12、包含线，直接在绘制的误差曲线图像上找到最高点和最低点，并使找到的最高点和最低点在三点处交替出现。用图解法计算直线度误差时，必须沿纵轴测量距离。用水平仪测量长度为600毫米的平面导轨的直线度误差，将被测元素分成六段，得到下表所列七个测点的值。众所周知，水准仪的分度值为k=0.01mm毫米/米，直线度误差值用图解法计算。表、解：最小面积法评定的直线度误差由作图法得到、f=24.6米。(2)旋转法的目的是解决测量基准的方向与评定基准不一致，直线度误差不能直接读出的问题(有时最高点的坐标值可能小于最低点的坐标值)。方法：通过坐标旋转，两个基准方向一致。步骤：根据图解法，判断高点和低点，计算单位旋转和计

13、算应变那么每个测量点的新坐标值可以得到如下：表，(3)计算方法这种方法是根据测量的读数做一个图表。如果被测元件的最高点和最低点已经在图中定义，那么满足最小条件的直线度误差值可以用计算方法直接计算出来。设e、g和k为测量点的序号；而ye、yg和yk是测量点e、g和k相对于测量基准的读数的坐标值，e和k为高(低)点，g为低(高)点，满足最小条件的直线度误差值的计算公式为：、(1)采用图解法根据两端连接的方法进行评定，即直线度误差为f=30m。(2)计算方法用液位计或自准直仪测量时，各测量点与两端连线的偏差按下式计算：其中：I测量点序号；终端序列号；人工智能各测量点的读数。本质上，这种计算方法也是一种旋转方法。例3根据例1的测量数据，根据两端之间的连线，通过计算方法计算直线度误差值。为了简单起见，下面是一个列表计算。表，示例4验证长度为1000毫米的一等矩形直尺的直线度。问题1:被测直尺的直线度=？根据平尺检定规程(jjg116-83)，一等平尺1000毫米的直线度要求为10微米。问题2:应该选择什么样的检定仪器，应该采用什么样的测量方法？根据直尺检定规程，使用分度值为1或0.005毫米/米的仪器(自动准直器或液位计)，用螺距法测量。问题3:桥面跨度=？通常为100毫米问题4:测量时尺子应该如何放置，测量误差最小？支点位于距两端(2/