第五章 長度測量2

1、第四章 長度測量 4.1基本概念 我國和國際的長度單位是米。在1983年第十七 屆國際計(jì)量大會上正式通過米的新定義如下： “米是光在真空中米是光在真空中1299792458秒的時秒的時 間內(nèi)所經(jīng)過的距離。間內(nèi)所經(jīng)過的距離?！?4.1.1 長度單位：米的定義 米原器 4.1.2 長度量值傳遞 目前，在實(shí)際工作中常使用下 述兩種實(shí)物基準(zhǔn)：量塊和線紋尺。 首先由穩(wěn)定激光的基準(zhǔn)波長傳遞到 基準(zhǔn)線紋尺和一等量塊，然后再由 它們逐次傳遞到工件，以確保量值 準(zhǔn)確一致。 4.1.3 長度測量的標(biāo)準(zhǔn)量 標(biāo)準(zhǔn)量是體現(xiàn)測量單位的某種物質(zhì)形式，標(biāo)準(zhǔn)量是體現(xiàn)測量單位的某種物質(zhì)形式， 具有較高的穩(wěn)定性和精確度。具有較高的

2、穩(wěn)定性和精確度。 n光波波長：直接使用米定義咨詢委員會推 薦使用的五種激光和兩種同位素光譜燈的 任一種來復(fù)現(xiàn)。 n量塊是由兩個相互平行的測量面中心之間的距離 來確定其工作長度的一種高精度量具。 u量塊是單值量具，可以組合使用。 u量塊的公稱尺寸和實(shí)測尺寸。 量塊的精度分級又分等 u量塊按制造精度分為0、1、2、3、4級，其 中0級精度最高， u按檢定精度分為1、2、 3、4、5、6等，其 中1等精度最高。 量塊量塊“等等”和和“級級”之間的關(guān)系是：之間的關(guān)系是： （1）對研合性及平面平行性偏差規(guī)定為：l、 2等與0級，3、4等與1、2級，5、6等與3、 4級分別相同。 （2）“等”和級”可以代

3、替使用。 例如，0、1、2級量塊的中心長度制造極限 偏差分別與3、4、5等量塊的中心長度測量 極限誤差相同，因此，0、l、2級量塊可分 別代替3、4、5等量塊來使用。 3.光柵、容柵的柵距和感應(yīng)同步器的線距。 測量效率高； 容易實(shí)現(xiàn)數(shù)字顯示和自動記錄， 可以實(shí)現(xiàn)測量自動化和自動控制。 黑白透射光柵 感應(yīng)同步器的繞組 4.1.4 長度測量的基本原則 阿貝原則：在長度測量時，為了保證測 量的準(zhǔn)確，應(yīng)使被測零件的尺寸線應(yīng)使被測零件的尺寸線( (簡稱簡稱 被測線被測線) )和量儀中作為標(biāo)準(zhǔn)的刻度尺和量儀中作為標(biāo)準(zhǔn)的刻度尺( (簡稱簡稱 標(biāo)準(zhǔn)線標(biāo)準(zhǔn)線) )重合或順次排成一條直線重合或順次排成一條直線。符

4、合 阿貝原則的測量，可盡量減小導(dǎo)軌直線度 誤差對測量結(jié)果的影響。 n游標(biāo)量具游標(biāo)量具 應(yīng)用游標(biāo)讀數(shù)原理（圖3一1）制成的量具叫 游標(biāo)量具。它在機(jī)械制造業(yè)中應(yīng)用十分廣泛， 可用于測量內(nèi)外尺寸、高度、深度等。 1. 游標(biāo)讀數(shù)原理 游標(biāo)量具讀數(shù)部分主要是由尺身與游標(biāo)組成， 其原理是利用尺身刻線間距與游標(biāo)刻線間距差其原理是利用尺身刻線間距與游標(biāo)刻線間距差 來進(jìn)行小數(shù)讀數(shù)來進(jìn)行小數(shù)讀數(shù)，如圖所示。 4.2.1長度計(jì)量中常用的量具與量儀 4.2 長度尺寸的測量 Vernier Caliper 圖42所示為三用卡尺，其 測量范圍一般為0125和0一 150mm兩種。 其讀數(shù)方法如下： 首先讀出游標(biāo)零刻線所指

5、示的左邊尺身上的毫米刻 線整數(shù)；然后觀察游標(biāo)刻線與尺身刻線對準(zhǔn)時的格數(shù)， 將游標(biāo)對準(zhǔn)的格數(shù)乘以游標(biāo)讀數(shù)值，即為毫米小數(shù)；最 后將毫米整數(shù)與毫米小數(shù)相加，即得被測工件的尺寸讀 數(shù)。 如圖42所示，游標(biāo)讀數(shù)值為0.10mm， 則被測工件尺寸為2十0.302.30mm。 n近十年來發(fā)展了一種不用游標(biāo)讀數(shù)的新型卡尺， 即數(shù)顯卡尺（又稱為電子卡尺），數(shù)顯卡尺的測 量范圍為O150 mm，分度值為 0.01 mm，測深為 0115 mm。數(shù)顯卡尺的電子部分裝有存儲器、置 零裝置和公英制換算裝置。 0.03mm0.05mm 測微量具是機(jī)械制造中常用的精密量具，它是利用 精密螺旋副進(jìn)行測量，而以微分筒和固定套

6、筒上的 刻度進(jìn)行讀數(shù)的一種機(jī)械式量具。精密螺旋副的螺 距為0.5mm， 由于測微螺桿的精度受到制造工藝的 限制，其移動量通常為 25 mm。 Outside Micrometers 外徑千分尺外徑千分尺 測微量具 測微量具是應(yīng)用螺旋副傳動原理，將角位移轉(zhuǎn)變?yōu)?直線位移，直線位移的各行程與螺旋轉(zhuǎn)角成正比， 其數(shù)學(xué)表達(dá)式為 L L測微螺桿的移動距離（mm） 測微螺桿的旋轉(zhuǎn)角度（rad） P 測微螺桿的螺距（mm） 2 LP 讀數(shù)： 14.10mm 2測微量具的讀數(shù)機(jī)構(gòu)和讀數(shù)方法 讀數(shù)機(jī)構(gòu)由固定套筒和微分筒組成，如圖所示。在固 定套筒上刻有縱刻線，縱刻線上下方各刻有25個分度， 每個分度的刻線間距為

7、1mm，微分量具中測微螺桿的 螺距一船都是0.5mm，微分筒圓周斜面上刻有50個 分度，因此當(dāng)微分筒旋轉(zhuǎn)一周時，測微螺桿軸向位移 0.5mm，微分筒旋轉(zhuǎn)一個分度時，測微螺桿移動 0.01mm，故常用千分尺的讀數(shù)值為0.01mm。 表類量具 此類量具的主要原理是將測量桿微小直線位移通過適當(dāng)?shù)拇祟惲烤叩闹饕硎菍y量桿微小直線位移通過適當(dāng)?shù)?放大機(jī)構(gòu)放大后而轉(zhuǎn)變?yōu)橹羔樀慕俏灰?，最后由指針在刻放大機(jī)構(gòu)放大后而轉(zhuǎn)變?yōu)橹羔樀慕俏灰?，最后由指針在?度盤上指示出相應(yīng)的示值。度盤上指示出相應(yīng)的示值。 鐘表式百分表鐘表式百分表 分度值為分度值為0.01mm 杠桿齒輪式測微儀杠桿齒輪式測微儀 圖 (a) 儀器

8、的 外形 圖 (b) 儀器結(jié) 構(gòu)原理 圖 測桿微小的直線位移經(jīng)杠桿齒輪機(jī)構(gòu)放大后 變?yōu)橹羔樀拇笪灰?。此種儀器一般用于比較 測量，因此刻度尺的示值范圍多取為0. 1mm其放大比K為: 光學(xué)比較儀（光學(xué)計(jì)）光學(xué)比較儀（光學(xué)計(jì)） 光學(xué)比較儀又稱光學(xué)計(jì)，它是一種精度較高的 光學(xué)機(jī)械式計(jì)量儀器。光學(xué)比較儀主要用作相 對法測量，在測量前先用量塊或標(biāo)準(zhǔn)件對準(zhǔn)零 位，被測尺寸和量塊（或標(biāo)準(zhǔn)件）尺寸的差值 可在儀器的刻度尺上讀得。 光學(xué)比較儀由光較儀管和支架座組成。光較儀 管可以從儀器上取下，裝在其它支架座上，做 其它精密測量之用。 被測件最大長 度:180mm 光較儀管是自準(zhǔn)直光管和正切杠 桿機(jī)構(gòu)的組合。 在

9、物鏡焦平面上的焦點(diǎn)C發(fā)出的 一束光，經(jīng)物鏡后變成一束平行 光射到平面反射鏡。 若平面反射 鏡與光軸垂直，則經(jīng)過平面反射 境反射的光仍按原路匯聚到發(fā)光 點(diǎn)C處，即發(fā)光點(diǎn)C與象點(diǎn)C重 合。若反射鏡與光軸不垂直而偏 轉(zhuǎn)一個a角，根據(jù)反射定律則反 射光束與入射光束間的夾角為2 a 。此時反射光束匯聚于象點(diǎn) C，C與 C”之間的距離應(yīng)按 下式計(jì)算： 測量時，應(yīng)先用標(biāo)準(zhǔn)器具調(diào)整零位，即平面 反射鏡的鏡面與光較儀中的光軸相垂直。由 于采用比較測量法，因此當(dāng)被測尺寸和標(biāo)準(zhǔn) 尺寸有差異時，測桿就將沿著導(dǎo)軌做直線移 動，從而推動平面反射鏡P繞支點(diǎn)O擺動。測 桿移動的距離為s時，反射鏡偏轉(zhuǎn)了a角，其 關(guān)系為 式中，

10、b為測桿到支點(diǎn)O的距離。 sbtg 這樣，測桿的微小移動S就可以通過正切杠桿機(jī) 構(gòu)和光學(xué)裝置放大，變成光點(diǎn)和象點(diǎn)間的距離 CC”，其放大比為 光學(xué)計(jì)的目鏡放大倍數(shù)為K2，因此光學(xué)計(jì)的總 放大倍數(shù)為KK2KK2倍。倍。 測長儀和測長機(jī)結(jié)構(gòu)中帶有長度標(biāo)尺，通常是線紋尺， 也可以是光柵尺。測量時，用此尺作為標(biāo)準(zhǔn)尺與被測長 度做比較，通過顯微鏡讀數(shù)以得到測量結(jié)果。 量程較短的稱為測長儀量程較短的稱為測長儀。根據(jù)測量座在儀器中的布置 分立式測長儀和臥式萬能測長儀（簡稱萬能測長儀）兩 種。立式測長儀用于測量外尺寸；臥式測長儀除能測量 外尺寸外，主要用于測量內(nèi)尺寸。 量程在量程在500mm500mm以上的儀

11、器體形較大，稱為測長機(jī)以上的儀器體形較大，稱為測長機(jī)。 測長機(jī)常用于絕對測量。 測長儀和測長機(jī) 工作臺1上放置被測件2，通過測 量軸體4上的可換測量頭3與被測 件接觸測量。測量軸體4是一個 高精度圓柱體，在精密滾動軸承 支持下，通過鋼帶8，滑輪9，平 衡錘12和阻尼油缸13完成平穩(wěn)的 軸向升降運(yùn)動。配重7用來調(diào)整 測量力。 測量軸體的軸線上固定有基準(zhǔn) 標(biāo)尺(玻璃刻尺)5，其上有l(wèi)01條 刻線，刻度間隔為1mm。由光源 11發(fā)出的光，經(jīng)透鏡10，再透過 基準(zhǔn)玻璃刻尺，將毫米刻線影象 投射入螺旋讀數(shù)顯微鏡6，進(jìn)行 讀數(shù)。 目鏡8的顯微讀數(shù)鏡頭中，可看 到三種刻線重合在一起： 一種是玻璃刻線尺5上的

12、刻度 （圖中的 7、8），其間距為 lmm； 一種是目鏡視野中間隔為 0.lmm的刻度（圖 中的 0至10） 一種是有10圈多一點(diǎn)的阿基米德 螺旋線刻度（圖中上部的35、 40、45），螺旋線的螺距為 0.1 mm，螺旋線里面的圓周上刻有 100格圓周刻度，因此每格圓周 刻度代表0.001mm。 圖的讀數(shù)為 7.141 mm。 不確定度：（1.5+ L/100） um 臥式測長儀臥式測長儀 臥式測長儀又稱為萬能測長儀。 萬能測 長儀是把測量座作臥式布置，測量軸線成 水平方向的測長儀器。萬能測長儀除了對 外尺寸進(jìn)行直接和比較測量之外，還可配 合儀器的內(nèi)測附件測量內(nèi)尺寸。 臥式測長儀（萬能測長儀）

13、臥式測長儀（萬能測長儀） 臥式測長儀的毫米刻線尺和測量軸水平臥放在儀器 的底座上，并可在底座的導(dǎo)軌上作左右方向的移動； 它主要由底座7、測座1、萬能工作臺5和尾座6組 成。 測長機(jī)是機(jī)械制造中測量大尺寸的精密儀器， 儀器的種類很多，按其測量范圍來分，有1， 2，3，4，6m，甚至還有12m的。該儀器主 要進(jìn)行絕對測量，但也可用于比較測量。絕 對測量是將被測工件與儀器本身上的刻度尺 進(jìn)行比較；而相對測量則是將被測工件和一 個預(yù)先用來對準(zhǔn)儀器零點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)件(如塊規(guī)等) 相比較，從儀器上讀取兩者之差值。 1 儀器工作原理 測長機(jī)測長機(jī) 圖中6是機(jī)身，在它的床面上鑲有刻線尺7和分劃 板14?？叹€尺7上從

14、0到100mm內(nèi)共有刻線1000 條故每格為0.1mm；分劃板14共有10塊，每塊相 距100mm，在每一塊上面刻著兩條刻線和0，1， 2，9之間的一個數(shù)字，分別代表每一塊分劃 板距刻線尺7零刻線的距離的分米數(shù)值。 光線自光源15，經(jīng)聚光鏡，濾光片、反射鏡 后照亮了分劃板14。由于分劃板位于物鏡組 11的焦平面上，故光線通過分劃板14后，經(jīng) 直角棱鏡12和物鏡組II后便形成平行光束，經(jīng) 過同樣焦距的物鏡組9和棱鏡8后，使分劃板 14成象于刻線尺7上(因刻線尺7亦放置在物鏡 組9的焦平面上)。通過讀數(shù)顯微鏡3進(jìn)行讀數(shù)。 小于0.1mm的讀數(shù)由光學(xué)計(jì)管2完成。 顯微鏡法是將被測件的尺寸、輪廓或用光

15、干涉法 產(chǎn)生的干涉條紋等，經(jīng)過顯微放大，以便于觀察 測量。 被測件AB位于物鏡的物方焦點(diǎn)F1之外，但不超過距物鏡 兩倍焦距的距離，被測件被物鏡放大成一倒立的實(shí)象 AB ，此實(shí)象位于目鏡的物方焦面右方的分劃板上分劃板上，經(jīng) 目鏡再次放大在明視距離明視距離J J250mm250mm處成一可從目鏡視 場中看到的虛象AB 顯微鏡光學(xué)系統(tǒng)顯微鏡光學(xué)系統(tǒng) 工具顯微鏡工具顯微鏡 物鏡放大倍率為 目鏡放大倍率為 顯微鏡的放大倍率為 非接觸瞄準(zhǔn) 照明光源射出的光經(jīng) 濾色片2、可變光闌3、 反射鏡4和聚光鏡5后 變?yōu)槠叫泄庹彰鞅粶y 工件。經(jīng)物鏡放大后 的工件輪廓成象在分 劃板11上，再經(jīng)目鏡 放大后觀察。根據(jù)所

16、要求的放大倍數(shù)，可 更換物鏡。在分劃板 前設(shè)置一正象棱鏡， 使視野內(nèi)所觀察的象 為正象。目鏡頭可以 更換. 圖為萬能工具顯微鏡接觸瞄 準(zhǔn)系統(tǒng)光學(xué)靈敏杠桿的 工作原理示意圖。由照明光 源1照亮的分劃板2上的三對 雙刻線，經(jīng)透鏡3后由與測 桿相連的反射鏡4反射，再 經(jīng)物鏡5放大，最后成像在 測角目鏡分劃板6上。反射 鏡4隨測桿擺動時，三組雙 刻線的象隨之左右移動。僅 當(dāng)測桿中心線與顯微鏡光軸 重合時，雙刻線的象位于米 字分劃板的中心位置。 在工具顯微鏡 上用光學(xué)靈敏 杠桿測量端面 定位孔的直徑 時，可用兩種 方法確定采樣 點(diǎn)的位置。 1. 找拐點(diǎn)法找拐點(diǎn)法 2. 測弦找中點(diǎn)法測弦找中點(diǎn)法 21 D

17、xxd 立式接觸 式干涉儀 是一種高 精度測微 儀。 立式接觸式干涉儀立式接觸式干涉儀 用接觸式干涉儀測量時使用白光，即移出濾 色片，使視場中出現(xiàn)零級黑條紋。根據(jù)測頭 先后與標(biāo)準(zhǔn)件及被測件接觸時零級條紋位置 間的距離，即可測得被測量相對于標(biāo)準(zhǔn)量的 偏差值。 例如檢定量塊：測頭與標(biāo)準(zhǔn)量塊接觸時，零 級條紋位于al（格），測頭與被檢量塊接 觸時，零級條紋位于a=+4格，若儀器分辨力 i=0.1um，則被測量塊相對于標(biāo)準(zhǔn)量的中心長 度偏差為i (a2-a1)=+0.5um 接觸式干涉儀測量方法 干涉測長是激光在幾何量測量中最重要 的應(yīng)用。光波干涉法作為精密測量長度和 位移的有力手段問世已久其測量精度

18、很 高。但在激光問世以前，由于缺乏亮度高、 單色性好的光源，干涉辦法的應(yīng)用有著許 多局限性，激光的出現(xiàn)則為干涉測長提供 了極好的相干光源。 (激光具有方向性好、 能量高度集中、單色性好、干涉能力強(qiáng)的 優(yōu)點(diǎn)）。 激光干涉測長儀激光干涉測長儀 激光干涉測長儀原理圖 電動量儀電動量儀 電動量儀是將被測尺寸即測桿的位移轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦?號實(shí)現(xiàn)尺寸測量的一種儀器。此類儀器一般由測量 裝置（或傳感裝置）、電器裝置和顯示裝置三部分 組成。 電動量儀種類很多，一般可分為電感式、電容 式和光電式等。 由于電動量儀靈敏度和精度很高，測量裝置和 顯示裝置可以分離，所以有利于進(jìn)行遠(yuǎn)距離測量和 實(shí)現(xiàn)測量自動化。 差動式電感傳

19、感器差動式電感傳感器 總結(jié)：總結(jié)： 絕對測量法：儀器示值為被測量的絕對值，常以刻度尺、 光柵尺等作為測量基準(zhǔn)，一般具有絕對零位，示值范圍較大。 如游標(biāo)卡尺、千分尺、測長儀、測長機(jī)、工具顯微鏡等。 相對測量法：儀器示值為被測量相對于某一定值標(biāo)準(zhǔn)量 的偏差值。標(biāo)準(zhǔn)量應(yīng)盡可能與被測量具有相同定義及公稱值。 用于相對測量的儀器多稱作測微儀或比較儀，一般具有放大 倍數(shù)大，示值范圍較小、測量精度高、零位可調(diào)的特點(diǎn)。如 杠桿百分表，光學(xué)比較儀、接觸式干涉儀、電感測微儀等。 直接測量法： 將被測量直接和標(biāo)準(zhǔn)量進(jìn)行比較。 可分為絕對測量和相對 測量 間接測量法： 測量得到的量值是采樣點(diǎn)的坐標(biāo)（坐標(biāo)測量 法）或其

20、他與被測量有確定函數(shù)關(guān)系的參量， 被測量的值須通過計(jì)算求得。 微小尺寸的間接測量 大直徑的間接測量 坐標(biāo)測量法 隨著科學(xué)技術(shù)和工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，產(chǎn)品的小型化或 微型化越來越成為一個重要的分支，因而微小尺寸的 測量越來越多：如細(xì)絲、小孔、鍍層厚度、集成電路 中的氧化層厚度、各元件間的微小距離、計(jì)算機(jī)中磁 頭與磁盤間的微小間隙等等；而且精度要求也越來越 高，如超大規(guī)模集成電路中要求位置的測量精度為 0.lum的數(shù)量級。顯然，現(xiàn)有的傳統(tǒng)測量方法和儀器 是難以完成任務(wù)的，迫切地要求提出新的測量方法， 下面將介紹幾個測量方法的實(shí)例。 4.2.2 微小尺寸測量微小尺寸測量 一、用激光衍射法測量金屬細(xì)絲直徑

21、一般的鋼絲直徑常用電感測微儀以接觸 法進(jìn)行測量，這種方法受測量力的影響很 大，即使在測量力較小的情況下，其相對 測量誤差也是較大的，而且容易引起細(xì)絲 的彎曲變形。此外，如測力過小，也由于 測量不穩(wěn)定而無法保證測量精度。近年來 由于激光技術(shù)的發(fā)展，為測量細(xì)絲直徑提 供了新的測量原理和方法。 夫瑯和費(fèi)衍射原理 當(dāng)光源和衍射場當(dāng)光源和衍射場( (即屏幕即屏幕P)P)都距衍射物都距衍射物( (小孔、狹縫等小孔、狹縫等) )無無 限遠(yuǎn)時的衍射稱為限遠(yuǎn)時的衍射稱為夫瑯和費(fèi)衍射夫瑯和費(fèi)衍射( (或平行光衍射或平行光衍射) )，實(shí)際上，實(shí)際上 只要光源、屏幕離衍射物有只要光源、屏幕離衍射物有足夠大的距離足夠大

22、的距離部可認(rèn)為是夫瑯部可認(rèn)為是夫瑯 和費(fèi)衍射。和費(fèi)衍射。 式中 K1，2正整 數(shù)。正負(fù)號表示亮暗 條紋對稱地分布在中 央亮條紋的兩側(cè)， 0給出了中央亮條紋 P0的中心位置。由圖 可見，隨著衍射角 的增加，亮條紋的光 強(qiáng)將迅速降低，暗點(diǎn) 位置是等距分布的。 如采用激光作為光源， 由于能量高度集中， 條紋可以更加清晰， 衍射級次也更高(即能 見到的衍射條紋致目 多)。 衍射條紋的光強(qiáng)分布圖衍射條紋的光強(qiáng)分布圖 如圖所示，設(shè)被測細(xì)絲為 d，相當(dāng)于狹縫。我們采用激 光作為光源，由于其發(fā)散角很小，可認(rèn)為是平行光，所 以可免除透鏡L1；并將衍射屏幕放置離細(xì)絲較遠(yuǎn)處(譬如l 500mm)，這樣又可免除透鏡L

23、2。于衍射場P處即可獲 得一組明暗相間的衍射條紋，只要測得衍射條紋距屏幕 中心的距離Sk，便可求得細(xì)絲直徑。由于la (即d)，此 時角很小，故可取: sintan sin2 2 sin/ k k k k S l akk aa Slk kl ad S Sk S l ad S Sk 由于衍射條紋的條件是： 故： 于是可得： 或者由于，可得 式中： 為條紋間距； 為衍射條紋級數(shù)。 二、光纖直徑的測量 激光能量法激光能量法 一、用弦高法測量大直徑的 孔和軸 如圖所示為手持式測量 裝置。在裝置基體1的中央放 著指示表4；兩側(cè)裝有帶滾 柱3的支桿2。 這種裝置在測量前應(yīng)在這種裝置在測量前應(yīng)在 平板上進(jìn)行

24、調(diào)整指示表的零平板上進(jìn)行調(diào)整指示表的零 位，即兩個滾柱與平板表面位，即兩個滾柱與平板表面 接觸，而在指示表的量桿下接觸，而在指示表的量桿下 端，墊以適當(dāng)?shù)膲K規(guī)。端，墊以適當(dāng)?shù)膲K規(guī)。 4.2.3大尺寸的測大尺寸的測 量量 22 (/1)DlHH 22 () 22 DdDd Hl 22 () 22 DdDd Hl 4.2.3坐標(biāo)測量法 坐標(biāo)測量法是幾何量測量最基本最常用的 測量方法，通過測量被測幾何要素上若干 個點(diǎn)的位置坐標(biāo)繼而求得被測參量。包括 采樣讀數(shù)和數(shù)據(jù)處理兩個步驟。 單坐標(biāo)、雙坐標(biāo)、三座標(biāo)。 實(shí)現(xiàn)測量的關(guān)鍵是建立被測參量和采樣點(diǎn) 在測量機(jī)坐標(biāo)系中的坐標(biāo)關(guān)系模型。 三坐標(biāo)測量機(jī)機(jī)架結(jié)構(gòu)三坐

25、標(biāo)測量機(jī)機(jī)架結(jié)構(gòu) 三坐標(biāo)測量機(jī)的主體主要由以下各部分組成：底座、 測量工作臺、立柱、X及Y向支撐梁和導(dǎo)軌、Z軸部件 及測量系統(tǒng)（感應(yīng)同步器、激光干涉儀、精密光柵尺 等）、計(jì)算機(jī)及軟件。 CMM Chameleon 7107 三坐標(biāo)測量機(jī) 美國布朗夏普公 司制造 測量范圍: 6501000650 4.3 4.3 形位誤差的測量形位誤差的測量 形位誤差測量是將被測要素和理想 要素進(jìn)行比較，從而用數(shù)值描述實(shí) 際要素與理想要素形狀或位置上的 差異。每個參數(shù)的測量過程包括測測 量和評定量和評定兩個階段。 4.3.1 圓度誤差圓度誤差 圓度誤差指包容同一正截面實(shí)際輪廓且半 徑差為最小的兩同心圓的距離fm

26、maxminm fRR 最小包 容區(qū)域 法最小， 最小二 乘法稍 大 圓度誤差的評定方法圓度誤差的評定方法 圓度儀測量法 4.3.2 表面粗糙度測量表面粗糙度測量 定義：表面粗糙度測量是一種微觀幾何形狀 誤差。 特點(diǎn)：量值?。ㄐ∮?mm)，變化頻率高，所以粗糙度測 量方法必須具有分辨率高和頻響快分辨率高和頻響快的特性。 測量方法： 1. 接觸式輪廓儀（觸針式輪廓儀） 電感式輪廓儀、激光干涉式、壓電式輪廓儀。電感式輪廓儀、激光干涉式、壓電式輪廓儀。 表面粗糙度的測量基準(zhǔn)線原則上要求與被測表面的理想形狀表面粗糙度的測量基準(zhǔn)線原則上要求與被測表面的理想形狀 一致，但在實(shí)際測量中難以實(shí)現(xiàn)。比較常見的是

27、利用與傳感一致，但在實(shí)際測量中難以實(shí)現(xiàn)。比較常見的是利用與傳感 器殼體安裝成一體的導(dǎo)頭建立相對測量基準(zhǔn)。器殼體安裝成一體的導(dǎo)頭建立相對測量基準(zhǔn)。 2、非接觸式輪廓儀 國家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的評定評定 基準(zhǔn)為輪廓中線基準(zhǔn)為輪廓中線：最小最小 二乘中線和算術(shù)平均中二乘中線和算術(shù)平均中 線線。 表面粗糙度的高度評定 參數(shù)： 輪廓算術(shù)平均偏差輪廓算術(shù)平均偏差: 1 ()/ n ai i Ryn 微觀不平度十點(diǎn)高度微觀不平度十點(diǎn)高度： 55 11 ()/5 zpivi ii Ryy 輪廓最大高度輪廓最大高度： maxmaxypv Ryy 表面粗糙度的評定方法表面粗糙度的評定方法 4.4 納米測量技術(shù)納米測量技術(shù) 定義：尺度為0.01nm-1