《测量基础》PPT课件.ppt

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1、1,測量基礎,2,目 錄,一基本概念(互換性、測量、測量單位等) 二測量方法的分類 三長度計量器具的分類 四阿貝誤差 五測量誤差 六測量精度 七正確選擇測量基準面的原則與定位方法,3,第一部份：基本概念,4,零件的互換性:是指同一規格的零件，不需要任何 挑選、 調整、或修配，就能裝到機器(或部件)上 去，並完全符合規定 的性能要求。,互換性可分為：完全互換性和不完全互換性。,完全互換性：是指在裝配時無附加選擇、調整、或修配 不完全互換性：是指裝配時允許有附加選擇或調整，但 不允許修配。,現代生產中絕大多數零件均采用完全互換性，但部份零件由於要求精度較高，加工困難，我們可以按一般要求生產，然后經

2、過挑選，分組裝配，使每組零件間的差別大大減小 ，這樣既可以保證裝配和使用要求，又便於加工,5,零件的互換性通常包括幾何參數、機械性能(如強度、硬度等)方面的互換性,所謂几何參數一般包括呎寸大小、幾何形狀以及相互位置關係等,要使零件具有互換性，將零件的實際幾何參數做得與理想的幾何參數完全一樣，這是不可能的，因為加工和測量總是有誤差的。為了使零件具有互換性，只要將實際幾何參數對理想幾何參數的變動量(誤差)控制在允許的範圍內就可以了,允許零件幾何參數的變動量稱為幾何公差,它包括呎寸公差、形狀公差和位置公差等,因此要使零件具有互換性，必須將零件的誤差控制在規定的公差範圍內，也就是使同規格的零件具有相同

3、的、滿足功能要求幾何精度,6,要進行測量，首先要建立統一的單位，其次是要有相應的測量器具和測量方法，要對測量方法的精度進行分析。也就是說，測量過程有四個要素，即：測量對象(被測量)、測量單位(用計量器具体現)、測量方法與測量精度。,所謂測量，就是把一個被測量的量和另一個作為 標準單位的量相比較，為確定被測對象的量值而進行的實驗過程。,測量的意義：消除感官錯覺的最好方法就是靠測量、計數及秤重。經由這些行動，我們才可以擺脫感官對大小，數量及重量的控制。,7,計量單位簡介 目前世界上通用的長度單位有米制(即公制)和英制兩種，米制長度單位是十進制的，使用方便，已為世界上絕大多數國家採用。 國際單位制和

4、我國法定計量單位都規定長度的基本單位為m(米)，在機械制造中常用mm(毫米)作單位，在長度計量中誤差常用um(微米)作單位。 米具體的定義為：米是光在真空中在1/299792458秒時間間隔內所經過的距離。,8,第二部份：測量方法的分類,9,在長度測量中，測量種類和測量方法是根據被測對象的特點來選擇和確定的，所謂被測對象的特點，主要是指它的精度要求、形狀、尺寸大小、材料性質及數量等等。 測量方法，是指在一定條件下，運用測量原理和測量器具的總和。 各種測量方法都有自己的特點，各適用於某種情況，選用時，必須根據具體生產情況，如生產效率、零件形狀及尺寸大小、精度要求和工廠的實際條件進行選擇。 關於測

5、量，有以下幾種常見的分類方法：,10, 按測量方法的不同，可分為直接測量和間接測量。 直接測量-無需對被測的量與其它實測的量進行函數關 係的輔助計算，而直接得到被測量值的測量， 稱為直接測量。 例如，用外徑千分尺或測長儀直接測量圓柱體直徑； 間接測量-從直接測量的量與被測的量之間的已知函數 關係而得到測量值的測量，稱為間接測量。 例如，要想測量一非整形圓弧直徑，因直接測量有困難， 可以間接地測量弓高h和弦長s來求出直徑D=H+S /4H 直接測量比較簡單直觀，間接測量比較繁瑣，一般當被測量呎寸不易測量或用直接測量達不到測量精度要求時，就不得不采用間接測量,2,11,2按量具的讀數值是否直接表示

6、被測呎寸分為絕對測量和相對測量。 絕對測量-被測的量可以從量具上直接讀出其數值。它的 特點是任意被測量可以全部地和量具的標準單位進行比較。 例如，用游標卡尺內量爪測量孔徑。 相對測量(比較測量)-量具的讀數值只表示被測呎寸相對於標準量的偏差它在實際測量工作中也稱為比較法或微差法，它的基本形式 是： L = L標 + L 式中L標-標準量； L-被測量相對於標準量偏差； L-被測量。 例如，用比較法在接觸式干涉儀上檢定量塊。 一般來說，相對測量的測量精度比較高些，但量測起來比較麻煩,12,3按測量表面與量具測頭接觸與否，可分為接觸測量和非接觸測量。 接觸測量-量具測頭與被測量表面接觸，表面間存在

7、一定 的測力。 在接觸測量中，按接觸形式不同，可分為點接觸(如用 內徑量表測量孔徑)、線接觸(如用內測千分尺測量孔徑)和面接觸(如用外徑千分尺測量平面工件的厚度)三種情況。 非接觸測量-量具測頭與被測表面不接觸，表面間無測力存在。 例如， 在投影儀上將放大了的工件輪廓象與標準圖形比較。,13,4按同時測量參數的多少可分為單項測量和綜合測量。 單項測量-對被測件的一個參數進行單獨測量。它能測得該參數的絕對值。 例如用工具顯微鏡測量螺紋時可分別單獨量出螺紋的中徑、螺距和牙型半角等。 綜合測量-測量反映零件有關參數的綜合指標。這種方法不能測得各項參數絕對值，只能全面評價各個參數的綜合誤差。 例如用螺

8、紋量規檢驗螺紋的作用中徑(由中徑、螺距和半角的補償值折合而成)。 這里特別需要指出的是：綜合誤差並不等於各個參數單項誤差的總和，因為單項誤差會產生相互補償。綜合測量一般效率較高，對保證零件的互換性更為可靠，常用於完工零件的檢驗，單項測量能分別確定每一參數的誤差，一般用於工藝分析，工序檢驗及對指定參數的測量,14,5按同時測量被測量的數目不同可分為組合測量和獨立測量。 組合測量-所求的量有若干個，通過不同的組合可將與其有一定函數關系的間接量測出，然后解方程以求得各量。 獨立測量-對單個值的測量。 例如獨立測量線紋尺的某一刻間距或多面棱體某一角度。 6按測量過程所處的狀態可分為靜態測量和動態測量。

9、 靜態測量-被測工件逐個進行單項測量或綜合測量，此時測量是不連續的。這是日常測量中大量進行的。使用通用量具(如卡尺、千分尺等)所進行的測量也是靜態測量的一种。 動態測量-對被測工件進行連續的自動測量。這在目前還是比較新的測量方法。例如用激光比長儀檢定精密線紋尺。,15,8按測量條件的多樣性可分為等精度測量和不等精度測量。等精度測量-在測量條件不變的情況下所進行的一系列測量，得到一系列測量值，它們相互間的測量精度是相同的。 所謂測量條件不變是指所選用的標準、使用的儀器、環境的溫度、檢定人員等都不變。 不等精度測量-在測量條件變化的情況下進行的一系列測量，即采用不同的測量方法(包括使用不同的測量儀

10、器)，不同的測量次數或由不同的測量者進行的一系列測量得到一系列的測量值，它們相互間的測量精度是不同的。,16,9.按測量在加工過程中所起的作用可分為被動測量與主動測量 被動測量：零件加工后進行的測量，此種測量只能判別零件是 否合格，僅限於發現並剔除廢品 主動測量：零件加工中的測量，其測量結果直接用來控制零件的 工過程，而及時防止廢品的產生,17,第三部份：長度計量器具的分類,18,長度計量器具按其量值形式和精度可分以下幾類： 1標準量具-具體復制測量單位所用的物體。標準量具主要用來校正和調整其他計量器具或作為標準用來與被測工件進行比較，以保証測量單位統一。它又分為： (1)、單值量具：復制測量

11、單位的固定倍數或分數的量具。例如塊規和角度塊。 (2)、多值量具：復制在一定範圍內測量單位的倍數或分數值的量具。例如刻線米尺。,19,2通用量具和儀器-附有標尺，並在一定範圍內可以決定被測零件的各種尺寸和角度數值的測量裝置。分為以下幾類： (1)、游標量具：利用游標來提高刻線的讀數精度。如游標卡尺。 (2)、測微量具：利用螺旋傳動原理進行測量和讀數的器具。如外徑分厘卡。 (3)、機械量儀：利用機械結構將被測尺寸數值放大后，通過讀數裝置表示出來的測量儀器。通常利用機械槓桿、齒輪及彈簧構件等幾種機構組成。如百分表、千分表、扭簧比較儀等。,20,(4)、光學量儀：利用光學原理將被測參數進行放大的儀器

12、。如立式光學計、光學投影機等。 (5)、氣動量儀：利用壓縮空氣流過工件表面的間隙大小，使空氣壓力或空氣流量變化的原理構成的測量儀器。如水柱式氣動量儀等。 (6)、電學量儀：將長度尺寸的變化，轉變為電感或電容等電量變化的測量儀器。如電感式比較儀等。,21,3量規-是一種沒有刻線的量具，因而不能量出具體尺寸大小，而只能檢驗工件合格與否。在成批生產與大量生產中多采用量規來檢驗零件。量規按檢測對象分為孔用量規、軸用量規和螺紋量規。 4專用量具和自動分選機-專用量具，例如檢驗零件位置尺寸的組合量具是一種專用量具。自動分選機是高效率自動分類裝置，如鋼球自動分選機等。,22,第四部份：阿貝誤差,23,長度測

13、量，是被測長度量和以相應的測量單位所體現的標長度量進行比較的過程。所謂長度量是指線值的長度量，不外乎是兩點之間的直線距離，點和面或線和線之間最短直線距離。而聯接此二點的直線，對於被測工件而言，叫做被測線，對於標準量而言，叫做測量線，或稱基準線。因此，長度測量實質上是被測工件的任一被測線上的長度量，和測量線上的長度標準量進行比較。 為使比較過程準確，測量時被測線與測量線之間也有一定方位要求，來消除測量線與被測線傾斜而產生的誤差。也就是說，這二條線的布置應按一定原則來確定。,24,這個原則就是阿貝原則： 被測量軸線只有在基準軸線的延長線ABLAB被測線上，才能得到精確的測量結果。此原則是德國人艾恩

14、斯特阿貝(Evnst Abbe)在1980年提出的。 現以鋼板尺測量方塊工件為例。如右圖所示， 欲測量方塊表面中部、兩點的距離，即被測 長度量。測量時，按阿貝原則，應將鋼板尺的 測量線（鋼尺刻線的一邊）與工件上被測線 被測線（）重合。 下面分兩種情況進行分析： 第一種情況：基準軸線與被測量線不在同一線軸上，當基準軸線與被測量軸線傾斜時即產生一次方誤差，見下圖：,25,測量誤差為： tg 式中： S 被測軸線與基準軸線的距離； 被測軸線與基準軸線的傾斜角度。 設100 則 100tg5 0.0024mm, 測量誤差,S,基準軸線,測量軸線,26,第二種情況：基準軸線與被測量軸線在同一軸線上，當基

15、準軸線與被測量軸線產生傾斜時，即產生二次方誤差。見下圖：,這個誤差很小，一般可以忽略不計，其測量誤差為： cos（cos） 式中：測量軸線移動值； 被測量軸線與基準軸線傾斜角度。 設100mm 10 則L0.0004mm,27,因此，我們無論是在設計測量方法時、或設計儀器時、或進行測 量時、都應該遵守阿貝原則。 雖然阿貝原則在長度計量技術中是一個基本測量原則，但如果在測量長工件時，要遵守阿貝原則，則儀器長度就必須大於兩倍工件長度，給儀器設計、製造和安裝帶來很大不便。在測量低精度零件時，也不一定遵守阿貝原則。為了減少因不遵守阿貝原則而引起的誤差，可以采取一定的措施，例如盡可能減小基準軸線與被測量

16、軸線的距離等。 雖然阿貝原則在長度計量技術中是一個基本測量原則，但如果在測量長工件時，要遵守阿貝原則，則儀器長度就必須大於兩倍工件長度，給儀器設計、製造和安裝帶來很大不便。在測量低精度零件時，也不一定遵守阿貝原則。為了減少因不遵守阿貝原則而引起的誤差，可以采取一定的措施，例如盡可能減小基準軸線與被測量軸線的距離等。 符合阿貝原則的計量器具有：外徑分厘卡、電子指示器、長範圍量表等。 不符合阿貝原則的計量器具有：游標卡尺、內徑分厘卡、光學投影機等。,28,第五部份：測量誤差,29,測量誤差產生的原因很多，從長度計量的角度去分析，主要有以下幾各方面： 1. 測量方法原理誤差； 2. 與測量儀器設計、

17、製造、使用有關的誤差； 3. 與測量條件有關的誤差。 下面我從測量條件產生的誤差進行分析： 1. 測量時溫度引起的誤差； 2. 測量力引起的誤差； 測量力是指儀器測量裝置與被測工件表面相接觸時產生的機械力。測量力單位以N計。,30,測量力將引起被測工件和測量裝置的彈性變形及測量狀態(如機構間的間隙、摩擦等)變化，從而引起測量誤差。特別是當測頭移動速度較快，由於衝擊而產生的動態測量力會形成較大的測量誤差。因此，為減少此項誤差，操作時要輕放測量頭，並盡可能在調零時和測量時保持一致。 由測量力引起的彈性變形誤差，一般應按赫芝(Hertz)公式進行計算。 3. 標準件誤差； 在相對測量時，測量誤差包含

18、著標準件誤差，因為在測量時，用來與被測尺寸進行比較的標準件(如塊規)誤差將直接反映到測量結果中，引起測量誤差。,31,4.讀數誤差 讀數時要進行對被測工件輪廓的瞄準和對讀數置刻線的瞄準。瞄準時將產生讀數誤差，此誤差由瞄準誤差和視差所組成。 瞄準誤差與刻線寬度、工件形狀、儀器的鑒別率、肉眼的分辯能力以及照明條件有關。 視差除與人的主觀因素有關外，還取決於讀數裝置的結構尺寸，如表盤與指針或刻線尺的刻線面與指標線間的距離s等。 下面由於卡尺游標刻線與主尺刻線不在一個平面，它們的距離為s(s=0.2mm)，因此將產生視差。,32,第六部份：測量精度,33,測量精度，是指測得值與其真值相接近的程度。測量

19、結果中誤差越小，則精度越高；誤差越大，則精度越低。 精度可分為三種：精密度、准確度(正確度)和精確度. 1精密度-是指在一定條件下進行多次測量時，所得測量結果彼此之間的符合程度，即測量數據的離散程度，或者稱符合度、彌散度、重復性。它是隨機誤差在測量結果中的反映。 2正確度-是指在規定的測量條件下，測得值偏離其真值的程度。它是測量中所有系統誤差的綜合。它是系統誤差在測量結果中的反映。系統誤差越大，則偏離真值越遠，正確度就越低。 3精確度-是指測量結果與其真值的一致程度。它是系統誤差和隨機誤差在測量結果中的綜合反映。,34,在圖a的精密度高，而正確度低，也就是隨機誤差小，系統誤差大；b的正確度高，而精密度低，也就是系統誤差小，隨機誤差大；c的正確度和精密度都低，也就是系統誤差和隨機誤差都大，精確度低；d的正確度和精確度都高，即系統誤差和隨機誤差都小，精確度高。,a,b,c,d,35,系統誤差-指在同一條件下，多次測量同一量值時，數值和符號保持不變或按一定規律變化的誤差。 隨機誤差-指在同一條件下，多次測量同一量值時，數值和符號以不可預定方式變化著的誤差。,36,第七部份：正確選擇測量基面 的原則與定位方法,37,Have A Rest,38,THANK YOU !,