《大尺寸测量》PPT课件

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1、§2-7大尺寸测量本节主要内容尺寸测量的特点及主要误差因素；大尺寸直接、间接测量各种方法的原理及使用场合；大尺寸无导轨测量各种方法的原理。一．概述大尺寸测量一般指500mm以上尺寸的测量，由于超出了一般测量范围，以及测量条件差，因而测量方法和使用的量仪都具有特殊性。测量方法分类如下：1、依有无导轨分：有导轨测量无导轨测量2、依测量方式分：直接测量间接测量直接测量用通用量具用测长机：大尺寸量值传递、高精度工件；用激光干涉仪：依相干原理、以波长为基准、非接触、高精度。间接测量辅助基面：主要是测量大尺寸工件的外弦高法：直径1000mm至1000

2、0mmm的非整圆的内外径围绕法：通过测周长求直径长杆量规：简便、现场常用对滚法：利用对滚原理，被测圆柱与标准滚柱比较转角进行测量；经纬仪法：不仅可测量直径和长度，还可测量安装位置误差。二、大尺寸的直接测量法1．用通用量具测量常用的大型通用量具：大卡尺，大千分尺，数显高度规，内径千分尺，内径百（千）分表；常用的大型通用量具内径百分（千分）表内径千分尺大型量具的校准测量误差分析A.主要误差来源:温度、受力变形和量具的检定误差；B.其他测量误差:示值、读数瞄准、接触误差和量具的对零误差等C.与中等尺寸的测量相反，大尺寸中的外尺寸比内尺寸的测量精

3、度为低。2．用测长机测量测长机是机械制造中测量大尺寸的精密仪器。按其测量范围来分，有1、2、3、4、6m，甚至还有12m的。该仪器的使用主要采用绝对测量法，特别是大尺寸量具的校准工作，但也可以采用比较测量法。绝对测量是将被测工件与仪器本身的刻度尺进行比较.比较测量则是将被测工件和一个预先用来对准仪器零位的标准件（如量块等）相比较，从仪器上读取两者之差值。光学补偿式测长机的基本结构测量座工作台底座尾座支架（1）仪器的主要技术指标（2）仪器工作原理：图2-35为1m测长机的示意图。测长机的光学系统：（１）光学系统示意图；（２）光学系统组成；（

4、３）光学读数原理；（４）刻度尺；（５）斜置平板玻璃的作用；（６）１倍成像系统仪器经读数显微镜3进行读数，小于01mm的读数由光学计管2完成。如图2-36所示。（3）爱帕斯坦(Epenstien)原则（Ａ）问题的提出该仪器的测量轴线与基准轴线平行，不共线，违背了阿贝原则，会产生很大的测量误差。（Ｂ）补偿方法：光学补偿光学补偿原理——爱帕斯坦(Epenstien)原则在设计上采用对称的棱镜和物镜系统，使一次误差基本上得到了综合的补偿，从而保证了本仪器仍然具有较高的测量精度。式中：H—测量线与刻线尺表面间的距离；F—准直物镜9和11的焦距；l

5、—尾架测头顶端距S点的垂线的距离；φ—尾架偏转角；如图2-37所示，由于床身导轨直线度误差等原因使尾架移动时绕点偏转了一个φ角，在测量线上使被测量线段减小了Δl:同时分划板上S的象位置由s’移到s”，在刻线尺7上意味着读数的减小Δl1：Δl和Δl1互相补偿，因此测量误差ΔＬ为:此为二阶微量误差，故影响不大，此即爱帕斯坦原则。将上式展开，略去三次方并化简后得：如取H=F，则:3．激光干涉测量法由于激光具有良好的方向性、单色性和相干性等优点，采用激光器作为光源,以激光稳定的波长作基准，利用光波干涉原理实现大尺寸的精密测量是目前大尺寸测量中比较

6、理想的方法。（1）单频激光干涉测长单频激光干涉仪是将同一激光器发出的光束，经分光镜后分成相同频率的参考光束和测量光束,它们分别经固定参考棱镜和随被测件移动的可动棱镜(图2-38)反射，而在分光面上重新产生干涉，相应的被测长度对应于干涉场的干涉条纹信号变化的次数，通过光电接受、转换和电路处理，求出相应被测长度的数值。其基本测量原理同迈克尔逊干涉仪单频激光干涉仪一般没有专门的空气折射率测量装置，在进行大尺寸测量时，温度误差将对被测件的尺寸有较大影响，故对测量环境应有一定的要求，必要时应对上述影响进行修正。（2）双频激光干涉测长双频激光干涉仪以

7、交变信号为参考信号，可避免零点漂移，有较强的抗干扰能力，可在现场使用。测量长度可达60m左右。双频激光干涉仪的最小分辨率为0.08，最大位移速度为300m/s，其测量精度可达到L（L为被测长度）。图2-39为双频激光干涉仪的光学系统。在时间t内与被测长度对应的多普勒频差为：故被测长度为由于：则：三、大尺寸的间接测量1．辅助基面法图2-40为以机床的床面为基面，对大尺寸工件的外径进行测量的示意图。图2-41为测量安装在机床上的大尺寸工件内径的示意图。2．弦高法图2-42所示的专用量具适用于从1000到10000mm的内外径测量。Ｄ－被测直径

8、的基本尺寸；d－定位圆柱直径；ΔＨ－带正负号的测微计读数值。这类方法测量精度不高。测内径时：量块尺寸按下式计算：测外径时：被测直径对于基本尺寸的偏差值为：3．围绕法图2-43，图b所示为金属带