工程光学 第2章 长度测量解析.ppt

* * 第2章 长度测量 我国和国际的长度单位是米。在1983年第十七届国际计量大会上正式通过米的新定义如下： “米是光在真空中1／299792458秒的时 间内所经过的距离。” 4.1.1 长度单位：米的定义 4.1.2 长度量值传递 目前，在实际工作中常使用下述两种实物基准：量块和线纹尺。首先由稳定激光的基准波长传递到基准线纹尺和一等量块，然后再由它们逐次传递到工件，以确保量值准确一致。 量块的精度分级又分等 量块按制造精度分为0、1、2、3、4级，其中0级精度最高， 按检定精度分为1、2、 3、4、5、6等，其中1等精度最高。 3.光栅、容栅的栅距和感应同步器的线距。 ①测量效率高； ②容易实现数字显示和自动记录， ③可以实现测量自动化和自动控制。 黑白透射光栅 4.1.4 长度测量的基本原则 阿贝原则：在长度测量时，为了保证测量的准确，应使被测零件的尺寸线(简称被测线)和量仪中作为标准的刻度尺(简称标准线)重合或顺次排成一条直线。符合阿贝原则的测量，可尽量减小导轨直线度误差对测量结果的影响。 4.2 常见尺寸的测量 常见尺寸指的是介于1mm和1m之间的尺寸，可用直接测量法或间接测量的坐标测量法。 无论是手动测量还是自动测量，测量的主要步骤均为： 定位 瞄准 读数 数据处理 给出测量结果 （一）定位 定位是为了使被测工件处于最佳位，使实际测量复合被测量的定义。 典型的工件定位方法有：平面定位、外圆柱面定位、内圆柱面定位、顶尖定位等。 （二）瞄准 进行被测量与标准量比对时，需要进行准确的瞄准。瞄准常常借助于测量仪器的瞄准装置来建立标准量与被测量间正确的应对关系。 标准量的瞄准形式由仪器的测量方法决定，而被测量的瞄准形式需根据被测量的特点选定。 仪器对被测量的瞄准系统可分为：接触式和非接触式。 2.非接触式瞄准举例 1 2 3 4 5 6 图5-4 工具显微镜非接触式瞄准系统光路示意图 照明系统1发出平行光照亮 以工作台面2定位或用顶尖 定位的工件3，物镜4将被 测工件轮廓成像于测角目 镜划分板5上，人眼借助于 目镜6进行瞄准。 在工具显微镜上还可用透射光系统或反射光系统实现非接触瞄准，图5-4为工具显微镜透射光瞄准系统的光路示意图。 1）影像法 图5-5 影像法瞄准视场示意图 测量时采用影像法，即用测角目镜分划板上的米字线或用轮廓目镜分划板上相应的轮廓线对工件影像进行瞄准。 影像法的瞄准精度受主观因素影响很大，同一台仪器，不 同的操作者，测量精度和测量效率可能会存在较大差异， 所以很多新型仪器用光电元件替代人眼进行瞄准，以实现电子化、自动化。 （三）读数 测量值有很多种显示方法，如指针式显示、数字式显示等，无论是哪种显示形式，正式读取数值之前均需检查仪器示值是否能够“回零”。 一般来说，仪器要做到绝对回零是很困难的，只要偏差在允许范围内，即可认为仪器与被测件已进入稳定的测量状态。 其读数方法如下： 首先读出游标零刻线所指示的左边尺身上的毫米刻线整数；然后观察游标刻线与尺身刻线对准时的格数，将游标对准的格数乘以游标读数值，即为毫米小数；最后将毫米整数与毫米小数相加，即得被测工件的尺寸读数。 如图4—2所示，游标读数值为0.10mm， 则被测工件尺寸为2十0.30＝2.30mm。 读数： 14.10mm 2．测微量具的读数机构和读数方法 读数机构由固定套筒和微分筒组成，如图所示。在固定套筒上刻有纵刻线，纵刻线上下方各刻有25个分度，每个分度的刻线间距为1mm，微分量具中测微螺杆的螺距一船都是0.5mm，微分筒圆周斜面上刻有50个分度，因此当微分筒旋转一周时，测微螺杆轴向位移0.5mm，微分筒旋转一个分度时，测微螺杆移动0.01mm，故常用千分尺的读数值为0.01mm。 正切机构 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 测长仪和测长机结构中带有长度标尺，通常是线纹尺，也可以是光栅尺。测量时，用此尺作为标准尺与被测长度做比较，通过显微镜读数以得到测量结果。 量程较短的称为测长仪。根据测量座在仪器中的布置分立式测长仪和卧式万能测长仪（简称万能测长仪）两种。立式测长仪用于测量外尺寸；卧式测长仪除能测量外尺寸外，主要用于测量内尺寸。 量程在500mm以上的仪器体形较大，称为测长机。测长机常用于绝对测量。 测长仪和测长机