檢測(cè)技術(shù)基礎(chǔ)

檢測(cè)技術(shù)基礎(chǔ)第一頁(yè)，共32頁(yè)。第一節(jié)、角度測(cè)量概述1、角度的單位：國(guó)際單位制：弧度(rad)→輔助單位，分析、計(jì)算非國(guó)際單位：度(°)、分(′)、秒(")→實(shí)際應(yīng)用（加工、測(cè)試）換算：1°=60′,1′=60",1rad=180/π°≈57.296°角度自然基準(zhǔn)：360°圓周角（絕對(duì)準(zhǔn)確，沒(méi)有誤差）一、角度的單位和自然基準(zhǔn)2、角度的自然基準(zhǔn)和圓周封閉原則：整圓周上所有角分度的誤差之和等于零。圓周封閉原則：在圓分度測(cè)量中，利用圓周封閉原則，可以提高測(cè)量精度。2第二頁(yè)，共32頁(yè)。二、角度的實(shí)物基準(zhǔn)1、角度塊規(guī)：形狀：三角形（1個(gè)角度）長(zhǎng)方形（4個(gè)角度）材料：與量塊相同（穩(wěn)定、耐磨）基準(zhǔn)：工作面的夾角應(yīng)用：測(cè)量零件角度，相對(duì)測(cè)量基準(zhǔn)精度：0級(jí)±3"，1級(jí)±10"，2級(jí)±30"3第三頁(yè)，共32頁(yè)。2、多面棱體：精度：±0.5"～±1"形狀：正棱柱體面數(shù)：4、6、8、12、24、36、72基準(zhǔn)：各工作面法線的夾角應(yīng)用：測(cè)量圓分度誤差（自準(zhǔn)直儀）1---被測(cè)度盤(pán)；2---24面體；3---工作臺(tái)；4---自準(zhǔn)直儀；5---讀數(shù)顯微鏡；6---底座4第四頁(yè)，共32頁(yè)。3、多齒分度盤(pán)：組成：上齒盤(pán)、下齒盤(pán)，直徑、齒數(shù)、齒形相同齒數(shù)：360、720、1440精度：±0.1"（上下齒盤(pán)強(qiáng)迫嚙合時(shí)產(chǎn)生的彈性變形實(shí)現(xiàn)誤差平均效應(yīng)）原理：下齒盤(pán)固定不動(dòng)，上齒盤(pán)抬起脫離嚙合后，即可繞其主軸旋轉(zhuǎn)，再次嚙合，即可根據(jù)轉(zhuǎn)過(guò)的齒數(shù)多少進(jìn)行精確分度．5第五頁(yè)，共32頁(yè)。4、圓光柵：組成：一對(duì)玻璃光柵盤(pán)：定光柵、動(dòng)光柵,直徑、柵距相同精度：±0.2"（誤差平均效應(yīng)）原理：偏心疊合在一起，產(chǎn)生莫爾條紋；當(dāng)光柵盤(pán)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，莫爾條紋同步移動(dòng)。動(dòng)光柵轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)柵距角，透光亮度變化一個(gè)周期。分辨力：±10"、±20"

分類(lèi)：徑向光柵、切向光柵圓弧形莫爾條紋環(huán)形莫爾條紋6第六頁(yè)，共32頁(yè)。5、光電編碼器：組成：光源：產(chǎn)生平行光

碼盤(pán)：光學(xué)玻璃，同心圓環(huán)---碼道，透光/不透光圖形

光電元件：每個(gè)碼道對(duì)應(yīng)一個(gè)光電元件精度：優(yōu)于分辨力的一半原理：平行光源→碼盤(pán)→光電元件→電信號(hào)輸出每個(gè)碼道上：透光=1，不透光=0，多個(gè)碼道：0101…---每個(gè)位置的絕對(duì)碼分辨力：與碼盤(pán)的碼道數(shù)有關(guān)：例：19位編碼器，分辨力為:360°/219=2.47"7第七頁(yè)，共32頁(yè)。編碼數(shù)：2n8第八頁(yè)，共32頁(yè)。6、圓感應(yīng)同步器：組成：轉(zhuǎn)子(a)：激勵(lì)繞組，連續(xù)繞組定子(b)：感應(yīng)繞組正弦繞組、余弦繞組

精度：低于圓光柵，±0.5"

原理：轉(zhuǎn)子相對(duì)定子轉(zhuǎn)動(dòng)，在繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)；經(jīng)過(guò)電路處理，可獲得轉(zhuǎn)角信號(hào)。基準(zhǔn)：360°，圓周封閉準(zhǔn)則應(yīng)用：抗干擾能力強(qiáng)，適于加工現(xiàn)場(chǎng)使用。轉(zhuǎn)子共有

N個(gè)導(dǎo)片，θ為轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角

9第九頁(yè)，共32頁(yè)。7、高精度度盤(pán)在圓盤(pán)的某一圓周上刻有一系列的等分刻線以實(shí)現(xiàn)圓周等分的器件稱(chēng)為度盤(pán)。度盤(pán)的角間隔一般為1o,30′,20′,10′,5′和4′幾種。用于角度及圓分度誤差的靜態(tài)測(cè)量。10第十頁(yè)，共32頁(yè)。第二節(jié)、角度及角位移測(cè)量一、角度的直接測(cè)量1、測(cè)角儀：精密儀器，最小分辨率可達(dá)0.01"直接測(cè)量：測(cè)量0～360之間的任意角度構(gòu)成：1－工作臺(tái)：固定被測(cè)件4－自準(zhǔn)直光管：瞄準(zhǔn)目標(biāo)；7－平行光管5－讀數(shù)目鏡：讀數(shù)；2－度盤(pán)原理：先瞄準(zhǔn)被測(cè)件的一個(gè)平面，讀數(shù)α1轉(zhuǎn)動(dòng)工作臺(tái)，再次瞄準(zhǔn)另一個(gè)平面，讀數(shù)α2，被測(cè)角度：角度基準(zhǔn)：分度盤(pán)、圓光柵、碼盤(pán)測(cè)量對(duì)象：角度塊、多面棱體被瞄準(zhǔn)平面具有較高的反射率11第十一頁(yè)，共32頁(yè)。1、測(cè)角儀法12第十二頁(yè)，共32頁(yè)。1、測(cè)角儀法光學(xué)自準(zhǔn)直原理13第十三頁(yè)，共32頁(yè)。1、光源2、自準(zhǔn)直分劃板3、物鏡4、反射物體5、測(cè)微分劃板6、目鏡自準(zhǔn)直儀的分度值有0.1″、0.2″和1″幾種。

自準(zhǔn)直分劃板像與測(cè)微分劃板零位的相對(duì)位置，確定4的法線和光軸的夾角。光學(xué)自準(zhǔn)直儀結(jié)構(gòu)分劃板刻線形式14第十四頁(yè)，共32頁(yè)。1、測(cè)角儀法a)用自準(zhǔn)直光管瞄準(zhǔn)；b)自準(zhǔn)直光管與平行光管配合瞄準(zhǔn)測(cè)角儀瞄準(zhǔn)方式示意圖15第十五頁(yè)，共32頁(yè)。成象的平行光與被測(cè)角度所在平面垂直調(diào)焦，以在目鏡視場(chǎng)內(nèi)得到被測(cè)角邊緣的輪廓象旋轉(zhuǎn)目鏡分劃板，使中央米字虛線分別與被測(cè)角兩邊輪廓對(duì)準(zhǔn)在目鏡的讀數(shù)顯微鏡中讀數(shù)兩次讀數(shù)值之差就是被測(cè)的角度值。2、影像測(cè)量法（1）工具顯微鏡：測(cè)量對(duì)象：各種角度樣板切削刀具上的角度螺紋塞規(guī)絲杠上的牙型半角齒條上的齒形角等測(cè)角誤差：±2′16第十六頁(yè)，共32頁(yè)。2、影像測(cè)量法對(duì)象：平板類(lèi)零件（2）影像測(cè)量?jī)x：原理：光源→目標(biāo)→鏡頭→CCD→圖像→計(jì)算機(jī)→數(shù)據(jù)處理→測(cè)量結(jié)果特點(diǎn)：快速－可以直接獲取角度值；智能－無(wú)需瞄準(zhǔn)和對(duì)準(zhǔn)，自動(dòng)測(cè)量；精準(zhǔn)－高放大倍率、亞像素細(xì)分光源準(zhǔn)直透鏡工作臺(tái)物鏡CCD攝像機(jī)零件17第十七頁(yè)，共32頁(yè)。3、激光干涉小角度測(cè)量構(gòu)成：激光器－抗干擾；角錐棱鏡－兩個(gè)，差動(dòng)測(cè)量；轉(zhuǎn)臺(tái)－被測(cè)轉(zhuǎn)角；原理：激光器發(fā)出的激光被分光鏡分為兩束，分別投射到兩個(gè)角錐棱鏡，被反射鏡反射后由光電接收器接收，產(chǎn)生干涉條紋，并隨轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)而移動(dòng)。根據(jù)正弦原理計(jì)算出角度分辨力：0.002"范圍：<10°應(yīng)用：小角度測(cè)量基準(zhǔn)（美國(guó)、日本、德國(guó)、俄羅斯）18第十八頁(yè)，共32頁(yè)。構(gòu)成：旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)：固定被測(cè)件標(biāo)準(zhǔn)角度塊：角度基準(zhǔn)自準(zhǔn)直儀：測(cè)量角度偏差原理：先放置標(biāo)準(zhǔn)角度塊，自準(zhǔn)直儀瞄準(zhǔn)讀數(shù)α1；放置被測(cè)工件，自準(zhǔn)直儀再次瞄準(zhǔn)讀數(shù)α2；被測(cè)角度：角度基準(zhǔn)：自準(zhǔn)直儀，示值范圍：10′測(cè)量對(duì)象：被瞄準(zhǔn)平面具有較高的反射率或涂油貼上薄量塊4、自準(zhǔn)直儀法（相對(duì)測(cè)量法）19第十九頁(yè)，共32頁(yè)。二、角度的間接測(cè)量間接測(cè)量：測(cè)量其他量，計(jì)算得出角度。原理：利用三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)測(cè)量?jī)啥私孛?；分別獲得兩個(gè)截面的直徑dA、dB和距離L；被測(cè)錐度：精度：一般可以高于直接測(cè)量角度。1、坐標(biāo)測(cè)量法：測(cè)外錐體的錐度20第二十頁(yè)，共32頁(yè)。雙坐標(biāo)測(cè)量?jī)x二、角度的間接測(cè)量錐孔大端朝上21第二十一頁(yè)，共32頁(yè)。二、角度的間接測(cè)量原理：測(cè)量高度，計(jì)算角度：存在高度差時(shí)：范圍：<45°，在測(cè)量小于30°的角度時(shí)，精確度可達(dá)3″～5″2、正弦規(guī)測(cè)量法：按正弦原理工作22第二十二頁(yè)，共32頁(yè)。第三節(jié)、圓分度誤差測(cè)量一、圓分度誤差的概念圓分度：將整個(gè)圓周進(jìn)行若干等分。例：若將圓周n等分，每分度360/n

圓分度誤差：分度要素的實(shí)際位置相對(duì)于理想位置的偏差，用θi表示。虛線：理想位置實(shí)線：實(shí)際位置23第二十三頁(yè)，共32頁(yè)。

2．零起分度誤差

以零刻線的實(shí)際位置為基準(zhǔn)，確定全部刻線的理論位置，并由此求得的分度誤差稱(chēng)為零起分度誤差，用表示。零起分度誤差的一般表達(dá)式為24第二十四頁(yè)，共32頁(yè)。

3．分度間隔誤差

度盤(pán)上相鄰兩刻線之間的角距離稱(chēng)為間隔。實(shí)際間隔角度值與理論間隔角度值0之差即為分度間隔誤差，用fi表示。分度間隔誤差的一般表達(dá)式為：任意兩刻線組成的間隔稱(chēng)為任意間隔。最大分度間隔誤差Fmax——任意間隔的最大誤差，度盤(pán)的重要評(píng)定指標(biāo)25第二十五頁(yè)，共32頁(yè)。4、直徑誤差：直徑位置兩個(gè)分度值取平均，兩條刻線分度誤差的平均值，叫做直徑誤差，用(i)表示要點(diǎn)：刻線誤差用來(lái)評(píng)定單邊讀數(shù)的度盤(pán)，而直徑誤差則用以評(píng)定對(duì)徑讀數(shù)的度盤(pán)?？叹€誤差的封閉條件為0-360°，而直徑誤差的封閉條件則為0-180°，即0～180°和180°～360°區(qū)域內(nèi)刻線的直徑誤差完全相同。直徑誤差能減小度盤(pán)圓分度誤差對(duì)測(cè)量的影響；

26第二十六頁(yè)，共32頁(yè)。二、圓分度誤差的直接測(cè)量直接測(cè)量法：將被測(cè)圓分度器件與標(biāo)準(zhǔn)圓分度器件同軸安裝，直接比較被測(cè)件與基準(zhǔn)，求得圓分度偏差。原理：驅(qū)動(dòng)主軸轉(zhuǎn)動(dòng)→顯微鏡3粗定位→顯微鏡4精瞄準(zhǔn)定位（5路信號(hào)的合成信號(hào)為0，瞄準(zhǔn)5根刻線的平均位置）→讀顯微鏡5，取兩讀數(shù)的平均值，得到被瞄準(zhǔn)刻線的零起直徑誤差。光電式度盤(pán)檢查儀：組成：2－被測(cè)度盤(pán)：由2個(gè)光電顯微鏡5瞄準(zhǔn)讀數(shù)；1－基準(zhǔn)度盤(pán)：由5個(gè)光電顯微鏡4精瞄準(zhǔn)，由光電顯微鏡3粗定位；誤差：標(biāo)準(zhǔn)件誤差、瞄準(zhǔn)誤差、讀數(shù)誤差。27第二十七頁(yè)，共32頁(yè)。1、基準(zhǔn)度盤(pán)2、被測(cè)度盤(pán)3、粗瞄準(zhǔn)光電顯微鏡4、精瞄準(zhǔn)光電顯微鏡5、讀數(shù)顯微鏡28第二十八頁(yè)，共32頁(yè)。在度盤(pán)刻線圓周上均布m個(gè)讀數(shù)裝置同時(shí)讀數(shù)，取m個(gè)讀數(shù)的平均值作為測(cè)得值，則該測(cè)得值包含的刻線誤差為：光電式度盤(pán)檢查儀的標(biāo)準(zhǔn)度盤(pán)上，采用了五個(gè)均勻分布的光電顯微鏡，即m=5，取其合成信號(hào)等于零作精確定位時(shí)，瞄準(zhǔn)的是5根刻線的平均位置，其所包含的刻線誤差為：二、圓分度誤差的直接測(cè)量29第二十九頁(yè)，共32頁(yè)。分度誤差特性設(shè)度盤(pán)刻線數(shù)為2s，且全部刻線誤差之和為0，所以度盤(pán)刻線誤差可寫(xiě)成：若在度盤(pán)圓周上均布m個(gè)讀數(shù)裝置同時(shí)讀數(shù)，它們之間夾角為取m個(gè)讀數(shù)的平均值，則該平均值所包含的刻線誤差為：30第三十頁(yè)，共32頁(yè)。圓分度誤差數(shù)據(jù)處理度盤(pán)刻度直徑誤差（φi)零起直徑誤差（φ0i)直徑間隔誤差(f(φ)i)0-0.2“（θ0）0"15-0.4"-0.2"-0.2"30-0.1"+0.1"+0.3"45-0.45"-0.25"-0.35"60-0.1