第六章-長度測量-3教材課件

第六章長度測量王鵬wang_peng@天津大學(xué)精密儀器與光電子工程學(xué)院第三節(jié)形位誤差的測量基本概念定義被測要素基準(zhǔn)要素測量步驟直線度誤差的測量圓度誤差的測量同軸度誤差的測量形位誤差的基本概念形位誤差測量就是將被測要素與理想要素進行比較，從而確定并用數(shù)值描述實際要素與理想要素形狀或位置上的差異。被測要素與基準(zhǔn)要素的變動量。形位誤差的基本概念直線度平面度圓度圓柱度線輪廓度面輪廓度平行度垂直度傾斜度同軸度對稱度位置度圓跳動全跳動形狀誤差指零件上的點、線、面等幾何要素在加工時可能產(chǎn)生的幾何形狀上的誤差。位置誤差指零件上的結(jié)構(gòu)要素在加工時可能產(chǎn)生的相對位置上的誤差。形位誤差的基本概念被測要素的體現(xiàn)方法輪廓要素：大多用有限測量數(shù)據(jù)表征的測得要素來替代。中心要素：可通過測量相應(yīng)的輪廓要素計算求得；或者用心軸、定位塊等實物來模擬體現(xiàn)。形位誤差的基本概念模擬法：用形狀精度足夠高的檢測工具上的要素代替基準(zhǔn)要素。分析法：對實際基準(zhǔn)要素進行測量，然后按最小條件判別準(zhǔn)則確定基準(zhǔn)要素的方向和位置。直接法：直接以實際基準(zhǔn)要素作為基準(zhǔn)進行測量形位誤差的測量步驟選擇測量方法和儀器測量及數(shù)據(jù)處理：根據(jù)被測形位誤差項的定義，選擇采樣線、面和采樣點測量讀數(shù)并轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一坐標(biāo)值形位誤差評定：根據(jù)定義對統(tǒng)一坐標(biāo)值進行處理求得具體的形位誤差值若為檢測則還需將測得值與結(jié)定的公差值進行比較判斷其合格性直線度誤差的測量直線度誤差的定義給定平面內(nèi)的直線度誤差包容實際線且距離為最小的兩平行線之間的距離為直線度誤差。最小條件評定法則是：包容線與實際線至少成“高、低、高”或“低、高、低”相間三點接觸形式之一。即一條包容線與實際線至少有一個切點，另一條包容線至少有兩個切點，且兩條線的切點相間。直線度誤差的測量直線度誤差的定義給定方向上的直線度誤差包容實際線且距離為最小的兩平行面之間的距離為直線度誤差。最小條件評定法則是：包容面沿主方向（長度方向）上與實際線至少成“高、低、高”或“低、高、低”相間三點接觸形式之一。即一個包容面與實際線至少有一個切點，另一個包容面至少有兩個切點，且兩條線的切點相間。直線度誤差的測量直線度誤差的定義任意方向上的直線度誤差包容實際線且直徑為最小的圓柱面的直徑為直線度誤差。最小條件評定法則是：包容圓柱面與實際線至少有三點接觸，這三個接觸點必須在包容圓柱的同一軸截面內(nèi)，且按軸向順序相間分布。直線度誤差的測量直接測量采用模擬法建立基準(zhǔn)直線，直接測得被測點到基準(zhǔn)直線的距離（拉緊的鋼絲、準(zhǔn)直光線）坐標(biāo)測量機直接測得采樣點的坐標(biāo)直線度誤差的測量直接測量直線度誤差的測量間接測量：需要經(jīng)過數(shù)據(jù)處理得到統(tǒng)一坐標(biāo)值測量儀器——電感式電子水平儀直線度誤差的測量測量方法直線度誤差的測量直線度誤差的誤差評定最小條件法包容實際線且距離為最小的兩平行線之間的距離為直線度誤差。最小條件評定法則是：包容線與實際線至少成“高、低、高”或“低、高、低”相間三點接觸形式之一。即一條包容線與實際線至少有一個切點，另一條包容線至少有兩個切點，且兩條線的切點相間。直線度誤差的測量誤差評定端點連線法近似評定直線度誤差，常用兩端點連線作為理想直線，沿兩端點連線的方向作被測實際線的最小包容區(qū)域，取該區(qū)域的寬度或直徑作為直線度誤差值。按端點連線法求出的直線度誤差值大于或等于（實際線位于端點連線的一側(cè)時）按最小條件法評定的結(jié)果。直線度誤差的測量i12345678αi

+1+1.250-0.25-0.2+1+0.5+1.5δi

+5+6.250-1.25-1+5+2.5+7.5yi+5+11.25+11.25+10+9+14+16.5+24最小條件法端點連線法圓度誤差的測量定義圓度誤差指包容同一橫截面實際輪廓且半徑差為最小的兩同心圓間的距離圓度誤差的測量測量儀器——圓度儀圓度誤差的測量評定方法最小包容區(qū)域法：最少4個實測點內(nèi)外相間最小二乘圓法最小外接圓法最大內(nèi)切圓法同軸度誤差的測量同軸度誤差是指包容被測軸的實際軸線且與基準(zhǔn)軸的軸線同軸的圓柱面的直徑。同軸度誤差的測量同軸度誤差是指包容被測軸的實際軸線且與基準(zhǔn)軸的軸線同軸的圓柱面的直徑。激光準(zhǔn)直儀被測孔基準(zhǔn)孔接收靶第四節(jié)表面粗糙度的測量定義：表面粗糙度測量是一種微觀幾何形狀誤差。特點：量值小（小于1mm)，變化頻率高，粗糙度測量方法必須具有分辨率高和頻響快的特性形狀誤差：峰谷的波長和波高之比大于1000表面波紋度：峰谷的波長和波高之比50~1000表面粗糙度：峰谷的波長和波高之比小于50第四節(jié)表面粗糙度的測量表面粗糙度的危害影響零件的耐磨性。影響配合性質(zhì)的穩(wěn)定性。影響零件的疲勞強度。影響零件的抗腐蝕性。影響零件的密封性。影響零件的外觀、測量精度、表面光學(xué)性能影響導(dǎo)電導(dǎo)熱性能和膠合強度等評定方法評定基準(zhǔn)表面粗糙度的基準(zhǔn)線評定表面粗糙度的一段標(biāo)準(zhǔn)線國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：評定基準(zhǔn)為輪廓中線輪廓中線的計算方法最小二乘法輪廓上各點到中線距離的平方和最小算數(shù)平均中線將實際輪廓分為上下兩個面積相等的部分評定方法評定參數(shù)輪廓算術(shù)平均偏差Ra在取樣長度內(nèi)，被測實際輪廓上各點至中線距離絕對值的平均值評定方法評定參數(shù)輪廓最大高度Ry在取樣長度內(nèi)，被測實際輪廓上峰頂與谷底之間距離測量儀器光切法—光切顯微鏡測量儀器觸針法—電感式輪廓儀測量儀器觸針法—激光干涉式觸針法—壓電式測量儀器光學(xué)探針法—激光三角法測量儀器光學(xué)探針法—離焦檢測法測量儀器光學(xué)探針法—離焦檢測法第五節(jié)納米尺度形貌測量

掃描隧道顯微鏡原子力顯微鏡掃描隧道顯微鏡(ScanningTunnelingMicroscope,STM)

隧道效應(yīng)量子力學(xué)則認(rèn)為，即使粒子能量小于閾值能量，很多粒子沖向勢壘，一部分粒子反彈，還會有一些粒子能過去，好像有一個隧道，故名隧道效應(yīng)（quantumtunneling）。如果兩個金屬電極用非常薄的絕緣層隔開，并在極板上施加電壓，則電子會穿過絕緣層由負(fù)電極進入正電極，產(chǎn)生隧道電流。掃描隧道顯微鏡(ScanningTunnelingMicroscope,STM)

掃描隧道顯微鏡(ScanningTunnelingMicroscope,STM)原子力顯微鏡(AtomicForceMicroscope,AFM)

吸引部分排斥部分Fpaird原子原子排斥力原子原子吸引力利用原子之間的范德華力作用來呈現(xiàn)樣品的表面特性原子力顯微鏡(AtomicForceMicroscope,AFM)

原子力顯微鏡(AtomicForceMicroscope,AFM)

工作模式接觸模式（ContactMode）—排斥力穩(wěn)定地獲得高分辨率試樣表面微觀形貌圖像，有可能達(dá)到原子級的測量分辨率試樣表層在針尖力的作用下會產(chǎn)生變形，甚至劃傷針尖和試樣接觸并滑行，容易使探針尖磨損甚至損壞原子力顯微鏡(AtomicForceMicroscope,AFM)

工作模式非接觸模式（Non-