长度测量工具的发展

长度测量工具发展

工具简介

将被测长度与已知长度比较，从而得出测量结果的工具，简称测量工具。长度测量工具包括量规、量具和量仪。习惯上常把不能指示量值的测量工具称为量规；把能指示量值，拿在手中使用的测量工具称为量具；把能指示量值的座式和上置式等测量工具称为量仪。

智能之前

工具简史

最早在机械制造中使用的是一些机械式测量工具，例如角尺、卡钳等。

角尺卡钳

16世纪，在火炮制造中已开始使用光滑量规。1772年和1805年，英国的J.瓦特和H.莫兹利等先后制造出利用螺纹副原理测长的瓦特千分尺和校准用测长机。

瓦特千分尺新型测长机19世纪中叶以后，先后出现了类似于现代机械式外径千分尺和游标卡尺的测量工具。19世纪末期，出现了成套量块。

112块成套量块

继机械测量工具出现的是一批光学测量工具。19世纪末，出现立式测长仪，20世纪初，出现测长机。

新式测长仪测长机

到20年代，已经在机械制造中应用投影仪、工具显微镜、光学测微仪等进行测量。1928年出现气动量仪，它是一种适合在大批量生产中使用的测量工具。

浮标式气动量仪

电学测量工具是30年代出现的。最初出现的是利用电感式长度感应器制成的界限量规和轮廓仪。

界限量规轮廓仪

50年代后期出现了以数字显示测量结果的坐标测量机。60年代中期，在机械制造中已应用带有电子计算机辅助测量的坐标测量机。

三坐标测量机

至70年代初，又出现计算机数字控制的齿轮量仪，至此，测量工具进入应用电子计算机的阶。

计算机数字控制的齿轮量仪

工具分类

测量工具通常按用途分为通用测量工具、专类测量工具和专用测量工具3类。测量工具还可按工作原理分为机械、光学、气动、电动和光电等类型。这种分类方法是由测量工具的发展历史形成的。但一些现代测量工具已经发展成为同时采用精密机械、光、电等原理并与电子计算机技术相结合的测量工具，因此，这种分类方法仅适用于工作原理单一的测量工具。

通用测量工具

可以测量多种类型工件的长度或角度的测量工具。这类测量工具的品种规格最多，使用也最广泛，有量块、角度量块、多面棱体、正弦规、卡尺、千分尺、百分表(见百分表和千分表)、多齿分度台、比较仪、激光干涉仪、工具显微镜、三座标测量机等。

专类测量工具

用于测量某一类几何参数、形状和位置误差（见形位公差）等的测量工具。它可分为：①直线度和平面度测量工具，常见的有直尺、平尺、平晶、水平仪、自准直仪等；②表面粗糙度测量工具，常见的有表面粗糙度样块、光切显微镜、干涉显微镜和表面粗糙度测量仪等（见表面粗糙度测量）；③圆度和圆柱度测量工具，有圆度仪、圆柱度测量仪等（见圆度测量）；④齿轮测量工具，常见的有齿轮综合检查仪、渐开线测量仪、周节测量仪、导程仪等（见齿轮测量）；⑤螺纹测量工具（见螺纹测量）等。

专用测量工具

仅适用于测量某特定工件的尺寸、表面粗糙度、形状和位置误差等的测量工具。常见的有自动检验机、自动分选机、单尺寸和多尺寸检验装置(见自动测量)等。

工具结构

工具显微镜分小型﹑大型和万能3种类型﹐其常见的测量范围分别为50×25毫米﹐150×75毫米和200×100毫米。它们都具有能沿立柱上下移动的测量显微镜和坐标工作台。测量显微镜的总放大倍数一般为10倍﹑20倍﹑50倍和100倍。小型和大型的坐标工作台能作纵向和横向移动﹐一般采用螺纹副读数鼓轮﹑读数显微镜或投影屏读数﹐也有采用数字显示的﹐分度值一般为10微米﹑5微米或1微米。万能工具显微镜的工作台仅作纵向移动﹐横向移动由装有立柱和测量显微镜的横向滑架完成﹐一般采用读数显微镜﹑投影屏读数或数字显示﹐分度值为1微米。工具显微镜的附件很多﹐有各种目镜﹐例如螺纹轮廓目镜﹑双像目镜﹑圆弧轮廓目镜等﹐还有测量刀﹑测量孔径用的光学定位器和将被测件投影放大后测量的投影器。此外﹐万能工具显微镜还可带有光学分度台和光学分度头等。

基本组成

主要有已知长度、定位瞄准、放大细分和显示记录等部分。量规基本上只有已知长度部分。在一些量具、量仪中，这几部分也不是截然分开的，有的放大细分和显示实际上是一个部分，例如百分表类测量工具;有的瞄准、放大细分和显示等部分是一个部件,例如读数显微镜等。

已知长度部分

主要有两种形式：①经过长度计量的量值传递中的传递系统检定过的长度和角度，例如比长仪中线纹尺上的刻度，激光干涉仪中的激光波长，长、圆计量光栅上分别由密集线条组成的长度和角度，角度量块两测量平面间形成的角度等。②一些具有准确形状的几何量。例如平晶的光学测量平面，激光准直仪中的激光束，渐开线测量仪中由基圆盘、直尺机构产生的渐开线轨迹和由圆度仪精密轴系等形成的圆轨迹等。

定位瞄准部分

用于确定被测长度与已知长度的相对位置,使两者能正确地比较,从而得到准确的量值。有接触式和不接触式两种定位瞄准方法。

放大细分部分

把已知长度中的最小单位长度放大细分，使之能准确地分辨出已知长度与被测长度的微小差值，主要有机械、光学、气动、电学和光电等类型。①机械型：如采用斜楔、杠杆、齿轮、扭簧等的放大机构和利用游标原理的细分机构等。②光学型：如读数显微镜的显微镜光学系统、投影仪的投影光学系统和自准直仪的自准直光学系统等。③气动型：利用弹性元件、锥度玻璃管等分别将空气压力或空气流量转换放大以便于指示量值，主要用于气动量仪。④电学型：电子放大常用于以模拟量，例如以电压作为被测尺寸电信号输出的电学测微仪中；电子细分常用于以脉冲量输出电信号的测量系统，例如感应同步器、磁栅等测量系统中。⑤光电型：采用光学方法和电学方法先后将被测尺寸转换、放大、细分，以得到所需要的分辨率，常用于光栅测量系统（见光栅测长技术）、激光干涉仪、固体阵列测量系统（见长度传感器）等。显示记录部分用于将测量结果显示、记录出来。常见的显示记录方法有刻度指示、记录显示、数字显示和图象显示等。①刻度指示：利用表盘和指针等指