直线度误差测量
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式中：λ为激光波长；θ为沃拉斯顿棱镜出射光之间的夹角； N为计数电路的倍频数；C为计数器的累加数。
这种干涉仪还可以用光栅衍射的1级来构成。
❖ （8）．偏振测量型
利用偏振光偏振面的变化来测量直线度的典型例子是旋光法。旋光法 测量直线度的基本原理如图5-11。其中的位敏器件是旋光石英楔，由 两块左右旋的石英光楔组成。
❖ 问题2：测哪里的直线度？ （或外表面；水平或垂直面；平面或空间）
❖ 问题3：测量有什么特点？ ❖ 问题4：与长度、角度、表面粗糙度测量有何不同？
测量单位和标准量
❖ 长度单位-um、秒 ❖ 量块、线纹尺 ❖ 光波波长 ❖ 电压、电流标准
测量方法
❖ 测量方案设计
测量方法 测量仪器 安装、定位
测量精度
现代激光准直法，与传统光学准直法相比，照度高、有 效工作距离长。
❖ （6）双光束准直系统
这种方法的原理如图5-7所示。在原来激光准直仪的扩束 系统之后增设一套光束变换棱镜系统Ａ，将原来的一束 激光分为能量相近、相互平行或接近平行的两束光射出。 当从望远镜出射的激光束发生平移、角漂移和变形时， 由于棱镜组A的变换作用，使得通过棱镜A后出射的对称 中心线并不发生变化。
在0～30m范围内可获得1×10－6的相对稳定精度。
❖ （7）相位测量型 典型的例子是双频激光干涉仪直线度测量系统，图5-10 是双频激光直线度测量系统，它的传感元件是由沃拉斯 顿棱镜和一个二面反射镜组成。
图5-10 双频激光干涉仪测量直线度
棱镜与反射镜的相对横向位移量h为
/N h 4 sin / 2 C
有测量基准： （1）直接测量法——统一基准法 （2）间接测量法——节距法
无测量基准： （1）组合法 （2）量规检验法
（一）有基准的测量方法 ❖ 测量基准是对理想线的模拟，常用有
实物基准：标准平面、平尺、平晶、钢丝 重力水平基准，自然基准 光线基准：以光的直线传播为基准
1．直接测量法——统一基准法
以双光束的对称中心线为空间准直基准线，从理论上讲， 空间准直基准线的稳定性不再依赖激光束本身的稳定性。 当棱镜组A安装在可靠的固定位置上时，便实现了空间基 准线的高度稳定，用具有双光电坐标的检测靶可测出这 条中心线相对位置，便实现了高精度准直测量。
分束变换棱镜组A的具体结构如图5-8所示，由图5-9可 看出光束变换后的漂移是关于中心线对称的。
❖ 适用：高精度、光滑、小平面
❖ 对长形工件：可分段法测量，测得值通过图解法或计算法得 到直线度误差
（5） 光线基准法：测量基准为几何光线 ❖ （A）传统的光学准直法
该法是利用测微准直望远镜光轴作为测量基准，通过靶标偏 离光轴的情况来反映被测要素的直线度误差。参见图5-5
图5-5 光线基准法
❖ （B）现代激光准直法：以激光作为基准线。 最基本的激光准直仪的原理如图5—6所示。光源一般为 氦—氖激光器，输出功率为1—2mw。
第五章 形位误差的测量
§5-1 直线度误差测量
主要内容：
1、有基准的测量方法
（基准、仪器、辅具、特点、过程） 直接测量法：统一基准（9种）
间接测量法：节距法（3种）
2、无基准的测量方法 3、直线度误差的评定方法
重点：
节距法测直线度 误差的评定方法
任务：直线度误差的测量
测量对象和被测量
❖ 问题1：测量对象的特点？ （工件、机床或标准器；形状、大小、轻重；材料）
图5—6 激光准直法测直线度
直线度误差通常可用下列公式来表示：
Vx = VI ＋VIV －VII －VIII
Vy = VI ＋VII －VIII －VIV
克服激光束的漂移（角漂移和平行漂移）是提高激光准 直技术的关键之一。克服激光束漂移的影响的其他设计 方案有：菲涅耳波带片法、零级条纹干涉法、不对称位 相板法等。
❖ 用模拟法建立理想直线作为测量时的统一基准，将被测实际线上各被测 点与理想线上相应点比较，以此确定其偏差，最后经数据处理，评定直 线度误差。
❖ 特点：测得值既统一的坐标值。
（1）刀口尺法：
❖ 测量基准：刀口尺、平尺或量块
❖ 偏差值：用光隙的大小类判断范围，
❖ 用途：磨削或研磨的较短表面，如图5-1
Baidu Nhomakorabea
❖ 特点：简便，测量精度可达到1—3m，但难于定量测量。
❖ 测偏差值具体方法：
经验估读；
图5-1 刀口尺法
与标准光隙作比较
❖ 标准光隙：
用量块研合在平晶上 与刀口尺组成。
（2） 钢丝法：如图5-3所示。
❖ 测量基准：张紧的钢丝
❖ 偏差值的获得：读数装置（显微镜）沿被测表面移动，通过 显微视场观察并测量钢丝相对视场中央水平线的偏差。
❖ 方法精度 ❖ 仪器精度 ❖ 影响因素 ❖ 改善精度的措施
一．基本概念
1．直线度误差：
❖ 被测实际线对其理想线的变动量。
❖ 理想线的位置应符合最小条件。
2．最小区域：
❖ 包容被测实际要素时，具有最小宽度或直径的区域。
3．直线度误差的评定原则
❖ 基本原则：最小区域法。
❖ 其他原则：贴切原则、最小二乘原则、两端点连线法。
这种类型的优点是：
❖ 激光束通过大气时，偏振面不发生变化；
❖ 可以进行不连续测量，能够用于测量同轴度。
❖ （9）全息型
如图5-12是一种全息直线度测量仪。激光器发出的光经分光镜分为两 束，其中一束反射后经一定的光学系统成平行光落在全息底片上形成 参考光，另一束经散射板后也落在全息底片上形成物光，全息底片经 记录、处理后放回原处。参考光照射底片再现物光，与散射板来的直 接物光产生干涉。当全息底片与光学部件一同沿光轴移动而产生横向 偏移时，屏幕上干涉条纹的数量和形状均发生改变，由此可测得直线 度偏差。这种方法还不完善，精度也不很高。
❖ 用途：测量较长机床导轨水平面内（垂直面内不采用此法） 的直线度误差。
（3） 测微仪法： ❖ 测量基准： 测量平板或基准平尺。 ❖ 偏差值： 用测微仪或指示表测得。 ❖ 用途： 适用中等尺寸的工件测量。
图5-3钢丝法
（4）平晶法 ❖ 基准：平晶工作面。
❖ 偏差值的获得：读取由平晶和被测表面形成的等厚干涉条纹 的弯曲量，求得被测表面相对平晶标准平面的偏差。
4．分类：
❖ 平面线 平面线直线度误差 给定一个方向
❖线
给定两个方向
❖ 空间线 空间线直线度误差 任意方向
如下图所示，实际轴线为一空间线，它的形状误差可能发 生在空间的任意方向，因此，必须用一个以公差值为直径 的圆柱面的公差带，以限制这样的误差фf。
实际轴线最小区域图
二．测量方法
❖ 分类：有两大类
这种干涉仪还可以用光栅衍射的1级来构成。
❖ （8）．偏振测量型
利用偏振光偏振面的变化来测量直线度的典型例子是旋光法。旋光法 测量直线度的基本原理如图5-11。其中的位敏器件是旋光石英楔，由 两块左右旋的石英光楔组成。
❖ 问题2：测哪里的直线度？ （或外表面；水平或垂直面；平面或空间）
❖ 问题3：测量有什么特点？ ❖ 问题4：与长度、角度、表面粗糙度测量有何不同？
测量单位和标准量
❖ 长度单位-um、秒 ❖ 量块、线纹尺 ❖ 光波波长 ❖ 电压、电流标准
测量方法
❖ 测量方案设计
测量方法 测量仪器 安装、定位
测量精度
现代激光准直法，与传统光学准直法相比，照度高、有 效工作距离长。
❖ （6）双光束准直系统
这种方法的原理如图5-7所示。在原来激光准直仪的扩束 系统之后增设一套光束变换棱镜系统Ａ，将原来的一束 激光分为能量相近、相互平行或接近平行的两束光射出。 当从望远镜出射的激光束发生平移、角漂移和变形时， 由于棱镜组A的变换作用，使得通过棱镜A后出射的对称 中心线并不发生变化。
在0～30m范围内可获得1×10－6的相对稳定精度。
❖ （7）相位测量型 典型的例子是双频激光干涉仪直线度测量系统，图5-10 是双频激光直线度测量系统，它的传感元件是由沃拉斯 顿棱镜和一个二面反射镜组成。
图5-10 双频激光干涉仪测量直线度
棱镜与反射镜的相对横向位移量h为
/N h 4 sin / 2 C
有测量基准： （1）直接测量法——统一基准法 （2）间接测量法——节距法
无测量基准： （1）组合法 （2）量规检验法
（一）有基准的测量方法 ❖ 测量基准是对理想线的模拟，常用有
实物基准：标准平面、平尺、平晶、钢丝 重力水平基准，自然基准 光线基准：以光的直线传播为基准
1．直接测量法——统一基准法
以双光束的对称中心线为空间准直基准线，从理论上讲， 空间准直基准线的稳定性不再依赖激光束本身的稳定性。 当棱镜组A安装在可靠的固定位置上时，便实现了空间基 准线的高度稳定，用具有双光电坐标的检测靶可测出这 条中心线相对位置，便实现了高精度准直测量。
分束变换棱镜组A的具体结构如图5-8所示，由图5-9可 看出光束变换后的漂移是关于中心线对称的。
❖ 适用：高精度、光滑、小平面
❖ 对长形工件：可分段法测量，测得值通过图解法或计算法得 到直线度误差
（5） 光线基准法：测量基准为几何光线 ❖ （A）传统的光学准直法
该法是利用测微准直望远镜光轴作为测量基准，通过靶标偏 离光轴的情况来反映被测要素的直线度误差。参见图5-5
图5-5 光线基准法
❖ （B）现代激光准直法：以激光作为基准线。 最基本的激光准直仪的原理如图5—6所示。光源一般为 氦—氖激光器，输出功率为1—2mw。
第五章 形位误差的测量
§5-1 直线度误差测量
主要内容：
1、有基准的测量方法
（基准、仪器、辅具、特点、过程） 直接测量法：统一基准（9种）
间接测量法：节距法（3种）
2、无基准的测量方法 3、直线度误差的评定方法
重点：
节距法测直线度 误差的评定方法
任务：直线度误差的测量
测量对象和被测量
❖ 问题1：测量对象的特点？ （工件、机床或标准器；形状、大小、轻重；材料）
图5—6 激光准直法测直线度
直线度误差通常可用下列公式来表示：
Vx = VI ＋VIV －VII －VIII
Vy = VI ＋VII －VIII －VIV
克服激光束的漂移（角漂移和平行漂移）是提高激光准 直技术的关键之一。克服激光束漂移的影响的其他设计 方案有：菲涅耳波带片法、零级条纹干涉法、不对称位 相板法等。
❖ 用模拟法建立理想直线作为测量时的统一基准，将被测实际线上各被测 点与理想线上相应点比较，以此确定其偏差，最后经数据处理，评定直 线度误差。
❖ 特点：测得值既统一的坐标值。
（1）刀口尺法：
❖ 测量基准：刀口尺、平尺或量块
❖ 偏差值：用光隙的大小类判断范围，
❖ 用途：磨削或研磨的较短表面，如图5-1
Baidu Nhomakorabea
❖ 特点：简便，测量精度可达到1—3m，但难于定量测量。
❖ 测偏差值具体方法：
经验估读；
图5-1 刀口尺法
与标准光隙作比较
❖ 标准光隙：
用量块研合在平晶上 与刀口尺组成。
（2） 钢丝法：如图5-3所示。
❖ 测量基准：张紧的钢丝
❖ 偏差值的获得：读数装置（显微镜）沿被测表面移动，通过 显微视场观察并测量钢丝相对视场中央水平线的偏差。
❖ 方法精度 ❖ 仪器精度 ❖ 影响因素 ❖ 改善精度的措施
一．基本概念
1．直线度误差：
❖ 被测实际线对其理想线的变动量。
❖ 理想线的位置应符合最小条件。
2．最小区域：
❖ 包容被测实际要素时，具有最小宽度或直径的区域。
3．直线度误差的评定原则
❖ 基本原则：最小区域法。
❖ 其他原则：贴切原则、最小二乘原则、两端点连线法。
这种类型的优点是：
❖ 激光束通过大气时，偏振面不发生变化；
❖ 可以进行不连续测量，能够用于测量同轴度。
❖ （9）全息型
如图5-12是一种全息直线度测量仪。激光器发出的光经分光镜分为两 束，其中一束反射后经一定的光学系统成平行光落在全息底片上形成 参考光，另一束经散射板后也落在全息底片上形成物光，全息底片经 记录、处理后放回原处。参考光照射底片再现物光，与散射板来的直 接物光产生干涉。当全息底片与光学部件一同沿光轴移动而产生横向 偏移时，屏幕上干涉条纹的数量和形状均发生改变，由此可测得直线 度偏差。这种方法还不完善，精度也不很高。
❖ 用途：测量较长机床导轨水平面内（垂直面内不采用此法） 的直线度误差。
（3） 测微仪法： ❖ 测量基准： 测量平板或基准平尺。 ❖ 偏差值： 用测微仪或指示表测得。 ❖ 用途： 适用中等尺寸的工件测量。
图5-3钢丝法
（4）平晶法 ❖ 基准：平晶工作面。
❖ 偏差值的获得：读取由平晶和被测表面形成的等厚干涉条纹 的弯曲量，求得被测表面相对平晶标准平面的偏差。
4．分类：
❖ 平面线 平面线直线度误差 给定一个方向
❖线
给定两个方向
❖ 空间线 空间线直线度误差 任意方向
如下图所示，实际轴线为一空间线，它的形状误差可能发 生在空间的任意方向，因此，必须用一个以公差值为直径 的圆柱面的公差带，以限制这样的误差фf。
实际轴线最小区域图
二．测量方法
❖ 分类：有两大类