角度测量概述

工作台12
1自准直 望远镜
主轴
平行光管
读数显微镜
转臂 立柱
底座
螺钉8锁紧度盘和主轴13 螺钉7锁紧圆盘9和转臂3 一体
度盘和圆盘
光学自准直仪(望远镜)
1光源
2自准直分划板
3 物镜 4反射面 5测微分划板
6目镜
自准直仪（带有光源和分划板）
自准直仪的分度值有0.1″、0.2″和1″几种。


o
0
4、圆光栅
组成：一对光栅盘： 定光栅、动光栅,
环形圆பைடு நூலகம்栅
原理：直径、栅距相同,偏心叠合在一起，产生莫 尔条纹；当光栅盘相对转动时，莫尔条纹同步移动。
精度：±0.2" （误差平均效应）
分辨力：±10"、±20" 分类：径向光栅、切向光栅、环形光栅
环形莫尔条纹
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6、圆感应同步器
0 (2 1)
角度基准：圆周分度装置、自准直仪 测量对象：被瞄准平面具有较高的反射率
测角原理
被测件 瞄准器 工作台 主轴 读数 读数 圆分度器件 瞄准器: 自准直 望远镜
a
2 1
测量时先用瞄准器瞄准被测件上组成被测角的 第一个几何要素(可能是点、线、面)由读数装 置读得读数1 ，然后使圆分度器件、主轴、工 作台及被测件一起回转，直至瞄准器瞄准组成 被测角的第二个几何要素，读得读数2 。根据 被测角的定义作简单的数据处理，便可得被测 角度值。
2、测角仪测量角度——选题3
测角仪：精密仪器，最小分辨率可达0.01" 直接测量：测量0～360之间的任意角度 构成：1－工作台：固定被测件 4－自准直光管：对准目标
5－读数装置：瞄准读数 原理：先瞄准被测件的一个平面，读数α
1
转动工作台，再次瞄准另一个平面，读数α 2， 被测角度： ABC 180 ( 2 1 ) 角度基准：分度盘、圆光栅、码盘 测量对象：角度块、多面棱体 被瞄准平面具有较高的反射率
a
2 1
180
绝对测量法

180o (M B M A )
当两次读数分别在0刻线的 两侧时,较小的读数应加上 360度。
o 0 a
360 2 1 360 1 2
180
相对测量法
构成：旋转工作台：固定被测件 标准角度块：角度基准 自准直仪：测量角度偏差 原理：先放置标准角度块，自准直仪瞄准读数α 1； 放置被测工件，自准直仪再次瞄准读数α 2； 被测角度：
组成：转子(a)：激励绕组，连续绕组 定子(b)：感应绕组 正弦绕组、余弦绕组 原理：转盘相对定盘转动，在绕组中产生感应电势； 经过电路处理，可获得转角信号。 基准：360°，圆周封闭准则 精度：低于圆光栅 应用：抗干扰能力强，适于加工现场使用。
N 为极数，即转子连续绕组导 体数；θ为转子转角
三、角度测量的类型
外锥
D d
tan 2 l (5 11)
**用三坐标测量机测量外锥体锥度 测量时应尽可能选择靠近锥体两 端的横截面A、B为测量截面， 即使轴向间距尽可能的大，每个 截面上各测三点坐标 (x1，y1, z1)、 (x2，y2，z2)、 (x3, y3, z3)、 (x4, y4,z4)、 (x5， y5, z5)、 (x6,y6,z6) 求得直径DA和DB，则锥体的锥 度又可用下式求得
按测量对象可分为3种类型：
角度的直接测量与间接测量 角度的绝对测量与相对测量
单一角度：例如，v形导轨的夹角、燕尾槽角度等；
圆锥零件的锥形角：例如，刀具的锥柄、机床主轴的锥孔等；
圆周分度器件：例如，分度盘、多齿盘、多面棱体以及 各种齿轮、花键等。
主要内容
• §1 角度和圆锥角的测量
• §2 圆周分度误差的测量 • §3 能自动计数的角度测量技术
2 K 2 105 (秒)
＊小角度测量原理（检定自准直仪或水平仪）

2

i
1um 1000mm
1um i 106 (弧度) 1000mm 0.2(秒)
三、坐标法（间接测量） 图5—9 用万能工具显微镜测锥度
一维测长仪器一般仅用于前述的平台测量。凡是带有二维或三 维坐标测量装置的测长仪器，均可实现平面角度的坐标测量。
1．用等径圆柱和量块测两内表面的夹角和内锥角
t
r
量块尺寸
O2 B BC r sin O1O2 2r t 2r (5 1)
r
t arcsin 2r
(5 2)
用等径圆柱测V形块夹角 V形块对称：测量尺寸
t
r
O2 P sin 2 O1O2
t+d O2 P = 2 O1O2 = d
用正弦尺测外锥锥度
测量范围：<45°，精度:3″～5″
原理： 间接、相对测量 正弦尺 测量高度，计算角度：
h L sin 2 0
存在高度差时： 测出a,b两点的高度差为n则
2 2 0 2
a b 0则 2 0
锥度误差
n a b K (弧度) l l
一、比较法 二、平台法 三、坐标法 四、用带圆周分度 装置的仪器测量 五、光波干涉法
§1 角度和圆锥角的测量
一、比较法
用于车间， 属于间接测量。
用角度样板检查角度 观察光隙 大小
用角度极限样板检查角度
小端接触 大端接触
工件
工件
二、平台法
先测量长度尺寸再计算角度。 属于间接测量 用于车间
在平台/平板上放置计量器具和工具实现测量。 1．两内表面的夹角和内锥角的测量 2. 两外表面的夹角和外锥角的测量
ABC 180o (2 1 )
(1)用自准直望远镜瞄准测量
被测件与自准直光管相对转动
(2)用自准直望远镜+平行光管瞄准测量
利用平面镜转动性质 提高对准精度!
D1 - D2 2 tan α = H
**在工具显微镜上用测角目镜测量角度
各种角度样板和切削刀具上的角度、螺纹塞规和丝 杠上的牙型半角、齿条上的齿形角等均可在工具显微镜 上用测角目镜进行测量。采用影像法测量时，需使工具 显微镜成像的平行光与被测角度所在平面垂直，通过调 焦即可在目镜视场内得到被测角边缘的轮廓象。旋转目 镜分划板，使中央米字虚线分别与被测角两边轮廓对准， 即可在目镜的读数显微镜中读数，两次读数值之差就是 被测的角度值。
平台测量一般是利用通用的量具、量仪(千分尺、 卡尺、百分表、比较仪等)、长度基准(量块)、辅助量具 (平板、平尺、直角尺、正弦规等)和其它辅助器具(圆柱、 心轴等)来测量零件的长度尺寸和角度尺寸。由于测量 是在作为测量基准的平台上进行，因此称为平台测量。
平台法属于间接测量，测量精度应按函数误差来分析
测量尺寸：M1、 M2
2）用一对等径圆柱测量时，先测出M1，再在两圆柱下 垫上尺寸为a的量块，测出M2，则内燕尾槽的斜角为： 测量尺寸：M1、 M2
arctan[( M 2 M1 ) / 2a]
用钢球测内锥角
D d 对边 2 2
Aa
d D 斜边 A a 2 2
• 角度块可以单独使用，也可以根据被测角度大小， 由两块或三块角度块组合使用。
圆周分度器件： 圆周分度：将圆周等分，从而得到所需的角度称为圆分度。 圆分度器件： 实现圆分度的器件。如度盘、圆光栅盘、圆磁栅盘、圆感 应同步器、多面棱体和多齿分度台等均可作为圆分度标准 器（即角度的实物工作基准）。还有些机械零件，如高精 度蜗轮、高精度齿轮及花键等也可视为圆分度器件 使用最普遍的是度盘和多面棱体。
应用：测量圆分度误差（自准直仪）
精度：±0.5"～±1"
3、多齿分度盘
组成：上齿盘、下齿盘， 直径、齿数、齿形相同 齿数：360、720、1440 原理：下齿盘固定不动， 上齿盘抬起脱离啮合后，
即可绕其主轴旋转，
再次啮合，即可根据转过的 齿数多少进行精确分度． 精度：±0.1" （弹性变形实现误差平均效应）

α t+d sin = 2 2d
用等径圆柱测V形块夹角
V形块不对称：测量尺寸 h1 h2 h3
P2
r P1
h2
h2 -h1
h3 h1
h h cos 2 d
3 左
h h cos 2 d
2 右

1

1
*用标准圆柱测量内燕尾槽的斜角
可用两对不等直径的标准圆柱 测量，也可用一对等直径的标准圆 柱测量。 1） 用两对不等直径圆柱测量时， 将半径为r1和r2的圆柱先后塞进燕 尾槽内，并紧靠燕尾槽两内斜面， 用量块组试塞的方法确定或用测孔 径量具测定圆柱间的间距M1和M2， 内燕尾槽的斜角可由下式确定：
二、角度的实物基准
1、角度块规：
形状：三角形（1个角度） 长方形（4个角度）
材料：与量块相同（稳定、耐磨）
基准：工作面的夹角 应用：测量零件角度，相对测量基准 精度：0级:±3"，1级:±10"，2级:±30"，

角度块与长度量块一样，也有各种不同工作角的角 度块组合成套。成套的角度块常见有94块组、36块 组和7块组三套。 多值角度块 单值角度块
*影像测量法
影像测量仪：
原理：光源→目标→镜头→CCD→图像 →计算机→数据处理→测量结果 特点：快速－可以直接获取角度值； 智能－无需瞄准和对准，自动测量； 精准－高放大倍率、亚像素细分
零件 工作台 准直透镜 CCD摄像机
物镜
光源
对象：平板类零件
四、用带圆周分度装置的仪器测量
常用的带分度装置的仪器有： 角度规、分度头、分度台、测角仪、经纬仪、万能工具 显微镜的测角目镜，以及万能工具显微镜和三坐标测量 机的测角附件等。 仪器特点 均有一个标准圆周分度装置(如光学分度盘、圆光栅盘、 圆感应同步器等)。 测量方法：绝对测量、相对测量