精密与特种工程测量ppt课件
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《精密测量技术》PPT课件
圆分度：将整个圆周进行若干等分。 例：若将圆周n等分，每分度360/n
圆分度误差：分度要素的实际位置相对于理想位置的偏差，用θi表示。
00 10 20
2023/8/18
31
2．零起分度误差
以零刻线的实际位置为基准，确定全部刻线的理论位置，
并由此求得的分度误差称为零起分度误差，用 0 , i
表示。零起分度误差的一般表达式为
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2
一、角度的单位和自然基准
1、角度的单位：
国际单位制：弧度(rad) → 分析、计算 非国际单位：度(°)、分(´)、秒(") → 实际应用（加工、测试） 换算：1°= 60´, 1´= 60", 1rad = 180/π°≈ 57.296°
2、角度的自然基准：
角度自然基准：360°圆周（绝对准确，没有误差）
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29
正弦规按正弦原理工
作，即在平板工作面
与正弦规一侧的圆柱
之间安放一组尺寸为 H的量块，使正弦规 工作面相对于平板工 作面的倾斜角度0 等于被测角(锥)度的 公称值，(如图所示)。 量块尺寸H由下式决 定
sin0 H/L
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第三节、圆分度误差测量
• 一、圆分度误差的概念
直接测量：测量0～360之间的任意 角度
1、测角仪：精密仪器，最小分辨率可达0.01"
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α1
转动工作台，再次瞄准另一个平面，读数α2，
被测角度： A B 1 C 8 (0 21 )
角度基准：分度盘、圆光栅、码盘
圆分度误差：分度要素的实际位置相对于理想位置的偏差，用θi表示。
00 10 20
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2．零起分度误差
以零刻线的实际位置为基准，确定全部刻线的理论位置，
并由此求得的分度误差称为零起分度误差，用 0 , i
表示。零起分度误差的一般表达式为
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一、角度的单位和自然基准
1、角度的单位：
国际单位制：弧度(rad) → 分析、计算 非国际单位：度(°)、分(´)、秒(") → 实际应用（加工、测试） 换算：1°= 60´, 1´= 60", 1rad = 180/π°≈ 57.296°
2、角度的自然基准：
角度自然基准：360°圆周（绝对准确，没有误差）
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正弦规按正弦原理工
作，即在平板工作面
与正弦规一侧的圆柱
之间安放一组尺寸为 H的量块，使正弦规 工作面相对于平板工 作面的倾斜角度0 等于被测角(锥)度的 公称值，(如图所示)。 量块尺寸H由下式决 定
sin0 H/L
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第三节、圆分度误差测量
• 一、圆分度误差的概念
直接测量：测量0～360之间的任意 角度
1、测角仪：精密仪器，最小分辨率可达0.01"
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α1
转动工作台，再次瞄准另一个平面，读数α2，
被测角度： A B 1 C 8 (0 21 )
角度基准：分度盘、圆光栅、码盘
精密与特种加工
精密与超精密加工技术
表7-3 几种典型精密零件的加工精度
零件
激光光学零件 多面镜
加 工 精 度
形状误差 0.1μm 平面度误差 0.04μm
表面粗糙度
Ra 0.01～0.05μm Ra ＜0.02μm
磁头
磁盘 雷达导波管
平面度误差 0.04μm
波度 0.01 ～0.02μm 平面度垂直度误差 ＜ 0.1μm
精密与超精密加工技术
金刚石晶体的面网距和解理现象 ◎金刚石晶体的（111）晶面面网密度最大，耐磨性最好。
◎（100）与（110）面网的面间距分布均匀；（111）面网 的面间距一宽一窄（图） ◎ 在 距 离 大 的 （ 111 ） 面之间，只需击破一个 共价键就可以劈开，而 在 距 离 小 的 （ 111 ） 面 之间，则需击破三个共 价键才能劈开。
精密与特种加工
绪
论
一、精密与特种加工在制造业中 的地位与作用
• 精密加工 • 特种加工
二、课程性质和任务
第一章 精密切削加工
§1-1 概述
一、精密加工及其关键技术简介
• 精密加工及其重要性 • 精密加工关键技术 精密加工机床、金刚石刀具、 精密切削机理、稳定的加工环境、 误差补偿、精密测量技术
二、精密切削加工分类 三、精密加工与经济性
Ra ＜0.02μm
Ra ＜0.02μm Ra ＜0.02μm
卫星仪表轴承
天体望远镜
圆柱度误差 ＜0.01μm
形状误差 ＜ 0.03μm
Ra ＜0.002μm
Ra ＜0.01μm
精密与超精密加工技术
102 加工误差（μm） 101 加工设备 车床,铣床 测量仪器 卡尺 百分尺 比较仪
《精密测量技术》PPT课件 (2)
2020/11/25
12
在给定方向内的直线度
• 当给定一个方向时，误差 带是距离为误差值t的两平 行平面之间的区域；当给 定互相垂直的两个方向时， 误差带是两对给定方向上 距离分别为误差值t1和t2 的两平行平面之间的区域。 如图是一个方向的示例， 棱线必须位于箭头所指方 向距离为误差值0.02mm的 两平行平面内。
跳动是某些形位误差的综合反映。
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§3-1直线度误差测量
• 一、测量方法
• 直线度误差的测量方法分为线差法和角差法两大类。
• (一)、线差法
• 线差法的实质是：用模拟法建立理想直线，然后把 被测实际线上各被测点与理想直线上相应的点相比 较，以确定实际线各点的偏差值，最后通过数据处 理求出直线度误差值。
量时，把平晶置于被测表面，在单色光的照射下、两
者之间形成等厚干涉条纹(如图)。然后读出条纹弯曲
度a及相邻两条纹的间距b值，被测表面的直线度误差
为
a
b2
• (λ为光波波长)。表面凹凸的判别方法是以平晶与被测 表面的接触线为准，条纹向外弯，表面是凸的，反之， 表面是凹的。
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• 对于较长的研磨表面，如研磨平尺，当没有长平晶 时，也可采用圆形平晶进行分段测量．即所谓3点连
直线与直线间的垂直度误差测20201216精选ppt593344垂直度误差的测量垂直度误差的测量大型工件如镗床床身与立柱的导轨垂直度误差的测量见图332首先用自准直仪2和反射镜4按测量直线度误差的方法测出工件1上的a表面的直线度偏差然后放上五棱镜3并将反射镜4放在b表面上进行测量经数据处理得基准面a及被测面b各点的偏差值
•
位置度（ ）
精密测角测量PPT资料
➢ 此外，对于具有偶尔性质的读数误差和照准误差，还可以用 多余观测的方法来减弱其影响。如多于一个测回的观测和接 合读数两次、延续照准两次，取读数的平均数。
二、精细角度丈量方法——方向观测法
留意：零方向：在方法观测法中，观测者根据边长适中、 通视良好、成像明晰的原那么确定的起始方向。
归零：半测回闭合到起始方向。
正、地球曲率矫正等〕、自动记录与计算 有些有自动观测功能 三、测角仪器的主要误差
视准轴误差、程度轴倾斜误差 、垂直轴倾斜误差 、光学测微 器行差
一、精细测角的误差来源及影响
〔一〕外界条件的影响
1、大气层密度的变化和大气透明度
一测回中超限的方向数大于测站上方向总数的1/3时〔包括观测3个方向时，有一个方向重测〕，应重测整个测回。 有图解法、直接法和解析法，其中以图解法运用得最为广泛。 又如目的的背景不好，有时也会增大照准误差甚至照准错误。 2、程度折光的影响 〔旁折光〕
〔三〕照准和读数误差的影响
➢ 照准误差受外界要素的影响较大。例如目的影像的跳动会使 照准误差增大好几倍；又如目的的背景不好，有时也会增大 照准误差甚至照准错误。因此除了选择有利的观测时间外， 作业员仔细担任地进展观测，是提高精度的有效措施。
➢ 光学经纬仪按接合法读数时，读数误差主要表现为接合误差， 读数精度主要取决于光学测微器的质量；采光的位置不适当， 会影响读数显微镜正倒像的照明，使接合误差增大；假设测 微器的目镜调理不佳也会增大接合误差。
仪器
J1 J2
二等 15
三等
测回数
9 12
四等
6 9
限差项目
J1型
J2型
两次重合读数差
1"
3"
半测回归零差
二、精细角度丈量方法——方向观测法
留意：零方向：在方法观测法中，观测者根据边长适中、 通视良好、成像明晰的原那么确定的起始方向。
归零：半测回闭合到起始方向。
正、地球曲率矫正等〕、自动记录与计算 有些有自动观测功能 三、测角仪器的主要误差
视准轴误差、程度轴倾斜误差 、垂直轴倾斜误差 、光学测微 器行差
一、精细测角的误差来源及影响
〔一〕外界条件的影响
1、大气层密度的变化和大气透明度
一测回中超限的方向数大于测站上方向总数的1/3时〔包括观测3个方向时，有一个方向重测〕，应重测整个测回。 有图解法、直接法和解析法，其中以图解法运用得最为广泛。 又如目的的背景不好，有时也会增大照准误差甚至照准错误。 2、程度折光的影响 〔旁折光〕
〔三〕照准和读数误差的影响
➢ 照准误差受外界要素的影响较大。例如目的影像的跳动会使 照准误差增大好几倍；又如目的的背景不好，有时也会增大 照准误差甚至照准错误。因此除了选择有利的观测时间外， 作业员仔细担任地进展观测，是提高精度的有效措施。
➢ 光学经纬仪按接合法读数时，读数误差主要表现为接合误差， 读数精度主要取决于光学测微器的质量；采光的位置不适当， 会影响读数显微镜正倒像的照明，使接合误差增大；假设测 微器的目镜调理不佳也会增大接合误差。
仪器
J1 J2
二等 15
三等
测回数
9 12
四等
6 9
限差项目
J1型
J2型
两次重合读数差
1"
3"
半测回归零差
《工程测量课件完整版PPT》
基于激光测距的测量技术
激光测距技术利用高频脉冲激光束测量物体与测量仪之间的距离，具有高精 度、非接触等优点，广泛应用于建筑、工程和地形测量等领域。
精密测量技术与应用
精密测量技术通过使用高精度仪器和方法，可以达到亚毫米级甚至亚微米级的测量精度，适用于需要高 度准确性的工程和科学研究。
工程测量在建筑、土木、采矿 等领域的具体应用
工程测量在建筑、土木、采矿等领域中的具体应用包括地形测量、建筑物定 位、施工监测和资源调查等，为这些领域的工作提供必要的测量支持。
工程测量中的法律法规及遵守 措施
工程测量涉及诸如土地权属、安全规定和数据保护等法律法规，测量人员需 严格遵守相关规定，确保测量工作的合法性和准确性。
工程测量的未来发展趋势
工程测量的应用领域和意义
1 应用领域多样
2 提高工程效率
3 保障环境可持续发
展
工程测量广泛应用于建
通过精确的测量数据，
筑、土木、采矿等领域，
能够优化设计和施工流
工程测量可以确保环境
确保工程质量和安全。
程，节约成本并减少风
资源的合理利用和保护，
险。
促进可持续发展。
测量基本概念和术语
1 基准点
参考点或参考系，用于确定其他测量 点的位置。
随着科技的不断进步，工程测量将继续发展，应用更先进的仪器和技术，提高测量精度和效率，推动工 程领域的创新与发展。
平面测量
用于测量地表平面位置和距离。
高程测量
用于测量点的垂直高度和地形的起伏。
三角测量
通过观测和计算三角形的边长和角度来测量距离和位置。
GPS测量原理和技术
全球卫星定位系统（GPS）借助卫星信号实现位置定位和导航，广泛应用于工程测量、导航和地理信息 系统等领域。
精密水准测量 PPT
② 水准标尺的分划必须十分正确与精密，分 划的偶然误差和系统误差都应很小；
③ 水准标尺在构造上应保证全长笔直，并且 尺身不易发生长度和弯扭等变形 ；
④ 在精密水准标尺的尺身上应附有圆水准器 装置，作业时扶尺者借以使水准标尺保持在 垂直位置；
三、精密水准测量的误差来源及 影响
1. 仪器误差
1) i角的误差影响
二、精密水准仪和水准尺的主要 特点
精密水准仪的主要特点：
① 高质量的望远镜光学系统 ② 坚固稳定的仪器结构 ③ 高精度的测微器装置 ④ 高灵敏的管水准器 ⑤ 高性能的补偿器装置
大家有疑问的，可以询问和交流
可以互相讨论下，但要小声点
9
精密水准尺的主要特点：
① 当空气的温度和湿度发生变化时，水准标 尺分划间的长度必须保持稳定；
尺上产生误差．水准测量作业中各测段的测站数目
应安排成偶数，且在相邻测站上使两水准标尺轮流
作为前视尺和后视尺。
2.外界因素引起的误差
1) 温度变化对i角的影响
i角与时间成比例地均匀变化，则可以采取改变观 测程序的方法在一定程度上来消除或削弱这种误差 对观测高差的影响。在相邻两个测站上，对于基本 分划和辅助分划的观测程序可以归纳为：
两排分划，右
边注记为0－300cm， 称为基本分划；左 边注记为300－ 600cm，称为辅助 分划。基本分划与
辅助分划相差一个 常数301.55cm，称 为基辅差，又称尺 常数。
两排分划，错
开5mm。左边是单 数分划，右边是双 数分划，右边注记 是米数，左边注记 是分米数，分划注 记恒比实际数值大 了一倍，读数应除 以2才为实际的高度。
精密水准尺
精密水准尺的分划印刷 在铟瓦合金钢带上，由 于这种合金的温度膨胀 系数很小，长度准确而 稳定。铟瓦合金钢带不 受木质尺身伸缩的影响， 以一定的拉力将其引张 在木质尺身的凹槽内。 水准尺的分划为线条式， 水准尺的分划值有 10mm和5mm两种，与 所用水准仪的测微器相
③ 水准标尺在构造上应保证全长笔直，并且 尺身不易发生长度和弯扭等变形 ；
④ 在精密水准标尺的尺身上应附有圆水准器 装置，作业时扶尺者借以使水准标尺保持在 垂直位置；
三、精密水准测量的误差来源及 影响
1. 仪器误差
1) i角的误差影响
二、精密水准仪和水准尺的主要 特点
精密水准仪的主要特点：
① 高质量的望远镜光学系统 ② 坚固稳定的仪器结构 ③ 高精度的测微器装置 ④ 高灵敏的管水准器 ⑤ 高性能的补偿器装置
大家有疑问的，可以询问和交流
可以互相讨论下，但要小声点
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精密水准尺的主要特点：
① 当空气的温度和湿度发生变化时，水准标 尺分划间的长度必须保持稳定；
尺上产生误差．水准测量作业中各测段的测站数目
应安排成偶数，且在相邻测站上使两水准标尺轮流
作为前视尺和后视尺。
2.外界因素引起的误差
1) 温度变化对i角的影响
i角与时间成比例地均匀变化，则可以采取改变观 测程序的方法在一定程度上来消除或削弱这种误差 对观测高差的影响。在相邻两个测站上，对于基本 分划和辅助分划的观测程序可以归纳为：
两排分划，右
边注记为0－300cm， 称为基本分划；左 边注记为300－ 600cm，称为辅助 分划。基本分划与
辅助分划相差一个 常数301.55cm，称 为基辅差，又称尺 常数。
两排分划，错
开5mm。左边是单 数分划，右边是双 数分划，右边注记 是米数，左边注记 是分米数，分划注 记恒比实际数值大 了一倍，读数应除 以2才为实际的高度。
精密水准尺
精密水准尺的分划印刷 在铟瓦合金钢带上，由 于这种合金的温度膨胀 系数很小，长度准确而 稳定。铟瓦合金钢带不 受木质尺身伸缩的影响， 以一定的拉力将其引张 在木质尺身的凹槽内。 水准尺的分划为线条式， 水准尺的分划值有 10mm和5mm两种，与 所用水准仪的测微器相
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4.2 一次范数最小平差方法 4.3 改进型一次范数最小平差
根据你对所学知识的理解，论述一下精 密测量技术在工程中有哪些应用（具体 写一个方面）。 要求：封面 （题目、学号、姓名) 字数（1500—2000字）
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第三章 GPS在精密工程测量中的 应用
1. GPS卫星定位系统 Globle Position System 1.1 GPS组成
系统误差：在相同的观测条件下作一系 列的观测，如果误差在大小和符号上按 一定的规律变化，或者为一常数，这种 误差称为系统误差。 例如：钢尺量距、由尺长误差引起的距离 误差与所测距离的长度成正比地增加 粗差：是指比在正常观测条件下所可能 出现的最大误差还要大的误差。 例如：观测时大数读错
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……
正在或即将建设的大项目： 长江三峡水电工程 南水北调工程
……
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1.3 发展方向
（1）对经典测量理论和方法的研究 例：以极坐标测量为例 （2）减弱环境因素作用的影响 例：大气折光、温度 （3）研究合理的数据处理方法 （4）专用测量仪器的进一步研究 传感器纳入测量单元→构成高精度自动测控 系统
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2.1 数据探测法（LS） 2.2 抗差最小二乘法（LH法）
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3. 异常值的探测
精密工程测量中，观测值的异常包含两 个方面：粗差、观测体本身的显著变化
3.1 残差的性质和应用
为了总结变形体的变化规立各种形变监控模型。 统计分析模型 确定性模型 混合模型
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d. 在工作内容及对象上，传统的工程测量 包含的范围广、精度低，而精密工程测 量包含的范围小、精度高； e. 显示出多学科相互结合相互补充的测量 领域； f. 仪器设备必须有很高的性能和适合于从事 服务对象的专门要求。
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1.2 我国的精密工程测量情况
大亚湾等核电站 点位误差在 0.1mm 核反应堆堆心各构件安装的同轴度 误差 不大于 0.2mm
GPS系统由空间部分、地面控制部分和用 户部分组成。 空间部分：由21颗卫星加3颗备用卫星组成， 均匀分布在 6 个轨道面上，离地面高度 2 万余km，轨道倾角55度。
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地面控制部分：任务是确定卫星位置，更 新卫星发布的信息，对整个系统进行维 护。 用户部分：由于GPS是一种被动式的定位系 统， GPS 卫星只发射而不接收信号，系 统不管理用户，故用户可以无限多，只 要有GPS接收机，就可接受GPS卫星信号， 而且与其他用户无关，具有很好的隐蔽 性。
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3.2 单个异常值检验
格拉布斯ESD统计检验 狄克松统计量检验
3.3 多个异常值检验
样本分位值检验
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4. 稳健估计方法 4.1 稳健估计
一个良好的稳健估计方法应该满足以下几 点： （1）找出的解是合理的，即使不为最优也 应当是十分好的。 （2）如果实际的模型有较小的偏离，则对 应的解应具有较高的稳定性。 （3）即使在样本中有小部分观测值有较大 的系统偏离，也仅归结为模型的小偏离。 （4）即使模型有较大的偏离，也不会造成 16 ppt课件 灾难性后果。
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1.2 原理
按定位时 GPS 接收机所处的状态，可将 GPS定位分为静态定位和动态定位。 静态定位：指将接收机静置于测站上连续 观测一段时间，以确定一个测站点在 WGS-84坐标系中的三维坐标（绝对定位） 或两个测站点之间的相对位置（相对定 位）。 动态定位：至少有一台接收机处于运动状 态，测定的是各观测历元相应运动的点 位（绝对定位或相对定位）。
精密与特种工程测量
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第一章 绪论
1. 精密工程测量的特点及其发展 1.1 精密工程测量的特点
（1）概念：所谓精密工程测量，主要是指 结合现代测绘科技的新进展，研究和解决 大型工程或特种工程对测量的高精度、可 靠性、自动测控等各个方面要求的测量科 学。
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（2）特点
a. 精密工程测量是工程测量学科的一个重 要组成部分，代表着工程测量的新进展 和先进技术； b. 它仍沿用测量学的基本理论和方法，获 取测量信息；只是在精度方面有更高的 要求； c. 区别于传统工程测量的一个主要方面是， 需要形成一套专门为高精度测量所需的 理论、方法和技术；
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2. 精密工程测量实施方案 2.1 方案设计的要求
（1）收集各种有关的资料及深刻理解对精 度要求的涵义 （2）找出关键问题及拟定处理方案 （3）成功经验的吸收 （4）能考虑以不同方法进行验证 （5）方案设计的基本步骤
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2.2 方案设计的基本步骤
（1）对工程区的环境条件、工程及水文地质、气 候的特点等进行详细的分析及描述，并分析总 结这些条件对测量作业的影响。 （2）工程区基准的选择及确定，在详细进行精密 分析和遵循有关“规范”条款的基础上，兼顾 整个工程建设的需要，提出控制方案和施测方 法，以及对精度进行预估等。 （3）确定出测量中的关键精度所在，并结合自己 的经验以及广泛吸收同类工程成功的实例，提 出数个实施方案。 （4）数据处理的方法。 （5）对方案可行性的论证，工作量及经费的概算 8 ppt课件 等。
第二章 数据可靠性及异常值检验
误差来源：仪器设备、观测的环境条件、 人为因素
1.1 概念
偶然误差：在相同的观测条件下作一系 列的观测，如果误差在大小和符号上都 表现出偶然性，这种误差称为偶然误差。 例如：仪器没有严格照准目标、估读水准 尺上毫米数不准、气候变化对观测数据 产生微小变化
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1.2 提高精度的措施
（1）选择合宜的仪器及设备 （2）合理处理外部环境因素的影响 （3）数据处理
1.3 粗差的检验
函数模型：数据探测法 随机模型：稳健估计法 验后方差估计法
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函数模型又称为均值漂移模型，其思想 是在正式进行最小二乘平差之前探测和 定位粗差，然后剔除含粗差的观测值， 得到一组比较纯净的观测值，然后在进 行最小二乘计算； 随机模型又称为方差膨胀模型，方法是 根据逐次迭代平差的结果来不断改变观 测值的权或方差 — 协方差，最终使粗差 观测值的权趋近于零或方差 — 协方差趋 近于无穷大。