孔类零件测量(图文并茂版)

万能测长仪原理与结构
图-1 万能测长仪原理图 1-被测工件；2、10-测帽；3-尾管； 4-尾座；5-工作台；
6-量轴；7-毫米刻度尺；8-滚动轴承；9-读数显微镜；
仪器原理
其原理为直接把测件与 精密玻璃尺作比较，然 后利用补偿式读数显微 镜观察刻度尺并读数。 玻璃刻度尺固定在测体 上，因其在纵向轴线上， 故刻度尺在纵向上之移 动量完全与试件之长度 一致，而此移动量可在 显微镜中读出。 因被测工件的被测尺寸 是在仪器毫米标准刻尺 的延长线上，所以无阿 贝误差。
光学灵敏杠杆的对准
测量线与工件的孔径重合的判断 方法
工件只可作x、y方向平移 找折转点
光学灵敏杠杆测量孔径
电子图像测量的测量方法
该测量系统由计算机、图像采 集卡 、摄像系统和驱动控制系 统等部分组成 。图像采 集卡和运动控制卡安装在计算 机内部, 分别与摄像头和伺服电 机进行数据交换 。摄像头竖直 安装在传送带的正上方,其光轴 垂直于传送带所在平面, 被测工 件水平放置在传送带上。为了 获取清晰的工件图像 ,采用 LED 环形光源照明, 让工件均匀受光 , 并使摄像头和环形光源的轴心 尽可能通过工件中心 。这样 ,工 件正好成像在摄像头的中心,拍 摄的图像不仅变形小 、没有阴 影 ,而且质量较高 。
• 光电显微镜分静态光电显微镜和动态光电 显微镜。 就其原理来说分为光度式光电显 微镜(单光电管光度式、双光电管差动光度 式 )和相位式光电显微镜 (相位示波式和相 位脉冲式 )。这里介绍的是相位式静态光电 显微镜在孔径测量方面的应用。
静态光电显微镜的工作原理
由光源发出的光线经聚 光镜照亮目标分划板 S, 分划板上的图案经由投 影物镜在测量面上形成 一缩小实像—— 光学像 点 ,该像点恰好位于显 微镜的物平面上。 此像点经显微物镜成像 , 该像被分光镜分为两路 , 一路成像于目镜分划板 上 ,用于目镜观测 ,另一 路成像于光电接收器的 狭缝上 ,用于光电瞄准。 狭缝的宽度与像点的像 的宽度大致相等。
仪器结构
1-底座；2、11-微动手轮；3-读数显微镜；4-测量座；5-测量轴； 6-万能工作台；7-微调螺钉；8-尾管紧固手柄；9-尾座；10-尾管； 12-尾座紧固手柄；13-工作台转动手柄；14-平衡手轮；15-工作台摆动手 柄；16-微分筒；17-限位螺钉；18-工作台升降手轮；19-锁紧螺钉
图-3 测量座结构图 1-左牵绳环；2-读数显微镜；3-毫米刻度尺；4-测量轴； 5-右牵绳环；6-滑座；7-照明光源；8-摩擦微动装置； 9-测
力重锤；10-限位杆
图-4微动装置结构 1-测量轴；2-转轴；3-摩擦盘；4、7-弹簧；5-传动轴；6-轴套；
8-微动手轮
尾座与尾管
尾座固定在底座右侧的导轨面上，尾管插在尾座的孔中。尾管的测 杆上可装不同的测帽，构成测量中的固定测点。（见图-2）。尾管测 头上可以装置各种需要的测帽，同时通过螺钉的调节，可使其测帽 平面与测座上的测帽平面平行。 在对尾管进行调整时，选择两平面测帽分别装在测轴和尾管的测杆 上（挂上测力重锤）并使测帽两平面轻轻接触, 再用螺丝刀缓慢调整 螺钉7从目镜视场中找转折点
光学灵敏杠杆
D=(n2 - n1) + d D – 待测孔径 d – 光学灵敏杠杆测头直径 n1、n2 – 工具显微镜上的两次读数
光电显微镜运用于孔径测量
• 在瞄准直线端面时 ,是以影像位于振动狭缝中心位 置为瞄准点 ;在瞄准内孔时 ,由于内孔的瞄准面不 是直线而是圆弧表面 ,在其反射时就会使目标像发 生变形 ,形成圆弧瞄准像。因光电倍增管仍是对振 动狭缝两边的光强度变化进行瞄准 ,故而会产生瞄 准误差。 当光电倍增管接收到目标像两边的光强 相等 ,也就是狭缝被目标像均分成两块相等的面积 时就认为目标被瞄准 ,有如下关系:设狭缝长为 L , 狭缝宽度为 H ,被测孔径半径为R ,要使圆弧两边面 积相等 ,则圆弧顶点一定会超过狭缝中心线
图-7内测装置构造图
图-8内螺纹测定装置构造图
光电显微 镜测量测 量方法
表电面子反图射像 式测测量量的仪测 量方法
万能测长 仪原理与 结构
光电显微镜测量测量方法
• 在几何量的测量中 ,往往需要进行非接触式 定位和瞄准 ,光学显微镜由于受人眼鉴别率 的限制 ,其瞄准精度比较低 (最高可达 0. 2 ～ 0. 3μm )而且很难实现自动化 ,采用光电 显微镜 ,不仅提高了瞄准精度 ,而且为检测 自动化提供了可靠的基础。
• 万能工作台
• 为了保证工件的被测尺寸能正确地调整到测量轴线的延长线上，万能工作台 可作5个方位的运动，以使被测尺寸调整到正确测位上。
• （1）工作台升降手轮 18 用来调整工作台升降。升降范围为 0至 105 毫米。 升降数值可由刻度盘上读出。刻度盘上的分度值为 0.5 毫米，右侧旋手用以 限制工作台的下降，而左侧旋手则是用以限制工作台向上升高。要使工作台 固定在任意位置上，则可旋紧手轮的中央旋手。
设圆弧顶点距狭缝最近 边缘为 s,并偏离狭缝中 心线为 Δ,则 Δ为瞄准误 差的一半 ,则有(R+ s) L∫ L - 2 L2R2- L 2dx = HL2 ( 2)仪”、“汞分析 仪”等项目。“光谱检 定装置”除包括建议二 中“比色计” 和 “分光光度计”外 ,还 应包括: “发射光谱仪”、 “ X射线荧光光谱仪”、 “光焰光度计”等项目。
• 底座下方有三个安平螺钉，用来调整底座的水平 位置。
测量座 测量座是测量过程中感应尺寸变化并进行读数的重要部件，主要有 测杆、读数显微镜、照明装置以及微动装置组成。它可通过滑座在 基座床面导轨上滑动，并能用手轮在任何位置固定。测座的壳体是 由内六角螺钉与滑座紧固成一体。 （一）测杆在壳体中的轴承上运动，它通过螺钉固定在其运动范围 内的任何位置上。测杆内装有一根刻划长度为100毫米的精密刻度 尺。 （二）读数显微镜装于测量座的壳体上，采用光学游标式读数原理。 目镜的视度，在测量时可旋转视度圈调整。手轮可带动分划板移动。 手轮可使整组目镜在测量轴线方向做少量移动，测量时可以用其迅 速对正零位。 （三）测量轴微动装置 在测长仪上检定测微表或用电眼装置测小孔时，需要使测量轴作微 量位移，这要靠微动装置来实现，其移动量可小至0.5um。 微动装置是一种摩擦传动机构，结构如图-4，使用微动装置时，可 通过离合手轮来操作。
• 测量横放圆柱形工件直径时，要使工件沿z轴上下移动找最大值，同时还要绕 z轴转动找最小值。只有找准这两个位置上的读数值, 才是被测圆柱形工件的
仪器附件 （一）电眼装置 电眼装置（如图-6所示）包括指示器、绝缘台、支持臂和球形测头四个部分。 它用来测量1－20mm的内孔，可使测量力接近于零。 （二）内测装置 内测装置（如图-7所示）由大测钩、小测钩、小测钩顶针轴和样圈四部分组成， 用来测量内尺寸。 测钩分为大小两种，分别用于不同内径以及不同深度测量。小测钩 66、67 可以 测量孔径由 10 至100 毫米，最大深度可至 15 毫米。一对测钩分别装于测头及 小测钩顶针轴 70 上后，可以用尾管螺钉固定。 样圈 65 是用于内尺寸测量时作为校正规用。在样圈上有刻线标记。 （三）内螺纹测量附件 内螺纹测定装置（如图-8所示）由带有 60°槽的测规、块规夹、浮动工作台、 球形测头和弹簧压板五部分组成，用来测量内螺纹中经。 带有 60°槽的测规 71 是供公制螺纹测定时使用，块规夹 72 用来装夹块规和测 规所组成的尺寸组合体。浮动工作台 74 的作用是使试件迅速处于两触头之间的 需要位置。球形测头 73 共有 11 对，以备在不同试件情况下分别选择使用。弹 簧压板 75 用于浮动工作台上固定试件用。 （四）其他附件 如顶针架、压板、球面测帽、平面测帽、刀刃形测帽、重锤等。
底座
• 底座是用来承载和安放测量座、尾座、万能工作 台等仪器主要部件和各种附件的。
• 在底座左侧内部装有电气设备，左侧盖板上有可 调换的 0.3A 玻璃保险丝和调节照明亮度旋钮，以 及开启或关闭仪器输入电源的开关。
• 底座右侧内部装有平衡装置，是保证工作台在承 受不同重量的工件时能同样轻易地做升降运动。
误差的判别
为了确定轮廓边缘上各像素点与质心的相对位置关系,设 图像轮廓上有 N 个像素点,且第 n 个像素 点的坐标为( Xn , Y n),它与质心之间的欧氏距离为D( Xn, Yn)= ( Xn -X0) 2+( Yn -Y 0) 2 ( 3)该距离的大小可记为轮 廓上第 n 个像素点的力矩大小 。设内孔径轮廓上所有像 素点的质量均为1 个单位 , 且作用方向垂直于该点到质心 的连线 。 则第 n 个像素点对质心( X0 , Y 0) 的力矩为 Tn= ( Xn-X0) 2 +( Y n -Y 0) 2 ( 4) 所以 ,该轮廓上所有像素点对质心的复合力矩为 ∑T = ∑N k=1Tk ( 5) 最后 ,将复合力矩 ∑ T 与预先设定的最大绝对阈值Tmax 进行比较 。若 ∑T ≤Tmax ,则加工精度 满足要求 ,否则作为废品处理 。
图像采集
图像采集是视觉检测系统的首要 环节, 采集到的图像质量好坏直 接影响到后续图像处理的精度 。 一幅图像通常用二维数组 f( x , y) 来表示 , x 和 y 是像素点( x , y) 在 XY 平面中的坐标 , f 则代表该 像素点的亮度值[ 5] 。将被测工 件水平放置在二维工作台上,确保 光轴垂直穿过工件的轴心 ,调节 摄像机直到获取最清晰的图像, 如图 2 所示面粗糙度检查仪的发 展趋势
• （2）旋转微分筒 16，可使工作台产生 0 至 25 毫米横向运动，微分筒分度 值为 0.01 毫米。
• （3）扳动工作台摆动手柄15，可使工作台有±3°倾斜运动。
• （4） 扳动工作台转动手柄13，可使工作台绕垂直轴线旋转±4°。
• （5）在测量轴线方向上，工作台能自由移动±5毫米。见（图-2）
• 在测量长方形工件宽度L时，工件要绕y轴摆动找读数的最小值，同时还要绕z 轴转动找读数的最小值。只有在此两最小值位置上的读数，才是被测尺寸L的 正确值。
• 测量竖放圆柱形工件直径时，工件要绕y轴前后移动找读数的最大值，同时 还要绕y轴转动找读数的最小值。只有找准这两个位置上的读数值, 才是被测 圆柱形工件的直径正确值。
Baidu Nhomakorabea
检测系统的实现
在实验过程中 ,选用了 DH -HV1300FM 型 数字摄像机、MCP814b 型运动控制卡、 MSDA013A1A 型驱动器和 MSMAO12A1C 型交流伺服电机组成测量 系统。以标准环规为例, 用上述方法对其内 径进行了测量实验, 利用 Visual C ++ 6. 0 编写程序, 开发出的测量系统软件部分界面 如图 6 所示 。根据所设计工件的尺寸要求, 计算出内部圆形区域面积的大小 ,将其作为 判断标准。测量时 ,计算机先采集到清晰的 图像, 再按上述图像处理算法, 对图像进行 轮廓提取 ,并分别根据式( 2) 和式( 5) 计算 出中间圆形区域的质心坐标以及轮廓上所 有像素点对质心的复合力矩 ,最后,运用上 述判别准则将所得复合力矩的大小与标准 阈值进行比较, 即可得出工件的误差大小 , 从而判断工件是否合格 。测量结果可以实 时显示,也可以自动进行存储 。