第一章 几何量计量基础知识

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它的测量效率高,对环境条件要求不高,适宜在车间使用,但其示值 范围小,阻碍了它的发展。
(4)应用电学原理测长是在20世纪30年代初期发展起来的。
首先出现的是应用电感原理的测微仪。后来由于电子技术的发展,电 学原理的测长技术发展很快。它可以把微小误差放大到100万倍,并且电子 线路还能实现各种演算和自动测量。
长度量值的传递体系
米定义
?
自 然 基 准
实 物 基 准
国际单位制和长度单位米
1889
1960
1983
四、几何量计量内容: 光波波长、量块、线纹、平直度、表面粗糙 度、角度、通用量具、工程测量、齿轮测量、 座标测量、几何量量仪、经纬仪类仪器
工程测量
工程测量也可称为精密测量,包含的内容较多,主要有形状 和位臵误差的测量、螺纹的测量、其他几何尺寸的测量。
基本的测量方法
直接测量和间接测量(大油罐): 绝对测量和相对测量(量块): 接触测量和非接触测量(棉线) 单项测量和综合测量(曲轴)
手动测量和自动测量
工序测量(现场、机床自测)和终结测量 主动测量(也叫在线测量)和被动测量。
基本的测量方法
直接测量和间接测量(大油罐):
直接测量是将被测长度与已知长度直接比较,从而得出 所需的测量结果,是常用的测量方法。
几何量计量为十大计量之一(几何量、力学、热工、电磁、 无线电、时间频率、声学、光学、化学、电离辐射) 最先形成并发展的一个计量技术领域(发展最早、占有的比 重最大)
许多其他物理量的测量可转为长度量的测量。
工业上,应用广泛;精密计量与测试是工业发展的基础和先 决条件之一。 日常生活离不开长度计量
6.比对:在规定条件下,对相同准确度等级的同类基准、标准
或工作用计量器具之间的量值进行比较的过程。
二、测量过程
1.测量的基本方程式 测量就是将被测量与一个作为测量单位的标准量进行比较, 以求其比值的过程。可用一个基本公式来表示,即 L=Ku 式中 L—被测长度(被测量);
u—长度单位(标准量);
这些空间坐标值既可以是一维的,也可以是二维和三维的坐标 值。 几何量量仪 几何量仪器是利用机械、光学、电学、气动或其他原理将被 测量转换为可直接观测的指示值或等效信息的器具。
按原理可以分为机械量仪、光学量仪、气动量仪、电动量仪。 任何一台量仪仪器都包含一个重要部件既基准部件,它是决定 几何量仪仪器准确度的主要环节,如精密丝杠、光栅尺、度盘、 激光器等。
2.测量:是指为确定被测对象的量值而进行实验的过程。
3.测试:是指具有试验性质的测量。也可以理解为试验和测量 的全过程。 通常不一定要求测出具体值。检验的主要对象是工件。
4.检验:是判断被测物理量是否合格(在规定范围内)的过程,
5.检定:为评定计量器具的计量性能(准确度、稳定度、灵敏
度等),并确定其是否合格所进行的全部工作。检定的主要 对象是计量器具。
3.高速度:
因为加工机械的运动速度已经提高到1m/s以上.20世纪80年代以前
开发研制的仪器已经赶不上需要。如惠普公司的干涉仪市场被英国雷尼 绍公司抢占的比例很大,就是因为后者的速度达到1m/s。
4.测量方式向多样化发展
(1)多传感器融合技术在制造现场中的应用。 (2)积木式、组合式测量方法。 (3)便携式测量仪器。 (4)虚拟仪器。 (5)智能结构。
(2)应用光学原理的测长技术也出现较早。
19世纪末出现立式测长仪,20世纪20年代前后已应用自准直、望远镜、 显微镜和光波干涉等原理测长,使工业测量进入不接触测量领域,解决了 一些小型复杂形状工件,例如螺纹的几何参数、样板的轮廓尺寸和大型工 件的直线度、同轴度等形状和位臵误差的测量问题。
(3)气动原理的测长技术是20世纪20年代后期发展起来的。
纳米测量
5.高灵敏、高分辨率、小型化、集成化。 如,将光谱仪集成到一块电路板上。 6.标准化 7.测量尺寸继续向着两个极端发展 8.实现各种溯源的要求 (1)自标定、自校准 (2)现场直接标定
(3)纳米溯源
9.围绕微型机械设计理论开展的测试、理论分析工作
§1—3
测量的基本概念
(1)在机械制造业中最早应用的是机械原理的测长技术。
如公元前1400年,中国出现象牙尺; 公元9年,中国制出新莽卡尺;1631年发明游标细分原理;
18世纪中叶,人们已应用螺纹放大原理进行长度测量。
1848年,法国的帕尔默发明外径千分尺。 1890年,美国的艾姆斯制成百分表和千分表。
机械测长技术迄今仍是工业测量中的基本测量技术之一,它能达到很高 的精确度。
三、几何量计量的任务:
1、研究确定长度单位的定义
2、研究建立、保存长度的基准和标准:
定义的复现与实物化
3、组织长度量值传递,开展计量器具检定、修理,确保量 值准确、一致。 过程:从单位-产品 渠道:量传; 载体:计量器具;
内容:检定、修理;
密测试。
从发展的角度和工程的角度看
目的:
4、研究新的计量测试方法、新的计量器具、开展几何量精
(5)60年代中期以后,逐步应用电子计算机技术。
电子计算机具有自动修正误差、自动控制和高速数据处理的功能,为
高精度、自动化和高效率测量开辟了新的途径,因而在长度测量中应用得 越来越广泛。
(6)现代测量技术已经发展成为精密机械、光、电和电子计 算机等技术相结合的综合性技术。
六.几何量计量与测试技术发展趋势 总体上,现代的计量测试科学技术将
周节和周节累计误差等,通过对测量结果的分析,可反映出引
起误差的工艺因数。 综合误差是指单面啮合综合测量和双面啮合综合测量,可以高 效率地评定齿轮传动的工作质量。 整体测量是将每个齿的齿形误差以及各齿的相互位臵误差用 整体误差曲线图形反映出来,可确切分析各单项误差的影响
坐标测量
坐标测量是一种用于测量零件或部件的几何尺寸、形状和相 互位臵的测量方法,通过测量空间任意的点、线、面以及相互 位臵,获得被测量几何型面上各测点的几何坐标尺寸,再由这 些点的坐标值经过数学运算求出被测零部件的几何尺寸和形 状位臵误差。
本节主要内容
一、与测量有关的几个基本概念
1、计量学及其研究的内容 2、计量的具体表现方式:
二、测量过程
1、测量的基本方程式
2.测量过程四要素: 测量对象和被测量
测量单位和标准量
测量方法 测量精度
一、与测量有关的几个基本概念
1.计量学:研究测量,保证量值统一和准确的一门科学。 计量学研究的内容:
五、发展简史: 1.长度单位发展史
足等作为长度的单位。但人的手、足大小不一,在商品交换中遇到了
在古代,人类为了测量田地等就已经进行长度测量,最初是以人的手、
困难,于是便出现了以物体作为测量单位,如公元前2400年出现的
长度单位经历了多次演变后,1496年和1760年,英国开始采用端面
古埃及腕尺,中国商朝出现的象牙尺和公元九年制造的新莽铜卡尺等。
(2)测量单位和标准量
常用的长度单位和角度单位; 体现形式:在测量过程中,测量单位必需以物质形式来体现。 能体现测量单位和标准量的物质形式有光波波长、精密量块、 线纹尺、各种圆分度盘等。
(3)测量方法 完成测量任务所用的方法、量具或器具,及测量条件 (含标准器、接触方式、定位方法、环境条件等)的总和。
从宏观向微观发展; 从静态计测向动态计测发展; 向测量特大、特小、极强、极弱、超高、超低等极端情况的两端发 展; 逐步用现代化的自动检测、信号转换、电测技术加上微处理器或微 型计算机取代容易造成人为误差的单凭手和眼操作、观察和计算的 落后技术,实现测量-处理-控制一体化。
根据先进制造技术发展的要求以及精密测试技术自身的发展 规律,预计以下几个方面需要发展。 1.不断应用新的物理原理及新的技术成就
(1)新型塞曼双折射双频激光器的发明极大地提高了双频干涉仪的测量 速度; (2)基于He-Ne激光腔镜移动中两偏振光相互竞争原理实现自定标位移传 感器等。 (3)视觉测试技术应用
2.高精度:
如微电子工业中要求10nm量级的定位精度,同时晶片尺寸还在增大, 达到300mm ,这意味着测量定位系统的精度要优于3×10-8,相应的激 光稳频精度应该是1×(10-8~10-9)数量级。
K—比值。 上式称为测量的基本方程式。
这里所指的长度是广义的,这个“长度”包括长度值(线 值)、角度,以及被测几何形体表面的形状、位臵和粗糙 度等各种形式的几何量。
2.测量过程四要素 一个完整的测量过程包括四要素:测量对象和被测量、测 量单位和标准量、测量方法、测量精度。 (1)测量对象和被测量 A.对象:测量所指向的具体物体。多种多样,如:工件、器 具、标准器等。 B.被测量:通常为几何量。 a.不同的被测对象有不同的被测量。(如图) b.同一被测对象其被测量可能是多种的。 c.复杂零件还有复合的被测量,如滚刀的螺旋线误差。 C.被测对象和被测量的特征是设计测量方法的主要依据。 在被测量和标准量的比较过程中,对被测量的分析研究是非 常重要的。
形状和位臵误差是零件制造误差的组成部分,可以影响到零
件的功能和装配互换性。 按形位公差的国家标准,形状误差包括直线度、平直度、圆 度、圆柱度、线轮廓度、表轮廓度6个项目。位臵误差包含 平形度、垂直度、倾斜度、同轴度、对称度、位臵度、圆 跳动和全跳动8个项目。 螺纹的测量:单项、综合 其他几何尺寸的测量:内外尺寸、交点尺寸、光滑极限量

环 规
电子塞规
塞 规
莫氏圆锥量规
7:24 圆锥量规
齿轮测量
齿轮传动是机械传动中最重要的一种方式,齿轮的制造精度直
接影响齿轮传动的准确性、工作平稳性和载荷分布的均匀性 根据不同的测量目的,可将测量的测量方法分为单项测量、综 合测量和整体测量。
单项测量是测量齿轮的某些单项参数,如齿形误差、齿向误差、
§1—1几何量计量简介
wenku.baidu.com一、什么是几何量计量:
几何量计量又称长度计量,是对各种物体的几何尺寸和几何 形状的测量,以及为使几何量量值的准确和统一而必须进行
的计量工作。
任何一个物体都是由若干个实际表面所形成的几何实体,几 何量是表征物体的大小、长短、形状和位置等几何特征的量。
二、几何量计量的地位和作业:
和线纹的码基准尺作为长度基准。1789年法国提出建立米制,1799
年制成阿希夫米尺。 在机械制造业中最早应用的是机械原理的测长技术。1631年发明游
标细分原理。18世纪中叶,人们已应用螺纹放大原理进行长度测量。
机械测长技术迄今仍是工业测量中的基本测量技术之一,它能达到很 高的精确度。
2.计量器具的发展历史:
龙门式机床的测量
百分比较仪 千分比较仪
双面百分表
杠杆百(千)分表
数显百(千)分表
经纬仪类仪器
纬仪可用来测量空间两个或两个以上目标之间的水平
角,也可测量空间目标至水平面之间的垂直角。
经纬仪类仪器是在大地测量、工程测量、矿山测量工 作中广泛使用的精密仪器,测绘部门使用最广,在军工
生产或机械制造部门,通常用于大型工件、设备的安装
和定位。
五、发展简史:
1.长度单位发展史
在古代,人类为了测量田地等就已经进行长度测量,最初是 以人的手、足等作为长度的单位。 但人的手、足大小不一,在商品交换中遇到了困难,于是便 出现了以物体作为测量单位,如公元前2400年出现的古埃及 腕尺,中国商朝出现的象牙尺和公元九年制造的新莽铜卡尺 等;以较稳定的自然物作为测量单位,如我国汉代的“黑 黍”,英国1305年用麦粒。 长度单位经历了多次演变后,1496年和1760年,英国开始采 用端面和线纹的码基准尺作为长度基准。1789年法国提出建 立米制,1799年制成阿希夫米尺。 (4)三个米定义
计量单位及其基准,标准的建立、保存和使用;
测量方法和计量器具,测量准确度; 观测者进行测量的能力以及计量法制和管理等; 也研究物理常数和标准物质,材料特性的准确测定。
计量学所表现的具体方式:测量、测试、检验、检定等, 主要表现方式是测量 。 问1.你认为测量、测试、检验、检定、比对这5个概念有 何不同?
间接测量的测量结果是通过测量与被测长度有一定函数
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