第3章 測量技術(shù)基礎(chǔ)

1、第3章測量技術(shù)基礎(chǔ) 第一節(jié)第一節(jié) 測量的基本概念測量的基本概念 測量測量： 是將被測量和一個具有測量單位的是將被測量和一個具有測量單位的 標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn) 量進(jìn)行比較的過程。量進(jìn)行比較的過程。 q= L/E L- 被測長度被測長度 E- 長度單位長度單位 q- 比值比值 一個完整的測量過程應(yīng)包括：一個完整的測量過程應(yīng)包括： 四要素四要素： 測量對象、測量單位、測量對象、測量單位、 測量方法、測量精度。測量方法、測量精度。 1被測對象：被測對象： 幾何量：長度、角度、表面粗糙度、幾何形狀和幾何量：長度、角度、表面粗糙度、幾何形狀和 相互位置等。相互位置等。 2計量單位：計量單位： 長度單位：米（長度單位

2、：米（m） 毫米（毫米（mm） 微米（微米（ m） 角度單位：弧度（角度單位：弧度（rad）度（）度（ ）分（）分（ ）秒（）秒（ ） 3測量方法：測量方法： 測量時所采用的測量原理、計量器具、測量條件測量時所采用的測量原理、計量器具、測量條件 的總和。的總和。 4測量精度：測量精度： 測量結(jié)果與真值的一致程度。與之相對的概念即測量結(jié)果與真值的一致程度。與之相對的概念即 測量誤差。測量誤差。 二、檢驗二、檢驗 指確定零件的實際幾何參數(shù)是否在規(guī)定指確定零件的實際幾何參數(shù)是否在規(guī)定 的公差范圍之內(nèi)，從而判斷是否合格。的公差范圍之內(nèi)，從而判斷是否合格。 檢驗特點檢驗特點： 不能測得被測量的實際數(shù)值，

3、只能確定不能測得被測量的實際數(shù)值，只能確定 被測量是否在兩極限尺寸之間。被測量是否在兩極限尺寸之間。 第二節(jié)第二節(jié) 長度計量單位和基準(zhǔn)量值的傳遞長度計量單位和基準(zhǔn)量值的傳遞 一、長度單位與計量基準(zhǔn)一、長度單位與計量基準(zhǔn) w 在國際單位制及我國法定計量單位中，長度在國際單位制及我國法定計量單位中，長度 的基本單位名稱是的基本單位名稱是“米米”，其單位符號為，其單位符號為“m”。 w “米米”的定義于的定義于18世紀(jì)末始于法國，當(dāng)時規(guī)定世紀(jì)末始于法國，當(dāng)時規(guī)定 “米等于經(jīng)過巴黎的地球子午線的四千萬分之米等于經(jīng)過巴黎的地球子午線的四千萬分之 一一”。 w 1983年第年第17屆國際計量大會又更新了米

4、的定屆國際計量大會又更新了米的定 義，規(guī)定：義，規(guī)定：“米米”是光在真空中在是光在真空中在1/299792458s 的時間間隔內(nèi)行進(jìn)路程的長度的時間間隔內(nèi)行進(jìn)路程的長度。 長度的量值傳遞長度的量值傳遞 w 量值傳遞是量值傳遞是“將國家計量基準(zhǔn)所復(fù)現(xiàn)的將國家計量基準(zhǔn)所復(fù)現(xiàn)的 計量值，通過檢定（或其它方法）傳遞計量值，通過檢定（或其它方法）傳遞 給下一等級的計量標(biāo)準(zhǔn)（器），并依次給下一等級的計量標(biāo)準(zhǔn)（器），并依次 逐級傳遞到工作計量器具上，以保證被逐級傳遞到工作計量器具上，以保證被 測對象的量值準(zhǔn)確一致的方式測對象的量值準(zhǔn)確一致的方式”。 二、量塊二、量塊 w 量塊用鉻錳鋼等特殊合金鋼或線膨脹量塊

5、用鉻錳鋼等特殊合金鋼或線膨脹 系數(shù)小、性質(zhì)穩(wěn)定、耐磨以及不易變系數(shù)小、性質(zhì)穩(wěn)定、耐磨以及不易變 形的其它材料制成。其形狀有長方體形的其它材料制成。其形狀有長方體 和圓柱體兩種，常用的是長方體。和圓柱體兩種，常用的是長方體。 1.量塊的構(gòu)成量塊的構(gòu)成 w 長方體的量塊有兩個長方體的量塊有兩個 平行的測量面，其余平行的測量面，其余 為非測量面。測量面為非測量面。測量面 極為光滑、平整，其極為光滑、平整，其 表面粗糙度表面粗糙度Ra值達(dá)值達(dá) 0.012m以上，兩測以上，兩測 量面之間的距離即為量面之間的距離即為 量塊的工作長度（標(biāo)量塊的工作長度（標(biāo) 稱長度）。稱長度）。 w標(biāo)稱長度小于標(biāo)稱長度小于6

6、mm 的量塊，其公稱值的量塊，其公稱值 刻印在上測量面上；刻印在上測量面上； w標(biāo)稱長度大于標(biāo)稱長度大于6mm 的量塊，其公稱長的量塊，其公稱長 度值刻印在上測量度值刻印在上測量 面左側(cè)較寬的一個面左側(cè)較寬的一個 非測量面上非測量面上 。 2.量塊的用途量塊的用途 w 作為長度尺寸標(biāo)準(zhǔn)的實物載體，將國家作為長度尺寸標(biāo)準(zhǔn)的實物載體，將國家 的長度基準(zhǔn)按照一定的規(guī)范逐級傳遞到的長度基準(zhǔn)按照一定的規(guī)范逐級傳遞到 機械產(chǎn)品制造環(huán)節(jié)，實現(xiàn)量值統(tǒng)一。機械產(chǎn)品制造環(huán)節(jié)，實現(xiàn)量值統(tǒng)一。 w 作為標(biāo)準(zhǔn)長度標(biāo)定量儀，檢定量儀的示作為標(biāo)準(zhǔn)長度標(biāo)定量儀，檢定量儀的示 值誤差。值誤差。 w 相對測量時以量塊為標(biāo)準(zhǔn)，用測

7、量器具相對測量時以量塊為標(biāo)準(zhǔn)，用測量器具 比較量塊與被測尺寸的差值。比較量塊與被測尺寸的差值。 w 也可直接用于精密測量、精密劃線和精也可直接用于精密測量、精密劃線和精 密機床的調(diào)整。密機床的調(diào)整。 3、量塊精度的劃分、量塊精度的劃分 （1）按中心長度的制造精度分為）按中心長度的制造精度分為5級：級： K 、0、1、2、3 K級精度最高級精度最高 為校準(zhǔn)級，為校準(zhǔn)級，3級精度級精度 最低。最低。 （2）按中心長度的檢定精度分為）按中心長度的檢定精度分為5等：等： 1，2，3，4，5 1等精度最高，等精度最高，5等精度最低等精度最低 4.量塊的選用量塊的選用 w 粘合性粘合性：測量層表面有一層極

8、薄的油膜，：測量層表面有一層極薄的油膜， 在切向推合力的作用下，由于分子間吸引在切向推合力的作用下，由于分子間吸引 力，使兩量塊研合在一起的特性。力，使兩量塊研合在一起的特性。 w 量塊是定尺寸量具，一個量塊只有一個尺量塊是定尺寸量具，一個量塊只有一個尺 寸。為了滿足一定范圍的不同要求，量塊寸。為了滿足一定范圍的不同要求，量塊 可以利用其測量面的高精度所具有粘合性，可以利用其測量面的高精度所具有粘合性， 將多個量塊研合在一起，組合使用。根據(jù)將多個量塊研合在一起，組合使用。根據(jù) 標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)GB/T60932001規(guī)定，我國成套生產(chǎn)規(guī)定，我國成套生產(chǎn) 的量塊共有的量塊共有17種套別，每套的塊數(shù)分別為

9、種套別，每套的塊數(shù)分別為 91、83、46、12、10、8、6、5等。等。 尺寸范圍（尺寸范圍（mm）間隔（間隔（mm）塊數(shù)塊數(shù) 101001010 2.09.50.5 16 1.51.90.15 1.011.490.0149 1.0051 11 0.51 5.量塊的組合量塊的組合 w 為了減少量塊的組合誤差，應(yīng)盡量減少量塊的組合塊為了減少量塊的組合誤差，應(yīng)盡量減少量塊的組合塊 數(shù)，一般數(shù)，一般不超過不超過4塊塊。選用量塊時，應(yīng)從所需組合尺寸。選用量塊時，應(yīng)從所需組合尺寸 的最后一位數(shù)開始，每選一塊至少應(yīng)減去所需尺寸的的最后一位數(shù)開始，每選一塊至少應(yīng)減去所需尺寸的 一位尾數(shù)。一位尾數(shù)。 w 例

10、如，從例如，從83塊一套的量塊中選取尺寸為塊一套的量塊中選取尺寸為36.745mm的量的量 塊組，選取方法為：塊組，選取方法為： w 36.745 所需尺寸所需尺寸 1.005 第一塊量塊尺寸第一塊量塊尺寸 1.24 第二塊量塊尺寸第二塊量塊尺寸 4.5 第三塊量塊尺寸第三塊量塊尺寸 30.0 第四塊量塊尺寸第四塊量塊尺寸 35.74 34.5 量塊使用注意事項量塊使用注意事項 w 量塊必須在使用有效期內(nèi)，否則應(yīng)及時送專業(yè)部門檢量塊必須在使用有效期內(nèi)，否則應(yīng)及時送專業(yè)部門檢 定。定。 w 使用環(huán)境良好，防止各種腐蝕性物質(zhì)及灰塵對測量面使用環(huán)境良好，防止各種腐蝕性物質(zhì)及灰塵對測量面 的損傷，影響

11、其粘合性。的損傷，影響其粘合性。 w 分清量塊的分清量塊的“級級”與與“等等”，注意使用規(guī)則。，注意使用規(guī)則。 w 所選量塊應(yīng)用航空汽油清洗、潔凈軟布擦干，待量塊所選量塊應(yīng)用航空汽油清洗、潔凈軟布擦干，待量塊 溫度與環(huán)境溫度相同后方可使用。溫度與環(huán)境溫度相同后方可使用。 w 輕拿、輕放量塊，杜絕磕碰、跌落等情況的發(fā)生。輕拿、輕放量塊，杜絕磕碰、跌落等情況的發(fā)生。 w 不得用手直接接觸量塊，以免造成汗液對量塊的腐蝕不得用手直接接觸量塊，以免造成汗液對量塊的腐蝕 及手溫對測量精確度的影響。及手溫對測量精確度的影響。 w 使用完畢，應(yīng)用航空汽油清洗所用量塊，并擦干后涂使用完畢，應(yīng)用航空汽油清洗所用量

12、塊，并擦干后涂 上防銹脂存于干燥處。上防銹脂存于干燥處。 第三節(jié)第三節(jié) 測量器具和測量方法測量器具和測量方法 一、測量器具和測量方法的分類一、測量器具和測量方法的分類 1、測量器具的分類：、測量器具的分類： w 按用途、特點可分為標(biāo)準(zhǔn)量具、極限量規(guī)、按用途、特點可分為標(biāo)準(zhǔn)量具、極限量規(guī)、 檢驗夾具以及計量儀器等四類：檢驗夾具以及計量儀器等四類： w （1）標(biāo)準(zhǔn)量具）標(biāo)準(zhǔn)量具只有某一個固定尺寸，通常只有某一個固定尺寸，通常 是用來校對和調(diào)整其他計量器具或作為標(biāo)準(zhǔn)用來是用來校對和調(diào)整其他計量器具或作為標(biāo)準(zhǔn)用來 與被測工件進(jìn)行比較，如量塊、直角尺、各種曲與被測工件進(jìn)行比較，如量塊、直角尺、各種曲 線

13、樣板及標(biāo)準(zhǔn)量規(guī)等。線樣板及標(biāo)準(zhǔn)量規(guī)等。 w （2）極限量規(guī)）極限量規(guī)是一種沒有刻度的專用檢驗是一種沒有刻度的專用檢驗 工具，用這種工具不能得出被檢驗工件的具體尺工具，用這種工具不能得出被檢驗工件的具體尺 寸，但能確定被檢驗工件是否合格。寸，但能確定被檢驗工件是否合格。 （3）檢驗夾具）檢驗夾具也是一種專用的檢驗也是一種專用的檢驗 工具，當(dāng)配合各種比較儀時，能用來檢查工具，當(dāng)配合各種比較儀時，能用來檢查 更多和更復(fù)雜的參數(shù)。更多和更復(fù)雜的參數(shù)。 （4）計量儀器）計量儀器能將被測的量值轉(zhuǎn)換能將被測的量值轉(zhuǎn)換 成可直接觀察的指示值或等效信息的計量成可直接觀察的指示值或等效信息的計量 器具。器具。 根

14、據(jù)構(gòu)造上的特點，計量儀器還可分為以根據(jù)構(gòu)造上的特點，計量儀器還可分為以 下幾種：下幾種： w 固定刻線量具：固定刻線量具： 鋼直尺、卷尺等；鋼直尺、卷尺等； w 游標(biāo)類量儀：游標(biāo)類量儀： 游標(biāo)卡尺、游標(biāo)高度尺等；游標(biāo)卡尺、游標(biāo)高度尺等； w 微動螺旋副類量儀：微動螺旋副類量儀： 外徑千分尺、內(nèi)徑千外徑千分尺、內(nèi)徑千 分尺等；分尺等； w 機械類量儀：機械類量儀： 百分表、千分表、杠桿比較百分表、千分表、杠桿比較 儀、扭簧比較儀等；儀、扭簧比較儀等； w 光學(xué)機械類量儀光學(xué)機械類量儀: 光學(xué)計、測長儀，投影儀、光學(xué)計、測長儀，投影儀、 干涉儀等；干涉儀等； w 氣動類量儀氣動類量儀: 壓力式氣動

15、量儀、流量計式氣壓力式氣動量儀、流量計式氣 動量儀等；動量儀等； w 電動類量儀電動類量儀: 電感比較儀、電動輪廓儀等；電感比較儀、電動輪廓儀等； w 光電式量儀光電式量儀: 光電顯微鏡、光纖傳感器、激光電顯微鏡、光纖傳感器、激 光干涉儀等。光干涉儀等。 2、測量方法的分類、測量方法的分類 1）按測量值取得方法不同）按測量值取得方法不同 分：分： 直接測量：直接測量被直接測量：直接測量被 測參數(shù)來獲測參數(shù)來獲 得被測尺寸。得被測尺寸。 間接測量：測量與被測間接測量：測量與被測 尺寸有關(guān)的幾何參數(shù)，尺寸有關(guān)的幾何參數(shù)， 經(jīng)過計算獲得被測尺寸。經(jīng)過計算獲得被測尺寸。 （例右圖圓弧直徑的獲得）例右圖

16、圓弧直徑的獲得） 2）按量具量儀的讀數(shù)值是否直接表示被測）按量具量儀的讀數(shù)值是否直接表示被測 尺寸的數(shù)值可分為：尺寸的數(shù)值可分為： 絕對測量：絕對測量：讀數(shù)值直接表示被測尺寸的讀數(shù)值直接表示被測尺寸的 大小。大小。 相對測量：相對測量：讀數(shù)值只表示被測尺寸相對讀數(shù)值只表示被測尺寸相對 于標(biāo)準(zhǔn)量的偏差。于標(biāo)準(zhǔn)量的偏差。 3）按有無機械測量力可分為：）按有無機械測量力可分為： 接觸測量：接觸測量： 測量頭與被測零件表面接觸，并有機械作用測量頭與被測零件表面接觸，并有機械作用 的測量力存在。的測量力存在。 非接觸測量：非接觸測量： 測量頭不與被測零件表面接觸。測量頭不與被測零件表面接觸。 4）按測量

17、參數(shù)指標(biāo)多少可分：）按測量參數(shù)指標(biāo)多少可分： 單項測量：單項測量： 對被測零件的每個參數(shù)分別單獨測量。對被測零件的每個參數(shù)分別單獨測量。 綜合測量：綜合測量： 測量反映零件有關(guān)參數(shù)的綜合指標(biāo)。測量反映零件有關(guān)參數(shù)的綜合指標(biāo)。 5）按測量在加工過程中所起的作用分：）按測量在加工過程中所起的作用分： 主動測量主動測量 ： 零件在加工過程中進(jìn)行測量，其結(jié)果直接用零件在加工過程中進(jìn)行測量，其結(jié)果直接用 來控制零件的加工過程，防止廢品的產(chǎn)生。來控制零件的加工過程，防止廢品的產(chǎn)生。 被動測量：被動測量： 零件加工后進(jìn)行的測量。零件加工后進(jìn)行的測量。 6）按工件在測量過程中的狀態(tài)分：）按工件在測量過程中的狀

18、態(tài)分： 動態(tài)測量：動態(tài)測量： 測量時被測表面與測量頭模擬工作狀態(tài)中測量時被測表面與測量頭模擬工作狀態(tài)中 相對運動。相對運動。 靜態(tài)測量：靜態(tài)測量： 測量相對靜止。測量相對靜止。 二、測量器具的基本度量指標(biāo)二、測量器具的基本度量指標(biāo) 度量指標(biāo)是合理選擇和使用測量器具的主度量指標(biāo)是合理選擇和使用測量器具的主 要指標(biāo)。要指標(biāo)。 1、分度值：、分度值： 2標(biāo)尺間距：標(biāo)尺間距： 3、測量范圍：、測量范圍： 4、示值范圍：、示值范圍： 5靈敏度：靈敏度： 6、測量力：、測量力： 7示值誤差：示值誤差： 8、回程誤差：、回程誤差： 第四節(jié)第四節(jié) 常用測量器具的基本結(jié)構(gòu)與常用測量器具的基本結(jié)構(gòu)與 使用方法使用

19、方法 （一）游標(biāo)類量具：是利用游標(biāo)讀數(shù)原理（一）游標(biāo)類量具：是利用游標(biāo)讀數(shù)原理 制成的一種常用量具，它具有結(jié)構(gòu)簡單、制成的一種常用量具，它具有結(jié)構(gòu)簡單、 使用方便、測量范圍大等特點。使用方便、測量范圍大等特點。 種類：種類： 游標(biāo)卡尺、深度游標(biāo)尺、高度游標(biāo)尺游標(biāo)卡尺、深度游標(biāo)尺、高度游標(biāo)尺 高度游標(biāo)尺高度游標(biāo)尺 (a)電子測頭電子測頭 (b) 劃線器劃線器 w 深度游標(biāo)尺 w (a)外形示意圖 (b) 測量示例 深度游標(biāo)尺深度游標(biāo)尺 (a)外形示意圖外形示意圖 (b) 測量示例測量示例 電子數(shù)顯卡尺電子數(shù)顯卡尺 1-內(nèi)測量爪內(nèi)測量爪 2-緊固螺釘緊固螺釘 3-液晶顯示器液晶顯示器 4-數(shù)據(jù)輸出

20、端口數(shù)據(jù)輸出端口 5-深度尺深度尺 6- 尺身尺身 7,11-去塵板去塵板 8-置零按鈕置零按鈕 9-米英制換算按鈕米英制換算按鈕 10-外測量爪外測量爪 12- 臺階測量面臺階測量面 游標(biāo)卡尺游標(biāo)卡尺 游標(biāo)卡尺游標(biāo)卡尺 游標(biāo)卡尺游標(biāo)卡尺 w 游標(biāo)卡尺的分度值有：0.1mm, 0.05mm, 0.02mm 三種。 主尺主尺1上的上的49 mm被游標(biāo)副尺被游標(biāo)副尺7分為分為50份，則分度值為份，則分度值為 491 (1)0.02 5050 mmmmmm . 游標(biāo)卡尺讀數(shù)原理游標(biāo)卡尺讀數(shù)原理 （ 二）螺旋測微類量具二）螺旋測微類量具 利用螺旋副運動原理進(jìn)行測量和讀數(shù)的裝置利用螺旋副運動原理進(jìn)行測量

21、和讀數(shù)的裝置 按用途分有：按用途分有： 外徑千分尺、內(nèi)徑千分尺、深度千分尺。外徑千分尺、內(nèi)徑千分尺、深度千分尺。 結(jié)構(gòu) 讀數(shù)原理 三、機械量儀 利用機械結(jié)構(gòu)將直線位移經(jīng)傳動放大后，通 過讀數(shù)裝置表示出來的一種測量器具。 常見的種類： 百分表 、內(nèi)徑百分表、杠桿百分表、扭簧比較儀 機械比較儀等 1、百分表的結(jié)構(gòu) 2、百分表的特點和用途： 特點: 傳動比大，結(jié)構(gòu)簡單、使用方便等。 用于: 機械零件的長度尺寸、形狀和位置偏差的絕 對測量和相對測量，也能在某些機床或測量 裝置中作定位和指示用。 3、百分表的量程： 百分表的分度值為0.01mm 表盤上有100條等分刻線。 百分表的齒輪傳動系統(tǒng)應(yīng)使測量桿

22、移動1mm， 指針回轉(zhuǎn)一圈。 其測量范圍一般有: 03mm、05mm 、0 10mm， 特殊情況下有: 0 20mm、0 100mm大量程的表。 四、光學(xué)量儀 利用光學(xué)原理制成的光學(xué)測量儀，在長度測 量中應(yīng)用比較廣泛。 立式光學(xué)計、萬能測長儀等。 光學(xué)計工作原理 1、立式光學(xué)計 光學(xué)系統(tǒng) 立式光學(xué)計 2、萬能測長儀：是一種精密量儀，它是 利用光學(xué)系統(tǒng)和電氣部分相結(jié)合的長度 測量儀器。 萬能測長儀 五、三坐標(biāo)測量機 1、主要功能： 2 2、分類：、分類： （1）按其工作方式分為：點位測量方式和 連續(xù)掃描測量方式 （2）按測量范圍可分為大型、中型和小 型。 （3）按其精度可分為兩類：一類是精密 型

23、，一般放在有恒溫條件的計量室，用 于生產(chǎn)精密測量，另一類為生產(chǎn)型。 3、三坐標(biāo)測量儀的構(gòu)成： （1）主體 （2）三坐標(biāo)測量 機的測量系統(tǒng) 測頭的類型 ：接 觸式和非接觸式。 電氣接觸式開關(guān) 測頭 ： 電觸開關(guān)式單測頭及測頭座 （3）三坐標(biāo)測量機的計算機系統(tǒng)和軟件 通用程序 公差比較程序 輪廓測量程序 自學(xué)習(xí)零件檢測程序的生成程序、統(tǒng)計 計算程序、計算機輔助編程程序等 （4）三坐標(biāo)測量機的測量方式 直接測量方式 程序測量方式 自學(xué)習(xí)測量方式 （5）三坐標(biāo)測量機的應(yīng)用 （對于在數(shù)控機床上加工的形狀復(fù)雜的零件， 當(dāng) 其形狀難于建立數(shù)學(xué)模型時程序編制困難，常 常可 以借助于測量機。 輕型加工 多種幾何量的測量 觸頭的定義和校驗 零件的找正 六、電動量儀 將工件被測尺寸的變動量轉(zhuǎn)換為電量變 化（電感、電容），經(jīng)過電路的放大、 整流、運算等變換后，用指示表指示。 五、氣動量儀 將工件被測尺寸的變化量轉(zhuǎn)換成空氣壓 力或流量的變化，用壓力計或流量計顯 示