量測基礎理論

量測基本理論

(BasicTheoryofMeasurement)BriefIntroductionPart1-----------量測基本概念Part2-----------精密量測器具簡介1.量測之定義.範圍2.量測之基本術語3.量測之四大基本原則4.量測之誤差來源5.量測基準體系1.精密量測器具分類2.主要量測儀器功能,精度簡介3.其它量具功能簡介4.公司主要產品及適用設備一.(尺寸)量測之定義及範圍1.定義:定義:為確定被測件之量值而進行的全部操作.實質:將被測量與標準量或單位量進行比較,並確定量值的過程.量具或儀器被測件量測結果過程或程序05mm被測物標準量量值(5mm)2.量測.檢驗.檢定三者的區(qū)別名稱數(shù)值作用對象比照結果示例量測有工件以具體之測量數(shù)值反映被測對象用卡尺測量一孔徑為4.00mm檢驗無工件僅以OK.FAIL.NG.OK等形式反應用螺紋規(guī)檢驗螺紋孔檢定有計量器具合格與不合格用量塊檢定分厘卡3.幾何量量測范圍:長度方面

角度方面形狀方面(形位公差,表面粗糙度)LΦ

θ

0.20.5長度方面:游標尺.分厘卡.量表.塊規(guī).高度規(guī).測長儀.三次元量床.光學平晶.光學投影機.工具顯微鏡.雷射干涉儀.雷射掃瞄儀等角度方面:角度塊規(guī).角度量規(guī).角尺.直角規(guī).錐度量規(guī).量角器.組合角尺.水平儀.三次元量床.光學投影機.工具顯微鏡.雷射干涉儀等.形狀方面:表面粗糙度量測儀.輪廓量測儀.真圓度量測儀.光學平晶.光學投影儀.工具顯微鏡.三次元量床等.幾何量量測4.長度量測所用之量測器具:二.長度量測之基本術語:

1.精密度(Precision):

2.準確度(Correctness):

3.精度(Accuracy):既不準確也不精密精密但不準確準確但不精密準確又精密

表示量測儀器對同一待測工件,以相同量測過程做重復量測,其量測結果的重復性.

表示實際量測值(或量測平均值)與真值之間的一致性程度.

精度是精密度和準確度二者的綜合,有時稱精確度.AccuracySpecificationQV-606AccuracyspecificationMeasuringAccuracyNominalU1xy:(2.2+3L/1000)um,U1z:(4+L/1000umSuperU1xy:(1.5+3L/1000)um,U1z:(3+L/1000umU2xy:(2.5+4L/1000)umRepeatabilitySuper0.0025um4.解析度(分度值,Resolution):定義:量具或儀器對量值所能表現(xiàn)的最小讀數(shù)的能力.

對於游標量具:

解析度指相鄰兩刻線所代表的量值之差(如附表卡尺).

對於數(shù)顯式儀器:

則要看儀器讀數(shù)指示屏顯示量值的最后

一位小數(shù)所代表的量值.0.021如:投影機顯示讀數(shù)為10.051,則解析度為0.0016.靈敏度(Sensitivity):定義:表示量測儀器對於檢測微小信號變化量時的能力.

如百分表在檢測到0.01mm變化時,指針就會變化.而千分表在檢測到0.001mm變化時,指針就會變化.可見,千分表比百分表靈敏度高.7.量測不確定度(MeasurementUncertainty):量測不確定度為一量測真值存在範圍的估計值.

它是由於測量誤差的存在,對測量值不能肯定的程度.它的計算需經一聯(lián)串量測的統(tǒng)計加以估計,並以標準偏差來表現(xiàn)其特征.±σ----68.26%±2σ-----95.46%±3σ-----99.73%5.量測范圍(MeasuringRange):在允許誤差限內,量具儀器所能測量工件的最低值到最高值的範圍.8.重復性(Repeatability):9.再生性(Reproducibility):

量測同一組工件的過程中,任一量測值分佈於總平均值之附近.此分布的程度即表示量測之重復的程度.前提: 1.同一作業(yè)者2.同一量具3.同一被測工件4.測量次數(shù)為多次(N>1)結果:反映量具變異

不同作業(yè)者以相同之量具量測被測工件之特性時,量測平均值之差異.前提: 1.同一量具2.同一被測工件3.不同作業(yè)者結果:反映作業(yè)者的變異.

-3-2-10123Note:PrecisionisoftencalledRepeatabilityRepeatability

OperatorA

OperatorB

OperatorCReproducibilityReproducibility三.長度量測之四大基本原則1.阿貝原則:2.最小變形原則:

是指量測軸線應與基準軸線在同一直線上.

為了使結果準確可靠,在測量中應該盡量做到使各種原因所引起的變形為最小,這就是測量的最小變形原則.引起工件變形的因素主要有以下幾個方面:1.測量力引起的接觸變形2.自重變形(采用艾利點,貝塞爾點支撐可減小變形)3.熱變形(材料不均勻和受熱不均勻,溫度影響)基準軸線量測軸線L△Lθ△L=L*COSθMinimumDeformation(最小變形)

(1)AiryPointSupport(艾禮點)LAiryPointsmaketheendfacesparallelApplication:Horizontallysupportingmicrometerstandards Largegaugeblocka=0.577LMinimumDeformation(最小變形)

(2)BesselPoints(貝塞爾點)La=0.55938LBesselPointsminimizethechangeintheoveralllength3.最短測量鏈原則:

T1T2T3MeasurementResultMeasurementChain

測量鏈:在測量系統(tǒng)中,為保證實現(xiàn)測量信息信號轉換的所有轉換器(轉換單元)的按順序的排列.測量鏈的環(huán)節(jié):測量信息信號的每一轉換.最短測量鏈原則:為避免各量測環(huán)節(jié)增多而導致誤差因素增多,故測量鏈的環(huán)節(jié)應最少,即測量鏈最短.尺寸鏈運用實例要求:用卡尺量測圓心距L方法:(1)L=d1/2+d2/2+L1(2)L=L2-d1/2-d2/2(3)L=L1/2+L2/2方法(3)尺寸鏈最短,誤差最小4.封閉原則:

假設在測量中如能滿足封閉條件,則其間隔誤差的總和必為零.12345封閉原測是角度計量的最基本的原則.作用:利用其總的累積誤差為零,可以實現(xiàn)本身的檢定.△1+△2+△3+△4

+△5=0△1~△5---------角度1~5存在的誤差abcd如左圖所示,尺寸標注應不遵循封閉原則.四.量測之誤差來源2.絕對誤差:量測值與真值(標稱值)之差.

3.相對誤差:

指絕對誤差與被測量的真值之比,用百分數(shù)表示.表達式:|X-X0|/X0*100%4.量測誤差來源:人為誤差量具誤差力量因素環(huán)境因素工件本身因素量測方法因素表達式:Δ=X-X01.量測誤差(MeasurementError):量測誤差=量測值-真值(標稱值)五.量測設備的選擇原則:1.精度:

所選之設備必須滿足零件之精度要求.

通常是視零件之尺寸公差決定,一般以取工件公差的1/3~1/10為宜.如:藍圖上某一尺寸為Φ20±0.04,要測量此尺寸時,需選精度為0.03~0.008mm之量測設備進行量測.比如(分厘卡)

2.經濟:

在同等精度條件下,即滿足被測工件之精度要求下,量測還要選低成本,容易操作的量測儀器.測量應有一定效率.晝量選用結構簡單.可靠.操作方便靈活,容易維護.對操作者技術水平和熟練程度要求低之設備.六.量測基準體系1.基準和實際基準基準是理想要素,它是確定要素間方向,位置的依據(jù).實際基準:根據(jù)設計基準加工的基準要素.它存在形狀誤差.AA理想基準實際基準2.三基面體系:XZYOA面B面C面Z面X面Y面三要素:基準面,基準線,基準點6個自由度3.基準建立原則△2△3△1最小條件原則:

實際要素對理想基準的最大偏離量為最小.ABC右圖△1<△2<△3,建立基準應選AB兩點.4.基準的選擇:a.幾何關系b.裝配關系c.加工精度d.基準要素要有足夠的面積及大小e.選擇穩(wěn)定要素,必要時可增加工藝凸臺作基準要素.f.設計基準,工藝基準,檢測基準選擇盡量一致.-B-0.2B5.基準補正:將機械坐標系轉換成工件坐標系的過程.6.坐標平移及旋轉:-B--A-20.0030°

C1C2

當不滿足基準要素建立條件時,可通過平移或旋轉建立基準.基準要素建立條件:第一基準:第二基準:第三基準:3點確定(至少)2點確定(至少)1點確定MachinecoordinateCoordinatechangePartcoordinateAlignmentprocesspicture七.量測之實驗室對環(huán)境條件的一般要求項目具體要求溫度20±3℃濕度40%~70%照明600-800LUX振動不大于5-6um清潔度潔淨.灰塵少電源配備符合儀器需求之電源電壓(220和380v)八.基本長度單位範圍單位替換單位換算單位長度方面mm(毫米)

條.道.絲1mm=100條=103uminch(英寸)1inch=25.4mm=106uinchum(微米)1um=103nm=39.4uinchuinch(微英寸)1uinch=0.00254umnm(納米)1nm=10-3um=10-6mm角度方面°(度)°(度)′(分)“(秒)1°=60′=3600"注:長度國際單位制單位:米(millimeter)符號:mPart2-----------精密量測器具簡介1.分類:接觸式量測儀器1.1按用途特點可分為:A.標準量具(量塊,直角尺,表面粗造度樣板等)B.通用量具和量儀(卡尺,分厘卡,百分表等)C.極限量具(塞規(guī),環(huán)規(guī)等)D.專用量儀(端度,線紋,角度,齒輪等)E.其它量測儀器(CMM,OGP,投影機,高度規(guī),QV等)1.2根據(jù)測頭與被測件是否有接觸可分為:非接觸式量測儀器2.主要量測儀器簡介:ProfileProjectorFunctionEquipmentRangeAccuracyX=300Y=200Z=100(4+L/25)μm2D坐標系補正長度,角度量測手動量測系動數(shù)據(jù)處理系動ManualCMMX=460Y=510Z=420U1=(3+3*L/1000)μmU3=(3+4*L/1000)μm3D坐標系補正長度,角度量測數(shù)據(jù)處理系動手