尺寸測量技術(shù) 測量儀器類型與應(yīng)用

尺寸測量技術(shù)測量儀器類型與應(yīng)用測量儀器的概念其基本內(nèi)容包括：精度、誤差、測量標(biāo)準(zhǔn)器材、長度測量、角度測量、形狀測量、傳統(tǒng)光學(xué)儀器。在精密測量上的應(yīng)用等等。游標(biāo)卡尺／高度尺規(guī)（深度計）概要游標(biāo)卡尺是一種能夠?qū)嵤┮蚤L度（外形）測量為代表的內(nèi)徑及高度差等測量的測量儀器。因其使用簡單，測量精度相對較高，被廣泛用于生產(chǎn)制造現(xiàn)場。近年來，數(shù)顯式游標(biāo)卡尺的應(yīng)用也逐漸增多了起來。

通常使用的游標(biāo)卡尺，被稱為Ｍ型游標(biāo)卡尺，相比之下，用于測量大型目標(biāo)物的卡尺則被稱為BC型游標(biāo)卡尺。結(jié)構(gòu)與用途長度（外形）的測量…用外量爪夾住測量對象，讀取主尺和游標(biāo)的值。內(nèi)徑的測量…將內(nèi)量爪插入測量對象之間，張大到空隙消失，實施測量。高度差的測量…使用深度桿或臺階，插入孔洞或高度差，進(jìn)行測量。游標(biāo)卡尺的主要使用方法測量時，請在抓住主尺部分的同時，用拇指移動游標(biāo)，用外量爪的兩端夾住目標(biāo)物。此時若過度用力推動游標(biāo)，會導(dǎo)致外量爪傾斜，無法進(jìn)行正確測量。而在測量圓柱形物體時，應(yīng)用外量爪的平行面充分夾住目標(biāo)物。讀取游標(biāo)卡尺的刻度時，需要組合主尺與游標(biāo)的示數(shù)。游標(biāo)的一格刻度通常都是主尺一格刻度的20分之1，最小測量單位為0.05mm。從左側(cè)觀察，讀取游標(biāo)與主尺刻度重合處的刻度。使用注意事項測量時，若對游標(biāo)過度施力，可能會導(dǎo)致外量爪彎曲，產(chǎn)生誤差。正常狀態(tài)下，當(dāng)刻度為零時，外量爪的貼合處應(yīng)該不會透光。尤其是對于內(nèi)量爪、深度桿等部分，粗暴使用容易導(dǎo)致變形等問題，必須加以注意。建議定期檢查測量精度是否無誤。用標(biāo)準(zhǔn)塊測量，是一種簡單方便的辦法。游標(biāo)卡尺、高度尺規(guī)、深度計的校正周期為6個月至2年。高度尺規(guī)與深度計高度尺規(guī)和深度計可以算是游標(biāo)卡尺的同類儀器。通過搭配使用千分表，高度尺規(guī)可以進(jìn)行高度的測量。而深度計則被用于高度差的測量。高度尺規(guī)數(shù)顯百分表深度計千分尺概要夾住目標(biāo)物，測量其大小的工具。部分機(jī)型還能進(jìn)行精確到1μm單位的測量。因其不同于游標(biāo)卡尺，基于“阿貝原則”，能夠進(jìn)行更加正確的測量。

通常我們所說的千分尺，都是指外徑千分尺。除此之外，根據(jù)不同的測量用途，還可分為內(nèi)徑千分尺、3點(diǎn)式內(nèi)徑千分尺、測桿千分尺、深度千分尺等各種類型。根據(jù)弓架的大小，可測量范圍可分為0至25mm、25至50mm等，量程通常間隔25mm，因此必須采用適用于目標(biāo)物的裝置。近年來，數(shù)字千分尺也正在逐步普及。阿貝原則

阿貝原則的主要內(nèi)容，就是“要提高測量精度，就必須將測量目標(biāo)物與測量器具的刻度設(shè)置在測量方向的同一直線上”。對千分尺而言，由于刻度與測量的位置處于同一直線上，符合阿貝原則，測量的精度更高。結(jié)構(gòu)與用途A測砧B測微螺桿C鎖緊裝置D固定套筒E弓架F防熱板G刻度基線H微分筒I棘輪將目標(biāo)物置于測砧與測微螺桿之間，旋轉(zhuǎn)微分筒，緊貼目標(biāo)物的兩面。千分尺的主要使用方法測量前，用干凈的布料擦拭測砧與測微螺桿的表面。這樣能清除污垢及灰塵，實現(xiàn)準(zhǔn)確的測量。抓握千分尺的方法，是用左手的大拇指與食指夾住弓架的防熱板部分，用右手的大拇指與食指捏住微分筒。將目標(biāo)物夾在測砧與測微螺桿之間，轉(zhuǎn)動棘輪，讀取發(fā)生空轉(zhuǎn)時的示數(shù)。同時讀取作為主刻度的固定套筒與微分筒的示數(shù)。固定套筒右端的線能夠以0.5mm為最小單位進(jìn)行讀取，與微分筒中央線（刻度基線）對齊的刻度，則能以0.01mm為最小單位進(jìn)行讀取。A微分筒的刻度對準(zhǔn)了“0.15”B微分筒的刻度超過了“12.0mm”12.0＋0.15＝12.15mm使用注意事項千分尺的校正需要借助標(biāo)準(zhǔn)塊或?qū)Ｓ玫某咭?guī)來進(jìn)行。為了進(jìn)行準(zhǔn)確的測量，還必須確保測砧的面始終平行。隨著測量次數(shù)的不斷增加，測砧面可能會受到磨損、污垢等的影響，無法保持平行。因此，必須定期使用名為平晶的部件，通過顯現(xiàn)的牛頓環(huán)，確認(rèn)平行與否。測量金屬目標(biāo)物，或用標(biāo)準(zhǔn)塊進(jìn)行校正時，需要注意熱膨脹的影響。請盡量避免徒手抓握金屬，或佩戴不導(dǎo)熱的精密作業(yè)用手套。千分尺的校正周期為3個月至1年。投影儀概要光學(xué)測量儀的一種。測量原理類似于光學(xué)顯微鏡。其工作機(jī)理是將目標(biāo)物置于載物臺上，通過從下方照射光源，將目標(biāo)物的輪廓投影到屏幕上。采用遠(yuǎn)心光學(xué)系統(tǒng)，可實現(xiàn)準(zhǔn)確測量。

最初的開發(fā)用途是目標(biāo)物的輪廓檢測，隨后則出現(xiàn)了附帶測量功能的投影儀。大型投影儀的屏幕直徑甚至可超過1m。這種裝置的優(yōu)點(diǎn)如下：能夠?qū)δ繕?biāo)物進(jìn)行非接觸式測量。能夠測量小型物體及形狀復(fù)雜的物體。不同于工具顯微鏡，無需通過目鏡進(jìn)行觀察，支持多人同時觀察。被廣泛用于電子部件及精密部件等的檢測、測量。結(jié)構(gòu)與用途A投影屏幕B投影鏡頭C可動載物臺D載物臺移動手柄（XY手柄）投影儀的主要使用方法將目標(biāo)物置于載物臺上。用標(biāo)尺對準(zhǔn)在屏幕上被放大的投影影像，測量尺寸。還能夠配合使用XY載物臺，根據(jù)其移動量來測量尺寸。某些投影儀還會采用“目標(biāo)夾入型”刻度。即通過位于2條讀數(shù)線之間的刻度，進(jìn)行長度測量。工具顯微鏡概要通過搭配使用光學(xué)顯微鏡與精密可動工作臺，實施目標(biāo)物測量的裝置。和投影儀一樣，采用遠(yuǎn)心光學(xué)系統(tǒng)，可實現(xiàn)準(zhǔn)確測量?？蛇M(jìn)行非接觸測量，不必?fù)?dān)心目標(biāo)物受損。

根據(jù)用途，可分為工具顯微鏡、工廠用工具顯微鏡、萬能工具顯微鏡等。不同類型的特點(diǎn)如下所示。工具顯微鏡…測量顯微鏡的鼻祖，原本用于工具的測量。工廠用工具顯微鏡…適用于測量小型加工部件等。多功能工具顯微鏡…支持的用途比工具顯微鏡更多，還能測量大型目標(biāo)物。結(jié)構(gòu)與用途A測量數(shù)據(jù)顯示部B接物透鏡C可動載物臺D載物臺移動手柄（XY手柄）工具顯微鏡的主要使用方法將目標(biāo)物裝設(shè)到載物臺上。和普通的光學(xué)顯微鏡一樣，用透過光或反射光照射目標(biāo)物，將刻度基線對準(zhǔn)陰影邊界，實施測量。根據(jù)目標(biāo)物區(qū)分使用照明（透過照明、同軸落射照明等）。測量值可輸出為各類CAD數(shù)據(jù)。使用注意事項和使用普通顯微鏡時一樣，需要在沒有灰塵的環(huán)境下使用。且安裝臺不能有振動、傾斜。使用后須蓋上蓋子，防止進(jìn)灰。CNC影像儀概要和投影儀、工具顯微鏡一樣，屬于利用圖像進(jìn)行測量的非接觸式裝置。

CNC影像儀：CNC是ComputerNumericalControl的縮寫，代表“計算機(jī)數(shù)字控制”，能夠基于圖像處理技術(shù)，進(jìn)行高速且高精度的自動測量。在生產(chǎn)現(xiàn)場推進(jìn)工廠自動化的過程中，實現(xiàn)了發(fā)展。不僅可實現(xiàn)高精度測量，在生產(chǎn)線的部件質(zhì)量檢測中也發(fā)揮著重要的作用。最近面世的機(jī)型還能借助高精度CCD，拍攝彩色圖像進(jìn)行觀察。伴隨著軟件的優(yōu)化，不僅能實現(xiàn)豐富的邊緣檢測，還可進(jìn)行復(fù)雜的運(yùn)算。結(jié)構(gòu)與用途ACCD相機(jī)B測量物放置載物臺C控制盤CNC圖像尺寸測量儀的主要使用方法通過將目標(biāo)物提前靜置在測量室5小時以上，與室溫（通常為20°C）達(dá)成平衡，防止熱膨脹導(dǎo)致的誤差。將目標(biāo)物裝設(shè)到載物臺上，進(jìn)行圖像讀取及邊緣檢測。還有能夠通過輔助使用激光及接觸探頭進(jìn)行測量的機(jī)型。測量值可輸出為各類CAD數(shù)據(jù)。使用注意事項必須使用校正片，對自動對焦的精度等進(jìn)行定期確認(rèn)。視頻來源：廣東科視形狀輪廓測量儀概要使用被稱為探針的觸針，沿目標(biāo)物表面移動，對其輪廓形狀進(jìn)行測量、記錄的裝置。部分機(jī)型還能用作表面粗糙度儀。CNC控制的機(jī)型，能夠進(jìn)行角度及圓弧半徑、高度差、螺絲節(jié)距的測量。適用于螺紋牙形狀、微米級薄膜等微小形狀的測量。

近年來還出現(xiàn)了用激光代替觸針，通過非接觸式的輪廓描繪，實現(xiàn)復(fù)雜形狀測量的機(jī)型。部分機(jī)型還能進(jìn)行上下兩面的測量。

主要用于在制作試作品時，確認(rèn)是否與設(shè)計圖紙的規(guī)格相符。還被用于逆向工程。結(jié)構(gòu)與用途A驅(qū)動部B探針C檢測儀D測量臺形狀輪廓測量儀的主要使用方法將觸針安裝到主機(jī)上。依照定位、原點(diǎn)設(shè)定等使用步驟進(jìn)行測量。通過使用Y軸工作臺、旋轉(zhuǎn)工作臺等夾具，可以實現(xiàn)自動化測量。測量數(shù)據(jù)可以轉(zhuǎn)換為各類CAD數(shù)據(jù)使用。使用注意事項必須選擇與目標(biāo)物形狀及測量用途相符的探針。尤其是激光機(jī)型，需要在沒有灰塵的環(huán)境下進(jìn)行測量。為了進(jìn)行高精度的準(zhǔn)確測量，還需要使用夾具等，將目標(biāo)物正確定位在測量儀上。使用前必須進(jìn)行校正。校正需要借助專用的套件來進(jìn)行。三坐標(biāo)測量儀概要一直以來，投影儀及工具顯微鏡的測量都是依靠目視進(jìn)行的，不僅要求操作熟練度，還要花費(fèi)許多測量時間。相比之下，三坐標(biāo)測量儀則是一種能夠依靠圖像處理技術(shù)，測量目標(biāo)物長、寬、高度尺寸的裝置。不僅能進(jìn)行目標(biāo)物的自動測量及測量數(shù)據(jù)的記錄，還能通過各類運(yùn)算，計算出特殊值。

機(jī)型可分為使用被稱為接觸探頭的球狀物體進(jìn)行測量的接觸式，以及利用激光等測量的非接觸式。其中還有用于汽車行業(yè)，可測量10m以上目標(biāo)物的儀器。

其用途則包括面向汽車部件等模具、機(jī)械部件類立體物，測量目標(biāo)物與圖紙間差異等。近年來，隨著3D打印機(jī)的普及，用三坐標(biāo)測量儀測量現(xiàn)有部件及標(biāo)準(zhǔn)部件尺寸，基于相應(yīng)數(shù)據(jù)，利用3D打印機(jī)制作試作品的用途也逐漸增多。結(jié)構(gòu)與用途A移動橋B觸發(fā)探頭C載物臺D控制部三坐標(biāo)測量儀的主要使用方法通過將目標(biāo)物提前靜置在測量室5小時以上，與室溫（通常為20°C）達(dá)成平衡，防止熱膨脹導(dǎo)致的誤差。根據(jù)設(shè)備的使用步驟進(jìn)行測量?？梢詫y得的數(shù)據(jù)導(dǎo)入計算機(jī)，作為3D-CAD等數(shù)據(jù)使用。使用注意事項部分機(jī)型還能進(jìn)行0.1μm量級的測量，但要達(dá)到所需的測量精度，必須要實施妥善的使用及管理。使用時，請確認(rèn)可動部位能夠沿平行及垂直方向移動。此外，使用標(biāo)準(zhǔn)器等工具，確認(rèn)不存在示值誤差。要實現(xiàn)準(zhǔn)確的測量，必須讓目標(biāo)物與測量室的溫度達(dá)成平衡?；蛘呤峭ㄟ^設(shè)定測量參數(shù)，進(jìn)行校正。使用接觸探頭進(jìn)行測量時，必須通過以一定速度接觸目標(biāo)物，進(jìn)行數(shù)值的測量。粗糙度儀概要用于測量目標(biāo)物表面平滑度（凸凹程度）的裝置，又被稱為“表面粗糙度儀”。主要分為觸針式及激光式。過去通常會使用金剛石材質(zhì)的觸針機(jī)型，但由于在測量半導(dǎo)體等表面時可能會劃傷表面，因此光學(xué)機(jī)型正在逐步普及。不光支持平面測量，還有能夠測量曲面的機(jī)型，近年來還出現(xiàn)了基于表面測量數(shù)據(jù)，將形狀顯示為三維圖像的儀器。

其用途包括金屬表面的磨損狀況確認(rèn)、切削面狀況確認(rèn)，以及涂裝時的完成狀態(tài)確認(rèn)等。在電子部件薄膜加工不斷發(fā)展的過程中，部分儀器還能以納米量級進(jìn)行測量。結(jié)構(gòu)與用途A上下支架B驅(qū)動部C探針（檢測儀）D工作臺使用觸針式機(jī)型時，通常會使用頂端半徑為2μm的部件。但是，視精密加工品的實際情況，需要研究使用0.1至