量測(cè)基本理論

(BasicTheoryofMeasurement)BriefIntroductionPart1-----------量測(cè)基本概念Part2-----------精密量測(cè)器具簡(jiǎn)介1.量測(cè)之定義.範(fàn)圍2.量測(cè)之基本術(shù)語3.量測(cè)之四大基本原則4.量測(cè)之誤差來源5.量測(cè)基準(zhǔn)體系1.精密量測(cè)器具分類2.主要量測(cè)儀器功能,精度簡(jiǎn)介3.其它量具功能簡(jiǎn)介4.公司主要產(chǎn)品及適用設(shè)備一.(尺寸)量測(cè)之定義及範(fàn)圍1.定義:定義:為確定被測(cè)件之量值而進(jìn)行的全部操作.實(shí)質(zhì):將被測(cè)量與標(biāo)準(zhǔn)量或單位量進(jìn)行比較,並確定量值的過程.量具或儀器被測(cè)件量測(cè)結(jié)果過程或程序05mm被測(cè)物標(biāo)準(zhǔn)量量值(5mm)2.量測(cè).檢驗(yàn).檢定三者的區(qū)別名稱數(shù)值作用對(duì)象比照結(jié)果示例量測(cè)有工件以具體之測(cè)量數(shù)值反映被測(cè)對(duì)象用卡尺測(cè)量一孔徑為4.00mm檢驗(yàn)無工件僅以O(shè)K.FAIL.NG.OK等形式反應(yīng)用螺紋規(guī)檢驗(yàn)螺紋孔檢定有計(jì)量器具合格與不合格用量塊檢定分厘卡3.幾何量量測(cè)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(biāo)尺.分厘卡.量表.塊規(guī).高度規(guī).測(cè)長儀.三次元量床.光學(xué)平晶.光學(xué)投影機(jī).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(xué)投影機(jī).工具顯微鏡.雷射干涉儀等.形狀方面:表面粗糙度量測(cè)儀.輪廓量測(cè)儀.真圓度量測(cè)儀.光學(xué)平晶.光學(xué)投影儀.工具顯微鏡.三次元量床等.幾何量量測(cè)4.長度量測(cè)所用之量測(cè)器具:二.長度量測(cè)之基本術(shù)語:

1.精密度(Precision):

2.準(zhǔn)確度(Correctness):

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

表示量測(cè)儀器對(duì)同一待測(cè)工件,以相同量測(cè)過程做重復(fù)量測(cè),其量測(cè)結(jié)果的重復(fù)性.

表示實(shí)際量測(cè)值(或量測(cè)平均值)與真值之間的一致性程度.

精度是精密度和準(zhǔn)確度二者的綜合,有時(shí)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(duì)量值所能表現(xiàn)的最小讀數(shù)的能力.

對(duì)於游標(biāo)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(duì)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(jī)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(cè)儀器對(duì)於檢測(cè)微小信號(hào)變化量時(shí)的能力.

如百分表在檢測(cè)到0.01mm變化時(shí),指針就會(huì)變化.而千分表在檢測(cè)到0.001mm變化時(shí),指針就會(huì)變化.可見,千分表比百分表靈敏度高.7.量測(cè)不確定度(MeasurementUncertainty):量測(cè)不確定度為一量測(cè)真值存在範(fàn)圍的估計(jì)值.

它是由於測(cè)量誤差的存在,對(duì)測(cè)量值不能肯定的程度.它的計(jì)算需經(jīng)一聯(lián)串量測(cè)的統(tǒng)計(jì)加以估計(jì),並以標(biāo)準(zhǔn)偏差來表現(xiàn)其特征.±σ----68.26%±2σ-----95.46%±3σ-----99.73%5.量測(cè)范圍(MeasuringRange):在允許誤差限內(nèi),量具儀器所能測(cè)量工件的最低值到最高值的範(fàn)圍.8.重復(fù)性(Repeatability):9.再生性(Reproducibility):

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

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

-3-2-10123Note:PrecisionisoftencalledRepeatabilityRepeatability

OperatorA

OperatorB

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

是指量測(cè)軸線應(yīng)與基準(zhǔn)軸線在同一直線上.

為了使結(jié)果準(zhǔn)確可靠,在測(cè)量中應(yīng)該盡量做到使各種原因所引起的變形為最小,這就是測(cè)量的最小變形原則.引起工件變形的因素主要有以下幾個(gè)方面:1.測(cè)量力引起的接觸變形2.自重變形(采用艾利點(diǎn),貝塞爾點(diǎn)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(zhǔn)軸線量測(cè)軸線L△Lθ△L=L*COSθMinimumDeformation(最小變形)

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

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

T1T2T3MeasurementResultMeasurementChain

測(cè)量鏈:在測(cè)量系統(tǒng)中,為保證實(shí)現(xiàn)測(cè)量信息信號(hào)轉(zhuǎn)換的所有轉(zhuǎn)換器(轉(zhuǎn)換單元)的按順序的排列.測(cè)量鏈的環(huán)節(jié):測(cè)量信息信號(hào)的每一轉(zhuǎn)換.最短測(cè)量鏈原則:為避免各量測(cè)環(huán)節(jié)增多而導(dǎo)致誤差因素增多,故測(cè)量鏈的環(huán)節(jié)應(yīng)最少,即測(cè)量鏈最短.尺寸鏈運(yùn)用實(shí)例要求:用卡尺量測(cè)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(shè)在測(cè)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(cè)是角度計(jì)量的最基本的原則.作用:利用其總的累積誤差為零,可以實(shí)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(biāo)注應(yīng)不遵循封閉原則.四.量測(cè)之誤差來源2.絕對(duì)誤差:量測(cè)值與真值(標(biāo)稱值)之差.

3.相對(duì)誤差:

指絕對(duì)誤差與被測(cè)量的真值之比,用百分?jǐn)?shù)表示.表達(dá)式:|X-X0|/X0*100%4.量測(cè)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(cè)方法因素表達(dá)式:Δ=X-X01.量測(cè)誤差(MeasurementError):量測(cè)誤差=量測(cè)值-真值(標(biāo)稱值)五.量測(cè)設(shè)備的選擇原則:1.精度:

所選之設(shè)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(lán)圖上某一尺寸為Φ20±0.04,要測(cè)量此尺寸時(shí),需選精度為0.03~0.008mm之量測(cè)設(shè)備進(jìn)行量測(cè).比如(分厘卡)

2.經(jīng)濟(jì):

在同等精度條件下,即滿足被測(cè)工件之精度要求下,量測(cè)還要選低成本,容易操作的量測(cè)儀器.測(cè)量應(yīng)有一定效率.晝量選用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單.可靠.操作方便靈活,容易維護(hù).對(duì)操作者技術(shù)水平和熟練程度要求低之設(shè)備.六.量測(cè)基準(zhǔn)體系1.基準(zhǔn)和實(shí)際基準(zhǔn)基準(zhǔn)是理想要素,它是確定要素間方向,位置的依據(jù).實(shí)際基準(zhǔn):根據(jù)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)加工的基準(zhǔn)要素.它存在形狀誤差.AA理想基準(zhǔn)實(shí)際基準(zhǔn)2.三基面體系:XZYOA面B面C面Z面X面Y面三要素:基準(zhǔn)面,基準(zhǔn)線,基準(zhǔn)點(diǎn)6個(gè)自由度3.基準(zhǔn)建立原則△2△3△1最小條件原則:

實(shí)際要素對(duì)理想基準(zhǔn)的最大偏離量為最小.ABC右圖△1<△2<△3,建立基準(zhǔn)應(yīng)選AB兩點(diǎn).4.基準(zhǔn)的選擇:a.幾何關(guān)系b.裝配關(guān)系c.加工精度d.基準(zhǔn)要素要有足夠的面積及大小e.選擇穩(wěn)定要素,必要時(shí)可增加工藝凸臺(tái)作基準(zhǔn)要素.f.設(shè)計(jì)基準(zhǔn),工藝基準(zhǔn),檢測(cè)基準(zhǔn)選擇盡量一致.-B-0.2B5.基準(zhǔn)補(bǔ)正:將機(jī)械坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換成工件坐標(biāo)系的過程.6.坐標(biāo)平移及旋轉(zhuǎn):-B--A-20.0030°

C1C2

當(dāng)不滿足基準(zhǔn)要素建立條件時(shí),可通過平移或旋轉(zhuǎn)建立基準(zhǔn).基準(zhǔn)要素建立條件:第一基準(zhǔn):第二基準(zhǔn):第三基準(zhǔn):3點(diǎn)確定(至少)2點(diǎn)確定(至少)1點(diǎn)確定MachinecoordinateCoordinatechangePartcoordinateAlignmentprocesspicture七.量測(cè)之實(shí)驗(yàn)室對(duì)環(huán)境條件的一般要求項(xiàng)目具體要求溫度20±3℃濕度40%~70%照明600-800LUX振動(dòng)不大于5-6um清潔度潔淨(jìng).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(fàn)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(hào):mPart2-----------精密量測(cè)器具簡(jiǎn)介1.分類:接觸式量測(cè)儀器1.1按用途特點(diǎn)可分為:A.標(biāo)準(zhǔn)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(cè)儀器(CMM,OGP,投影機(jī),高度規(guī),QV等)1.2根據(jù)測(cè)頭與被測(cè)件是否有接觸可分為:非接觸式量測(cè)儀器2.主要量測(cè)儀器簡(jiǎn)介:ProfileProjectorFunctionEquipmentRangeAccuracyX=300Y=200Z=100(4+L/25)μm2D坐標(biāo)系補(bǔ)正長度,角度量測(cè)手動(dòng)量測(cè)系動(dòng)數(shù)據(jù)處理系動(dòng)ManualCMMX=460Y=510Z=420U1=(3+3*L/1000)μmU3=(3+4*L/1000)μm3D坐標(biāo)系補(bǔ)正長度,角度量測(cè)數(shù)據(jù)處理系動(dòng)手