機(jī)械精度設(shè)計(jì)與檢測(cè)基礎(chǔ)-第2章 測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)01

1、1內(nèi)內(nèi) 容容 提提 要要測(cè)量、檢驗(yàn)和檢定的概念；測(cè)量、檢驗(yàn)和檢定的概念；測(cè)量過(guò)程的四要素：測(cè)量對(duì)象、測(cè)量單位、測(cè)量方測(cè)量過(guò)程的四要素：測(cè)量對(duì)象、測(cè)量單位、測(cè)量方法和測(cè)量精度；法和測(cè)量精度；量塊的量塊的 “等等” 和和 “級(jí)級(jí)” ；計(jì)量器具的主要度量指標(biāo)；計(jì)量器具的主要度量指標(biāo)；產(chǎn)生測(cè)量誤差的原因；產(chǎn)生測(cè)量誤差的原因；系統(tǒng)誤差的產(chǎn)生原因、發(fā)現(xiàn)和消除方法；系統(tǒng)誤差的產(chǎn)生原因、發(fā)現(xiàn)和消除方法；隨機(jī)誤差的特性和處理方法；隨機(jī)誤差的特性和處理方法；粗大誤差的評(píng)定準(zhǔn)則和處理方法；粗大誤差的評(píng)定準(zhǔn)則和處理方法；測(cè)量誤差的合成方法和測(cè)量結(jié)果的表達(dá)式。測(cè)量誤差的合成方法和測(cè)量結(jié)果的表達(dá)式。第第2章章 測(cè)測(cè) 量量

2、 技技 術(shù)術(shù) 基基 礎(chǔ)礎(chǔ)2第第 2 章章 測(cè)測(cè) 量量 技技 術(shù)術(shù) 基基 礎(chǔ)礎(chǔ)2.1 測(cè)量的基本概念測(cè)量的基本概念2.1.1 測(cè)量、檢驗(yàn)與檢定測(cè)量、檢驗(yàn)與檢定1. 測(cè)量測(cè)量測(cè)量測(cè)量為確定被測(cè)量為確定被測(cè)量 x 數(shù)值大小的過(guò)程。用公式表示為數(shù)值大小的過(guò)程。用公式表示為Exq 即)()( )(qEx測(cè)量值測(cè)量單位被測(cè)量 機(jī)器或儀器的零、部件加工后是否符合設(shè)計(jì)圖樣的技術(shù)機(jī)器或儀器的零、部件加工后是否符合設(shè)計(jì)圖樣的技術(shù)要求，需要經(jīng)過(guò)測(cè)量來(lái)判定。要求，需要經(jīng)過(guò)測(cè)量來(lái)判定。32. 測(cè)量的四要素：測(cè)量的四要素： （1） 被測(cè)對(duì)象被測(cè)對(duì)象 x 幾何參數(shù)（長(zhǎng)度、角度、幾何誤差、表面幾何參數(shù)（長(zhǎng)度、角度、幾何誤差、

3、表面粗糙度輪廓、及鍵、螺紋、齒輪等典型零件的各個(gè)幾何參數(shù)）粗糙度輪廓、及鍵、螺紋、齒輪等典型零件的各個(gè)幾何參數(shù)） （2）計(jì)量單位）計(jì)量單位 長(zhǎng)度長(zhǎng)度(m ，mm，m，nm)；角度；角度【rad, rad, (0)、（、（ ）、（）、（ ）】）】 （3）測(cè)量方法）測(cè)量方法 測(cè)量時(shí)所采用的測(cè)量原理、計(jì)量器具和測(cè)量測(cè)量時(shí)所采用的測(cè)量原理、計(jì)量器具和測(cè)量條件的綜合條件的綜合,亦即獲得測(cè)量結(jié)果的方式。亦即獲得測(cè)量結(jié)果的方式。 （4）測(cè)量精度）測(cè)量精度 測(cè)量結(jié)果與真值相一致的程度。測(cè)量結(jié)果與真值相一致的程度。測(cè)量精度測(cè)量精度的的高低用測(cè)量極限誤差或測(cè)量不確定度表示。高低用測(cè)量極限誤差或測(cè)量不確定度表示。測(cè)

4、量結(jié)果測(cè)量結(jié)果應(yīng)包括測(cè)應(yīng)包括測(cè)量值和測(cè)量極限誤差。量值和測(cè)量極限誤差。完整的幾何量測(cè)量應(yīng)包公以下四個(gè)要素。完整的幾何量測(cè)量應(yīng)包公以下四個(gè)要素。系：長(zhǎng)度、角度單位換算關(guān)061 ,06rad,10174533. 01rad,10radmm;110m mm,1101nm006-3-6- 43. 檢驗(yàn)和檢定檢驗(yàn)和檢定 檢驗(yàn)檢驗(yàn)是判斷被檢對(duì)象是否合格的過(guò)程。不要求出實(shí)際是判斷被檢對(duì)象是否合格的過(guò)程。不要求出實(shí)際測(cè)量值。一般用量規(guī)、樣板等專用定值量具來(lái)判斷被檢對(duì)測(cè)量值。一般用量規(guī)、樣板等專用定值量具來(lái)判斷被檢對(duì)象的合格性。例如用光滑極限量規(guī)來(lái)檢驗(yàn)孔和軸。象的合格性。例如用光滑極限量規(guī)來(lái)檢驗(yàn)孔和軸。 檢定檢

5、定是指為評(píng)定計(jì)量器具的精度指標(biāo)是否合乎該計(jì)量是指為評(píng)定計(jì)量器具的精度指標(biāo)是否合乎該計(jì)量器具的檢定規(guī)程的全部過(guò)程。器具的檢定規(guī)程的全部過(guò)程。 例如用量塊來(lái)檢定千分尺的精度指標(biāo)等。例如用量塊來(lái)檢定千分尺的精度指標(biāo)等。52.1.2 測(cè)量基準(zhǔn)和尺寸傳遞系統(tǒng)測(cè)量基準(zhǔn)和尺寸傳遞系統(tǒng)（1） 長(zhǎng)度單位長(zhǎng)度單位 m, mm，m，nm（2） 長(zhǎng)度基準(zhǔn)長(zhǎng)度基準(zhǔn) 實(shí)物基準(zhǔn)實(shí)物基準(zhǔn)自然基準(zhǔn)自然基準(zhǔn)1 m =4000000011889年（通過(guò)巴黎的地球年（通過(guò)巴黎的地球 子午線）子午線）1650763.73原子波長(zhǎng)）年（86r1960K(s)29979245811983年（光在真空行年（光在真空行 程的長(zhǎng)度）程的長(zhǎng)度）m

6、101mmmm10m,1 mm10nm1-3-3-6，過(guò)渡到過(guò)渡到1. 長(zhǎng)度尺寸基準(zhǔn)和轉(zhuǎn)遞系統(tǒng)長(zhǎng)度尺寸基準(zhǔn)和轉(zhuǎn)遞系統(tǒng)6(3) 長(zhǎng)度尺寸傳遞系統(tǒng)長(zhǎng)度尺寸傳遞系統(tǒng)主基準(zhǔn)（副基準(zhǔn)主基準(zhǔn)（副基準(zhǔn)）工作基準(zhǔn)工作基準(zhǔn)工作器具工作器具被測(cè)對(duì)象被測(cè)對(duì)象圖圖2.1 尺寸傳遞系統(tǒng)尺寸傳遞系統(tǒng)國(guó)際基準(zhǔn)、國(guó)家基準(zhǔn)。國(guó)際基準(zhǔn)、國(guó)家基準(zhǔn)。為了復(fù)現(xiàn)為了復(fù)現(xiàn)“m” ,需建立的副基準(zhǔn)。需建立的副基準(zhǔn)。副基準(zhǔn)副基準(zhǔn) 主基準(zhǔn)主基準(zhǔn) 7 測(cè)量零件所用的計(jì)量器具。測(cè)量零件所用的計(jì)量器具。被測(cè)對(duì)象被測(cè)對(duì)象 經(jīng)過(guò)與國(guó)家基準(zhǔn)或副基準(zhǔn)比對(duì)，用來(lái)檢經(jīng)過(guò)與國(guó)家基準(zhǔn)或副基準(zhǔn)比對(duì)，用來(lái)檢定較低準(zhǔn)確度的基準(zhǔn)，或檢定工作器具用的定較低準(zhǔn)確度的基準(zhǔn)，或檢定

7、工作器具用的計(jì)量器具。計(jì)量器具。工作基準(zhǔn)工作基準(zhǔn)工作器具工作器具例如量塊、標(biāo)準(zhǔn)線紋尺等。例如量塊、標(biāo)準(zhǔn)線紋尺等。如千分尺如千分尺 、比較儀、測(cè)長(zhǎng)儀等。、比較儀、測(cè)長(zhǎng)儀等。 8長(zhǎng)度量值傳遞系統(tǒng)圖見(jiàn)圖長(zhǎng)度量值傳遞系統(tǒng)圖見(jiàn)圖2-2圖圖2-2長(zhǎng)度量值傳遞系統(tǒng)長(zhǎng)度量值傳遞系統(tǒng)9061 ,061rad 0174533. 01 , rad 10rad 100-6 2. 角度尺寸基準(zhǔn)和傳遞系數(shù)角度尺寸基準(zhǔn)和傳遞系數(shù)（1） 角度單位角度單位rad、rad,度、分、秒度、分、秒（2） 角度基準(zhǔn)角度基準(zhǔn) 一個(gè)圓周角為一個(gè)圓周角為360，因此角度沒(méi)有必要再一，因此角度沒(méi)有必要再一個(gè)自然基準(zhǔn)。但在實(shí)際應(yīng)用中，為了穩(wěn)定和

8、測(cè)量的個(gè)自然基準(zhǔn)。但在實(shí)際應(yīng)用中，為了穩(wěn)定和測(cè)量的需要，仍然需要建立角度量值基準(zhǔn)（如量塊）以及需要，仍然需要建立角度量值基準(zhǔn)（如量塊）以及角度量值的轉(zhuǎn)遞系統(tǒng)。角度量值的轉(zhuǎn)遞系統(tǒng)。10（3）角度尺寸傳遞系統(tǒng)（見(jiàn)圖）角度尺寸傳遞系統(tǒng)（見(jiàn)圖2-3）圖2-3 角度量值傳遞系統(tǒng)112.1.3 定值長(zhǎng)度和定值角度的基準(zhǔn)定值長(zhǎng)度和定值角度的基準(zhǔn)1. 量塊量塊長(zhǎng)度基準(zhǔn)長(zhǎng)度基準(zhǔn)（1）量塊是一種無(wú)刻度的標(biāo)準(zhǔn)端面量具。）量塊是一種無(wú)刻度的標(biāo)準(zhǔn)端面量具。 量塊按一定的尺寸系列成套生產(chǎn)。國(guó)家規(guī)定了量塊按一定的尺寸系列成套生產(chǎn)。國(guó)家規(guī)定了17套量塊，套量塊，如表如表2-1所示（摘錄所示（摘錄4套：套：2、3、5、6）。）

9、。 成套量塊的尺寸（摘自成套量塊的尺寸（摘自CB/T60932001中：第中：第1套）套）11949516100.0010.010.10.5100.511.001，1.002，1.0091.01，1.02，1.491.5，1.6，1.92.0，2.5，9.510，20，1000，1911塊數(shù)塊數(shù)間隔間隔/mm尺寸系列尺寸系列/mm級(jí)別級(jí)別總塊數(shù)總塊數(shù)套別套別1213應(yīng)用時(shí)，應(yīng)力求用最少的塊數(shù)組合所需的尺寸。應(yīng)用時(shí)，應(yīng)力求用最少的塊數(shù)組合所需的尺寸。如需組合如需組合51.995的尺寸的尺寸,參照表參照表2-1組合如下組合如下51.995 需要的量塊尺寸需要的量塊尺寸 99.50005. 1 5

10、.4949. 1 40 5 . 9一般不超過(guò)四塊。一般不超過(guò)四塊。第一塊第一塊.第二塊第二塊.第三塊第三塊.第四塊第四塊圖圖 量塊組合量塊組合（2）量塊的組合方法）量塊的組合方法14（3） 有關(guān)量塊的精度術(shù)語(yǔ)有關(guān)量塊的精度術(shù)語(yǔ) 量塊長(zhǎng)度量塊長(zhǎng)度 l (見(jiàn)下圖見(jiàn)下圖) 量塊長(zhǎng)度量塊長(zhǎng)度是指量塊一個(gè)測(cè)量面上的任意點(diǎn)到與是指量塊一個(gè)測(cè)量面上的任意點(diǎn)到與其相對(duì)的另一測(cè)量面相研合的輔助體表面之間的垂其相對(duì)的另一測(cè)量面相研合的輔助體表面之間的垂直距離直距離 l 。 量塊的中心長(zhǎng)度量塊的中心長(zhǎng)度 lc 量塊中心長(zhǎng)度量塊中心長(zhǎng)度 是是指對(duì)應(yīng)于量塊未研合指對(duì)應(yīng)于量塊未研合測(cè)量面中心點(diǎn)的長(zhǎng)度。測(cè)量面中心點(diǎn)的長(zhǎng)度。

11、15 量塊標(biāo)稱長(zhǎng)度量塊標(biāo)稱長(zhǎng)度 ln（見(jiàn)下圖）見(jiàn)下圖） 量塊標(biāo)稱長(zhǎng)度是指在量塊上，用以表明其與主單位（m)之間關(guān)系的量值（量塊長(zhǎng)度的示值）。圖 量塊的精度指標(biāo) 任意點(diǎn)的量任意點(diǎn)的量塊長(zhǎng)度偏差塊長(zhǎng)度偏差 e 任意點(diǎn)的量塊長(zhǎng)度偏差是指任意點(diǎn)的量塊長(zhǎng)度與標(biāo)稱長(zhǎng)度的代數(shù)差。即 e = l ln16圖中圖中 為量塊長(zhǎng)度極限偏差。和eett圖 量塊的精度指標(biāo) 合格條件為合格條件為eetet 量塊的長(zhǎng)度變量塊的長(zhǎng)度變 動(dòng)量動(dòng)量v 量塊測(cè)量面上量塊測(cè)量面上任意點(diǎn)中的最大量任意點(diǎn)中的最大量塊長(zhǎng)度與最小量塊塊長(zhǎng)度與最小量塊長(zhǎng)度之差。長(zhǎng)度之差。其允許值為其允許值為 tv。合格條件：vtv 17 量塊測(cè)量面的平面度誤

12、差量塊測(cè)量面的平面度誤差 fd(見(jiàn)下圖見(jiàn)下圖) 量塊測(cè)量面的量塊測(cè)量面的平面度誤差平面度誤差是指包容量塊測(cè)量面的是指包容量塊測(cè)量面的實(shí)際表面且距離為最小的兩個(gè)平行平面之間的距離。實(shí)際表面且距離為最小的兩個(gè)平行平面之間的距離。其公差為其公差為 td (見(jiàn)表見(jiàn)表2-4)。 合格條件為圖平面度誤差 500ddtf 18（4）量塊的精度等級(jí)）量塊的精度等級(jí) 量塊的分級(jí)（量塊的分級(jí)（ 按按JJG1462003） 按量塊的制造精度分按量塊的制造精度分五級(jí)五級(jí)：K、0、1、2、3級(jí)，其中級(jí)，其中K級(jí)精度最高，精度依次降低，級(jí)精度最高，精度依次降低，3級(jí)最低。各級(jí)的精度指標(biāo)如級(jí)最低。各級(jí)的精度指標(biāo)如表表2-2

13、所示。所示。19 量塊的分等量塊的分等 (JJG1462003) 按量塊的檢定精度分五等，即按量塊的檢定精度分五等，即1、2、3、4、5等。各等等。各等的精度指標(biāo)如表的精度指標(biāo)如表2-3所示。所示。20（5） 量塊的使用和檢驗(yàn)量塊的使用和檢驗(yàn)量塊的使用可分量塊的使用可分 按按級(jí)級(jí)使用時(shí)，是以量塊的使用時(shí)，是以量塊的標(biāo)稱長(zhǎng)度標(biāo)稱長(zhǎng)度ln為工作尺為工作尺寸，不計(jì)量塊的制造誤差和磨損誤差。寸，不計(jì)量塊的制造誤差和磨損誤差。 按按等等使用時(shí)，是以量塊經(jīng)檢定后給出的使用時(shí)，是以量塊經(jīng)檢定后給出的實(shí)際實(shí)際中心長(zhǎng)度中心長(zhǎng)度lc尺寸為尺寸為工作尺寸工作尺寸。它排除了制造誤差。它排除了制造誤差的影響，提高了測(cè)量

14、精度。的影響，提高了測(cè)量精度。 因此，因此，量塊按等使用比按級(jí)使用的測(cè)量精度量塊按等使用比按級(jí)使用的測(cè)量精度要高。要高。按按級(jí)級(jí)使用使用按按等等使用使用212. 多面棱體多面棱體 多面棱體是角度的最常用的實(shí)物基準(zhǔn)。它是用多面棱體是角度的最常用的實(shí)物基準(zhǔn)。它是用特殊的合金鋼或石英玻璃制成的多面棱體。特殊的合金鋼或石英玻璃制成的多面棱體。常見(jiàn)的有常見(jiàn)的有4、6、8、12、24、36、72面體等。面體等。 如如 圖圖2-5 為正八面棱體，它所有相鄰兩工作面為正八面棱體，它所有相鄰兩工作面法線間夾角為法線間夾角為450。圖圖 2- 5 正八面棱體正八面棱體 因此，可以用因此，可以用作基準(zhǔn)來(lái)測(cè)量任意作基

15、準(zhǔn)來(lái)測(cè)量任意的的n450的角度。的角度。222.2.1 計(jì)量器具及其分類計(jì)量器具及其分類計(jì)量器具計(jì)量器具為測(cè)量?jī)x器和測(cè)量工具的統(tǒng)稱。為測(cè)量?jī)x器和測(cè)量工具的統(tǒng)稱。1. 計(jì)量器具分類計(jì)量器具分類按其原理、結(jié)構(gòu)和用途分為按其原理、結(jié)構(gòu)和用途分為:（1） 基準(zhǔn)量具基準(zhǔn)量具定值基準(zhǔn)量具，如量塊、定值基準(zhǔn)量具，如量塊、 角度塊角度塊 。 變值基準(zhǔn)量具，如線紋刻線尺等。變值基準(zhǔn)量具，如線紋刻線尺等。 2.2 計(jì)量器具和測(cè)量方法計(jì)量器具和測(cè)量方法 基準(zhǔn)量具基準(zhǔn)量具是指用來(lái)校對(duì)或調(diào)整計(jì)量器具，或者作為標(biāo)是指用來(lái)校對(duì)或調(diào)整計(jì)量器具，或者作為標(biāo)準(zhǔn)尺寸進(jìn)行性對(duì)測(cè)量的量具。準(zhǔn)尺寸進(jìn)行性對(duì)測(cè)量的量具?；?準(zhǔn)準(zhǔn) 分：分：

16、量量 具具23(2) 通用計(jì)量器具通用計(jì)量器具 通用計(jì)量器具通用計(jì)量器具是指將被測(cè)量轉(zhuǎn)換成可直接觀測(cè)的示值或是指將被測(cè)量轉(zhuǎn)換成可直接觀測(cè)的示值或等效信息的測(cè)量工具。等效信息的測(cè)量工具。按其原按其原理可理可分：分： 游標(biāo)類量具游標(biāo)類量具如游標(biāo)卡尺等。如游標(biāo)卡尺等。 微動(dòng)螺旋類量具微動(dòng)螺旋類量具如千分尺等。如千分尺等。 機(jī)械比較儀機(jī)械比較儀如齒輪杠桿比較儀等。如齒輪杠桿比較儀等。 光學(xué)量?jī)x光學(xué)量?jī)x如光學(xué)計(jì)、光學(xué)測(cè)角儀等。如光學(xué)計(jì)、光學(xué)測(cè)角儀等。 氣動(dòng)量?jī)x氣動(dòng)量?jī)x如浮標(biāo)式氣動(dòng)量?jī)x的。如浮標(biāo)式氣動(dòng)量?jī)x的。 電動(dòng)量?jī)x電動(dòng)量?jī)x如電動(dòng)輪廓儀等。如電動(dòng)輪廓儀等。 微機(jī)化量?jī)x（機(jī)電一體化量?jī)x）微機(jī)化量?jī)x（機(jī)電一

17、體化量?jī)x）如微機(jī)控制的數(shù)顯測(cè)量?jī)x如微機(jī)控制的數(shù)顯測(cè)量?jī)x:數(shù)顯光學(xué)計(jì)、數(shù)顯光學(xué)計(jì)、數(shù)顯測(cè)長(zhǎng)儀、三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)等。數(shù)顯測(cè)長(zhǎng)儀、三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)等。24（3）極限量規(guī)類極限量規(guī)類 極限量規(guī)類極限量規(guī)類是指沒(méi)有刻度（線）的用于檢驗(yàn)被測(cè)量是否處是指沒(méi)有刻度（線）的用于檢驗(yàn)被測(cè)量是否處于給定的極限偏差之內(nèi)的專用量具。于給定的極限偏差之內(nèi)的專用量具。 如光滑極限量規(guī)、螺紋量規(guī)、功能量規(guī)等。如光滑極限量規(guī)、螺紋量規(guī)、功能量規(guī)等。（4） 檢驗(yàn)夾具檢驗(yàn)夾具 檢驗(yàn)夾具檢驗(yàn)夾具是一種專用的檢驗(yàn)工具，它與相應(yīng)的計(jì)量器具配是一種專用的檢驗(yàn)工具，它與相應(yīng)的計(jì)量器具配套使用時(shí)，可方便地檢驗(yàn)出被測(cè)件的各項(xiàng)參數(shù)。套使用時(shí)，可方便地檢驗(yàn)

18、出被測(cè)件的各項(xiàng)參數(shù)。2. 計(jì)量器具的度量指標(biāo)計(jì)量器具的度量指標(biāo)（1）分度值（）分度值（i ) 分度值分度值是指計(jì)量器具的刻尺或度盤上相鄰兩刻線所代表是指計(jì)量器具的刻尺或度盤上相鄰兩刻線所代表的量值之差。例如千分尺微分筒上分度值的量值之差。例如千分尺微分筒上分度值 i = 0.01mm 。 (2) 刻度間距（刻度間距（a） 刻度間距刻度間距是指相鄰兩刻線中心之間的距離和圓弧長(zhǎng)。為是指相鄰兩刻線中心之間的距離和圓弧長(zhǎng)。為便于估讀，其值為便于估讀，其值為12.5mm。25（3）示值范圍）示值范圍 示值范圍示值范圍是指標(biāo)尺所指示或顯示的最低值到最高值的是指標(biāo)尺所指示或顯示的最低值到最高值的范圍。例如機(jī)

19、械比較議的示值范圍為范圍。例如機(jī)械比較議的示值范圍為100m100m。（4） 測(cè)量范圍測(cè)量范圍 測(cè)量范圍測(cè)量范圍是指在允許誤差范圍內(nèi)，測(cè)量器具所能測(cè)量零是指在允許誤差范圍內(nèi)，測(cè)量器具所能測(cè)量零件的最低值到最高值的范圍。例如某一千分尺的測(cè)量范圍為件的最低值到最高值的范圍。例如某一千分尺的測(cè)量范圍為2550mm.（5）靈敏度）靈敏度 （k） 靈敏度靈敏度是指計(jì)量器具示值裝置對(duì)被測(cè)量變化的反應(yīng)能是指計(jì)量器具示值裝置對(duì)被測(cè)量變化的反應(yīng)能力。靈敏度也稱放大比，可用下式表示力。靈敏度也稱放大比，可用下式表示（2-2）iak 26(6) 靈敏限（靈敏閾）靈敏限（靈敏閾） 靈敏限靈敏限是指能引起計(jì)量器具示值可

20、能覺(jué)察變化的被測(cè)量是指能引起計(jì)量器具示值可能覺(jué)察變化的被測(cè)量的最小變化值。的最小變化值。靈敏限越小，計(jì)量器具精度越高。靈敏限越小，計(jì)量器具精度越高。（7）測(cè)量力）測(cè)量力 測(cè)量力測(cè)量力是指在測(cè)量過(guò)程中，計(jì)量器具與被測(cè)表面的是指在測(cè)量過(guò)程中，計(jì)量器具與被測(cè)表面的接觸力。接觸力。（8）示值誤差）示值誤差 示值誤差示值誤差是指計(jì)量器具的示值與被測(cè)量真是指計(jì)量器具的示值與被測(cè)量真 值之差。計(jì)量值之差。計(jì)量器具允許值可以從使用說(shuō)明書(shū)或檢定規(guī)程中查得，也可以器具允許值可以從使用說(shuō)明書(shū)或檢定規(guī)程中查得，也可以用標(biāo)準(zhǔn)件檢定出來(lái)。用標(biāo)準(zhǔn)件檢定出來(lái)。27（9）示值變動(dòng)性）示值變動(dòng)性 示值變動(dòng)性示值變動(dòng)性是指在測(cè)量條

21、件不變的情況下，對(duì)同一被是指在測(cè)量條件不變的情況下，對(duì)同一被測(cè)量進(jìn)行多次重復(fù)測(cè)量讀數(shù)時(shí)（測(cè)量進(jìn)行多次重復(fù)測(cè)量讀數(shù)時(shí)（510次），其讀數(shù)的最大次），其讀數(shù)的最大變動(dòng)量。變動(dòng)量。（10）回程誤差（滯后誤差）回程誤差（滯后誤差） 回程誤差回程誤差是指在相同測(cè)量條件下，對(duì)同一被測(cè)量進(jìn)行是指在相同測(cè)量條件下，對(duì)同一被測(cè)量進(jìn)行往返兩個(gè)方向測(cè)量時(shí)，測(cè)量器具的示值變化量。往返兩個(gè)方向測(cè)量時(shí)，測(cè)量器具的示值變化量。（11）修正值）修正值 修正值修正值是指為了消除或減少系統(tǒng)誤差，用代數(shù)法加到測(cè)是指為了消除或減少系統(tǒng)誤差，用代數(shù)法加到測(cè)量結(jié)果上的值。例如已知某千分尺的零位誤差為量結(jié)果上的值。例如已知某千分尺的零位誤

22、差為+0.01mm,則其零位的修正值為則其零位的修正值為-0.01mm。若測(cè)量時(shí)千分尺讀數(shù)為若測(cè)量時(shí)千分尺讀數(shù)為20.04mm，則該被測(cè)件的測(cè)量結(jié)果為，則該被測(cè)件的測(cè)量結(jié)果為20.03mm0.01-20.04）（28（12）不確定度）不確定度 不確定度不確定度是指由于測(cè)量誤差的存在而對(duì)被測(cè)量量值不是指由于測(cè)量誤差的存在而對(duì)被測(cè)量量值不能確定的程度。能確定的程度。 計(jì)量器具的不確定度是一項(xiàng)綜合精度指標(biāo)。它包括測(cè)計(jì)量器具的不確定度是一項(xiàng)綜合精度指標(biāo)。它包括測(cè)量器具的示值誤差、示值變動(dòng)性、回程誤差、靈敏限以及量器具的示值誤差、示值變動(dòng)性、回程誤差、靈敏限以及調(diào)整時(shí)用的標(biāo)準(zhǔn)件誤差等。不確定度用誤差界限

23、表示。調(diào)整時(shí)用的標(biāo)準(zhǔn)件誤差等。不確定度用誤差界限表示。 例如分度值為例如分度值為0.01的千分尺，在車間條件下，測(cè)量范圍的千分尺，在車間條件下，測(cè)量范圍為為050mm,其不確定度為其不確定度為0.004mm0.004mm。292.2.2 三坐標(biāo)測(cè)量簡(jiǎn)介三坐標(biāo)測(cè)量簡(jiǎn)介 三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)是三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)是2020世紀(jì)六十年代發(fā)展起來(lái)的一種高精度，世紀(jì)六十年代發(fā)展起來(lái)的一種高精度，高效率的精密測(cè)量?jī)x器，它是以精密機(jī)械為基礎(chǔ)，綜合運(yùn)用高效率的精密測(cè)量?jī)x器，它是以精密機(jī)械為基礎(chǔ)，綜合運(yùn)用計(jì)算機(jī)、電子、和光柵，激光等先進(jìn)技術(shù)為原理進(jìn)行測(cè)量。計(jì)算機(jī)、電子、和光柵，激光等先進(jìn)技術(shù)為原理進(jìn)行測(cè)量。它借助高性能的計(jì)算機(jī)

24、軟件，可以進(jìn)行箱體、導(dǎo)軌、齒輪、它借助高性能的計(jì)算機(jī)軟件，可以進(jìn)行箱體、導(dǎo)軌、齒輪、螺紋等復(fù)雜結(jié)構(gòu)的測(cè)量。它的特點(diǎn)在于只要測(cè)頭能達(dá)到的地螺紋等復(fù)雜結(jié)構(gòu)的測(cè)量。它的特點(diǎn)在于只要測(cè)頭能達(dá)到的地方就可以通過(guò)測(cè)量該地方的某些特征點(diǎn)的三維坐標(biāo)值，來(lái)測(cè)方就可以通過(guò)測(cè)量該地方的某些特征點(diǎn)的三維坐標(biāo)值，來(lái)測(cè)量零件的幾何尺寸和幾何要素的形狀誤差以及幾何要素間的量零件的幾何尺寸和幾何要素的形狀誤差以及幾何要素間的相互位置關(guān)系的誤差。相互位置關(guān)系的誤差。 三坐標(biāo)測(cè)量是獲得空間某點(diǎn)三維坐標(biāo)值的測(cè)量方法，通三坐標(biāo)測(cè)量是獲得空間某點(diǎn)三維坐標(biāo)值的測(cè)量方法，通常用三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)（簡(jiǎn)稱測(cè)量機(jī)）進(jìn)行測(cè)量。常用三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)（簡(jiǎn)稱測(cè)量

25、機(jī)）進(jìn)行測(cè)量。30 三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)具有互三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)具有互相垂直的三個(gè)測(cè)量方向相垂直的三個(gè)測(cè)量方向X 軸，軸，Y 軸和軸和Z 軸。從結(jié)構(gòu)型軸。從結(jié)構(gòu)型式上分一般有懸臂式、橋式上分一般有懸臂式、橋框式、龍門式等種類。其框式、龍門式等種類。其中龍門式由于剛性好，裝中龍門式由于剛性好，裝卸工作方便，操作性能好，卸工作方便，操作性能好，測(cè)量精度較高，所以應(yīng)用測(cè)量精度較高，所以應(yīng)用較普遍。較普遍。1. 三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的基本結(jié)構(gòu)三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的基本結(jié)構(gòu) 三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)基本三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)基本結(jié)式如圖結(jié)式如圖 2.6所示。所示。圖圖2.6 三三 坐坐 標(biāo)標(biāo) 測(cè)測(cè) 量量 機(jī)機(jī)1Z軸部件，軸部件， 2X向?qū)к?，向?qū)к墸?Y

26、向?qū)к?，向?qū)к墸?4立柱，立柱，5底座，底座，6測(cè)量工作臺(tái)測(cè)量工作臺(tái),7測(cè)量頭。測(cè)量頭。31 三坐標(biāo)機(jī)測(cè)量的特點(diǎn)是可以顯示測(cè)頭所在位置的三維三坐標(biāo)機(jī)測(cè)量的特點(diǎn)是可以顯示測(cè)頭所在位置的三維坐標(biāo)值，即測(cè)量機(jī)坐標(biāo)系下的值（也可以認(rèn)為是絕對(duì)坐標(biāo)值），坐標(biāo)值，即測(cè)量機(jī)坐標(biāo)系下的值（也可以認(rèn)為是絕對(duì)坐標(biāo)值），但是通常我們?cè)O(shè)計(jì)零件的有關(guān)尺寸，和要素的形狀、方向和位但是通常我們?cè)O(shè)計(jì)零件的有關(guān)尺寸，和要素的形狀、方向和位置是相對(duì)于選定的零件上的一個(gè)坐標(biāo)系的。置是相對(duì)于選定的零件上的一個(gè)坐標(biāo)系的。 2. 三坐標(biāo)測(cè)量前的準(zhǔn)備工作三坐標(biāo)測(cè)量前的準(zhǔn)備工作（1） 坐標(biāo)變換坐標(biāo)變換 我們希望測(cè)量機(jī)顯示的坐標(biāo)值是我們選定的零

27、件上的坐標(biāo)我們希望測(cè)量機(jī)顯示的坐標(biāo)值是我們選定的零件上的坐標(biāo)值，這樣就需要建立零件上坐標(biāo)系和測(cè)量機(jī)坐標(biāo)系的關(guān)系，這值，這樣就需要建立零件上坐標(biāo)系和測(cè)量機(jī)坐標(biāo)系的關(guān)系，這個(gè)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換關(guān)系由測(cè)量機(jī)的測(cè)量軟件來(lái)完成。確定零件坐標(biāo)系個(gè)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換關(guān)系由測(cè)量機(jī)的測(cè)量軟件來(lái)完成。確定零件坐標(biāo)系這個(gè)工作可以分為以面為基準(zhǔn)來(lái)建立零件坐標(biāo)系和以線為基準(zhǔn)這個(gè)工作可以分為以面為基準(zhǔn)來(lái)建立零件坐標(biāo)系和以線為基準(zhǔn)建立零件坐標(biāo)系。建立零件坐標(biāo)系。 以面為基準(zhǔn)以面為基準(zhǔn)：選擇零件上的一個(gè)面，對(duì)該面測(cè)量：選擇零件上的一個(gè)面，對(duì)該面測(cè)量3個(gè)點(diǎn)，個(gè)點(diǎn)，這樣就確定了一個(gè)坐標(biāo)面（這樣就確定了一個(gè)坐標(biāo)面（YZ平面），然后選擇與該平面垂平面）

28、，然后選擇與該平面垂直的零件上的另一個(gè)平面，對(duì)該平面測(cè)量?jī)牲c(diǎn)。直的零件上的另一個(gè)平面，對(duì)該平面測(cè)量?jī)牲c(diǎn)。32過(guò)這兩點(diǎn)做一個(gè)垂直于過(guò)這兩點(diǎn)做一個(gè)垂直于YZ平面的平面，就得到第二坐標(biāo)平面平面的平面，就得到第二坐標(biāo)平面XY平面，這兩個(gè)確定的互相垂直的平面的交線確定為一個(gè)坐平面，這兩個(gè)確定的互相垂直的平面的交線確定為一個(gè)坐標(biāo)軸（標(biāo)軸（Y軸）。軸）。 在零件上選擇與前兩個(gè)平面垂直的第三個(gè)面，對(duì)此平面在零件上選擇與前兩個(gè)平面垂直的第三個(gè)面，對(duì)此平面測(cè)量一點(diǎn)，過(guò)此點(diǎn)做一平面垂直于已確定的坐標(biāo)軸（測(cè)量一點(diǎn)，過(guò)此點(diǎn)做一平面垂直于已確定的坐標(biāo)軸（Y軸），軸），就得到第三個(gè)坐標(biāo)平面就得到第三個(gè)坐標(biāo)平面XZ平面，此平

29、面與平面，此平面與Y坐標(biāo)軸的交點(diǎn)即為坐標(biāo)軸的交點(diǎn)即為原點(diǎn)原點(diǎn)O。這樣就建立了以面為基準(zhǔn)的零件坐標(biāo)系。這樣就建立了以面為基準(zhǔn)的零件坐標(biāo)系。 對(duì)于對(duì)于回轉(zhuǎn)類回轉(zhuǎn)類的零件一般應(yīng)建立以線為基準(zhǔn)的坐標(biāo)系，這的零件一般應(yīng)建立以線為基準(zhǔn)的坐標(biāo)系，這樣測(cè)量比較方便。樣測(cè)量比較方便。 以以線為基準(zhǔn)線為基準(zhǔn)：一般情況下首先選定回轉(zhuǎn)類零件的軸線作為一：一般情況下首先選定回轉(zhuǎn)類零件的軸線作為一個(gè)坐標(biāo)軸（個(gè)坐標(biāo)軸（X軸），然后在工件上任選一點(diǎn)，過(guò)該點(diǎn)作垂直于軸），然后在工件上任選一點(diǎn)，過(guò)該點(diǎn)作垂直于X軸的垂線，即為軸的垂線，即為Y軸。軸。X軸和軸和Y軸的交點(diǎn)就是零件坐標(biāo)系的原點(diǎn)軸的交點(diǎn)就是零件坐標(biāo)系的原點(diǎn)O。過(guò)原點(diǎn)。過(guò)

30、原點(diǎn)O作作X軸和軸和Y軸的垂線，就得到軸的垂線，就得到Z軸。這樣就建立了以軸。這樣就建立了以線為基準(zhǔn)的零件坐標(biāo)系。線為基準(zhǔn)的零件坐標(biāo)系。 關(guān)于零件坐標(biāo)系和測(cè)量機(jī)坐標(biāo)系的換算由測(cè)量機(jī)的測(cè)量軟關(guān)于零件坐標(biāo)系和測(cè)量機(jī)坐標(biāo)系的換算由測(cè)量機(jī)的測(cè)量軟件完成。而零件坐標(biāo)系是隨著零件位置的變化而改變的。件完成。而零件坐標(biāo)系是隨著零件位置的變化而改變的。33 測(cè)量機(jī)中，還有一個(gè)坐標(biāo)系來(lái)表示測(cè)頭中心位置的，對(duì)測(cè)量機(jī)中，還有一個(gè)坐標(biāo)系來(lái)表示測(cè)頭中心位置的，對(duì)于多測(cè)頭的測(cè)量，每個(gè)測(cè)頭的中心位置的坐標(biāo)值是不一樣的，于多測(cè)頭的測(cè)量，每個(gè)測(cè)頭的中心位置的坐標(biāo)值是不一樣的，那么不同的側(cè)頭測(cè)量同一個(gè)零件，就會(huì)得到不同的結(jié)果。所

31、那么不同的側(cè)頭測(cè)量同一個(gè)零件，就會(huì)得到不同的結(jié)果。所以在測(cè)量前要進(jìn)行測(cè)頭校驗(yàn)，使不同測(cè)頭的坐標(biāo)統(tǒng)一到一個(gè)以在測(cè)量前要進(jìn)行測(cè)頭校驗(yàn)，使不同測(cè)頭的坐標(biāo)統(tǒng)一到一個(gè)虛擬的測(cè)頭上，也就是用不同測(cè)頭測(cè)量同一個(gè)零件，結(jié)果是虛擬的測(cè)頭上，也就是用不同測(cè)頭測(cè)量同一個(gè)零件，結(jié)果是一樣的。一樣的。 (2) 選擇基準(zhǔn)件選擇基準(zhǔn)件 首先在測(cè)量機(jī)上固定一個(gè)選定的基準(zhǔn)件，通常為基準(zhǔn)球，首先在測(cè)量機(jī)上固定一個(gè)選定的基準(zhǔn)件，通常為基準(zhǔn)球，.用不同的測(cè)頭來(lái)測(cè)量這個(gè)基準(zhǔn)球，每一個(gè)測(cè)頭測(cè)量都得到一個(gè)用不同的測(cè)頭來(lái)測(cè)量這個(gè)基準(zhǔn)球，每一個(gè)測(cè)頭測(cè)量都得到一個(gè)基準(zhǔn)球中心的坐標(biāo)值基準(zhǔn)球中心的坐標(biāo)值X,Y,Z, 由于基準(zhǔn)球的位置是固定的，所以由

32、于基準(zhǔn)球的位置是固定的，所以測(cè)量機(jī)會(huì)知道各個(gè)測(cè)頭的相對(duì)位置，在以后的測(cè)量中，會(huì)自動(dòng)測(cè)量機(jī)會(huì)知道各個(gè)測(cè)頭的相對(duì)位置，在以后的測(cè)量中，會(huì)自動(dòng)減去各測(cè)頭的相互位置坐標(biāo)值，這樣就可以把不同測(cè)頭統(tǒng)一到減去各測(cè)頭的相互位置坐標(biāo)值，這樣就可以把不同測(cè)頭統(tǒng)一到一個(gè)虛擬測(cè)頭上，不論用哪個(gè)測(cè)頭測(cè)量結(jié)果都是一樣的。一個(gè)虛擬測(cè)頭上，不論用哪個(gè)測(cè)頭測(cè)量結(jié)果都是一樣的。34 另外，每個(gè)測(cè)頭都是有大小的，而測(cè)頭的坐標(biāo)值顯示的另外，每個(gè)測(cè)頭都是有大小的，而測(cè)頭的坐標(biāo)值顯示的是測(cè)頭中心的位置，測(cè)頭中心位置與被測(cè)零件之間有一個(gè)測(cè)是測(cè)頭中心的位置，測(cè)頭中心位置與被測(cè)零件之間有一個(gè)測(cè)頭半徑的距離，所以我們?cè)跍y(cè)量前要確定測(cè)頭半徑的大小

33、。頭半徑的距離，所以我們?cè)跍y(cè)量前要確定測(cè)頭半徑的大小。 首先要選擇一個(gè)首先要選擇一個(gè)基準(zhǔn)件基準(zhǔn)件，一般有基準(zhǔn)球和基準(zhǔn)立方體。這，一般有基準(zhǔn)球和基準(zhǔn)立方體。這里我們選擇上述的基準(zhǔn)球。由于該基準(zhǔn)球的大小是已知的，里我們選擇上述的基準(zhǔn)球。由于該基準(zhǔn)球的大小是已知的，那么我們用測(cè)頭來(lái)測(cè)量基準(zhǔn)球，測(cè)量基準(zhǔn)球的球心坐標(biāo)值那么我們用測(cè)頭來(lái)測(cè)量基準(zhǔn)球，測(cè)量基準(zhǔn)球的球心坐標(biāo)值 x、y、z及球心和測(cè)頭中心構(gòu)成的距離及球心和測(cè)頭中心構(gòu)成的距離R。由于已知基準(zhǔn)球半徑。由于已知基準(zhǔn)球半徑R0，則可以得到測(cè)頭的半徑：則可以得到測(cè)頭的半徑：r=R-R0。 不論我們是做準(zhǔn)備工作還是進(jìn)行測(cè)量，都要在測(cè)量軟件不論我們是做準(zhǔn)備工作

34、還是進(jìn)行測(cè)量，都要在測(cè)量軟件中進(jìn)行這些工作，把軟件設(shè)置到你要進(jìn)行的測(cè)量工作的相中進(jìn)行這些工作，把軟件設(shè)置到你要進(jìn)行的測(cè)量工作的相應(yīng)狀態(tài)。應(yīng)狀態(tài)。 35 比如，我們要測(cè)量圓度誤差：比如，我們要測(cè)量圓度誤差： 就要把測(cè)量軟件設(shè)置到圓就要把測(cè)量軟件設(shè)置到圓度測(cè)量狀態(tài)。度測(cè)量狀態(tài)。 然后用測(cè)頭在圓形零件上測(cè)量至少然后用測(cè)頭在圓形零件上測(cè)量至少4個(gè)點(diǎn)（在個(gè)點(diǎn)（在一個(gè)平面內(nèi)），那么測(cè)量機(jī)就自動(dòng)顯示圓度誤差。一個(gè)平面內(nèi)），那么測(cè)量機(jī)就自動(dòng)顯示圓度誤差。 再比如，我們要測(cè)量零件的長(zhǎng)度：再比如，我們要測(cè)量零件的長(zhǎng)度： 就要把測(cè)量軟件中，就要把測(cè)量軟件中，設(shè)置長(zhǎng)度測(cè)量狀態(tài)。設(shè)置長(zhǎng)度測(cè)量狀態(tài)。 然后用測(cè)頭測(cè)量零件上

35、的兩點(diǎn)，測(cè)量然后用測(cè)頭測(cè)量零件上的兩點(diǎn)，測(cè)量機(jī)就能顯示這兩點(diǎn)的距離。機(jī)就能顯示這兩點(diǎn)的距離。 總之，三坐標(biāo)測(cè)量是現(xiàn)代測(cè)量的重要方法已被廣泛應(yīng)用于工總之，三坐標(biāo)測(cè)量是現(xiàn)代測(cè)量的重要方法已被廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域，而且，三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)測(cè)量是符合新一代產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域，而且，三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)測(cè)量是符合新一代產(chǎn)品幾何技術(shù)規(guī)范（品幾何技術(shù)規(guī)范（GPS）標(biāo)準(zhǔn)的，能按照新標(biāo)準(zhǔn)的嚴(yán)格定義來(lái)）標(biāo)準(zhǔn)的，能按照新標(biāo)準(zhǔn)的嚴(yán)格定義來(lái)測(cè)量零件的實(shí)際尺寸和幾何誤差。測(cè)量零件的實(shí)際尺寸和幾何誤差。362.2.3 測(cè)量方法分類及其特點(diǎn)測(cè)量方法分類及其特點(diǎn)按測(cè)量值獲得方式的的不同，測(cè)量方法可分為：按測(cè)量值獲得方式的的不同，測(cè)量

36、方法可分為：1. 絕對(duì)測(cè)量和相對(duì)絕對(duì)測(cè)量和相對(duì)(比較比較)測(cè)量法測(cè)量法（1）絕對(duì)測(cè)量法絕對(duì)測(cè)量法 在計(jì)量器具的示數(shù)裝置上在計(jì)量器具的示數(shù)裝置上可表示出可表示出被測(cè)量的全值被測(cè)量的全值。例如。例如用測(cè)長(zhǎng)儀測(cè)量零件，如圖用測(cè)長(zhǎng)儀測(cè)量零件，如圖2.7所所示。示。圖圖 2-7 絕對(duì)測(cè)量法絕對(duì)測(cè)量法37(2) 相對(duì)測(cè)量法相對(duì)測(cè)量法 在計(jì)量器具的示數(shù)裝在計(jì)量器具的示數(shù)裝置上只表示出被測(cè)量相對(duì)已置上只表示出被測(cè)量相對(duì)已知標(biāo)準(zhǔn)量的知標(biāo)準(zhǔn)量的偏差值，偏差值，即測(cè)出即測(cè)出的值為尺寸實(shí)際的偏差。的值為尺寸實(shí)際的偏差。圖圖 2-8 相對(duì)測(cè)量法相對(duì)測(cè)量法 如圖如圖2.8所示為機(jī)械比所示為機(jī)械比較議測(cè)量軸徑。先用與軸徑較議測(cè)量軸徑。先用與軸徑公稱尺寸相等的量塊（或標(biāo)公稱尺寸相等的量塊（或標(biāo)準(zhǔn)件）調(diào)整比較議的零位，準(zhǔn)件）調(diào)整比較議的零位，然后再換上被測(cè)件，指示表然后再換上被測(cè)件，指示表的示值為被測(cè)件相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)件的示值為被測(cè)件相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)件的偏差值。的偏差值。被測(cè)件的尺寸被測(cè)件的尺寸= 標(biāo)準(zhǔn)件的尺寸標(biāo)準(zhǔn)件的尺寸+指示表的示值指示表的示值（代數(shù)和）（代數(shù)和）382. 直接測(cè)量和間接測(cè)量法直接測(cè)量和間接測(cè)量法 （1） 直接測(cè)量法直接測(cè)量法用計(jì)量器具直接測(cè)量被測(cè)量的用計(jì)量器具直接測(cè)量被測(cè)量的整個(gè)數(shù)整個(gè)數(shù)值或相當(dāng)于標(biāo)準(zhǔn)量的偏差值或相當(dāng)于標(biāo)準(zhǔn)量的偏