精度設(shè)計(jì)第2章幾何量測(cè)量技術(shù)剖析

1第二章幾何量測(cè)量基礎(chǔ)一、概述測(cè)量的概念——所謂測(cè)量，是指為確定被測(cè)對(duì)象的量值而進(jìn)行的一系列實(shí)驗(yàn)過程?！皺z驗(yàn)”是與“測(cè)量”不同的概念，應(yīng)分清各自的特點(diǎn)；“檢驗(yàn)”的特點(diǎn)是：只能確定被測(cè)量是否在規(guī)定的極限范圍之內(nèi)（即是否合格），而不能得出測(cè)量的具體的數(shù)值。幾何量測(cè)量過程包括：被測(cè)對(duì)象、計(jì)量單位、測(cè)量方法、測(cè)量精度。2被測(cè)對(duì)象：幾何量，即長度、角度、形狀、位置、

表面粗糙度以及齒輪等零件的幾何參數(shù)；測(cè)量單位：法定計(jì)量單位，長度為米，角度為弧度和度、分、秒。測(cè)量方法：測(cè)量時(shí)采用的測(cè)量原理、測(cè)量器具和測(cè)量條件的總和。測(cè)量精度：測(cè)量結(jié)果與被測(cè)真值一致的程度。反義詞為測(cè)量誤差。測(cè)量誤差大，測(cè)量精度低，測(cè)量誤差小，測(cè)量精度高。第二章幾何量測(cè)量基礎(chǔ)幾何量測(cè)量過程包括：被測(cè)對(duì)象、計(jì)量單位、測(cè)量方法、測(cè)量精度。3第二章幾何量測(cè)量基礎(chǔ)在國際單位制及我國法定計(jì)量單位中，以米作為長度基準(zhǔn)，其單位符號(hào)為“m”。在1983年第十七界國際計(jì)量大會(huì)上通過的米的定義是：“1米是光在真空中于1/299792458秒的時(shí)間間隔內(nèi)所經(jīng)過的距離”。我國采用碘吸收穩(wěn)定的0.633氦氖激光輻射作為波長基準(zhǔn)復(fù)現(xiàn)米。量值傳遞是“將國家計(jì)量基準(zhǔn)所復(fù)現(xiàn)的計(jì)量值，通過檢定（或其它方法）傳遞給下一等級(jí)的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)（器），并依次逐級(jí)傳遞到工作計(jì)量器具上，以保證被測(cè)對(duì)象的量值準(zhǔn)確一致的方式”。4

第二章幾何量測(cè)量基礎(chǔ)二、長度量值的傳遞米的定義及復(fù)現(xiàn)長度量值傳遞系統(tǒng)長度基準(zhǔn)的量值準(zhǔn)確的傳遞到生產(chǎn)應(yīng)用的計(jì)量器具和工件中去。量塊—量塊的材料、形狀、尺寸量塊的工作尺寸（標(biāo)稱尺寸）量塊長度——量塊的精度——制造精度分k、0、1、2、3級(jí)(五級(jí)）。檢定精度分：1、2、3、4、5等（五等）量塊的特性及應(yīng)用——量塊的組合5量塊

長度量塊的分級(jí)

按制造精度分5級(jí)，0，1，2，3，K級(jí)，K級(jí)為校準(zhǔn)級(jí)?！凹?jí)”主要是根據(jù)長度極限偏差±D和長度變動(dòng)量的允許值Tv劃分。工作尺寸為標(biāo)稱長度，含制造誤差，不加修正值。長度量塊的分等按檢定精度分為1～6等，1等精度最高，6等最低。工作尺寸為量塊檢定書列出的實(shí)測(cè)中心長度，排除了量塊的制造誤差，只含檢定時(shí)的較小的測(cè)量誤差。幾點(diǎn)說明：

按“等”使用比按“級(jí)”使用的測(cè)量精度高。量值按長度量值傳遞系統(tǒng)進(jìn)行，即低一等量塊檢定用高一等量塊作標(biāo)準(zhǔn)。6量塊7量塊的“級(jí)”和“等”是從成批制造和單個(gè)檢定兩種不同的角度出發(fā)，對(duì)其精度進(jìn)行劃分的兩種形式。按“級(jí)”使用時(shí)，以標(biāo)記在量塊上的標(biāo)稱尺寸作為工作尺寸，該尺寸包含其制造誤差。按“等”使用時(shí)，必須以檢定后的實(shí)際尺寸作為工作尺寸，該尺寸不包含制造誤差，但包含了檢定時(shí)的測(cè)量誤差。就同一量塊而言，檢定時(shí)的測(cè)量誤差要比制造誤差小得多。所以，量塊按“等”使用時(shí)其精度比按“級(jí)”使用要高，且能在保持量塊原有使用精度的基礎(chǔ)上延長其使用壽命。8長度量塊的尺寸組合

按實(shí)際需要，用多個(gè)尺寸不同的量塊研合組成所需要的長度標(biāo)準(zhǔn)量。

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)，一般不超過4塊。選用量塊時(shí)，采用消尾法，即每選一塊至少應(yīng)減去所需尺寸的一位尾數(shù)。

量塊是成套制成，每套數(shù)量不同（83塊、46塊、91塊）。量塊的尺寸組合采用消尾法：46.725=1.005+1.22+4.5+4091011量塊的作用

作為尺寸傳遞的長度標(biāo)準(zhǔn)，將國家的長度基準(zhǔn)按照一定的規(guī)范逐級(jí)傳遞到機(jī)械產(chǎn)品制造環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)量值統(tǒng)一。計(jì)量儀器示值誤差的檢定標(biāo)準(zhǔn)，檢定量儀的示值誤差。

比較測(cè)量時(shí)以量塊為基準(zhǔn)，用測(cè)量器具比較量塊與被測(cè)尺寸的差值。也可直接用于精密測(cè)量、精密機(jī)床和夾具調(diào)整時(shí)的尺寸基準(zhǔn)。

12三、計(jì)量器具和測(cè)量方法計(jì)量器具的分類—量具、量規(guī)、量儀和計(jì)量裝置。計(jì)量器具的基本計(jì)量參數(shù)——刻度間距a、分度值i、測(cè)量范圍、靈敏度k、示值誤差、修正值、測(cè)量的重復(fù)性、不確定度。測(cè)量方法的分類:13計(jì)量器具的基本技術(shù)性能指標(biāo)

刻度間距計(jì)量器具的標(biāo)尺或分度盤上相鄰兩刻線中心之間的距離或圓弧長度。（1～2.5mm)

分度值計(jì)量器具的標(biāo)尺或分度盤上每一刻度間距所代表的量值。（0.1mm~0.001mm)分度值越小，精度越高。示值范圍

計(jì)量器具所能顯示或指示的被測(cè)幾何量起始值到終止值的范圍。測(cè)量范圍

計(jì)量器具在允許誤差限度內(nèi)所能測(cè)出的被測(cè)幾何量的下限值到上限值的范圍。測(cè)量范圍上限值與下限值之差稱為量程。示值誤差

計(jì)量器具的示值與被測(cè)幾何量的真值的代數(shù)差。一般可用量塊作為真值來檢定計(jì)量器具的示值誤差。

14測(cè)量方法的分類:間接測(cè)量和直接測(cè)量絕對(duì)測(cè)量和相對(duì)測(cè)量接觸測(cè)量和非接觸測(cè)量單項(xiàng)測(cè)量和綜合測(cè)量在線測(cè)量和離線測(cè)量靜態(tài)測(cè)量和動(dòng)態(tài)測(cè)量等精度測(cè)量和不等精度測(cè)量15四、測(cè)量誤差測(cè)量誤差：絕對(duì)誤差δ=x-x0

相對(duì)誤差：f=δ／x0≈δ／x×100％系統(tǒng)誤差—

系統(tǒng)誤差用修正值從測(cè)量結(jié)果中予以消除。隨機(jī)誤差—

隨機(jī)誤差處理原則：設(shè)法減少它對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，并應(yīng)用概率統(tǒng)計(jì)規(guī)律方法估計(jì)誤差范圍。粗大誤差—

處理原則：按一定規(guī)則予以剔除。測(cè)量精度——幾何量的測(cè)得值與其真值的接近程度。16測(cè)量誤差的分類

1、系統(tǒng)誤差

定值系統(tǒng)誤差在一定測(cè)量條件下，多次測(cè)取同一量值時(shí)，絕對(duì)值和符號(hào)均保持不變的測(cè)量誤差。例如：比較儀上量塊的誤差。

變值系統(tǒng)誤差在一定測(cè)量條件下，多次測(cè)取同一量值時(shí)，絕對(duì)值和符號(hào)按某一規(guī)律變化的測(cè)量誤差。例如：量儀分度盤與指針回轉(zhuǎn)軸偏心產(chǎn)生的示值誤差。2、隨機(jī)誤差在相同的測(cè)量條件下，多次測(cè)取同一量值時(shí)，其絕對(duì)值大小和符號(hào)均以不可預(yù)知的方式變化的誤差。

產(chǎn)生原因：計(jì)量器具變形、測(cè)量力不穩(wěn)定、溫度波動(dòng)等

特點(diǎn)：單次測(cè)量，無法預(yù)知絕對(duì)值大小和符號(hào)，多次重復(fù)測(cè)量，符合一定的概率統(tǒng)計(jì)規(guī)律。3、粗大誤差超出一定測(cè)量條件預(yù)計(jì)下的測(cè)量誤差，對(duì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生明顯歪曲，為異常值。

產(chǎn)生原因：主觀原因如人員疏忽的讀數(shù)誤差；客觀原因如外界突然震動(dòng)。17測(cè)量列中各類測(cè)量誤差的處理隨機(jī)誤差的處理

---隨機(jī)誤差的分布規(guī)律

---隨機(jī)誤差的分布特性:

正態(tài)分布規(guī)律測(cè)量列中的算術(shù)平均值測(cè)量列中的單項(xiàng)測(cè)量值的標(biāo)準(zhǔn)偏差

測(cè)量列算術(shù)平均值的標(biāo)準(zhǔn)偏差多次測(cè)量的測(cè)量結(jié)果18在實(shí)際測(cè)量工作中，進(jìn)行單次測(cè)量時(shí)，測(cè)量結(jié)果可表示為：，通常單次測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)偏差可以通過實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)或查閱有關(guān)資料得到，多次測(cè)量的測(cè)量結(jié)果可表示學(xué)生對(duì)于單次測(cè)量和多次測(cè)量的測(cè)量結(jié)果表示方法以及算術(shù)平均值的標(biāo)準(zhǔn)偏差計(jì)算方法應(yīng)掌握。測(cè)量列中系統(tǒng)誤差的處理測(cè)量列中粗大處理拉依達(dá)準(zhǔn)則（3σ準(zhǔn)則）、如：則予以剔除19等精度測(cè)量列的數(shù)據(jù)處理等精度測(cè)量:測(cè)量過程中、決定測(cè)量果的全部因素或條件不變。

---直接測(cè)量列的數(shù)據(jù)處理

---間接測(cè)量列的數(shù)據(jù)處理20正確度

反映測(cè)量結(jié)果受系統(tǒng)誤差的影響程度，系統(tǒng)誤差小，正確度高；2、精密度

反映測(cè)量結(jié)果受隨機(jī)誤差的影響程度。指在一定測(cè)量條件下連續(xù)多次測(cè)量所得的測(cè)量值之間相互接近的程度。隨機(jī)誤差小，精密度高。3、準(zhǔn)確度

反映測(cè)量結(jié)果同時(shí)受系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差的綜合影響程度。系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差都小，準(zhǔn)確度高。四、測(cè)量精度的分類a)精密度高，正確度低b)正確度高，精密度低

c)準(zhǔn)確度高21尺寸精度的檢測(cè)通用計(jì)量器具測(cè)量

---產(chǎn)品的誤收、誤廢

---孔、軸尺寸的驗(yàn)收極限

---對(duì)有配合要求的孔軸尺寸驗(yàn)收極限應(yīng)從它們的最大、最小極限尺寸分別向公差帶內(nèi)移動(dòng)一個(gè)安全裕度A。22尺寸公差帶LmaxLminAKiAKsKs=Lmax-A、ki=Lmin+A23計(jì)量器具的選擇測(cè)量不確定度U:

令U=1.00A則U1=0.9AU2=0.45A

選擇時(shí)，由公差值T查安全裕度A和所需計(jì)量器具不確定度U1、以確定具體的計(jì)量器具。所選定的計(jì)量器具不確定度應(yīng)等于或小于允許值U124光滑極限量規(guī)的設(shè)計(jì)作用:分類:概念——無刻度的專用量具工作量規(guī)驗(yàn)收量規(guī)校對(duì)量規(guī)塞規(guī)環(huán)規(guī)（卡規(guī)）通規(guī)止規(guī)通規(guī)止規(guī)25光滑極限量規(guī)沒有刻度且專用的計(jì)量器具，可檢驗(yàn)零件要素實(shí)際尺寸和幾何誤差的綜合結(jié)果。特點(diǎn)：得不到工件的具體實(shí)際尺寸和幾何誤差值，只能判斷工件是否合格。