第一篇機械測量入門技術(shù)基礎(chǔ)

/*第一篇機械測量入門技術(shù)基礎(chǔ)了解機械測量技術(shù)的相關(guān)知識，掌握機械測量的基本概念及其單位與換算了解測量器具與測量方法的分類，理解測量器具主要技術(shù)性能指標；了解現(xiàn)代測量技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r，理解測量誤差分析與數(shù)據(jù)處理的基礎(chǔ)常識；了解量具量儀選用的要求及方法，熟悉量具量儀的日常使用與維護技術(shù)；任務(wù)一了解機械測量技術(shù)的相關(guān)知識測量技術(shù)是一門具有自身專業(yè)體系、涵蓋多種學(xué)科、理論性和實踐性都測量技術(shù)是一門具有自身專業(yè)體系、涵蓋多種學(xué)科、理論性和實踐性都非常強的前沿強的前沿科學(xué)。而熟知測量技術(shù)方面的基礎(chǔ)知識，則是掌握測量技能，獨立完成幾何參數(shù)測量的基礎(chǔ)。?知識鏈接1機械測量技術(shù)的基本概念一件制造完成后的產(chǎn)品是否滿足設(shè)計的幾何精度要求，通常有以下幾種判斷1．測量測量就是為確定量值而進行的實驗過程。在測量中假設(shè)L為被測量值，E這個公式的物理意義說明，在被測量值L一定的情況下，比值q的大小完全決定于所采用的計量單位E，而且是成反比關(guān)系。同時它也說明計量單位的選擇決定于被測量值所要求的精確程度，這樣經(jīng)比較而得的被測量值為：L＝qE因此，測量是以確定被測對象的量值為目的的全部操作。在這一操作過程中，將被測對象與復(fù)現(xiàn)測量單位的標準量進行比較，并以被測量與單位量的比值及其準確度表達測量結(jié)果。例如用游標卡尺對一軸徑的測量，就是將被測量對象(軸的mm，則測量結(jié)果可表達為(30.52±0.03)mm。由上可知，任何一個測量過程必須有被測的對象和所采用的計量單位。/*此外還有二者是怎樣進行比較和比較以后它的精確程度如何的問題，即測量的方法和測量的精確度問題。這樣，任何測量過程都包含：測量對象、計量單位、測量方法及測量精確度等四個要素。本章只涉及機械制造中最普遍的測量對象，即幾何量的測量。測量對象：這里主要指幾何量，包括長度、角度、表面粗糙度以及形位誤差等。由于幾何量的特點是種類繁多，形狀又各式各樣，因此對于它們的特性，被測參數(shù)的定義，以及標準等都必須加以研究和熟悉，以便進行測量。計量單位：我國國務(wù)院于1977年5月27日頒發(fā)的《中華人民共和國計量管理條例(試行)》第三條規(guī)定中重申：“我國的基本計量制度是米制(即公制)，逐步采用國際單位制”。1984年2月27日正式公布中華人民共和國法定計量單位，確定米制為我國的基本計量制度。在長度計量中單位為米(m)，其它常用單位有毫米(mm)和微米(μm)。在角度測量中以度、分、秒為單位。測量方法：是指在進行測量時所采用的計量器具和測量條件的綜合。根據(jù)被測對象的特點，如精度、大小、輕重、材質(zhì)、數(shù)量等來確定所用的計量囂具；分析研究被測參數(shù)的特點和它與其它參數(shù)的關(guān)系，確定最合適的測量方法以及測量的主客觀條件(如環(huán)境、溫度)等。測量的精確度(即準確度)：是指測量結(jié)果與真值的一致程度。由于任何測量過程總不可避免地會出現(xiàn)測量誤差，誤差大說明測量結(jié)果離真值遠，精確度低。因此精確度和誤差是兩個相對的概念。由于存在測量誤差，任何測量結(jié)果都是以一近似值來表示，或者說測量結(jié)果的可靠性有效值是有測量誤差確定。體值。幾何量檢驗即是確定零件的實際幾何參數(shù)是否在規(guī)定的極限范圍內(nèi)，以作/*?知識鏈接2常用測量單位及其換算對幾何量進行測量時，必須有統(tǒng)一的長度計量單位。測量單位是測量工作中的原始標準，各國都作了具體規(guī)定。例如，我國傳統(tǒng)習(xí)慣沿用的長度單位為丈、尺、寸、分、厘，叫做“市制”。英國及英聯(lián)邦國家采用的長度單位為碼、英尺、英寸、英分，叫做“英制”。目前，大多數(shù)國家(包括我國)使用“米制”，以米為基本長度單位，“米制”被國際公認，定為國際標準。我國國務(wù)院于1984年發(fā)布了《關(guān)于在我國統(tǒng)一實行法定計量單位的命令》，決定在采用先進的國際單位制基礎(chǔ)上，規(guī)定我國計量單位一律采用《中華人民共和國法定計量單位》，其中規(guī)定“米”(m)為長度的基本單位，同時m)間的換算關(guān)系如下：lmm=lO-3m；lμm=10-3mm。在超精密測量中，長度計量單位采用納米(nm)，lnm=10-3μm。機械制造中常用的角度單位是度(°)、分(′)、秒(″)和弧度 (rad)、微弧度(μrad)。用度作單位來測量角的制度叫做角度制。若(°)；圓周一周所對之圓心角=360°(度)。度、分、秒的關(guān)系采用60進位角度和弧度的換算關(guān)系為：1°=0．017453rad，或1rad＝57.295764°。在生產(chǎn)實際工作中，我們常會遇到英制長度單位的零件，例如管子直徑以英寸作為基本單位，它與法定長度換算關(guān)系是1英寸(in)=0.0254米(m)＝25．4毫米(mm)。我國的市制長度單位是(市)里、丈、尺、(市)分，如1里＝150丈，/*市制單位已不使用。?知識鏈接3測量基準和量值的傳遞量計量領(lǐng)域內(nèi)，測量基準可分為長度基準和角度基準兩類。1．長度基準1983年第十七屆國際計量大會根據(jù)國際計量委員會的報告，批準了米的新定義：即“一米是光在真空中在1／299792458秒(s)的時間間隔內(nèi)所進行的路程的長度”。復(fù)現(xiàn)及保存長度計量單位并通過它傳遞給其他計量器具的物質(zhì)稱長度計量基準。長度計量基準分國家基準(主基準)、副基準和工作基準。(2)國家基準(主基準)國家基準是用來復(fù)現(xiàn)和保存計量單位，具有現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)所能達到的最高準確度的計量器具，經(jīng)國家鑒定并批準，作為統(tǒng)一全國計量單位量值的最高依據(jù)。如上述“米”的定義，推薦用激光輻射來復(fù)現(xiàn)它。(3)副基準副基準是通過直接或間接與國家基準對比來確定其量值并經(jīng)國家鑒定批準的計量器具。它在全國作為復(fù)現(xiàn)計量單位釣地位僅次于國家基準。(4)工作基準工作基準是經(jīng)與國家基準或副基準校準或比對，并經(jīng)國家鑒定，實際用以檢定計量標H的計量器具。它在全國作為復(fù)現(xiàn)計量單位的地位僅在國家基準及副基準之下。設(shè)立工作基準目的是不使國家基準和副基準由于使用頻繁而喪失其應(yīng)有的準確度或遭受損壞。根據(jù)米的定義建立的國家基準、副基準和工作基準，一般都不能在生產(chǎn)中直接用于對零件進行測量。為了確保量值的合理和統(tǒng)一，必須按《國家計量檢定系統(tǒng)》的規(guī)定，將具有最高計量特性的國家基準逐級進行傳遞，直至用于對產(chǎn)品進行測量的各種測量器具。/*角度量與長度量不同。由于常用角度單位(度)是由圓周角定義的，即圓周在機械制造中，自然基準不便于普遍直接應(yīng)用。為了保證測量值的統(tǒng)一，必須把國家基準所復(fù)現(xiàn)的長度計量單位量值經(jīng)計量標準逐級傳遞到生產(chǎn)中的計量器具和工件上去，以保證對被測對象所測得的量值的準確和一致。為此，需要在全國范圍內(nèi)從技術(shù)上和組織上建立起嚴密的長度量值傳遞系統(tǒng)。目前，線紋尺和量塊是實際工作中常用的兩種實體基準。(1)在技術(shù)上，長度量值傳遞系統(tǒng)一是由自然基準過渡到國家基準米尺、工作基準米尺再傳遞到工程技術(shù)中應(yīng)用的各種刻線線紋尺至工件尺寸；另一系統(tǒng)是由自。(2)在組織上，長度量值傳遞系統(tǒng)是由國家計量局、各地區(qū)計量中心，省、市計量機構(gòu)一直到各企業(yè)的計量機構(gòu)所組成的計量網(wǎng)，負責(zé)其管轄范圍內(nèi)的計量工作任務(wù)二機械測量的常用量具和儀器?知識鏈接1測量方法與測量器具的分類量儀是指用來測量零件或檢定量具的儀器，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。它是利用機械、光學(xué)、氣動、電動等原理，將長度單位放大或細分的測具，例如氣動量儀、電感式測微儀、立式接觸干涉儀、測長儀和萬能工具顯微鏡等。量器量儀可以按計量學(xué)的觀點進行分類，也可以按器具本身的結(jié)構(gòu)、用途和特點進行分類。按用途、特點，量具、量儀一般可分為：1.標準量具與量儀/*量具——這種量具只有某一個固定尺寸，通常是用來校對和調(diào)整其它計量器具或作為標準用來與被測工件進行比較。如量塊、直角尺、各種曲線樣板及標準量規(guī)等。量儀——激光光波比較儀、光波干涉比較儀、立式光學(xué)計等。2．極限量規(guī)是一種沒有刻度的專用檢驗工具，用這種工具不能得出被檢驗工件的具體尺寸，但能確定被檢驗工件是否合格。3．檢驗夾具也是一種專用的檢驗工具，當(dāng)配合各種比較儀時，能用來檢查更多和更復(fù)雜的參數(shù)。4．通用量具與量儀量具——卡規(guī)、塞規(guī)、環(huán)規(guī)、塞尺、鋼直尺、游標卡尺、千分尺、杠桿千分尺、半徑樣板、深度尺、高度尺等。量儀——百分表、杠桿百分表、測微儀、測長儀、大型工具顯微鏡、萬能工具顯微鏡、投影儀、光學(xué)比較儀等。量儀按其工作原理還可以分為如下五類：(1)機械量儀(2)光學(xué)量儀光學(xué)量儀是利用光的反射原理所構(gòu)成的光學(xué)杠桿放大作用所制成的測量儀器，例如光學(xué)比較儀、測長儀、工具顯微鏡、投影儀等。(3)氣動量儀氣動量儀是利用壓縮空氣流過零件表面時壓力或空氣流量變化的原理所構(gòu)成的測量儀器，例如水柱式氣動量儀、水銀式氣動量儀、浮標式氣動量儀、膜片式氣動量儀和波紋管式氣動量儀[等。(4)電動量儀電動量儀是將長度尺寸的變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡姼?、電容等電學(xué)量變化的測量[儀等。/*(5)光柵式量儀如光柵測量儀、光柵式分度頭等。5.測角量具與量儀量具——角尺、正弦規(guī)、萬能角度尺、圓錐量規(guī)、正切尺、角度量塊和錐度樣板等。量儀——水平儀、光學(xué)分度頭(盤)、光學(xué)測角儀、光學(xué)傾斜儀和光學(xué)合像水平儀等。6.檢測集合形狀與相互位置的量具與量儀量具——平晶、平臺、樣板平尺等。量儀——偏擺檢查儀、圓度儀和平直度測量儀等。7．檢測表面粗糙度的量具與量儀量具——表面粗糙度樣板。感式、壓電式)和光切顯微鏡等。8．檢測螺紋的量具與量儀量儀——螺距測量儀、絲杠測量儀等。9．檢測齒輪的量具與量儀量具——公法線千分尺、齒厚游標卡尺等。量儀——漸開線齒形檢查儀、周節(jié)檢查儀、基節(jié)儀、單面嚙合檢查儀、雙面嚙合檢查儀、滾刀檢查儀、導(dǎo)程檢查儀和齒向檢查儀等。各種形式的量具量儀都具有一個共同點，即它們必須具有：檢測、比較、顯示標準值和被測值之間的差別等三個基本功能。它們其他的一些功能可以滿足多樣化的需要。二、測量方法在長度測量中，測量方法是根據(jù)被測對象的特點來選擇和確定的。被測對象的特點主要是指它的精度要求、幾何形狀、尺寸大小、材料性質(zhì)以及數(shù)量等。測量方法主要有以下幾種：1．直接測量無需對被測量與其它實測量進行一定函數(shù)關(guān)系的輔助計算，直接得到被測量/*值的測量。直接測量又可分為絕對測量與相對(比較)測量。若由儀器刻度尺上讀出被測參數(shù)的整個量值，這種測量方法稱為絕對測量，例如用游標尺、千分尺測量零件的直徑。若由儀器刻度尺指示的值只是被測參數(shù)對標準量的偏差，這種測量方法稱為相對(比較)測量。由于標準量是已知的。因此被測參數(shù)的整個量值等于儀器所指偏差與標準量的代數(shù)和。例如用量塊調(diào)整比較儀測量直徑。2．間接測量通過直接測量與被測參數(shù)有已知關(guān)系的其它量而得到該被測參數(shù)量值的測量。例如，在測量大的圓柱形零件的直徑D時，可以先量出其圓周長L，然后通過D＝L／π公式計算零件的直徑D。間接測量的精確度將取決于有關(guān)參數(shù)的測量精確度，并與所依據(jù)的計算公式有關(guān)。3．綜合測量指被測零件的實際外形輪廓與標準外形輪廓之間相比較時，同時對影響被測零件質(zhì)量的幾個參數(shù)進行測量。這種方法能全面地評定零件各個參數(shù)的綜合誤差。綜合誤差并不等于各個參數(shù)單項誤差的總和，因為單項誤差可以產(chǎn)生相互補償。例如，用投影儀檢驗零件輪廓；用螺紋極限量規(guī)檢驗螺紋；用雙嚙儀來評定齒輪質(zhì)量等。4．單項測量指對被測零件的某個參數(shù)進行單獨測量，如測量齒輪公法線長度，又如個別測量螺紋中徑、螺距和半角。這種測量方法不能直接肯定零件各部分的綜合誤差是否超過了總的公差帶。分析加工過程中造成疵品的原因時，多采用單項測量。5．接觸測量指量具或量儀的觸端直接與被測零件表面相接觸得到測量結(jié)果。在接觸測量中，按接觸形式可分為如下三類：(1)點接觸量具測頭與被測表面呈點狀接觸，如用內(nèi)徑表測量孔徑。/*(2)線接觸量具測頭與被測表面呈線狀接觸，如用外徑千分尺測量圓柱體。(3)面接觸量具測頭與被測表面呈面狀接觸，如用平尺測量導(dǎo)軌表面。6．非接觸測量指量具或量儀測頭與被測零件表面不直接接觸(表面無測力存在)，而是通過其他介質(zhì)(光、氣流等)與零件接觸得到測量結(jié)果。例如，在投影儀上將放大了的零件輪廓圖像與標準的圖形相比較的測量方法，即屬此類。7．絕對測量指被測零件的數(shù)值大小可在量具或量儀上直接讀出，如用卡尺、千分尺、測長儀等測量零件尺寸。8．相對測量指先用標準量將量具調(diào)好零位，然后從量具上讀出被測零件對標準量的偏差值，此偏差值與標準量的代數(shù)和即為被測零件的尺寸大小。相對測量不能直接讀出被測數(shù)值的大小，它在實際測量工作中也稱比較法或微差法。9．被動測量零件加工后進行的測量。此時測量結(jié)果僅限于發(fā)現(xiàn)并剔出廢品。10．主動測量零件在加工過程中進行的測量。此時測量結(jié)果直接用來控制零件的加工過程，決定是否繼續(xù)加工或需調(diào)整機床或采取其他措施。因此它能及時防止與消滅廢品。由于主動測量具有一系列優(yōu)點，因此是技術(shù)測量的主要發(fā)展方向。主動測量的推廣應(yīng)用將使技術(shù)測量和加工工藝最緊密的結(jié)合起來，從根本上改變技術(shù)測量的被動局面。11．靜態(tài)測量測量時，被測表面與測量頭是相對靜止的。例如用千分尺測量零件直徑。12．動態(tài)測量測量時，被測表面與測量頭有相對運動，它能反映被測參數(shù)的變化過程如/*用激光比長儀測量精密線紋尺，用激光絲杠動態(tài)檢查儀測量絲杠等。動態(tài)測量也是技術(shù)測量的發(fā)展方向之一。它能較大地提高測量效率和保證測量精度。?知識鏈接2測量器具的主要技術(shù)性能指標測量器具標尺或圓刻度盤上兩相鄰刻線中心之間的距離或圓弧長度(圖1-1)?？潭乳g距太小，會影響估讀精度，太大則會加大讀數(shù)裝置的輪廓尺寸。為適于人眼觀察，刻度代表的量值或指量儀顯示的量值。在長度測量中，常用稱稱傳動比或放大比，它表示測量器具放大微量的指測量器具所能顯示或指示的被測量起始是指測量器具的誤差處于規(guī)定極限內(nèi)，所能測量的被測量最小值到最大值的/*示值誤差是指測量器具顯示的數(shù)值與被測幾何量的真值之差。示值誤差是代數(shù)值，有正、負之分。一般可用量塊作為真值來檢定出測量器具的示值誤差。示值誤差愈小，測量器具的精度就愈高。在測量條件不作任何改變的情況下，同一被測量進行多次重復(fù)測量讀數(shù)，其在相同情況下，測量器具正反行程在同一點示值上被測量值之差的絕對值。引起回程誤差的主要原因是量儀傳動元件之間存在間隙。接觸測量過程中測頭與被測物體之間的接觸壓力。過大的測量力會引起測頭和被測物體的變形，從而引起較大的測量誤差，較好的測量器具一般均設(shè)置有測10．不確定度由于測量誤差的存在而對被測量值的不肯定程度。不確定度從估計方法上可歸納成兩類：一類為多次重復(fù)測量，并用統(tǒng)計法計算而得的標準偏差；另一類為用其它方法估計而得的近似標準偏差(包括系統(tǒng)誤差隨機化的標準偏差)。兩類標準偏差可按方和根法合成，得到綜合不確定度，在此范圍內(nèi)，不確定度的概率為68.26％。也可以根據(jù)需要，乘以其它置信因子求得總的不確定度。11．允許誤差技術(shù)規(guī)范、規(guī)程等對給定測量器具所允許的誤差極限值。?知識鏈接3常用長度測量器具及其發(fā)展一、常用長度計量儀器長度計量儀器的種類較多，采用的原理也各式各樣，這里就生產(chǎn)中常用的儀器作簡單介紹。/*1．機械式量儀生產(chǎn)中常用的有游標尺、千分尺、千分表、扭簧比較儀、內(nèi)徑測量儀和齒厚卡尺等計量器具。在后面各部分內(nèi)容中我們將分別作介紹。2．電動式量儀電動式量儀種類很多，一般可分為電接觸式、電感式、電容式、電渦流式和感應(yīng)同步器等。電感式量儀的傳感器一般分為電感式和互感式兩種。電感式又可分為氣隙式、截面式和螺管式三種?；ジ惺揭部煞譃闅庀妒胶吐莨苁絻煞N。3．氣動量儀氣動量儀是利用氣體在流動過程中某些物理量(流量、壓力、流速等)的變化來實現(xiàn)長度測量的一種裝置。一般由下述四個部分組成：過濾器、穩(wěn)壓器、指示器和測量頭等。過濾器是將氣源來的壓縮空氣進行過濾，清除其中的灰塵、水和油份，使空氣千燥和清潔；穩(wěn)壓器是使空氣的壓力保持恒定；指示器是將工件尺寸變化轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫?或流量)變化，并指出尺寸變化大小；測量頭是用來感受被測尺寸的變化。氣動量儀一般可分為氣壓計式和流量計式兩類。前者是用氣壓計指示工件尺寸的變化，后者是用氣體流量計指示工件尺寸的變化。流量計式氣動量儀是將工件尺寸變化轉(zhuǎn)換成氣體流量的變化，然后通過浮標在錐形玻璃管中浮動的位置進行讀數(shù)。4．光學(xué)機械式量儀光學(xué)機械式計量儀器在機械制造和儀器制造中應(yīng)用比較廣泛，其種類和型號也各式各樣。但在長度測量中，光學(xué)計、測長儀、測長機、接觸式干涉儀是具有代表性的儀器。二、現(xiàn)代測量技術(shù)發(fā)展在老式的坐標測量機中，常用光學(xué)刻度尺作為檢測元件。隨著生產(chǎn)的發(fā)展，光學(xué)刻度尺的使用愈來愈少。數(shù)字顯示越來越顯示的它的優(yōu)點。如數(shù)顯式游標卡尺(圖1—2)、數(shù)顯式外徑千分尺(圖1—3)、數(shù)顯式公法線千分尺(圖1—4)、數(shù)顯式螺紋中徑千分尺(圖1—5)、數(shù)顯式千分表(圖1—6)、數(shù)顯式角度儀(圖1—7)。數(shù)顯式游標卡尺機*隨著計算機及激光技術(shù)的發(fā)展，光、機、電一體測量儀器設(shè)備不斷涌現(xiàn)。激光在長度計量中的應(yīng)用愈來愈廣，不但可用干涉法測量線位移，還可用雙頻激光干涉法測量小角度，環(huán)形激光測量圓周分度，以及用激光束作基準測直線度誤差等。已生產(chǎn)出激光測長其測量長坐標測量圖1－6數(shù)顯式千分表圖1－7數(shù)顯式角度儀機是一個不斷發(fā)展的概念。比如測長機、測長儀可稱為單坐標測量機；工具顯微鏡可稱為兩坐標測量機。隨著生產(chǎn)的發(fā)展，要求測量機能測出工件的空間尺寸，這就發(fā)展成三坐標測量機。有的坐標測量機帶有許多附件，其測量范圍更廣，又稱萬能測量機。目前，坐標測量機和數(shù)控機床中廣泛使用光柵、磁柵、感應(yīng)同步器和激光作為檢測元件，其優(yōu)點是能采用脈沖計數(shù)，數(shù)字顯示和便于實現(xiàn)自動測量等。三、先進測量儀器簡介測量技術(shù)的發(fā)展與機械加工精度的提高有著密切的關(guān)系。例如，有了比較儀，使加工精度相應(yīng)達到了1μm：由于光柵、磁柵、感應(yīng)同步器用作傳感器和激光干涉儀的出現(xiàn)，使加工精度又達到了0．01μm的水平。隨著機械工業(yè)的發(fā)展，數(shù)字顯示、微型計算機又進入了測量技術(shù)的領(lǐng)域。數(shù)顯技術(shù)的應(yīng)用，減//*少了人為的影響因素，提高了讀數(shù)精度與可靠性：計算機主要用于測量數(shù)據(jù)的處理，進一步提高了測量的效率。計算機和量儀的聯(lián)用，還可用于控制測量操作程序，實現(xiàn)自動測量或通過計算機對程控機床發(fā)出對零件的加工指令，將測量結(jié)果用于控制加工工藝，從而使測量、加工統(tǒng)一組成工藝系統(tǒng)的本節(jié)將對幾種較為先進的測量儀器簡要介紹。1．網(wǎng)絡(luò)化是測量技術(shù)新趨勢總線式儀器、虛擬儀器等微機化儀器技術(shù)的應(yīng)用，使組建集中和分布式測控系統(tǒng)變得更為容易。UNIX、WindowsNT、Windows2000和Netware等網(wǎng)絡(luò)化計算機操作系統(tǒng)，為組建網(wǎng)絡(luò)化測試系統(tǒng)帶來了方便。在網(wǎng)絡(luò)化儀器環(huán)境條件下，被測對象可通過測試現(xiàn)場的普通儀器設(shè)備，將測得數(shù)據(jù)(信息)通過網(wǎng)絡(luò)傳輸給異地的精密測量設(shè)備或高檔次的微機化儀器去分析、處理；能實現(xiàn)測量信息的共享；可掌握網(wǎng)絡(luò)節(jié)點處信息的實時變化的趨勢：此外，也可通過具有網(wǎng)絡(luò)傳輸功能的儀器將數(shù)據(jù)傳至原端即現(xiàn)場。從進一步拓展儀器設(shè)備定義的角度出發(fā)，并根據(jù)網(wǎng)絡(luò)化測量技術(shù)的特點，我們試將服務(wù)于人們從任何地點、在任意時間都能夠獲取到測量信息(或數(shù)據(jù))的所有硬、軟件條件的有機集合稱為“網(wǎng)絡(luò)化儀器”。網(wǎng)絡(luò)化儀器的概念并非建立在虛幻之上，而是已經(jīng)在現(xiàn)實廣泛的測量與測控領(lǐng)域初見端倪。以下是現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)化儀器的幾個典型例子：網(wǎng)絡(luò)化流量計、網(wǎng)絡(luò)化傳感器、網(wǎng)絡(luò)化示波器和網(wǎng)絡(luò)化邏輯分析儀、網(wǎng)絡(luò)化電能表。使用網(wǎng)絡(luò)化儀器，人們從任何地點、在任意時間獲取到測量信息(或數(shù)據(jù))的愿望將成為現(xiàn)實。與傳統(tǒng)的儀器、測量和測試相比，這的確是一個質(zhì)的飛躍。2．XZ-200G形狀測量儀該儀器是在T2450滾子凸度測量儀(曾榮獲機械工業(yè)部科技進步三等獎)的基礎(chǔ)上，不斷改進而逐步完善的，用于測量各種機械零件表面微觀幾何結(jié)構(gòu)和宏觀幾何形狀多參數(shù)的精密儀器，可廣泛應(yīng)用于機械制造各行業(yè)，如軸承、汽車、摩托車、工模具制造業(yè)和光學(xué)元件制造業(yè)，適用于科研院所、大專院校實驗室和企業(yè)計量部門。/*該儀器的特點是具有多種規(guī)格、不同精度的導(dǎo)軌、回轉(zhuǎn)臺、調(diào)整工作臺、工卡具和傳感器等附件，用戶可根據(jù)需要自由選擇，進行多種組合，調(diào)整使用極為方便，功能齊全；測量參數(shù)多，能滿足絕大多數(shù)表面幾何形狀分析；可測量粗糙度、圓度、同軸度、圓柱度、直線度、平行度、垂直度、角度和線輪廓度等參數(shù)，可進行斜率分析、諧波分析等；在軸承行業(yè)中，可測量各種滾子、套圈的素線形狀，溝道曲率半徑，保持器兜孔形狀和等分差等：采用微機控制，可手動或自動循環(huán)測量；3．MZK系列主動測量儀MZK系列主動測量儀是與自動磨床配套，通過對磨削過程中工件的在線測量，來控制機床以保證加工質(zhì)量的精密儀器。MZK系列主動測量儀由測量表機和磨床控制器兩大部分組成，采用計算機控制，對被加工零件的尺寸適時在線測量，并按照預(yù)置的加工工藝參數(shù)，在不同的磨削階段發(fā)出快進、粗磨、精磨、光磨、到尺寸、后退的信號，高效準確地控制整個磨削過程。從而實現(xiàn)磨削過程自動化，提高磨削加工的效率和工件的尺寸精度、形狀精度，減少了人為誤差，保證了加工質(zhì)量。該儀器的特點是采用高靈敏度、高剛性測量規(guī)，觸發(fā)精度高；零件加工精密，并采用獨特的彈性支承，運動靈活、測值穩(wěn)定；表機結(jié)構(gòu)合理、種類齊全，外溝主動測量儀測規(guī)張角大，并具有二次伸張裝置，可保護測頭，安全可靠；電器低漂移、抗電磁干擾能力強、抗電源波動能力強；功能齊全，具有測量數(shù)據(jù)顯示、磨削過程指示、手動調(diào)零、磨削參數(shù)設(shè)置以及外部輸入輸出接口；智能化程度高，具有超量程自動轉(zhuǎn)換、自動零位調(diào)整、依照外部輸入信號自動校對調(diào)整，以及故障自我檢測功能等。4．DPH-B動平衡測量儀DPH-B動平衡測量儀可在旋轉(zhuǎn)的情況下測試各類旋轉(zhuǎn)體，如卡盤、砂輪、主軸和電機等不平衡量。在磨加工行業(yè)中，由于砂輪質(zhì)量不均勻，其重心與旋轉(zhuǎn)中心不重合，砂輪旋轉(zhuǎn)時就會產(chǎn)生機械振動，造成被加工件多棱形，導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量下降，同時，也會影響主軸的精度及壽命。用該儀器可消除不平衡量帶來的影響，是提高生產(chǎn)工藝，保證加工精度，增加主軸壽命的必要手段，在機械行業(yè)有著/*廣泛的用途。該儀器的特點是動態(tài)范圍寬，靈敏度高，采用數(shù)字跟蹤濾波技術(shù)，抗干擾能力強；電路全集成化，可靠性高；整機結(jié)構(gòu)新穎，設(shè)計巧妙，用環(huán)形分布的16個發(fā)光二極管顯示相位，1LED數(shù)碼管給出不平衡振動的幅值，顯示直觀、讀數(shù)方便，儀器帶有相位鎖定，便于被測量件停轉(zhuǎn)后調(diào)整平衡塊；采用霍爾元件提取基準信號，簡便可靠。5．CU系列激光粗糙度測量儀CU系列激光粗糙度測量儀是于20世紀80年代研制成功，又經(jīng)過十幾年不斷開發(fā)完善形成系列化，且在軸承行業(yè)得到廣泛應(yīng)用的新型粗糙度測量儀，曾分別獲得國家科技進步三等獎和機械工業(yè)部科技進步二等獎。該系列儀器采用當(dāng)今最為新穎的測量原理——激光散斑理論，即反射光斑核帶之比與工件表面粗糙度密切相關(guān)，其相關(guān)曲線是經(jīng)過理論計算分析及大量的實驗對比而取得的，與其他測量方法相比，具有較為明顯的優(yōu)點。該儀器的特點是因為是非接觸測量，所以不會像觸針式儀器將工件表面劃傷或在高級別粗糙度測量時，由于測尖無法進入谷底而帶來測量誤差，因此特別適用于對超精加工后工件表面粗糙度的測量；由于激光的相干性好，使測量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡便，視覺良好，免去了一般光源干涉測量儀器視場過小帶來的諸多不便；儀器結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，數(shù)學(xué)模型建立完善，大大減少了因光源變化、工件表面反射系數(shù)不同及外部下擾可能帶來的誤差，示值穩(wěn)定可靠，測量精度高；電路設(shè)計先進，自動采集數(shù)據(jù)、自動分析計算、數(shù)字直接顯示R、R及鋼球等級值，測量效率高，人為誤差??；儀器調(diào)整簡單，操作方便，ay對工作環(huán)境要求不高，特別適用于車間工序間或檢查站作為企業(yè)內(nèi)部工序間質(zhì)量控制的重要手段。?知識鏈接4測量誤差分析與數(shù)據(jù)處理的基礎(chǔ)常識由于測量過程的不完善而產(chǎn)生的測量誤差，將導(dǎo)致測得值的分散度不確定。因此，在測量過程中，正確分析測量誤差的性質(zhì)及其產(chǎn)生的原因，對測得值進行必要的數(shù)據(jù)處理，獲得滿足一定要求的置信水平的測量結(jié)果，是十分重要的。/*x在實際工作中往往將比被測量值的可信度(精度)更高的值，作為其當(dāng)前測量值的“真值”。測量器具設(shè)計中存在的原理誤差，如杠桿機構(gòu)、阿貝誤差等。制造和裝配過程中的誤差也會引起其示值誤差的產(chǎn)生。例如刻線尺的制造誤差、量塊制造與檢定誤差、表盤的刻制與裝配偏心、光學(xué)系統(tǒng)的放大倍數(shù)誤差、齒輪分度誤差等。其中最重要的是基準件的誤差，如刻線尺和量塊的誤差，它是測量器具誤差的主②測量方法間接測量法中因采用近似的函數(shù)關(guān)系原理而產(chǎn)生的誤差或多個數(shù)據(jù)經(jīng)過計算后的誤差累積。③測量環(huán)境過程中，溫度是最重要的因素。測量溫度對標準溫度(＋20℃)的偏離、測量過程中溫度的變化以及測量器具與被測件的溫差等都將產(chǎn)生測量誤差。④測量人員決于測量人員的操作技術(shù)和其它主觀因素。3．測量誤差分類及減少其影響的方法①系統(tǒng)誤差/*系統(tǒng)誤差。其中絕對值和符號不變的系統(tǒng)誤差為定值系統(tǒng)誤差，按一定規(guī)律變化系統(tǒng)誤差大部分能通過修正值或找出其變化規(guī)律后加以消除。如：經(jīng)檢定后得到的量塊中心長度的修正值，測量角度的儀器中光學(xué)度盤安裝偏心形成的按正弦曲線規(guī)律變化的角度示值誤差等。有些系統(tǒng)誤差無法修正，如：溫度有規(guī)律變②隨機誤差就某一次測量而言，隨機誤差的出現(xiàn)無規(guī)律可循，因而無法消除。但若進行多次等精度重復(fù)測量，則與其它隨機事件一樣具有統(tǒng)計規(guī)律的基本特性，可以通過分的范圍。隨機誤差主要由溫度波動、測量力變化、測量器具傳動機構(gòu)不穩(wěn)、視差等各少其對測量結(jié)果的影響。③粗大誤差據(jù)誤差理論，按一定規(guī)則予以剔除。二、等精度直接測量的數(shù)據(jù)處理等精度直接測量就是在同一條件下(即等精度條件)，對某一量值進行n次重復(fù)測量而獲得一系列的測量值。在這些測量值中，可能同時含有系統(tǒng)誤差、隨機誤差和粗大誤差。為了獲得正確的測量結(jié)果，應(yīng)對各類誤差分別進行處理。數(shù)據(jù)處理的步驟:(1)判斷系統(tǒng)誤差首先查找并判斷測得值中是否含有系統(tǒng)誤差，如果存在系統(tǒng)誤差，則應(yīng)采取措施加以消除。關(guān)于系統(tǒng)誤差的發(fā)現(xiàn)和消除方法可參考有關(guān)資料。(2)求算術(shù)平均值/(1－3)*(1－3)消除系統(tǒng)誤差后，可求出測量列的算術(shù)平均值，即 ii=1(3)計算殘余誤差V測得值L與算術(shù)平均值L之差即為殘余誤差V，簡稱殘差?？捎孟率絠iVLL(1－2)ii(4)計算單次測量的標準偏差σn1ii=1(5)判斷有無粗大誤差如果存在粗大誤差，應(yīng)將含有粗大誤差的測得值從測量列中剔除，然后重新計算算術(shù)平均值。重復(fù)以上各步驟。粗大誤差通常用拉依達準則來判斷。拉依達準則又稱3σ準則，主要適用于服從正態(tài)分布的誤差，重復(fù)測量次數(shù)又比較多的情況。其具體做法是用系列測量的一組數(shù)據(jù)，按式(1－3)算出標準偏差σ，然后用3σ作為準則來檢查所有的殘余誤差Vi，若某一個∣Vi∣＞3σ，則該殘余誤差判為粗大誤差，應(yīng)剔除。然后重新計算標準偏差σ，再將新算出的殘差進行判斷，直到不再出現(xiàn)粗大誤差為止。(6)求算術(shù)平均值的標準偏差σL根據(jù)誤差理論，測量列算術(shù)平均值的標準偏差與單次測量值的標準偏差存在如下關(guān)系：其中，n：測量次數(shù)。σ：單次測量的標準偏差。nn 由上式可知，在n次等精度測量中，算術(shù)平均值的標準偏差σ作為單次測量L1的標準偏差的倍。n/*算術(shù)平均值的標準偏差用殘余誤差表示為=L＝n＝n(n1)ii=1lim limLL：測量列的算術(shù)平均值。l：單次測量值。lim限誤差。δlimL：算術(shù)平均值的測量極限誤差。任務(wù)三常用量具儀器的選用及維護?知識鏈接1工件尺寸的驗收極限安全裕度A是測量中總不確定度的允許值(u)，主要由測量器具的不確定度允許值u及測量測量條件引起的測量不確定度允許值u這兩部分組成。安全裕度12值應(yīng)按被檢驗工件的公差大小來確定，一般為工件公差的1/10。國家標準 表1－1安全裕度A及測量器具不確定允許值u1定允許值u＝0.9A1/*驗收極限是檢驗工件尺寸時判斷其合格與否的尺寸界限。確定驗收極限的方式有內(nèi)縮方式和不內(nèi)縮方式。選擇驗收方式時應(yīng)綜合考慮被測尺寸的功能要求、重要程度、公差等級、測量不確定度和工藝能力等。①內(nèi)縮方式：為了保證被判斷為合格的零件的真值不超出設(shè)計規(guī)定的極限尺寸，在《光滑工件尺寸的檢驗》國家標準(GB/T3177)中規(guī)定用普通測量器具(如游標卡尺、千分尺及生產(chǎn)車間使用的比較儀等)檢驗光滑工件(該工件的公差等Tmm應(yīng)只按收位于規(guī)定的尺寸極限之內(nèi)的工件。因此，驗收極限須從被檢驗零件的極上驗收極限=最小實體尺寸(D)-安全裕度(A)L下驗收極限=最大實體尺寸(D)+安全裕度(A)M上驗收極限=最大實體尺寸(d)-安全裕度(A)M下驗收極限=最小實體尺寸(d)+安全裕度(A)L②不內(nèi)縮方式：安全裕度(A)等于零，即驗收極限等于工件的最大實體尺寸?知識鏈接2測量器具的選用量具量儀是為產(chǎn)品服務(wù)的。量具量儀的精度、測量范圍和形式，應(yīng)滿足產(chǎn)品的要求。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，產(chǎn)品精度在不斷提高，檢測工具的精度/*亦要求相應(yīng)提高。在企業(yè)里，各種產(chǎn)品的測量通常采用標準的通用量具量儀，只有在通用量具量儀無法滿足產(chǎn)品要求的情況下，才由自己設(shè)計和制造新的量具或?qū)Ｓ昧績x。正確合理地選用量具量儀，不但是保證產(chǎn)品質(zhì)量的需要，而且是提高經(jīng)濟效益的措施。量具量儀的選擇，主要依靠被測零件尺寸的公差和量具量儀本身的示值誤差以及經(jīng)濟指標來選用。零件尺寸的公差和量具量儀本身的示值誤差，一般在零件圖和量具量儀的說明書上已經(jīng)注明。所謂經(jīng)濟指標，則包括量具量儀的價格、量具量儀使用的持久性(修理的間隔期)、檢定調(diào)整及修理所消耗的時間、測量過程所需要的時間等內(nèi)容。選擇量其和量儀時，必須將上述各項因素綜合加以考慮和比較。因此，為選好量具，必須具備下列條件：第一要熟悉量具量儀的特點、規(guī)格、精度和使用方法；第二要弄清零件的技術(shù)要求；第三要掌握量具量儀的經(jīng)濟指標各項數(shù)據(jù)。這樣才能得心應(yīng)手，處理得當(dāng)。現(xiàn)將選用方法介紹如下：1．按被測零件的不同要求，選用量具量儀例如測量長度、外徑，測量孔徑，測量角度、錐度，測量高度、深度，測量螺紋，測量齒輪，測量狀形位置，測量配合面的間隙等，應(yīng)分別選用相應(yīng)的量具量儀。2．按生產(chǎn)類型選用量具量儀零件的批量不同，從講求效率和經(jīng)濟效益的角度出發(fā)，應(yīng)選用不同種類的量具量儀。單件、小批生產(chǎn)應(yīng)盡量選用通用量具量儀，例如卡尺、千分尺、杠桿表、量成批生產(chǎn)可采用以專用量具為主，通用量具為輔的辦法。例如采用卡規(guī)、塞規(guī)、專用量具等。大量生產(chǎn)除采用專用量具外，還應(yīng)考慮高效機械化和自動化檢測裝置。3．按零件的精度選用量具量儀/*測量低精度的零件選低精度測量器具，測量高精度的零件選高精度測量器具，這是選擇量具量儀時一個不可忽視的原則。如果以低精度的測量器具去檢測高精度的零件，一是無法讀出精確值，例如用0．01mm讀數(shù)的千分尺，去測0．00lmm精度的零件，無法讀出千分位的準確數(shù)值；二是即使勉強使用，不但測量誤差大，而且會增加零件的誤收率和誤廢率。如果以高精度的量具去檢測低精度的零件，一是度經(jīng)濟，增加了測量費用；二是加速了量具的磨損，容易使其其喪失精度。?知識鏈接3量具和量儀的使用、維護和保養(yǎng)常識正確地使用和維護量具、量儀是保持量具、量儀精度，延長其使用壽命的重要條件，是每一個檢測者所必須知道的常識。要保持量具、量儀的精度和它工作的可靠性，除了在使用中要按照合理的使用方法進行操作以外，還必具、量儀的維護和保養(yǎng)工作。(1)使用儀器必須按操作規(guī)程辦事，不可為圖省事而違章作業(yè)。 (2)量具、量儀的管理和使用，一定要落實到人，并制定維護保養(yǎng)制度，認真執(zhí)行。儀器除規(guī)定專人使用外，其他人如要動用，須經(jīng)負責(zé)人和使用者(3)掌握量具、量儀的正確使用方法及讀數(shù)原理，避免測錯、讀錯現(xiàn)象。對于不熟悉的量具、量儀，不要隨便動用。測量時，應(yīng)多測幾次，取其平均值，并要練習(xí)用一只眼讀數(shù)，視線應(yīng)垂直對準所讀刻度，以減少視差。在估讀不足一格的數(shù)值時，最好使用放大鏡 (4)儀器各運動部分，要按時加油潤滑，但加油不宜過多。油流如果進入光學(xué)系統(tǒng)，會使分劃板產(chǎn)生畸變，鏡片模糊不清。(5)各種光學(xué)元件不要用手去摸，因為手指上有汗、有油、有灰塵。鏡頭臟了，應(yīng)使用鏡頭紙、干凈的綢布或麂皮擦拭。如果沾了油斑，可用脫脂棉蘸少許酒精(或酒精和乙醚混合液)，把油斑輕輕擦去。如果蒙上了灰塵，則用軟毛刷刷去就行。(6)儀器必須嚴格調(diào)好水平，使儀器各部分在工作時，不受重力的影響。(7)儀器的某些運動部分，在停機時(非工作狀態(tài))，應(yīng)使其處于自由狀態(tài)/*或正常位置，以免長期受力變形。 (8)儀器的運動部分發(fā)生故障時，在未查明原因之前，不可強行使其轉(zhuǎn)動或移動發(fā)生人為損傷。(9)儀器上經(jīng)常旋動的螺釘，不可轉(zhuǎn)得太緊。 (10)儀器檢測的零件，必須清除掉塵屑、毛刺和磁性，非加工面要涂漆。 (11)以項尖孔為基準的被測件，要預(yù)先檢查頂尖孔是否符合要求。 (12)插接電源時，應(yīng)弄清電壓高低，避免因插錯而燒壞儀器。千萬不要用導(dǎo)線直接接電源。儀器不工作時，應(yīng)斷開電源。(13)電子儀器要注意防潮，避免因電子元件線路等受潮而失靈。(9)在機床上測量零件時，要等零件完全停穩(wěn)后進行，否則不但使量具的測量面過早磨的手也拉進去，造成嚴重事故。(14)在機床上測量零件時，要等零件完全停穩(wěn)后進行，否則不但使量具的測量，可把操作者的手也拉進去，造成嚴重事故。