劉興富

(廣州威而信精密儀器有限公司，陜西西安 710075)

二維尺寸的測(cè)量及誤差分析與補(bǔ)償

劉興富

(廣州威而信精密儀器有限公司，陜西西安 710075)

簡(jiǎn)介運(yùn)用“二維測(cè)量軟件”測(cè)量機(jī)械零件尺寸的方法，并對(duì)運(yùn)用微機(jī)型萬能工具顯微鏡進(jìn)行測(cè)量的方法進(jìn)行了誤差分析和誤差補(bǔ)償。

二維尺寸；測(cè)量方法；誤差分析；誤差補(bǔ)償

0 引言

隨著汽車工業(yè)、航空航天工業(yè)的飛速發(fā)展，儀器儀表、模具等制造業(yè)的蓬勃興起，制造業(yè)中對(duì)機(jī)械零件的精度要求越來越高。在平臺(tái)上采用常用量具測(cè)量機(jī)械零件尺寸的方法，逐漸被微機(jī)型萬能工具顯微鏡和三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)為代表的新一代先進(jìn)測(cè)量?jī)x器所替代，并已廣泛應(yīng)用于加工現(xiàn)場(chǎng)的零件質(zhì)量控制。尤其是萬能工具顯微鏡(萬工顯)，具有使用比較普遍、精度高、功能多、操作簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，深受工人和檢驗(yàn)員的青睞。

1 測(cè)量原理、方法

二維尺寸測(cè)量原理是：在給定直角坐標(biāo)系中建立被測(cè)對(duì)象

幾何元素間的函數(shù)關(guān)系。文中用微機(jī)型“萬工顯”測(cè)量如圖1(a)所示的零件上A、B兩孔的尺寸HA、LA，HB、LB和兩孔間距尺寸|AB|。也就是求解點(diǎn)(孔中心)與直線(基準(zhǔn)邊)間的距離和兩點(diǎn)(孔中心)間的距離。測(cè)量方法和步驟如下：將被測(cè)零件任意放置(裝卡)在“萬工顯”的工作平臺(tái)上，對(duì)直角坐標(biāo)系XOY(圖1(b))中的被測(cè)零件兩基準(zhǔn)邊C、D上和A、B兩孔圓周上各采集3點(diǎn)，各點(diǎn)的坐標(biāo)編號(hào)如圖1(b)示。調(diào)用二維測(cè)量軟件“幾何測(cè)量”的“直線與圓”、“點(diǎn)線距”的處理功能，按程序輸入數(shù)據(jù)，計(jì)算機(jī)進(jìn)行運(yùn)算處理，不但測(cè)量和求解過程非常簡(jiǎn)便，而且測(cè)量結(jié)果可以顯示或打印出來。

2 測(cè)量誤差的分析

測(cè)量基準(zhǔn)選擇不當(dāng)或測(cè)量基準(zhǔn)本身有誤差，將導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果的不真實(shí)。上例中作為測(cè)量基準(zhǔn)的C、D兩面不垂直，是產(chǎn)生測(cè)量誤差的主要原因?，F(xiàn)分析如下：

由此可見，當(dāng)C、D兩基面夾角大于90°時(shí)，A、B兩孔的尺寸HA、LA、HB、LB和兩孔距|AB|，均大于實(shí)際尺寸；當(dāng)C、D兩基面夾角小于90°，時(shí)A、B兩孔的坐標(biāo)尺寸HA、LA、HB、LB和兩孔距|AB|，均小于實(shí)際尺寸。

這里應(yīng)指出，C、D兩基面不垂直所產(chǎn)生的測(cè)量誤差，將隨著θ角的增大而增大。

3 測(cè)量誤差的補(bǔ)償

測(cè)量誤差補(bǔ)償?shù)姆椒ê芎?jiǎn)單，就是在零件尺寸測(cè)量之前，先測(cè)出C面相對(duì)D面的垂直度誤差δ，并將其轉(zhuǎn)換成角度誤差

式中：δ、H均以mm計(jì)。

這樣在零件逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)后測(cè)得L′，根據(jù)以下所述方法計(jì)算L值，即可消除C面相對(duì)D面的垂直度誤差的影響，使測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確可靠。

(1)當(dāng)C、D兩基面夾角大于90°時(shí)(圖3(a)),根據(jù)圖3(a)所示幾何關(guān)系可得：

則可得到

同理計(jì)算出LB。

(2)當(dāng)C、D兩基面夾角小于90°時(shí)(圖3(b)),根據(jù)圖3(b)幾何關(guān)系可得：

同理計(jì)算出LB。

最后，按下式計(jì)算出A、B兩孔中心間的距離：

4 結(jié)束語(yǔ)

(1)盡管在微機(jī)型“萬工顯”上測(cè)量，不必對(duì)被測(cè)件基準(zhǔn)邊進(jìn)行找正和讀數(shù)，只通過采點(diǎn)和按程序操作就可迅速得到測(cè)量結(jié)果，但必須牢記，影像法應(yīng)正確調(diào)焦獲得清晰影像和正確采點(diǎn)(壓線)；

(2)在基準(zhǔn)邊和圓周上采集測(cè)量點(diǎn)時(shí)，可以多采一些點(diǎn)，不必受“兩點(diǎn)線”、“三點(diǎn)圓”的限制，軟件對(duì)線和圓均采用“最小二乘法”處理；

(3)二維測(cè)量軟件操作容易，一般都可以進(jìn)行操作。但應(yīng)指出，在微機(jī)型“萬工顯”上測(cè)量二維尺寸時(shí)，必須具備基本的幾何量精密測(cè)量知識(shí)和儀器操作技能。

MeasurementandErrorAnalysis&CompensationofTwo-dimensionalSize

LIU Xingfu

(Guangzhou Wilson Precision Instrument Co.,Ltd.,Xi’an Shaanxi 710075,China)

The measurement method based on two-dimensional measurement software was introduced.Error analysis and compensation of the measurement method using microcomputer type universal tool microscope were done.

Two-dimensional size;Measurement;Error analysis;Error compensation

2014-07-07

劉興富(1935—)，男，高級(jí)工程師，研究領(lǐng)域是幾何量精密測(cè)試。E-mail：xall029@163.com。