二維尺寸的測量及誤差分析與補償

劉興富

(廣州威而信精密儀器有限公司，陜西西安 710075)

二維尺寸的測量及誤差分析與補償

劉興富

(廣州威而信精密儀器有限公司，陜西西安 710075)

簡介運用“二維測量軟件”測量機械零件尺寸的方法，并對運用微機型萬能工具顯微鏡進行測量的方法進行了誤差分析和誤差補償。

二維尺寸；測量方法；誤差分析；誤差補償

0 引言

隨著汽車工業、航空航天工業的飛速發展，儀器儀表、模具等制造業的蓬勃興起，制造業中對機械零件的精度要求越來越高。在平臺上采用常用量具測量機械零件尺寸的方法，逐漸被微機型萬能工具顯微鏡和三坐標測量機為代表的新一代先進測量儀器所替代，并已廣泛應用于加工現場的零件質量控制。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、操作簡單等特點，深受工人和檢驗員的青睞。

1 測量原理、方法

二維尺寸測量原理是：在給定直角坐標系中建立被測對象

幾何元素間的函數關系。文中用微機型“萬工顯”測量如圖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(孔中心)與直線(基準邊)間的距離和兩點(孔中心)間的距離。測量方法和步驟如下：將被測零件任意放置(裝卡)在“萬工顯”的工作平臺上，對直角坐標系XOY(圖1(b))中的被測零件兩基準邊C、D上和A、B兩孔圓周上各采集3點，各點的坐標編號如圖1(b)示。調用二維測量軟件“幾何測量”的“直線與圓”、“點線距”的處理功能，按程序輸入數據，計算機進行運算處理，不但測量和求解過程非常簡便，而且測量結果可以顯示或打印出來。

2 測量誤差的分析

測量基準選擇不當或測量基準本身有誤差，將導致測量結果的不真實。上例中作為測量基準的C、D兩面不垂直，是產生測量誤差的主要原因。現分析如下：

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

這里應指出，C、D兩基面不垂直所產生的測量誤差，將隨著θ角的增大而增大。

3 測量誤差的補償

測量誤差補償的方法很簡單，就是在零件尺寸測量之前，先測出C面相對D面的垂直度誤差δ，并將其轉換成角度誤差

式中：δ、H均以mm計。

這樣在零件逆時針旋轉后測得L′，根據以下所述方法計算L值，即可消除C面相對D面的垂直度誤差的影響，使測量結果準確可靠。

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

則可得到

同理計算出LB。

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

同理計算出LB。

最后，按下式計算出A、B兩孔中心間的距離：

4 結束語

(1)盡管在微機型“萬工顯”上測量，不必對被測件基準邊進行找正和讀數，只通過采點和按程序操作就可迅速得到測量結果，但必須牢記，影像法應正確調焦獲得清晰影像和正確采點(壓線)；

(2)在基準邊和圓周上采集測量點時，可以多采一些點，不必受“兩點線”、“三點圓”的限制，軟件對線和圓均采用“最小二乘法”處理；

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

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，高級工程師，研究領域是幾何量精密測試。E-mail：xall029@163.com。