长度计量第六章-角度及角位移测量.ppt

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1、第六章角度及角位移测量本章主要内容:1.角度的量值传递系统及圆封闭原则2.角度的各种测量方法3.圆分度误差的测量和评价第一节概述一．角度单位及量值传递角度单位：度（°），分（′），秒（″）和弧度（rad)角度测量：将被测角度与标准角度进行比较并确定被测角度的量值。角度量值的传递过程：逐级用高精度角度标准检定低精度角度标准。二．角度的自然基准和圆周封闭原则自然基准：360°圆周角圆周封闭原则：整圆周上所有角间隔的误差之和为零（圆周内误差封闭的原理）三．实物基准实物基准：传统的角度实物基准是角度块规，后来是以高精度等分360o的圆分度器件.包括：高精度度盘、圆光栅、圆感应同步器、角

2、编码器、多面棱体、多齿分度盘1.高精度度盘：常用于角度及圆分度误差的静态测量。2.圆光栅：光栅盘的分辨率多为10,20,用于动态测量。因其能自动瞄准读数，常用于高精度智能化仪器及加工机械中。3.圆感应同步器：包括激磁绕组（固定盘）和感应绕组（动盘）两部分。由于抗干扰能力强，常用于加工现场的测量。4.角编码器：将角位置定义成数字代码的装置，使用方便，但难以实现微小分度。编码盘大多用光学玻璃制成，上面有许多同心码道，每个码道上有许多透光和不透光的部分，它们相间排列。如果透光=1，不透光=0，那么光电接收器的信号可以用数码表示：0101…----绝对码码盘的分辨力与码盘的码道

3、数关系：=360/2n如：3位编码器，分辨力为：360/23=45o5.多面棱体：形状是正棱柱体，体面数：4、6、8、12、36、72以各工作面法线的夹角体现角度基准，分度精度可达0.5～1。常用于检定安装后的分度器件。常与自准直仪等读数系统配合使用。应用于测量圆分度误差。多面棱体结构示意图1.被测度盘2.多面棱体3.工作台4.自准直仪5.读数显微镜6.底座8图5－3多齿分度盘结构示意图a)整体结构b)弹性齿c)刚性齿6.多齿分度盘：结构：上齿盘、下齿盘，直径、齿数、齿形相同齿数：360、720、1440原理：下齿盘固定不动，上齿盘抬起脱离啮合后，即可绕其主轴旋转

4、；再次啮合，即可根据转过的齿数多少进行精确分度。特点：精度高，可达±0.1”的分度精度。具有自动定心、操作简单、寿命长等优点。实现小分辨率分度值可采用差动方式，如实现l的分辨率时上：36060/864=25，下：36060/900=24。利用多齿分度盘测量角度块第二节单一角度尺寸的测量直接测量1.测角仪（绝对测量）2.工具显微镜（绝对测量）3.自准直仪(相对测量）4.激光干涉小角度测量仪（相对测量）间接测量坐标测量平台测量其他测量方法角度的直接测量法：将被测角度与标准角度相比较而直接确定其实际角度或偏差的方法。凡带有圆周角度刻度盘及其细分读数装置的量仪均可用做

5、角度的直接测量。如光学分度盘、圆光栅等，这些仪器大多采用自准直光管瞄准，也有少数仪器采用影象法瞄准或采用接触式瞄难。1.测角仪测量范围：角度量块、多面棱体、棱镜的角度、光楔的楔角及平板玻璃两平面的平行度等。用测角仪测量的工件一般用平行于被测角平面的端平面定位，且要求构成被测角的被瞄准平面具有较高的反射率。71.工作台2.分度盘3.主轴4.自准直光管5.读数显微镜6.转臂7.平行光管8.底座9.工件手动旋转自动读数测角仪的瞄准方式示意图测量时先用瞄准器瞄准被测件上组成被测角的第一个几何要素(可能是点、线、面)(如图中ABC所示位置)，由读数装置读得读数1，然后使圆分度器件、主轴

6、、工作台及被测件一起回转，直至瞄准器瞄准组成被测角的第二个几何要素(如图A’B’C’所示位置)，读得读数2。根据被测角的定义作简单的数据处理，便可得被测角度值。2.工具显微镜测量范围：角度样板、螺纹的牙型角、齿条上的齿形角以及刀具锥柄的锥角等。采用影像法瞄准时，成像的平行光应与被测角度所在平面垂直，必须正确调焦使轮廓影像清晰。由于对线精度高于压线精度，所以，用分划板上的米线瞄准角轮廓时，采用如图所示的对线方法，即让米字虚线与轮廓边缘保持一个狭窄光隙，以上光隙的宽度是否一致来判断是否对准。影像法测角的瞄准方法结构示意图相对测量单一角度的相对测量，是将被测角与角度块规或其它角度基

7、准进行比较，用小角度测量仪测得偏差值，小角度测量仪的示值范围较小，一般的为10′，较大的可至30′，也有更小的仅为1′。1.光学自准直仪组成：体外反射镜、带有物镜组的光管部件、自准直测微目镜部件。原理：自准直分化板2和测微分划板5都位于物镜3的焦平面上。光源1发出的光束照射自准直分划板2，由物镜3将分划板像成至无穷远；经反射镜或工件表面反射后，自准直分划板2的像有由物镜再次成像在目镜测微分划板5的刻划面上，用目镜6可观察到自准直分划板像与测微分划板零位的相对位置，由此可确定反射面4的法线与光