精密测量_角度测量.ppt

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1、第八章角度量测量天津大学精密仪器与光电子工程学院第八章角度量测量第一节概述第二节角度测量第三节圆分度误差测量第四节多自由度测量第一节概述角度的单位及量值传递角度的自然基准和圆周封闭原则角度的实物基准角度的单位国际单位制弧度（rad），弧的长度与半径之比毫弧度（mrad），1rad=1000mrad非国际单位制角度制：秒(″)分(′)度(°)换算关系1°=60´,1´=60"1rad=180/π°≈57.296°角度的量值传递为保证角度测量的精度，角度量值也有量值传递的过程，即逐级用高精度角度基准检定低精度角度基准。角度的自然基准和圆周封闭原则角度的自然基准是360°圆周角，这是一个没有

2、误差的基准。圆周封闭原则圆周被分为若干等分，每等分实际上都不会是理想的等分值而存在误差，但所有的误差之和等于零。角度的实物基准角度块角度块分I型（1个工作角）和II型（4个工作角）。为便于使用，常由各种不同工作角的角度块组合成套。0级（±3"）；1级（±10"）；2级（±30"）；角度的实物基准高精度度盘在圆盘的某一圆周上刻有一系列的等分刻线以实现圆周等分的器件称为度盘。很多测角仪器和度盘检测仪器均以度盘作为标准件度盘的角间隔为5′、10′等，然而通过细分可达很高的分辨力角度及圆分度误差的静态测量角度的实物基准多面棱体高精度的角度标准器，它主要用于对安装后的分度器件进行精度检定经过检定

3、其分度精度可达±0.5″～±1″多面棱体常和自准直仪等读数系统配合使用角度的实物基准圆光栅原理与直线光栅类似刻线误差因平均效应对测量结果影响很小光栅盘的分度精度可达±0.2″或更高。光栅盘的分辨力多为0.1″、0.2″。角度的实物基准圆感应同步器a）转子，b）定子工作时许多节距同时起作用，所以有平均效应，可获得较高的分度精度精度低于圆光栅抗干扰能力强，适于加工现场使用角度的实物基准角编码器将角度位置直接通过数字量输出的装置角编码器使用方便可靠很难实现小角度测量设码盘上有n条码道，能够分辨的最小角度为光电角编码器角度的实物基准多齿分度盘纯机械的分度基准测量过程中齿轮啮合，实现自动定心对制

4、造误差有平均效应差动式多齿分度盘第二节角度尺寸的测量角度尺寸的测量主要包括圆锥形几何要素（如圆锥塞规、锥孔、锥度轴、圆锥轴承等）锥角测量和两平面夹角（如角度块工作角、燕尾槽和V形导轨斜角等）测量角度测量方法分类接触测量、非接触测量直接测量、间接测量接触测量主要是使用一些接触式机械方法，将被测锥度或者平面夹角转化为机械转动或几何长度来进行角度计算。多齿分度盘就是将被测角度转化为齿轮盘的相对机械转动实现角度的直接测量。很难直接用测量仪器测量的锥度和平面角，需要通过测量几何长度或坐标对被测角度进行计算。接触测量——坐标测量接触测量——正弦规测量测量高度，计算角度量块正弦规被测工件百分表测量误

5、差与测量角度α有关，测量角度α越大测量误差越大。为了保证角度测量精度，正弦规一般用于小于45°的角度测量。非接触测量大多是光学式测角方法分为直接测量、间接测量非接触测量——直接测量自准直仪光源自准直分划板分光镜物镜反射镜测微分划板目镜非接触测量——直接测量自准直仪测量角度非接触测量——直接测量光电自准直仪光源分划板分光镜物镜反射镜光电传感器非接触测量——直接测量光栅自准直仪光源标尺光栅分光镜物镜反射镜指示光栅光电探测器非接触测量——直接测量自准直仪相对法测量角度块非接触测量——间接测量激光干涉测角激光干涉过程中光程的变化能够引起干涉条纹明暗交替的变化光程变化实现角度测量高精度角度测量非

6、接触测量——间接测量激光干涉小角度测量激光器分光镜参考镜反射镜角锥棱镜非接触测量——间接测量激光干涉小角度测量激光器光电元件I光电元件IIαHR正弦臂非接触测量——间接测量激光楔形平板干涉测角激光器分光镜反射镜角锥棱镜角锥棱镜楔形平板光电探测器光电探测器?非接触测量——间接测量环形激光器角度测量基于萨克纳克（Sagnac）效应将同一光源发出的一束光分解为两束，让它们在同一个环路内沿相反方向传输，当环路以一定角速度旋转时，这两束光之间将产生一个与旋转角速度成正比的相位差非接触测量——间接测量环形激光器角度测量测量原理接收器棱镜半透半反镜激光器反射镜反射镜谐振腔环形激光器激光器谐振条件：谐

7、振腔总长度L必须等于波长λ的整数倍。环形激光器环形激光器非接触测量——间接测量环形激光器角度测量环形激光器工作台第三节圆分度误差的测量圆分度误差的评定指标圆分度误差的测量方法度盘圆分度误差的测量多面棱体圆分度误差的测量齿轮齿距误差的测量圆分度误差的评定指标圆分度误差度盘上每条分度刻线都有一个理论位置（由圆周封闭原则决定），其与实际位置之间的偏差就称为圆分度误差圆分度误差的评定指标零起分度误差以零刻线的实际位置为基准，确定其它刻线的理论位置，并由