二维尺寸的测量及误差分析与补偿

刘兴富

(广州威而信精密仪器有限公司，陕西西安 710075)

二维尺寸的测量及误差分析与补偿

刘兴富

(广州威而信精密仪器有限公司，陕西西安 710075)

简介运用“二维测量软件”测量机械零件尺寸的方法，并对运用微机型万能工具显微镜进行测量的方法进行了误差分析和误差补偿。

二维尺寸；测量方法；误差分析；误差补偿

0 引言

随着汽车工业、航空航天工业的飞速发展，仪器仪表、模具等制造业的蓬勃兴起，制造业中对机械零件的精度要求越来越高。在平台上采用常用量具测量机械零件尺寸的方法，逐渐被微机型万能工具显微镜和三坐标测量机为代表的新一代先进测量仪器所替代，并已广泛应用于加工现场的零件质量控制。尤其是万能工具显微镜(万工显)，具有使用比较普遍、精度高、功能多、操作简单等特点，深受工人和检验员的青睐。

1 测量原理、方法

二维尺寸测量原理是：在给定直角坐标系中建立被测对象

几何元素间的函数关系。文中用微机型“万工显”测量如图1(a)所示的零件上A、B两孔的尺寸HA、LA，HB、LB和两孔间距尺寸|AB|。也就是求解点(孔中心)与直线(基准边)间的距离和两点(孔中心)间的距离。测量方法和步骤如下：将被测零件任意放置(装卡)在“万工显”的工作平台上，对直角坐标系XOY(图1(b))中的被测零件两基准边C、D上和A、B两孔圆周上各采集3点，各点的坐标编号如图1(b)示。调用二维测量软件“几何测量”的“直线与圆”、“点线距”的处理功能，按程序输入数据，计算机进行运算处理，不但测量和求解过程非常简便，而且测量结果可以显示或打印出来。

2 测量误差的分析

测量基准选择不当或测量基准本身有误差，将导致测量结果的不真实。上例中作为测量基准的C、D两面不垂直，是产生测量误差的主要原因。现分析如下：

由此可见，当C、D两基面夹角大于90°时，A、B两孔的尺寸HA、LA、HB、LB和两孔距|AB|，均大于实际尺寸；当C、D两基面夹角小于90°，时A、B两孔的坐标尺寸HA、LA、HB、LB和两孔距|AB|，均小于实际尺寸。

这里应指出，C、D两基面不垂直所产生的测量误差，将随着θ角的增大而增大。

3 测量误差的补偿

测量误差补偿的方法很简单，就是在零件尺寸测量之前，先测出C面相对D面的垂直度误差δ，并将其转换成角度误差

式中：δ、H均以mm计。

这样在零件逆时针旋转后测得L′，根据以下所述方法计算L值，即可消除C面相对D面的垂直度误差的影响，使测量结果准确可靠。

(1)当C、D两基面夹角大于90°时(图3(a)),根据图3(a)所示几何关系可得：

则可得到

同理计算出LB。

(2)当C、D两基面夹角小于90°时(图3(b)),根据图3(b)几何关系可得：

同理计算出LB。

最后，按下式计算出A、B两孔中心间的距离：

4 结束语

(1)尽管在微机型“万工显”上测量，不必对被测件基准边进行找正和读数，只通过采点和按程序操作就可迅速得到测量结果，但必须牢记，影像法应正确调焦获得清晰影像和正确采点(压线)；

(2)在基准边和圆周上采集测量点时，可以多采一些点，不必受“两点线”、“三点圆”的限制，软件对线和圆均采用“最小二乘法”处理；

(3)二维测量软件操作容易，一般都可以进行操作。但应指出，在微机型“万工显”上测量二维尺寸时，必须具备基本的几何量精密测量知识和仪器操作技能。

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

刘兴富(1935—)，男，高级工程师，研究领域是几何量精密测试。E-mail：xall029@163.com。