【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ，其種類和型號(hào)也各式各樣。但在長(zhǎng)度測(cè)量中，光學(xué)計(jì)、測(cè)長(zhǎng)儀、測(cè)長(zhǎng)機(jī)、接觸式干涉儀是具有代表性的儀器。二、現(xiàn)代測(cè)量技術(shù)發(fā)展 在老式的坐標(biāo)測(cè)量機(jī)中，常用光學(xué)刻度尺作為檢測(cè)元件。隨著生產(chǎn)的發(fā)展，光學(xué)刻度尺的使用愈來(lái)愈少。數(shù)字顯示越來(lái)越顯示的它的優(yōu)點(diǎn)。如數(shù)顯式游標(biāo)卡尺(圖1—2)、數(shù)顯式外徑千分尺(圖1—3)、數(shù)顯式公法線千分尺(圖1—4)、數(shù)顯式螺紋中徑千分尺(圖1—5)、數(shù)顯式千分表(圖1—6) 、數(shù)顯式角度儀(圖1—7)。 隨著計(jì)算機(jī)及激光技術(shù)的發(fā)展，光、機(jī)、電一體測(cè)量?jī)x器設(shè)備不斷涌現(xiàn)。激光在長(zhǎng)度計(jì)量中的應(yīng)用愈來(lái)愈廣，不但可用干涉法測(cè)量線位移，還可用雙頻激光干涉法測(cè)量小角度，環(huán)形激光測(cè)量圓周分度，以及用激光束作基準(zhǔn)測(cè)直線度誤差等。 圖1－2 數(shù)顯式游標(biāo)卡尺圖1－3 數(shù)顯式外徑千分尺圖1－6 數(shù)顯式千分表圖1－7 數(shù)顯式角度儀圖1－4 數(shù)顯式公法線千分尺圖1－5 數(shù)顯式螺紋中徑千分尺 目前我國(guó)已生產(chǎn)出雙頻激光測(cè)長(zhǎng)機(jī)，其測(cè)量長(zhǎng)度達(dá)12m。 坐標(biāo)測(cè)量機(jī)是一個(gè)不斷發(fā)展的概念。比如測(cè)長(zhǎng)機(jī)、測(cè)長(zhǎng)儀可稱為單坐標(biāo)測(cè)量機(jī)；工具顯微鏡可稱為兩坐標(biāo)測(cè)量機(jī)。隨著生產(chǎn)的發(fā)展，要求測(cè)量機(jī)能測(cè)出工件的空間尺寸，這就發(fā)展成三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)。有的坐標(biāo)測(cè)量機(jī)帶有許多附件，其測(cè)量范圍更廣，又稱萬(wàn)能測(cè)量機(jī)。 目前，坐標(biāo)測(cè)量機(jī)和數(shù)控機(jī)床中廣泛使用光柵、磁柵、感應(yīng)同步器和激光作為檢測(cè)元件，其優(yōu)點(diǎn)是能采用脈沖計(jì)數(shù)，數(shù)字顯示和便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)量等。三、先進(jìn)測(cè)量?jī)x器簡(jiǎn)介 測(cè)量技術(shù)的發(fā)展與機(jī)械加工精度的提高有著密切的關(guān)系。例如，有了比較儀，使加工精度相應(yīng)達(dá)到了1μm：由于光柵、磁柵、感應(yīng)同步器用作傳感器和激光干涉儀的出現(xiàn)，使加工精度又達(dá)到了0．01μm的水平。隨著機(jī)械工業(yè)的發(fā)展，數(shù)字顯示、微型計(jì)算機(jī)又進(jìn)入了測(cè)量技術(shù)的領(lǐng)域。數(shù)顯技術(shù)的應(yīng)用，減少了人為的影響因素，提高了讀數(shù)精度與可靠性：計(jì)算機(jī)主要用于測(cè)量數(shù)據(jù)的處理，進(jìn)一步提高了測(cè)量的效率。計(jì)算機(jī)和量?jī)x的聯(lián)用，還可用于控制測(cè)量操作程序，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)量或通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)程控機(jī)床發(fā)出對(duì)零件的加工指令，將測(cè)量結(jié)果用于控制加工工藝，從而使測(cè)量、加工統(tǒng)一組成工藝系統(tǒng)的整體。 本節(jié)將對(duì)幾種較為先進(jìn)的測(cè)量?jī)x器簡(jiǎn)要介紹。1．網(wǎng)絡(luò)化是測(cè)量技術(shù)新趨勢(shì) 總線式儀器、虛擬儀器等微機(jī)化儀器技術(shù)的應(yīng)用，使組建集中和分布式測(cè)控系統(tǒng)變得更為容易。UNIX、WindowsNT、Windows2000和Netware等網(wǎng)絡(luò)化計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)，為組建網(wǎng)絡(luò)化測(cè)試系統(tǒng)帶來(lái)了方便。 在網(wǎng)絡(luò)化儀器環(huán)境條件下，被測(cè)對(duì)象可通過(guò)測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)的普通儀器設(shè)備，將測(cè)得數(shù)據(jù)(信息)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸給異地的精密測(cè)量設(shè)備或高檔次的微機(jī)化儀器去分析、處理；能實(shí)現(xiàn)測(cè)量信息的共享；可掌握網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)處信息的實(shí)時(shí)變化的趨勢(shì)：此外，也可通過(guò)具有網(wǎng)絡(luò)傳輸功能的儀器將數(shù)據(jù)傳至原端即現(xiàn)場(chǎng)。從進(jìn)一步拓展儀器設(shè)備定義的角度出發(fā)，并根據(jù)網(wǎng)絡(luò)化測(cè)量技術(shù)的特點(diǎn)，我們?cè)噷⒎?wù)于人們從任何地點(diǎn)、在任意時(shí)間都能夠獲取到測(cè)量信息(或數(shù)據(jù))的所有硬、軟件條件的有機(jī)集合稱為“網(wǎng)絡(luò)化儀器”。 網(wǎng)絡(luò)化儀器的概念并非建立在虛幻之上，而是已經(jīng)在現(xiàn)實(shí)廣泛的測(cè)量與測(cè)控領(lǐng)域初見(jiàn)端倪。以下是現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)化儀器的幾個(gè)典型例子：網(wǎng)絡(luò)化流量計(jì)、網(wǎng)絡(luò)化傳感器、網(wǎng)絡(luò)化示波器和網(wǎng)絡(luò)化邏輯分析儀、網(wǎng)絡(luò)化電能表。 使用網(wǎng)絡(luò)化儀器，人們從任何地點(diǎn)、在任意時(shí)間獲取到測(cè)量信息(或數(shù)據(jù))的愿望將成為現(xiàn)實(shí)。與傳統(tǒng)的儀器、測(cè)量和測(cè)試相比，這的確是一個(gè)質(zhì)的飛躍。2．XZ200G形狀測(cè)量?jī)x 該儀器是在T2450滾子凸度測(cè)量?jī)x(曾榮獲機(jī)械工業(yè)部科技進(jìn)步三等獎(jiǎng))的基礎(chǔ)上，不斷改進(jìn)而逐步完善的，用于測(cè)量各種機(jī)械零件表面微觀幾何結(jié)構(gòu)和宏觀幾何形狀多參數(shù)的精密儀器，可廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造各行業(yè)，如軸承、汽車、摩托車、工模具制造業(yè)和光學(xué)元件制造業(yè)，適用于科研院所、大專院校實(shí)驗(yàn)室和企業(yè)計(jì)量部門。 該儀器的特點(diǎn)是具有多種規(guī)格、不同精度的導(dǎo)軌、回轉(zhuǎn)臺(tái)、調(diào)整工作臺(tái)、工卡具和傳感器等附件，用戶可根據(jù)需要自由選擇，進(jìn)行多種組合，調(diào)整使用極為方便，功能齊全；測(cè)量參數(shù)多，能滿足絕大多數(shù)表面幾何形狀分析；可測(cè)量粗糙度、圓度、同軸度、圓柱度、直線度、平行度、垂直度、角度和線輪廓度等參數(shù)，可進(jìn)行斜率分析、諧波分析等；在軸承行業(yè)中，可測(cè)量各種滾子、套圈的素線形狀，溝道曲率半徑，保持器兜孔形狀和等分差等：采用微機(jī)控制，可手動(dòng)或自動(dòng)循環(huán)測(cè)量；3．MZK系列主動(dòng)測(cè)量?jī)x MZK系列主動(dòng)測(cè)量?jī)x是與自動(dòng)磨床配套，通過(guò)對(duì)磨削過(guò)程中工件的在線測(cè)量，來(lái)控制機(jī)床以保證加工質(zhì)量的精密儀器。 MZK系列主動(dòng)測(cè)量?jī)x由測(cè)量表機(jī)和磨床控制器兩大部分組成，采用計(jì)算機(jī)控制，對(duì)被加工零件的尺寸適時(shí)在線測(cè)量，并按照預(yù)置的加工工藝參數(shù)，在不同的磨削階段發(fā)出快進(jìn)、粗磨、精磨、光磨、到尺寸、后退的信號(hào)，高效準(zhǔn)確地控制整個(gè)磨削過(guò)程。從而實(shí)現(xiàn)磨削過(guò)程自動(dòng)化，提高磨削加工的效率和工件的尺寸精度、形狀精度，減少了人為誤差，保證了加工質(zhì)量。 該儀器的特點(diǎn)是采用高靈敏度、高剛性測(cè)量規(guī)，觸發(fā)精度高；零件加工精密，并采用獨(dú)特的彈性支承，運(yùn)動(dòng)靈活、測(cè)值穩(wěn)定；表機(jī)結(jié)構(gòu)合理、種類齊全，外溝主動(dòng)測(cè)量?jī)x測(cè)規(guī)張角大，并具有二次伸張裝置，可保護(hù)測(cè)頭，安全可靠；電器低漂移、抗電磁干擾能力強(qiáng)、抗電源波動(dòng)能力強(qiáng)；功能齊全，具有測(cè)量數(shù)據(jù)顯示、磨削過(guò)程指示、手動(dòng)調(diào)零、磨削參數(shù)設(shè)置以及外部輸入輸出接口；智能化程度高，具有超量程自動(dòng)轉(zhuǎn)換、自動(dòng)零位調(diào)整、依照外部輸入信號(hào)自動(dòng)校對(duì)調(diào)整，以及故障自我檢測(cè)功能等。 4．DPHB動(dòng)平衡測(cè)量?jī)x DPHB動(dòng)平衡測(cè)量?jī)x可在旋轉(zhuǎn)的情況下測(cè)試各類旋轉(zhuǎn)體，如卡盤、砂輪、主軸和電機(jī)等不平衡量。 在磨加工行業(yè)中，由于砂輪質(zhì)量不均勻，其重心與旋轉(zhuǎn)中心不重合，砂輪旋轉(zhuǎn)時(shí)就會(huì)產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)，造成被加工件多棱形，導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量下降，同時(shí)，也會(huì)影響主軸的精度及壽命。用該儀器可消除不平衡量帶來(lái)的影響，是提高生產(chǎn)工藝，保證加工精度，增加主軸壽命的必要手段，在機(jī)械行業(yè)有著廣泛的用途。 該儀器的特點(diǎn)是動(dòng)態(tài)范圍寬，靈敏度高，采用數(shù)字跟蹤濾波技術(shù)，抗干擾能力強(qiáng)；電路全集成化，可靠性高；整機(jī)結(jié)構(gòu)新穎，設(shè)計(jì)巧妙，用環(huán)形分布的16個(gè)發(fā)光二極管顯示相位，1LED數(shù)碼管給出不平衡振動(dòng)的幅值，顯示直觀、讀數(shù)方便，儀器帶有相位鎖定，便于被測(cè)量件停轉(zhuǎn)后調(diào)整平衡塊；采用霍爾元件提取基準(zhǔn)信號(hào)，簡(jiǎn)便可靠。5．CU系列激光粗糙度測(cè)量?jī)x CU系列激光粗糙度測(cè)量?jī)x是于20世紀(jì)80年代研制成功，又經(jīng)過(guò)十幾年不斷開(kāi)發(fā)完善形成系列化，且在軸承行業(yè)得到廣泛應(yīng)用的新型粗糙度測(cè)量?jī)x，曾分別獲得國(guó)家科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)和機(jī)械工業(yè)部科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。 該系列儀器采用當(dāng)今最為新穎的測(cè)量原理——激光散斑理論，即反射光斑核帶之比與工件表面粗糙度密切相關(guān)，其相關(guān)曲線是經(jīng)過(guò)理論計(jì)算分析及大量的實(shí)驗(yàn)對(duì)比而取得的，與其他測(cè)量方法相比，具有較為明顯的優(yōu)點(diǎn)。 該儀器的特點(diǎn)是因?yàn)槭欠墙佑|測(cè)量，所以不會(huì)像觸針式儀器將工件表面劃傷或在高級(jí)別粗糙度測(cè)量時(shí)，由于測(cè)尖無(wú)法進(jìn)入谷底而帶來(lái)測(cè)量誤差，因此特別適用于對(duì)超精加工后工件表面粗糙度的測(cè)量；由于激光的相干性好，使測(cè)量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)便，視覺(jué)良好，免去了一般光源干涉測(cè)量?jī)x器視場(chǎng)過(guò)小帶來(lái)的諸多不便；儀器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，數(shù)學(xué)模型建立完善，大大減少了因光源變化、工件表面反射系數(shù)不同及外部下擾可能帶來(lái)的誤差，示值穩(wěn)定可靠，測(cè)量精度高；電路設(shè)計(jì)先進(jìn)，自動(dòng)采集數(shù)據(jù)、自動(dòng)分析計(jì)算、數(shù)字直接顯示Ra、Ry及鋼球等級(jí)值，測(cè)量效率高，人為誤差??；儀器調(diào)整簡(jiǎn)單，操作方便，對(duì)工作環(huán)境要求不高，特別適用于車間工序間或檢查站作為企業(yè)內(nèi)部工序間質(zhì)量控制的重要手段。216。 知識(shí)鏈接 4 測(cè)量誤差分析與數(shù)據(jù)處理的基礎(chǔ)常識(shí)一、測(cè)量誤差分析由于測(cè)量過(guò)程的不完善而產(chǎn)生的測(cè)量誤差，將導(dǎo)致測(cè)得值的分散度不確定。因此，在測(cè)量過(guò)程中，正確分析測(cè)量誤差的性質(zhì)及其產(chǎn)生的原因，對(duì)測(cè)得值進(jìn)行必要的數(shù)據(jù)處理，獲得滿足一定要求的置信水平的測(cè)量結(jié)果，是十分重要的。1． 測(cè)量誤差定義被測(cè)量的測(cè)得值x與其真值x 0之差，即△= x －x 0由于真值是不可能確切獲得的，因而上述用于測(cè)量誤差的定義也是理想概念。在實(shí)際工作中往往將比被測(cè)量值的可信度（精度）更高的值，作為其當(dāng)前測(cè)量值的“真值”。2． 誤差來(lái)源測(cè)量誤差主要由測(cè)量器具、測(cè)量方法、測(cè)量環(huán)境和測(cè)量人員等方面因素產(chǎn)生。① 測(cè)量器具測(cè)量器具設(shè)計(jì)中存在的原理誤差，如杠桿機(jī)構(gòu)、阿貝誤差等。制造和裝配過(guò)程中的誤差也會(huì)引起其示值誤差的產(chǎn)生。例如刻線尺的制造誤差、量塊制造與檢定誤差、表盤的刻制與裝配偏心、光學(xué)系統(tǒng)的放大倍數(shù)誤差、齒輪分度誤差等。其中最重要的是基準(zhǔn)件的誤差，如刻線尺和量塊的誤差，它是測(cè)量器具誤差的主要來(lái)源。② 測(cè)量方法間接測(cè)量法中因采用近似的函數(shù)關(guān)系原理而產(chǎn)生的誤差或多個(gè)數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)計(jì)算后的誤差累積。③ 測(cè)量環(huán)境測(cè)量環(huán)境主要包括溫度、氣壓、濕度、振動(dòng)、空氣質(zhì)量等因素。在一般測(cè)量過(guò)程中，溫度是最重要的因素。測(cè)量溫度對(duì)標(biāo)準(zhǔn)溫度（＋20℃）的偏離、測(cè)量過(guò)程中溫度的變化以及測(cè)量器具與被測(cè)件的溫差等都將產(chǎn)生測(cè)量誤差。④ 測(cè)量人員測(cè)量人員引起的誤差主要有視差、估讀誤差、調(diào)整誤差等引起，它的大小取決于測(cè)量人員的操作技術(shù)和其它主觀因素。3． 測(cè)量誤差分類及減少其影響的方法測(cè)量誤差按其產(chǎn)生的原因、出現(xiàn)的規(guī)律、及其對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，可以分為系統(tǒng)誤差、隨機(jī)誤差和粗大誤差。① 系統(tǒng)誤差在規(guī)定條件下，絕對(duì)值和符號(hào)保持不變或按某一確定規(guī)律變化的誤差，稱為系統(tǒng)誤差。其中絕對(duì)值和符號(hào)不變的系統(tǒng)誤差為定值系統(tǒng)誤差，按一定規(guī)律變化的系統(tǒng)誤差為變值系統(tǒng)誤