【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 程中產(chǎn)生的轉(zhuǎn)角。 圖 35 激光兩坐標(biāo)測(cè)量?jī)x的工作臺(tái)原理 1底座 2下層工作臺(tái) 3上工作臺(tái) 4滾珠軸承 5彈性頂塊 6， 7壓電陶瓷組合體 圖 36轉(zhuǎn)角測(cè)量及校正原理 1準(zhǔn)直透鏡組 2全反射鏡 3角隅棱鏡 4上工作臺(tái) 5壓電陶瓷 6分光移相鏡 7光電接收器 8角隅棱鏡 3．以動(dòng)態(tài)準(zhǔn)直儀為標(biāo)準(zhǔn)器的電學(xué)補(bǔ)償方法 以動(dòng)態(tài)準(zhǔn)直儀為標(biāo)準(zhǔn)器來(lái)跟蹤測(cè)量一些高精度、數(shù)字式計(jì)量?jī)x器導(dǎo)軌的直線度誤差，并把測(cè)得的誤差值經(jīng)電路處理后轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的脈沖數(shù)，輸入給計(jì)數(shù)器或計(jì)算機(jī)進(jìn)行誤差補(bǔ)償。其電路框圖如圖 37所示。 該電路比較復(fù)雜，沒(méi)有充分利用計(jì)算機(jī)的功能，補(bǔ)償?shù)淖杂啥葦?shù)單一。 能否請(qǐng)同學(xué)設(shè)計(jì)智能化自動(dòng)補(bǔ)償方案？ 圖 3— 7 電學(xué)補(bǔ)償方法原理框圖 4． 標(biāo)準(zhǔn)器工作點(diǎn)與被測(cè)點(diǎn)共線的平直度測(cè)量系統(tǒng) 在三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)上配制標(biāo)準(zhǔn)直尺和測(cè)微表，即可作直線度測(cè)量。布萊恩提出了一種遵守阿貝原則的結(jié)構(gòu)布局。 平直度測(cè)量系統(tǒng)的工作點(diǎn)應(yīng)當(dāng)位于垂直于滑塊移動(dòng)方向的，并通過(guò)被測(cè)的平直度的測(cè)量點(diǎn)的方向線上。如果這不可能，那么，或者必須使傳送平直度的導(dǎo)軌沒(méi)有角運(yùn)動(dòng)，或者必須用角運(yùn)動(dòng)的數(shù)據(jù)計(jì)算偏移的影響 。 見(jiàn) 圖 38，圖中測(cè)微表 6和標(biāo)準(zhǔn)直尺 5組合實(shí)現(xiàn)沿 Z向的平直度測(cè)量，測(cè)微表 15和標(biāo)準(zhǔn)直尺 12組合實(shí)現(xiàn)沿 Y向的平直度測(cè)量。測(cè)端 17即為 Z向被測(cè)的平直度的測(cè)量點(diǎn)。由于儀器導(dǎo)軌的直線度誤差， Z向滑塊移動(dòng)時(shí)，可能有 Y向的平移或在 YZ平面內(nèi)的傾斜，由此將引起測(cè)量誤差，為補(bǔ)償該誤差，布萊恩提出：將測(cè)端 17與測(cè)微表 6的測(cè)端按圖 39a） 布臵。如若布臵為如圖 39b） 所示的 A1點(diǎn)或 A2點(diǎn)，則不符合上面提到的原則，起不到補(bǔ)償?shù)淖饔谩? 提示： 、 為測(cè)端 17的位臵； 為測(cè)微表 6的測(cè)端。 1A 2A 0A 圖 38 平直度測(cè)量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)布局 2. 激光光路邊 7. 激光干涉儀 8. 激光器 9. 激光干涉儀 12. 標(biāo)準(zhǔn)直尺 15. 測(cè)微表 圖 39 標(biāo)準(zhǔn)器工作點(diǎn)與被測(cè)點(diǎn)的相互關(guān)系 a）正確 b）不正確 思考題 ：如果以 0點(diǎn)為圓心發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，請(qǐng)同學(xué)們畫圖指出為什么 a）正確而 b）不正確？ 平直度測(cè)量的工作點(diǎn)可設(shè)在 、 或 。（ 與 共線，并垂直于平直度測(cè)量的移動(dòng)方向）但由于導(dǎo)軌誤差將造成 Z軸滑塊發(fā)生位于紙面內(nèi)的擺動(dòng)，因此，導(dǎo)軌擺動(dòng)帶來(lái)的誤差將被引入到平直度測(cè)量中，因此，增加了標(biāo)準(zhǔn)平尺和輔助測(cè)量頭 ，用輔助測(cè)量頭 感受導(dǎo)軌擺動(dòng)帶來(lái)的誤差，以便補(bǔ)償該誤差。 當(dāng) Z軸滑塊的瞬間擺動(dòng)點(diǎn)為 O時(shí)，只有當(dāng)平直度測(cè)量的工作點(diǎn)設(shè)在 位臵時(shí)，由于導(dǎo)軌誤差引入的測(cè)量誤差 ， 為輔助測(cè)量頭 感受到的導(dǎo)軌擺動(dòng)帶來(lái)的誤差。而 ， ，均不能有效補(bǔ)償導(dǎo)軌誤差。 1A 2A 0A? 0A?0A0A0A0A?00 ????? 0? 0A1? 0? 2? 0?動(dòng)畫演示 5．遵守阿貝原則的傳動(dòng)部件設(shè)計(jì) 阿貝原則雖然主要是針對(duì)幾何量中大量程線值測(cè)量?jī)x器總體布局設(shè)計(jì)的一條原則，但同樣適合各類儀器傳動(dòng)部件的設(shè)計(jì)。 圖 310 a）符合阿貝原則； 而圖 310 b）不符合阿貝原則。 為什么？請(qǐng)同學(xué)回答。 圖 310 傳動(dòng)部件遵守阿貝原則的設(shè)計(jì) a）正確 b)不正確 二、變形最小原則及減小變形影響的措施 變形最小原則定義 ：應(yīng)盡量避免在儀器工作過(guò)程中，因受力變化或因受溫度變化而引起的儀器結(jié)構(gòu)變形或儀器狀態(tài)和參數(shù)的變化。 例如：儀器承重變化 儀器結(jié)構(gòu)變形 外界溫度變化 儀器或傳感器結(jié)構(gòu)參數(shù)變化，導(dǎo)致光電信號(hào)的零點(diǎn)漂移及系統(tǒng)靈敏度變化。 1．減小力變形影響的技術(shù)措施 要從總體設(shè)計(jì)上，或從具體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，考慮減小或消除力變形的影響。 （ 1） 一米激光測(cè)長(zhǎng)機(jī) 底座變形的補(bǔ)償 一米激光測(cè)長(zhǎng)機(jī)結(jié)構(gòu)原理：測(cè)量頭架 3由電動(dòng)機(jī)和變速箱 6通過(guò)閉合鋼帶 7，電磁離合器 8帶動(dòng)在導(dǎo)軌上移動(dòng)。工件放在工作臺(tái) 4上，工作臺(tái)也可沿導(dǎo)軌移動(dòng)。固定角隅棱鏡 9與尾座 5固結(jié)在一起?？蓜?dòng)角隅棱鏡 12與測(cè)量頭架 3內(nèi)的測(cè)量主軸 11固結(jié)在一起，測(cè)量主軸可在測(cè)量頭架內(nèi)作 177。 5mm的軸向移動(dòng)。裝在干涉儀箱體 2內(nèi)的激光器 13發(fā)出的激光束經(jīng)反射鏡后由分光鏡 14分為兩路：一路到固定角隅棱鏡 9；一路到可動(dòng)角隅棱鏡 12。這兩束光在返回后發(fā)生干涉。 圖 311一米激光測(cè)長(zhǎng)機(jī)結(jié)構(gòu)原理 1— 底座 2— 干涉儀箱體 3— 測(cè)量頭架 4— 工作臺(tái) 5— 尾座 6— 電動(dòng)機(jī)和變速箱 7— 閉合鋼帶 8— 電磁離合器 9— 固定角隅棱鏡 10— 尾桿 11— 測(cè)量主軸 12— 可動(dòng)角隅棱鏡 13— 激光器 14— 分光鏡 工作時(shí)： 第一步 ，儀器對(duì)零； 第二步 ，放上工件，開(kāi)始測(cè)量，這時(shí)底座上既增加了重量 ,又改變了測(cè)量頭架及工作臺(tái)在底座上的位臵 , 底座就產(chǎn)生新的重力變形 如果尾座軸線相對(duì)于導(dǎo)軌面在垂直平面內(nèi)發(fā)生 5″傾斜角的零位變化（見(jiàn) 圖 3－12） ,設(shè)尾座中心高為 200mm，則此時(shí)引起的零位的變動(dòng)量為 為了消除上述誤差的影響 ,此臺(tái)儀器在總體布局時(shí) ,采取了以下措施 : ① 固定角隅棱鏡 9與尾座 5固結(jié)在一起 。 ② 固定角隅棱鏡 9的錐頂安放在尾桿 10的軸線離底座導(dǎo)軌面等高的同一平面內(nèi) 。 ③ 可動(dòng)角隅棱鏡 12的錐頂位于測(cè)量主軸 11的軸心線上 (以便符合阿貝原則 )。 ④ 盡可能減小固定角隅棱鏡 9和尾桿 10在水平面內(nèi)的距離 d。 實(shí)踐證明上述結(jié)構(gòu)布局可使因重力變形引起的誤差大為縮小。 mmm ?52 0 0102 15 5 ??????驗(yàn)證： 圖中位臵 I是測(cè)量頭架 3對(duì)零時(shí)的位臵，此時(shí)， 測(cè)量光束一路，由測(cè)量角隅棱鏡到分光鏡之間的距離為 L1； 參考光束一路，由固定角隅棱鏡到分光鏡之間的距離為（ S＋ d）。 則此兩路相干光束的光程差為 （ 3－ 3） ? ?11 )(2 LdS ????圖 3— 12 測(cè)量頭架位臵變動(dòng)的原理示意圖 圖中位臵 II為測(cè)量頭架在測(cè)量時(shí)的位臵，此時(shí)，尾座有傾角 ，由此而引起的尾桿零位變動(dòng)量為 （見(jiàn)圖 3－ 12a），其中 h為尾桿軸線離底座導(dǎo)軌面的距離。 測(cè)量光束一路： 由測(cè)量角隅棱鏡到分光鏡之間的距離為（ L1＋ － L），其中 L為被測(cè)零件長(zhǎng)度。由于儀器布局滿足上述①、②兩個(gè)條件，故固定角隅棱鏡的位臵也有一個(gè)和尾桿方向相同、大小相等的零位變動(dòng)量 。 參考光束一路： 由固定角隅棱鏡到分光鏡的距離為 [（ S＋ d）＋ ]。 在測(cè)量時(shí)，兩種相干光束的光程差為