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直角尺影像测量方法及其精度分析
刘兴富
广州威而信精密仪器有限公司西安分公司,陕西西安70075)
摘要:介绍一种在万工显上,用影像法测量直角尺内外工作角的方法。该方法可以测量长边≤200mm的各型直角尺,方法直
观、简便,易于操作。通过测量不确定度分析,能满足0级精度各型直角尺内、外角测量的精度要求。
关键词:万工显;影像测量;直角尺;工作角;不确定度
Square Ruler Image Measurement Method and Its Precision Analysis
LIU Xingfu
(Xi an Branch, Guangzhou Wilson Precision Instrument Co, Ltd. Xi'an Shaanxi710075, China)
Abstract: A kind of method on the universal tool-microscope, using image measurement for square ruler of inside and outside working
angle was introduced. The long side at =200 mm of each type of square rulers could be measured by this method, which was intuitive, sim
ple and easy to operate. Through the analysis of uncertainty in measurement, 0 grade accuracy of each type square rulers inside angle can be
satisfied, as well as for exterior angle measuring accuracy.
Keywords: Universal tool-microscope; Image measurement; Square ruler; Working angle; Uncertainty
0引言
基本原理
直角尺主要用于制件直角的检验和划线,以及在安装和调
直角尺工作角的测量所依据的基本原理是:根据“二个直
修设备时,检验零件或部件有关表面的相互垂直度。直角尺工角可以组成一个平角”的几何原理,通过“对称法”测量,并
作角,一般是采用与圆柱角尺比较测量或在直角尺检查仪上测按“抵消法”剔除系统误差,来获得直角尺工作角的实际偏差
量?。这里介绍一种利用万能工具显微镜测量直角尺工作角值。测量、求解程序如图1所示。
的方法。
コ
(a)=90
(b)<90°
(c)a>90
图1直角尺工作角测量原理
2测量方法
板移动方向平行,然后把直角尺放置在工作台上,如图2所
将“万工显”调整为影像測量系统,用影像法来测量。为
示,对于短边≤125mm的直角尺,使其长边与定位靠板的基
了能简便、快捷、准确地安装被检直角尺以及减少将被检直角准点紧紧相靠(图2(a);对于长边125m尺翻面安装再测量带来的不便,需要一个简单附件一一定位靠直角尺,使其短边与定位靠板的基准点紧紧相靠(图2(b)。
板,作为直角尺的安装(测量)基准。测量时首先把定位靠板这里需注意的是,当直角尺长、短边有一定的厚度差时,应在
装在仪器工作合上,并调整其基准边与仪器纵向(或横向)导直角尺长边下面垫适当尺す的量块,以减小由于仪器调焦所带
收稿日期:2013-03-2
作者简介:刘兴富(1935-),男,高级工程师,研究方向为几何量精密測试。E-mail:llx725 o tom. com
2013.7 Automobile Parts
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来的影响。该量块的作用是使直角尺长边平行于工作台面。
下面以测量直角尺的外角为例,介绍具体测量程序。如图
3所示,移动纵、横向导板,使測角目镜中米字中心虚线的交
点与直角尺短边(长边)离基准边2mm处工作边影像a1点相
直角尺
直角尺
“压”(对准),记下其坐标值a1(x,y。);再次移动纵、横向
导板,使目镜中米字中心虚线的交点与直角尺短边(长边)离
顶端2mm处工作边影像点a2相“压",记下其坐标值
a2(x。,y。)。将直角尺翻面后,按上述方法再次測量,记下其
(a)短边长L≤125mm(以长边为基准)(b)长边长H≤200mm(以短边为基准)
坐标值b(x4,))、b2(x,y4)。
图2直角尺的安装
m n
b
正面
反面
正面
反面
(a)a<90°
(b)x>90°
图3直角尺工作角的测量
下面推导直角尺外角偏差的计算求解公式,依据图3几何
由2(い)=y(02(x),得
关系可得
mn +na, +b,n-mn=(b-a)-(b-a
6an)=[(a1)+2(a2)]
△+8a+8a-4=(b1
28ax=(b1-a1)-(b2-a2)
L(a1)=a(a2)=(a
化简、整理后,可得直角尺的外角偏差计算公式为:
式(4)可以简化为
(b2-b1)
(8a)=(a)
当以直角尺的长边(H)为基准时(如图2(a)
(3)标准不确定度评定
①仪器(万工显)的示值误差引入的不确定度分量
(2)
仪器的示值误差为士(1+L/100)pm,由于实际测量过程
当以直角尺的短边(L)为基准时(如图2(b)
中采用纵、横向读数都很小,在测量范围内示值误差不超过
6o(。-2。)(x-2
士1pm,其区间半宽度为1um,按均匀分布处理,示值误差
(3)引入的不确定度分量为:
以上是在“万工显”上测量直角尺时,求解外角偏差的计
=1/3=0.577pm
算通式。当8a为正时,外角>90°;当a为负时,外角<90°。
②中央显微镜的瞄准误差引入的不确定度分量
影像法测量时,瞄准有“压线法”和“对线法”,由于直
3测量方法的不确定度分析
角尺测量中的读数在被测件同一侧,所以笔者采用瞄准准确度
(1)数学模型
较高的“对线法”。其对准误差为0.28pm,区间半宽度为
直角尺工作角的偏差可按式(1)计算。
0.14um,按均匀分布处理,仪器瞄准误差引入的不确定度分
(2)方差与传播系数
量为
对式(1)求偏导,则有
0.14/3=0.08
③“万工显”仪器分辦率引入的不确定度分量
显微镜读数(估读)最大误差为±0.1um,区间半宽
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