用合象水平儀或自準(zhǔn)直儀/平面度檢查儀測量導(dǎo)軌的直線度誤差【上海弘測】

⒈儀器概述

合象水平儀測量及計量器具說明

機床、儀器導(dǎo)軌或其他窄而長的平面，為了控制其直線度誤差，常在給定平面（垂直平面，水平平面）內(nèi)進行檢測。常用的計量器具有框式水平儀，合象水平儀，電子水平儀 和自準(zhǔn)直儀/平面度檢查儀等。使用這類器具的共同特點是測定微小角度的變化。由于被測表面存在著直線度誤差，計量器具置于不同的被測部位上，其傾斜角度就要發(fā)生改變。如果節(jié)距（相鄰兩測點的距離）一經(jīng)確定，這個變化的微小角度與被測相鄰兩點的高低差就有確切的對應(yīng)關(guān)系。通過對逐個節(jié)距的測量，得出變化的角度，用作圖或計算，即可求出被測表面的直線度誤差值。由于合象水平儀的測量精確度高，測量范圍大（±10mm/m），測量效率高，價格便宜，攜帶方便等優(yōu)點，故在檢測工作中得到了廣泛的采用。

合象水平儀的結(jié)構(gòu)如圖2-1a、b所示，它由底板1和殼體4組成外殼基體，其內(nèi)部則由杠桿2、水準(zhǔn)儀8、兩個棱鏡7、測量系統(tǒng)9、10、11以及放大鏡6所組成。使用時將合象水平儀放于板橋上相對不動，再將橋板放于被測表面上。如果被測表面無直線度誤差，并與自然水平面基準(zhǔn)并行，此時水準(zhǔn)器的氣泡則位于兩棱鏡的中間位置，氣泡邊緣通過合象棱鏡7所產(chǎn)生的影象，在放大鏡6中觀察將出現(xiàn)如圖2-1b所出現(xiàn)的情況。但在實際測量中，由于被測表面安放位置不理想和被測表面本身不直，導(dǎo)致氣泡移動，其視場情況將出現(xiàn)如圖2-1c所示。此時可轉(zhuǎn)動測量螺桿10，使水準(zhǔn)器轉(zhuǎn)動一個角度，從而使氣泡返回棱鏡7的中間位置，則圖1中兩景象的錯移量消失而恢復(fù)成一個光滑的半圓頭（圖2-1b）。測微螺桿移動量s導(dǎo)致水準(zhǔn)器的轉(zhuǎn)角a（圖2-1d）與被測表面兩點的高低差h有確切的對應(yīng)關(guān)系，即 h=0.01La(um)

式中 0.01—合象水平儀的分度值（mm/m）;

L—橋板節(jié)距（mm）;

a—角度讀數(shù)值（用格數(shù)來計數(shù)）。

如此逐點測量，就可得到相應(yīng)的ai值。

自準(zhǔn)直儀/平面度檢查儀是一種測量微小角度變化的精密光學(xué)儀器，它適于測量精密導(dǎo)軌的直線度誤差（在垂直方向及水平方向的彎曲）及小角度范圍的精密角度測量，也常用于不接觸的精密定位。用自準(zhǔn)直儀/平面度檢查儀測量被測要素的直線度誤差，是利用自準(zhǔn)直儀/平面度檢查儀的平行光線模擬理想要素（直線，）將被測要素與平行光線比較，將所得數(shù)據(jù)用作圖法或計算法求出直線度誤差值。

平面度檢查儀的基本度量指標(biāo)：

分度值 …… 1秒(0.005mm/m0.001mm/200mm)

示值范圍……±500分度值

測量范圍（被測長度）……約5米

儀器由本體及反射鏡座兩部分組成。本體包括一平行光管及一讀數(shù)顯微鏡，其光學(xué)系統(tǒng)如圖2—2所示。

光線由光源8發(fā)出，將位于物鏡10焦平面的十字分劃板6上之十字線，經(jīng)立方棱鏡9及物鏡10形成平行光線，達到發(fā)射鏡11。立方棱鏡的對角面上鍍一半透明膜。由反射鏡11反射回來的光線，一半由此向上反射，聚焦成象在活動分劃板3上。此分劃板位于目鏡2的焦平面上。從目鏡視場中，可以同時看到可動分劃板3上的指標(biāo)線、固定分劃板4上的數(shù)字刻線和十字分劃板6在目鏡視場中的十字影象。若反射鏡11鏡面與光軸垂直 

若被測點位置使反射鏡座傾斜α角，則經(jīng)其反射后的光線，使活動分劃板3上的十字象對固定分劃板“10”偏移-Δi。由絲杠測微機構(gòu)測出此位移量Δ2，便可知道反射鏡座相對于光軸（理想直線）的傾斜角α，如圖2—3（b）所示。

儀器的角分度值為1″，以弧度值表示為5×10-0≈tg1″=0.005/1000=0.005mm/m。

當(dāng)墊鐵跨距為200 mm時，儀器的分度值（線值）為200×0.005/1000=1/1000mm，或0.001mm。

所以測出了Δ2，也就測出了工件與墊鐵兩端接觸點相對于光軸的高度差Δi。

2．測量原理 

用自準(zhǔn)直儀/平直儀測量導(dǎo)軌直線度誤差，是將被測要素全長，沿測量方向上等距各點的連線，相對于平行光線的角度變化，反映成高度變化。具體方法是，將安置儀器反射鏡座的橋板，沿被測輪廓線上各測量點順次移動，并從儀器讀數(shù)機構(gòu)中，讀出橋板（與輪廓接觸點）兩端高度差Δi，據(jù)此畫出誤差曲線，再按兩端點連線或最小包容區(qū)域法測得直線度誤差值。

例：如圖2—4(a)，橋板的工作跨距L=200mm，導(dǎo)軌長度為1000mm，將導(dǎo)軌分為5段。

橋板在0—1位置時，讀數(shù)為1002（圖2—2固定分劃板上讀數(shù)為“10”，套筒1讀數(shù)為2），表明0—1兩點連線與基準(zhǔn)直線夾角為2″，即Δi=+2μm；

橋板移至1—2位置時，讀數(shù)為1015，表明1—2兩點連線與基準(zhǔn)直線夾角為15″，即Δ2=+15μm，橋板在2—3位置時，讀數(shù)為995，即Δ3=-5μm；

橋板在3—4位置時，讀數(shù)為1040，即Δ4=+40μm；

橋板在4—5時，讀數(shù)為980，即Δ5=-20μm，將各測點讀數(shù)及換算值列于表2—1。

根據(jù)表中數(shù)據(jù)畫出誤差曲線，如圖2—4(b)所示，按最小包容區(qū)域法求出直線度誤差值f-。

表2-1

3．測量方法

1）將自準(zhǔn)直儀/平面度檢查儀沿導(dǎo)軌的長度方向固定在靠近被測導(dǎo)軌一端。

2）接通電源。

3）調(diào)整儀器目鏡視度環(huán)，使活動分劃板3上的指標(biāo)線清晰。

4）將橋板12放在圖2—4中的0—1的位置上，調(diào)整儀器本體及橋板，使從目鏡中能看到十字刻刻線6的影象且位于視場中央。

5）將橋板移至導(dǎo)軌的另一端，要求在全長上都能從目鏡中看到清楚的十字影象。如十字影象移出視場之外，可重調(diào)儀器的位置（調(diào)好后測量時不得再動）。

6）將橋板再次放到0—1的位置上（圖2—4）調(diào)節(jié)讀數(shù)鼓輪，使指示線與與十字影象對準(zhǔn)。記下第一個度數(shù)a1。

7）將橋板依次移至圖2—4（a）中之1—2，2—3，3—4，4—5各處。移動時要注意首尾銜接，記下各處度數(shù)a1、a2、a3、a4、a5.

8）再按4—5，3—4，┉┉至0—1進行回測，記下各位置讀數(shù)。取同一位置的兩次讀數(shù)的平均值，作為測量的結(jié)果。若兩次度數(shù)相差太大，說明儀器在測量過程中有移動，應(yīng)檢查原因后重新測量。

9）以測定點O為基準(zhǔn)，算出1、2、┉5各測點的相對值Δi及累積值yi填入實驗報告。

10）以適當(dāng)比例按表2—1中的累積值yi作誤差曲線，如圖2—4(b)所示。按最小包容區(qū)域的判別準(zhǔn)則（高—低—高或低—高—低）作兩條平行直線包容誤差曲線，沿縱坐標(biāo)方向兩包容直線間距離即直線度誤差值f-。其合格條件為f-≤t-( t-——直線度公差)。

引用：

光電自準(zhǔn)直儀：http://mails.vlog8.com.cn/category.php?id=118

光學(xué)自準(zhǔn)直儀：http://mails.vlog8.com.cn/category.php?id=117

光電自準(zhǔn)直儀附件：http://mails.vlog8.com.cn/category.php?id=121

光電自準(zhǔn)直儀軟件：http://mails.vlog8.com.cn/category.php?id=126

金屬正多面棱體：http://mails.vlog8.com.cn/category.php?id=119

高精度精密多齒分度臺：http://mails.vlog8.com.cn/category.php?id=120

精密測角儀：http://mails.vlog8.com.cn/category.php?id=123

比較測角儀：http://mails.vlog8.com.cn/category.php?id=124

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關(guān)于我司全系列【自準(zhǔn)直儀】 技術(shù)方案，請參考：

光電自準(zhǔn)直儀-平面度檢查儀：http://mails.vlog8.com.cn/category.php?id=45

光電自準(zhǔn)直儀 附件、軟件：http://mails.vlog8.com.cn/category.php?id=48

光電自準(zhǔn)直儀 測量案例、測量方法：http://mails.vlog8.com.cn/article_cat.php?id=16

我們的光電自準(zhǔn)直儀，主要用途是：

1、導(dǎo)軌安裝前的導(dǎo)軌安裝面的直線度/平面度的檢測；

2、導(dǎo)軌安裝過程中的直線度/平面度的檢測；

3、導(dǎo)軌安裝好后的直線度/平面度的檢測；

4、龍門/橋架等導(dǎo)軌直線度，平行度，垂直度，平面度等檢測；

5、轉(zhuǎn)臺/編碼器/電機等等旋轉(zhuǎn)角度定位和角度重復(fù)性的檢測；

6、多面棱體的檢定；

7、多齒分度臺的檢定；

8、其他平面，平臺等小角度偏移量的檢測；

9、圓柱/管道/炮筒等同軸度/直線度的檢測；