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AG最新地址精密仪器课件

作者:bob    发布时间:2021-11-15 08:11     浏览次数 :


  精细仪器整体设想21设想办法概述 22设想使命阐发 23次要参数与手艺目标 24整体计划的订定 测控仪器整体设想,是指在停止仪用具体设想从前,从仪器本身的 功用、手艺目标、检测与掌握体系框架及仪器使用的情况和前提等整体 角度动身,对仪器设想中的全局成绩停止片面的假想和计划。 要思索的次要成绩有: 1设想使命阐发 2立异性构想 (所能到达的新功用,所完成的新办法,所反应出的新手艺, 新实际等) 3测控仪器多少设想准绳的思索 4测控仪器多少设想道理的推敲 5测控仪器事情道理的挑选和体系设想 6测控体系次要构造参数与手艺目标的肯定 7仪器整体的外型计划 仪器整体设想的终极评价,是以其所能到达 的经济目标与手艺目标来权衡,精度与牢靠性 目标是测控仪器设想的中心成绩。 21 1立异性设想---开辟性设想:没有参照产物,原创性 2顺应性设想:部分变动,电子式喷油安装,电子快门 3变型设想:规格尺寸的变动 整体设想后的手艺文件: 设想使命书或称手艺使命书; 光学、电器、气动、液压等道理图,机器活动简图; 总装配图、部件装配图、明细表; 整体设想陈述包罗计划阐发比力、设想道理、整体部 局、精度阐发等; 经济本钱评价。 211 产物建造历程 21 1体系工程在设想中的使用 2优化设想—三次设想手艺 优化设想: 成立数学模子,将精细仪器的设想成绩转化为数学规 划成绩,拔取设想变量成立目的函数,肯定束缚前提; 挑选最优化的计较办法; 按算法编写迭代法式; 操纵计较机选出最优设想计划; 对优选的计划停止阐发判定,能否满意设想请求。 212设想办法概述 三次设想手艺: 体系设想,参数设想,允差设想 3牢靠性设想 产物的牢靠性是指在划定前提和划定工夫内,完成划定功用 的几率 212设想办法概述 产物牢靠性阐发 产物的设想与研制中的牢靠性成绩 牢靠性实验 牢靠性统计评定 牢靠性办理 4计较机帮助设想 22 设想使命阐发 1利用请求 2仪器精度不愿定度 消费批量4消费服从 5事情情况 6宁静庇护 测控仪器的设想使命普通有三种状况: 1)设想者按照用户特地的需求,针对特定的测控工具,被测参数或 事情特征来设想公用的仪器。 2)设想者按照今朝市场需求,设想开辟通用产物和系列产物。在这 种状况下,设想者应对市场需求作普遍的调研,以肯定恰当的仪器技 术目标,到达以起码的产物系列和较全的仪器功用来笼盖最大的社会 需求。 3)设想者超前猜测,设想出先辈的新型产物,停止开辟性设想。 以上不怜悯况,对设想使命的阐发,其偏重思索的内容和方面是不 同的。凡是,设想使命的阐发包罗以下内容: 理解被测控参数的特性 1)理解精度、数值范畴(一维、二维、量值范畴)、量值性子 (单值、多值)、丈量形态(静态、静态)等请求; 按国度尺度严厉的界说肯定仪器事情道理理解测控参数载体的特性 机器与光学载体占多数。要思索载体的巨细、外形、质料、 重量、形态等 理解仪器的功用请求 是静态仍是静态、开环仍是闭环、一维仍是、单一参数 仍是复合参数、检测服从、丈量范畴、承载才能、操纵方法、 显现方法、主动诊断、主动庇护等。 理解仪器的利用前提 室内仍是室外、在线仍是脱机、连续仍是持续、情况情况。 理解国表里同类产物的道理和手艺程度 理解海内加工工艺程度及枢纽元器件的贩卖状况 设想使命 的阐发 24 次要参数和手艺目标 231 内容 精细仪器的次要参数是可以根本反应该装备的概貌和特性 的一些项目,它包罗精度参数、尺寸参数、活动参数、动力参 如微细加工装备精度参数表白能建造最细线条尺寸,尺寸参数是该装备所能加工硅片的最大尺寸,活动参数则是精细事情 台的活动速率,而动力参数则表白机电的功率、额定扭矩及照 相用的光源的功率等;构造参数是阐明整机、次要部件的次要结 构尺寸参数。又如精细计量仪器的手艺参数为:丈量精度、丈量 范畴、示值范畴、事情间隔、放大率、数值孔径、视场、焦距 等,根本上反应该类仪器的概貌。 24 次要参数和手艺目标 232 肯定办法 1,按照装备的用处肯定次要参数和手艺目标 2,按照丈量加工工具的次要 尺寸肯定次要参数和手艺目标 3,按照量加工精度肯定次要参数和手艺目标 (1)按照参数自己对仪器精度的影响 道理如图3-38所示。双刻线成像在主显微镜体系目镜的分划板平 面上(图中未示出)。用活络杠杆停止 测孔瞄定时,起首挪动事情台,使被测 孔壁的一侧与杠杆触球7相打仗,触球7 与工件打仗使测杆1环绕杠杆支点3轻轻 摆动,在目镜视场里,可察看到双线像 的挪动,不断到双线上的双刻 线像对中主显微镜平分划板上的米字线 为止,完成第一个读数。以后,挪动工 作台,使孔壁另外一侧与触球打仗,一样, 到双刻线像对中米字线为止,完成第二 个读数,经处置获得被测孔径。 图3—38 活络杠杆构造道理 2-反射镜3-杠杆支点 4-物镜 5-双线-工件活络杠杆的杠杆比计较 设想时,请求肯定光学杠杆长度 、机器杠杆 长度 和尺寸 的数值。对光学活络杠杆的主 要请求是对准精度,如今就从对准精度动身,来 肯定上述参数。 见图3-39,设瞄定时测球点有的位移,惹起 反射镜随之摆过 角,反射镜由地位I 摆到地位II。 当反射镜在地位I时,设双刻线 对I的成像地位在 光轴OO ,以是(3-25) 我们晓得双线对单线的对准,人眼间接的对准精度约为 不宜太短,由于可以伸出此附件壳体的杠杆长度要比l 为小,而杠杆伸出的长度越小,会低落了附件的利用的范畴。别的,l )间隔就是主显微镜物镜的事情间隔,对3倍物镜而言约为80mm。加大l 太小在构造安插上会带来艰难;同时l 太大,加上光源及电缆线,会使活络杠杆这一部门伸出太长,体积太大,也会影响它的利用范畴。 以是,在必然的对准精度前提下,衡量各方,普通能够取l 仪器中某些参数的肯定是从受力变形后对仪器精度的影响这一角度动身来思索的。可是,在阐发仪器构造受力发生变形以 及构造参数和变形之间的干系时,碰着的成绩是要把阐发的对 象加以模子化。即用一个甚么样的模子来替代实践的研讨工具 和接纳甚么样的办法来停止计较,这关于庞大的仪器来讲, 是个相称艰难的成绩, 2按照力变形对仪器精度的影响 2悬臂式丈量机横臂变形阐发及对丈量成果的影响 立柱受蜿蜒力矩形成横臂A点下沉量及转角 因为力变形而带来的偏差由以下两部门构成: 当构造参数或构造情势挑选不妥 或思索不周时,因为力变形会造 成很大的丈量偏差口因而在设想 初,就应在力变形计较的根底上 肯定仪器的公道参数,如参数选 择不妥,经计较后应实时修正, 不然会使设想失利。 4、按照装备或仪器中的单薄环节肯定次要参数和手艺目标 5、按照系列化请求肯定次要参数和手艺目标 6、按照产物牢靠性与本钱的请求肯定次要参数和手艺目标 24 整体计划的订定 1从道理长进步精度的准绳 2、阿贝准绳 活动学设想道理4变形最小准绳。 5基面合一准绳 6最短传动链准绳 7精度婚配准绳 8仪器零部件的尺度化、系列化、 通用化准绳 仪器牢靠性、宁静、维修与操纵便利准绳 10 构造工艺性好准绳 11 外型与粉饰恼人准绳 12 代价系数最优准绳 241 根本设想准绳 在仪器设想持久理论的根底上,构成了一些带有遍及性的或在必然场所下带有普 遍性的仪器设想所应遵照的根本准绳与根本道理。这些设想准绳与设想道理,作为仪 器设想中的手艺步伐,在包管和进步仪器精度,改进仪器机能,和在低落仪器本钱等方 面带来了优良的结果。 怎样在仪器的整体计划中遵照或得当地使用这些准绳与道理,即是在仪器整体设 计阶段该当凸起思索的一个内容。 阿贝Abbe准绳及其扩大阿贝准绳界说:为使量仪能给出准确 的丈量成果,必需将仪器的读数刻线尺安 放在被测尺寸线的耽误线上。大概说,被 测零件的尺寸线和仪器的基准线(刻线尺) 应次第排成一条直线。 因而,服从阿贝Abbe准绳的仪器,应契合 图3-1所示的摆设。仪器的尺度刻线尺与被测 件的直径共线。 举例阐明阿贝准绳 服从阿贝准绳的丈量1-导轨 2-唆使器 3-尺度线纹尺 用游标卡尺丈量工件的直径用游标卡尺丈量工件的直径。不契合阿贝 准绳。丈量时,举动量爪在尺架(导轨) 上挪动,因为导轨之间存在间隙,使举动 量爪发作倾斜角而带来丈量偏差,其值为 设S=30毫米, =1ˊ则惹起的偏差为 =30*00003=0009mm 用游标卡尺丈量工件的直径用千分尺丈量工件的直径 用千分尺丈量工件的直 径。契合阿贝准绳。如 果因为装置等缘故原由,测 微丝杆轴线的挪动标的目的 与尺寸线标的目的有一夹角, 则此时带来丈量偏差 设d=20毫米,偏差角 =1ˊ则惹起的偏差细小 到能够疏忽不计的水平。 比照用游标卡尺丈量工件的直径 用千分尺丈量工件的直径 丈量图 结论偏差和倾角φ成一次方干系,风俗上称 为一次偏差 偏差和倾角φ成二次方干系, 风俗上称为二次细小偏差 差发生的缘故原由 导轨间隙形成活动中的摆角因为尺度 刻线尺与被测件的直径不共线而带来 丈量偏差 导轨间隙形成活动中的摆角由 1)服从阿贝准绳普通形成仪器外廓尺寸过大,出格是对线值丈量范畴大的仪器,状况更加严峻。 2)多自在度丈量仪器,如图3-3所示的三坐标丈量机,或有线值测 量体系的仪器。很难作到使各个坐标标的目的或一个坐标标的目的上的各个平面 内均能服从阿贝准绳。 可见,阿贝准绳在量仪设想中的意义严重。 阿贝准绳被公以为是量仪设想中最根本的准绳之一,在普通的设想状况下应只管服从。 但在实践的设想事情中,有些状况不克不及包管阿贝准绳的施行,其缘故原由有二:如所示的三坐标丈量机,其丈量 点的轨迹是测头1的路程所组成 的尺寸线,而仪器读数线别离在 图示的X、Y与Z直线地位处,显 然,在图示状况下丈量时,X与 Y坐标标的目的均不平从阿贝准绳。 图3-3 此中图3-3a为XZ平面,测头1在该平面内的路程所组成的尺寸线 与Z标的目的读数线共线,但与X标的目的读数线相距为L,在该平面内不 契合阿贝准绳。 此中图3-3 b为YZ平面,测头1在该平面内的路程所组成的尺寸 线与Z标的目的读数线共线,但与Y标的目的读数线相距为L,在该平面内 不契合阿贝准绳。 图3-3 三坐标丈量机 2-被测工件结论:很多线值测 量体系的仪器,很难做 到使各个坐标标的目的或一 个坐标标的目的上的各个平 面内均能服从阿贝准绳。 基于上述实践状况,引出了扩大阿贝准绳的思绪和办法。 美国粹者布莱恩(JBBryan)倡议将扩大了的阿贝准绳表达以下: “位移丈量体系事情点的路途应和被测位移感化点的路途位于一条直线上。 假如这不克不及够,那末大概必需使传送位移的导轨没有角活动,大概必需用实践 角活动的数据计较偏移的影响。 它包罗三重意义,服从了这三条中的一条,即服从了阿贝准绳。即: 1)标尺与被丈量一条线)如没法做到则确保导轨没有角活动; 3)或应跟踪丈量,算出导轨偏移加以抵偿。 举几例来理解阿贝准绳扩大界说的使用。 以下实例的共性点:这些实例均接纳了静态跟踪丈量,AG最新地址随机抵偿丈量偏差 的办法。静态跟踪抵偿的办法是将监测体系与仪器主体牢固为一体,一旦颠末 统和谐定标,则抵偿的精度不变。 注:还可接纳尺度用具,对仪器停止定点丈量、改正的办法。这类办法的最大 缺陷是:仪器某标定点的定标前提与被测件在此标定点上的被测前提都应完整 一样,不然将形成更大的丈量偏差。 爱彭斯坦(Eppenstein)光学抵偿办法爱彭斯坦(Eppenstein)光学抵偿办法次要被使用于高精度测长机的读数体系 2.以静态准直仪为尺度器的电学抵偿办法以静态准直仪为尺度器来跟踪丈量一些高精度、数字式计量仪器导轨的直线 度偏差,并把测得的偏差值经电路处置后转换为响应的脉冲数,输入给计数器 或计较机停止偏差抵偿。其电路框图如图3-7所示。 电学抵偿办法道理框图•自准直道理:光芒经由过程位于物镜焦平面的分划板后,经物镜形 成平行光。平行光被垂直于光轴的反射镜反射返来,再经由过程物 镜后在焦平面上构成分划板标线像与标线重合。当反射镜倾斜 一个细小角度α角时,反射返来的光束就倾斜2α角。 •光电自准直仪:当以光电对准对线替代身工对准对线时,就称 为光电自准直仪。也有几种差别的范例,光电对准(对线)原 理与振子式光电显微镜的类似、光栅式或,精度较传统自 准直仪有所进步。 •数字自准直仪:基于DSP、计较机及CCD或CMOS手艺的新式 自准直仪 干预仪输出的旌旗灯号:一起间接送到计数器由数码显现;另外一起则经低通滤波器送到 加减门。 加减门的开闭决议于DA转换器的输出电压与主动准直仪的输出电压二者比力的 成果。假如两个电压均衡,比力线路无输出,加减门均封闭而无加减脉冲输出。 只需两个电压不相称,颠末比力线路,或把加秘诀翻开,或把减秘诀翻开。如许, 就有脉冲经由过程加秘诀或减秘诀输出,一起加到计数器计较机停止偏差抵偿;一起送 到128进位计数器,使DA转换器的输出电压和主动准直仪的输出电压到达从头平 衡,又使加减门封闭。以是抵偿的根本道理是:由主动准直仪测得的与导轨不直线 性成比例的输出电压,经由过程128进位计数器及比力线路,用干预条纹的脉冲当量 数相均衡,并将此脉冲当量数加到计数器计较机停止偏差抵偿。在全部丈量历程 中,抵偿是主动地持续地停止的。 尺度器事情点与被测点共线的平直度丈量体系在三坐标丈量机上配制尺度直尺和测微表,便可作直线度丈量。布莱 恩提出了一种服从阿贝准绳的构造规划。 平直度丈量体系的事情点该当位于垂直于滑块挪动标的目的的,并经由过程 被测的平直度的丈量点的标的目的线上。假如这不克不及够,那末,大概必需使 传送平直度的导轨没有角活动,大概必需用角活动的数据计较偏移的影 图中测微表6和尺度直尺5组合完成沿Z向的平直度丈量,测微表15和尺度直尺12组合完成沿Y向的平直度丈量。测端17即为Z向被测的平直度 的丈量点。因为仪器导轨的直线度偏差,Z向滑块挪动时,能够有Y向的 平移或在Y-Z平面内的倾斜,由此将惹起丈量偏差,为抵偿该偏差,布莱 恩提出:将测端17与测微表6的测端按图安插。如若安插为如图所示的A 激光光路边3丈量框架 4Z轴滑块 5尺度直尺 6测微表 激光干预仪10仪器底座 11丈量框架 12 尺度直尺 13隔振支承 14Y轴滑块 15 测微表 16压电晶体 17测端 关于y轴,固然y标的目的激光干 涉仪轴线的耽误线其实不经由过程 测真个中间,但y标的目的上有上 下两个激光干预仪7和9,这 两个干预仪的读数差用来作 为伺伏输入信一号,去驱动 支承在y向事情台一真个压电 晶体16,校订了滑块在挪动 过程当中能够发生的倾斜,即 消弭了y向事情台14的角活动。 因而从整机看,两个标的目的都 契合阿贝准绳,区分是z标的目的 安插在一条直线上,y标的目的采 打消弭事情台角活动的影响 的法子。 布莱恩准绳次要有两点: 滑块4没有角活动,若滑块4只要阁下平移,则因平移而惹起的测 头6的位移量和测端17的位移量是不异的,因而按照测头6的位移量 来改正丈量成果后,就消弭了因滑块4阁下平移酿成的丈量偏差; 如滑块4在挪动过程当中有角活动,那末设想应满意“平直度丈量 体系的事情点,该当位于垂直于滑板挪动标的目的的、并经由过程被测的平 直度的感化点的标的目的线上”的请求。图中就应使该测头6和17的测 球中间的连线的活动标的目的。由于只要如许安插时,当 滑块4有不大的转角时,测端17的位移量与测头6的位移量才相称。 关于平直度丈量也是契合布莱恩 准绳的,平直度丈量简图如图用 测端17侧工件的直线性ll,为了 消弭二标的目的滑块4在挪动过程当中 因为导轨不直线性所惹起倾 斜而带来的偏差,设置了由尺度 尺5和测微表6构成的平直度丈量 体系。 2、变形最小准绳及减小影响的步伐 变形最小准绳界说:应只管制止在仪器事情过程当中,因受力变革或因受温度变革而 惹起的仪器构造变形或仪器形态和参数的变革。 刻尺安装: 刀架4装在支座3上,因为事情台7挪动时发生的变形而 使刻画件6发生偏差。如刀架4零丁牢固在镜筒1上,因镜筒1,2之间 不颠末变形环节显微镜2瞄准基准尺5,且支座3只通报刻线和括 落刀活动,其变形偏差对刻画件6的影响就大大减小口 1.减小力变形影响的手艺步伐 要从整体设想上,或从详细的构造设想上,思索减小或消弭力变形的影响。 (1)一米激光测长机底座变形的抵偿 一米激光测长机构造道理:丈量头架3由电念头和变速箱 6经由过程闭合钢带7,电磁聚散器8动员在导轨上挪动。工件放在 事情台4上,事情台也可沿导轨挪动。牢固角隅棱镜9与尾座5 凝结在一同。可动角隅棱镜12与丈量头架3内的丈量主轴11固 结在一同,丈量主轴可在丈量头架内作5mm的轴向挪动。 装在干预仪箱体2内的激光器13收回的激光束经反射镜后由分 光镜14分为两路:一起到牢固角隅棱镜9;一起到可动角隅棱 镜12。这两束光在返回后发作干预。 1—底座 2—干预仪箱体 3—丈量头架 4—事情台 6—电念头和变速箱7—闭合钢带 8—电磁 聚散器 9—牢固角隅棱镜 10—尾杆 11—丈量主轴 12—可动角隅棱镜 13—激光器 14—分光镜 事情时: 第一步,仪器对零; 第二步,放上工件,开端丈量,这时候底座上既增长了重量,又改动了丈量头架及事情台 在底座上的地位, 底座就发生新的重力变形 假如尾座轴线相对导轨面在垂直平面内发作5″倾斜角的零位变革(见图3-12),设尾 座中间高为200mm,则此时惹起的零位的变更量为 为了消弭上述偏差的影响,此台仪器在整体规划时,采纳了以下步伐: 尽能够减小牢固角隅棱镜9和尾杆10在程度面内的间隔d。理论证实上述构造规划可以使因重力变形惹起的偏差大为减少。 20010 考证:图中地位 I是丈量头架3对零时的地位,此时, 丈量光束一起,由丈量角隅棱镜到分光镜之间的间隔为L 参考光束一起,由牢固角隅棱镜到分光镜之间的间隔为(S+d)。则此两路相关光束的光程差为 (3-3) 图3—12丈量头架地位变更的道理示企图 图中地位II为丈量头架在丈量时的地位,此时,尾座有倾角 ,由此而惹起 的尾杆零位变更量为 (见图3-12a),此中h为尾杆轴线离底座导轨面的 间隔。 丈量光束一起:由丈量角隅棱镜到分光镜之间的间隔为(L1+ -L),此中L 为被测零件长度。因为仪器规划满意上述、两个前提,故牢固角隅棱镜的 地位也有一个和尾杆标的目的不异、巨细相称的零位变更量 在丈量时,两种相关光束的光程差为(3-4) 式(3-4)减去式(3-3),就获得丈量时和对零时两个光程差的变革量为 (3-5) 即光程差的变革的恰好反比于被测长度L。 (2)光电光波比长仪消弭力变形的构造规划为减小力变形的影响,仪器规划以下: 第一,接纳了事情台、床身、基座 三层构造的情势。事情台1在床身2上移 动,床身2经由过程三个钢球支承在基座3上, 基座则用三个支点支在地基上。钢球支 承和基座支点地位上重合。如许,事情 时,不管事情台1如何挪动,事情台及 床身的重量一直经由过程三个球支承感化在 基座上,即基座遭到的三个垂直力只要 巨细的变革,而无标的目的和地位的变革, 并且这三个力又经由过程基座底下的三个相 对应的支点间接感化在地基上。因而, 在事情过程当中,基座变形根本不变稳定。 图3—13 三层构造情势的设想 1—事情台 2—床身 3—基座 4—V形槽支承面 5—平支承面板 6—圆锥形球窝支承面 第二,在光电光波比长仪中,光电显微 镜、牢固参考镜和干预体系的分光镜三 者之间的相对地位,请求严厉连结稳定。 因而规划上把这三者都装在与基座相连 的构件上。因为基座变形不变稳定,故 这三者之间相对地位也连结不变稳定。 从而包管了丈量精度。 图3—13 三层构造情势的设想 1—事情台 2—床身 3—基座 4—V形槽支承面 5—平支承面板 6—圆锥形球窝支承面 三个钢球的支承,其支承座构造各不相 •接纳这类支承座构造后,床身一经放到基座上,就契合定位准绳。这时候,床身 在纵向、横向及转角标的目的均无需再加诸 如螺钉、夹板等的限定,制止发生不良 的束缚所带来的附加内应力。 •不会因热变形而带来内应力。 •这类设想,既能主动定位,又无附加内 应力,在有些材料中,把它称之为无附 加内应力的主动定位设想,或称为契合 活动学道理的设想。作为一种设想道理, 在仪器设想中使用很广。 2.减小热变形影响的手艺步伐 减小热变形影响的手艺步伐有: 挑选适宜的质料,以减小线收缩的影响,或选用线胀系数相反的质料在某些敏感环节长进行抵偿; ,则温度偏差的改正公式为(3-6) 式中,L为被测件的尺度长度。 也可接纳及时抵偿法,比方: 1.如丝杠静态丈量仪,因为温度的影响,被测丝杠将伸长或收缩,别的,当情况温度、气压、湿度偏离尺度形态时,激光波长也将发作变革,这些都将带 来丈量偏差。因而,能够接纳在激光一起旌旗灯号中增减脉冲数的法子来停止抵偿 的计划。在抵偿时, 3、传动链-丈量链最短准绳丈量链界说:仪器中间接感触感染尺度量和被丈量的有关元 件,如被测件、尺度件、感触感染元件、定位元件等均属于测 在精细丈量仪器中,按照各环节对仪器精度影响水平的差别,可将仪器中的构造环节辨别为丈量链、放大唆使链和帮助 链三类。 丈量链的偏差对仪器精度的影响最大,普通都是1:1影响测 量成果。因而,对丈量链各环节的精度请求应最高。 因而丈量链最短准绳明显指一台仪器中丈量链环节的构件数 目应起码,即丈量链应最短。因而,丈量链最短准绳作为一条 设想准绳请求设想者予以服从。 基面合一:坐标体系一准绳以上设想准绳,普通都是从某台仪器整体动身思索的。而 坐标体系一准绳,则是对仪器群体之间的地位干系,互相依靠关 系来讲的,或次要是针对仪器中的零件设想及部件装配请求来 对零部件设想来讲,这条准绳是指:在设想零件时,该当使零件的设想基面、工艺基面和丈量基面分歧起来,契合这 个准绳,才气使工艺上或丈量上可以较经济地得到划定的精 度请求而制止附加的偏差。 图3—18 顶尖支承法测径向圆心晃悠 图3—19 V形支承法测径向圆心晃悠 比方,图3-18所示的零件,两个直径d 的设想基面及工艺基面均为中间线OO。在丈量时,若用顶尖支承停止(见图3-18),则丈量基准和设想基 准、工艺基准重合,此时能真正地反应d 的外形偏差也就反应到丈量成果中,带来附加的丈量偏差。 对仪器群体之间(主体系与子体系之间)的地位干系,相 互依靠干系来讲, 这条准绳是指:在设想某台仪器或此中的 构成部件时,招考虑到该仪器或该部件的坐标体系在主坐标 体系中的转换干系与完成转换的办法。 较庞大的测控体系,经常由机器体系、光学体系和光电变 换部门构成;偶然一个庞大的测控体系常常由几个子体系共 同来完成统一个丈量使命。这时候应将各个子体系的坐标都应 同一同来,同一到表征被测件地位的主坐标系中,即在设想 中要思索各子坐标系与主坐标系的转换干系,不然会带来测 量成果的紊乱。 图3-20 数控加工装备用刀具预调仪 1-事情台 2-床身(含X导游轨) 3-被测刀具 4-计较机监督器 5-CCD摄像头 6-立柱(含Z导游轨) 8-光源图3—21 数控加工用刀具 2-刀尖3-刀柄 为坐标转换的转角系数;为坐标转换的平移系数。 颠末转换,作到了两个坐标体系的基准同一。 刀具预调仪的主坐标系为,立柱6组成Z向坐标,并沿X导游轨位移 Z向滑架7上的CCD成像体系(包罗摄像头5和光源8)完成对刀尖的对准,刀尖 的尺寸和外形则由CCD光敏体面坐标系坐标 来肯定。 为了准确给出刀尖的尺寸和外形坐标,必需将 肯定的刀尖像坐标与主 坐标同一同来。即经由过程坐标转换矩阵将像坐标系转换到主坐标系中。经由过程标定 能够找到 坐标系相对 坐标系的转角转换系数 和坐标平移系数 图3-20所示为刀具预调仪的构造道理图,该仪器用于丈量刀具的刀尖部门参数,次要有刀柄长度和刀尖的扭转半径(见图3-21)。 其事情道理是: 5、精度婚配准绳 在对仪器停止精度阐发的根底上,按照仪器中各部门各环 节对仪器精度影响水平的差别,别离对各部门各环节提出 差别的精度请求和得当的精度分派,这就是精度婚配准绳。 6、经济准绳 经济准绳是统统事情都要服从的一条根本而主要的准绳。经济准绳反应 到测控仪器的设想当中,可从以下几方面来思索: 1)工艺性。挑选准确的加工工艺和装配工艺,从而到达节流工时,节省能 源,不单易于构造消费,并且低落办理用度。 2)公道的精度请求。精度的上下,决议了本钱的上下。因而各环节则应根 据差别的请求分派差别的精度。 3)公道选材。公道选材是仪器设想中的主要环节之一,从减小磨损、减小 热变形、减小力变形、进步刚度及满意很多物理机能上来讲,都离不开质料 机能。而质料的本钱又差价很大,因而公道选材是相当主要的一条。 4)公道的调解环节。设想公道的调解环节,常常能够低落仪器零部件的精 度请求,到达低落仪器本钱的目标。 5)进步仪器寿命。为进步仪器寿命要对电气元件停止老化和挑选;对机器 零部件中的易损体系接纳更公道的构造型式。固然这两方面的改良会使本钱 增长,但假如仪器寿命耽误一倍,即是使仪器价钱低落了一半。 六项设想准绳: 1、阿贝Abbe准绳及其扩大 2、变形最小准绳及减小变形影响的步伐 3、丈量链最短准绳 4、坐标体系一准绳 5、精度婚配准绳 6、经济准绳 以上六条根本准绳是浩瀚科技事情者在多年的设想理论中总结出的 实际功效,这些准绳颠末了持久理论的查验,并为大大都仪器设想者所 公认。 24 整体计划的订定 242 设想内容 1事情道理的设想 事情道理的设想是整体设想的枢纽,设想质量的优 劣取决因而否能有用地公道地使用设想道理,除使用现 有的设想道理外,设想者还可按照详细仪器停止缔造性 的设想,勇于开辟新的范畴,探究新道理,使仪器整体 计划立于不败之地。同时应准确地选用基准器件和活动 方法,以满意设想使命提出的各项设想请求;从而构成总 体计划的开端表面。 1、偏差均匀道理 在计量学中,操纵屡次读数取其均匀值,可以进步读数精度,即称之为均匀 读数道理。 1、偏差均匀道理 2、比力丈量道理 3、抵偿道理 以光学分度头 为例,当接纳单面 读数(单个读数头) 时,因为轴系晃悠 或度盘装置偏疼等 缘故原由,不成制止地 将使仪器带来读数 偏差。 图3—22 度盘装置偏疼示企图 图a中,设o为度盘多少中间,o为主轴反转展转中间,即度盘有装置偏疼。I为读数 头对准地位。则当主轴转过角时,度盘多少中间转至O1点(图b),此时,相 对读数对准地位I来讲,发生读数偏差为 (3-16) -装置偏疼,-度盘刻画半径。 如仪器主轴动弹时轴系有晃悠,其发生的读数偏差与上面阐发相似。假如,在度盘的对径标的目的上装置两个读数头,并取两个读数头读数值的均匀值作为度 盘在这一转角地位上的读数值。如许,度盘装置偏疼或轴系晃悠带来的读数偏差为正 的话,则对读数头II来讲,其读数偏差必为负,且二者的绝对值相称。因而,当存在 着度盘装置偏疼或轴系晃悠偏差时,对径读数取它们的均匀值,则可主动消弭读数误 图3—23测角仪对径读数构造 1-照明光源 2-聚光镜 4、9、13-直角棱镜5、11-物镜 6-梯形棱镜 10-合像分界楔12-秒尺 14-投影物镜 15、16、17-反射镜 18-投影屏 结论:多读数头构造均匀读数道理,在消弭轴系晃悠、度盘装置偏疼及度盘 刻画偏差等对读数精度的影响方面具有优良的结果。因而,均匀读数道理已成为 高精细圆分度丈量安装中一条主要设想道理,而为量仪设想所遍及正视和配合遵 2、比力丈量道理(一)位移量同步比力丈量道理 位移量同步比力道理次要使用于复合参数的丈量:渐开线齿形偏差,齿轮切 向综合偏差,螺旋线偏差,凸轮型面偏差的丈量 特性:这类复合参数普通都是由线位移和角位移,或角位移和角位移以必然 干系作互相活动而成。它们的丈量历程,实践上是响应的位移量之间的同步比 较历程,故在设想这类参数的丈量仪器中,构成了一种位移量同步比力的丈量 道理。这一道理的特性是契合按被测参数界说停止丈量的根本准绳。 已往的办法:接纳成立响应的机器的尺度活动,然后与被测活动比拟较的方 法,其成果是构造庞大,环节多,丈量链长,工艺难度大,出格当请求仪用具 有较大通用性时,成绩更加凸起。 近期的办法:因为激光、光栅、电子和微机手艺的开展,使位移量同步比力 由机器式向电子式开展,因为这类开展,使位移量同步比力道理在仪器设想中 得到了新的普遍远景。因而,丈量时由非同步比力变成了同步比力的历程。 图3—24 全能齿轮团体偏差丈量机道理图 1—圆光栅盘 2—切向滑板 3—长光栅尺 4—光栅头 5—刚性测头 6—被测齿轮 7—光栅头 图3-24是接纳电子式位移量同步比力道理所设想的全能齿轮团体偏差丈量机的 道理图。 由此可知位移量同步比力丈量道理的界说是:对复合参数停止丈量的近代庖法 是先别离用激光安装或光栅安装等测出它们各自的位移量,然后再按照它们之间 存在的特定干系由计较机体系间接进交运算比力而完成丈量。 第1齿丈量:先将刚性点触头5调至被测齿轮基圆的切线地位上,并与被测 齿轮的齿面打仗。丈量时,由齿轮顺时针动弹动员触头沿渐开线齿丈量开端前,齿轮持续扭转,触头截至挪动并在第1齿齿顶圆上滑过。 触头滑过齿顶圆后,在测力机构感化下,进入齿轮啮合地位中并与第2齿齿面接 触。此时齿轮反转,触头沿基圆切线齿齿面持续返回挪动,直至触头返回 至被测齿轮基圆的切线地位上,并与被测齿轮的齿面打仗时齿轮开端正转,开端 第二齿的丈量。 逐齿轮回上述正反转丈量历程,直至丈量完截面一切各齿。在丈量过程当中, 与齿轮一同动弹的圆光栅收回 脉冲旌旗灯号(为被测齿的实践分度角, 脉冲旌旗灯号(为采样 点序号)。两路旌旗灯号同时送入计较机,按仪器丈量道理所划定的法式停止计较, 显现及主动画出齿轮的截面团体偏差曲线a)为桥式差动电路,图3-25b)为双端差动电路。 (二)差动比力丈量道理 1.电学量差动比力丈量 电学量差动比力丈量能够大大减小共模旌旗灯号的影响,从而能够进步丈量 精度和活络度,并能够改进仪器的线性度。 上述每一个电路内都有两个光电元件,一个承受旌旗灯号光芒,另外一个承受统一光 源的恒定光芒。如许,温度变革、光源亮度变革等突变身分对其发生的影响可互 相抵消,同时,还可抵消旌旗灯号中的直流。从而可进步丈量精度和活络度,并可改 善仪器的线性度。 为线圈匝数,为氛围的 磁导率, 为氛围隙的截面积。 1-死心2-线差动式电感传感器 当工件5 尺寸改动,测杆4向上 挪动 ,因为上、下气隙的同步增 减,因此使上线圈的电感质变化, 总变革量为 关于非差动式电感线向上挪动惹起电感量的变革量为由上述两个公式能够看出,差动式电感传感器的活络度比非差动式进步一倍。 2.光学量差动比力丈量图3-27所示为双通道差动法“光谱透射比”丈量的例 按GB31026-1986,光谱透射比τ系透过的与入射的辐射能通量或光通量的光谱麋集度之比。图3—27 双通道差动法透过率丈量道理

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