测控仪器设计第3章(4.3节).pptVIP

第三章 测控仪器总体设计;第一节 设计任务分析 第二节 创新性设计 第三节 测控仪器设计原则 第四节 测控仪器设计原理 第五节 测控仪器工作原理的选择和系统设计 第六节 测控仪器主要结构参数与技术指标的确定 第七节 测控仪器的造型设计;第一节 设计任务分析;;第二节 创新性设计;;一、创新设计思维能力的培养 突破“思维定势”的束缚。人们往往习惯于从已有的经验和知识中，从考虑某类问题获得成功的思维模式中寻求解题方案，这就是所说的思维定势。要克服心理上的惯性，从思维定势的框框中解脱出来，善于从新的技术领域中接受有用的事物，提出新原理、创造新模式、贡献新方法，闯出新局面。 敢于标新立异。创新思维的特点不仅是要突破“思维定势”的束缚，而且要敢于标新立异，即敢于提出与前人甚至多数人不同的见解，敢于对似乎完美的现实事物提出怀疑，寻找更合理的解法。 善于从不同角度思考问题，探索多种解法，设想多个可供选择的方案，这样，成功的几率必然成倍增长。我们称这种思维方法为多向思维或扩散思维。; ;式中， 为螺钉锁紧力； 为螺纹中径； 为螺纹升角； 为螺纹摩擦角； 为螺纹间摩擦系数； 为螺母压紧端面时的摩擦系数； 为螺钉、螺母、被连接件（或垫圈）材料的摩擦系数； 为螺纹牙形角； 为螺母锥形压紧端面锥角之半，通常压紧为平面时 ； 为螺母压紧端面的平均直径。 ;第三节 测控仪器设计原则;一. 阿贝(Abbe)原则及其扩展 阿贝原则定义：为使量仪能给出正确的测量结果,必须将仪器的读数刻线尺安放在被测尺寸线的延长线上。或者说，被测零件的尺寸线和仪器的基准线（刻线尺）应顺序排成一条直线。 因此，遵守阿贝(Abbe)原则的仪器，应符合图3-1所示的安排。仪器的标准刻线尺与被测件的直径共线。 举例说明阿贝原则 ;对比 ;再举一例： 用阿贝比长仪测量线纹尺的刻线间隔，被测尺寸线W和仪器基准线S在同一条直线上，故符合阿贝原则。如果由于导轨误差，基准读数显微镜和测量使读数显微镜支架在图示平面内产生 的转动，使基准读数显微镜的第二次瞄准位置 由 移到 此时带来的测量误差为： 因为：（1-cosφ）=2sin2φ/2 设d 被测线纹长度，且d=20mm，φ=1′， 则引起的误差为：Δ=20×（0.0003）2/2=9×10-7 mm 即误差微小到可以忽略不计的程度。; 1）遵守阿贝原则一般造成仪器外廓尺寸过大，特别是对线值测量范围大的仪器，情况更为严重。 2）多自由度测量仪器，如图3-3所示的三坐标测量机，或其它有线值测量系统的仪器。很难作到使各个坐标方向或一个坐标方向上的各个平面内均能遵守阿贝原则。 如图3-3所示的三坐标测量机，其测量点的轨迹是测头1的行程所构成的尺寸线，而仪器读数线分别在图示的X、Y与Z直线位置处，显然，在图示情况下测量时，X与Y坐标方向均不遵守阿贝原则。 其中图3-3 a)为XZ平面，测头1在该平面内的行程所构成的尺寸线与Z方向读数线共线，但与X方向读数线相距为L，在该平面内不符合阿贝原则。 其中图3-3 b)为YZ平面，测头1在该平面内的行程所构成的尺寸线与Z方向读数线共线，但与Y方向读数线相距为L，在该平面内不符合阿贝原则。 ; 图3-2 工件的直径测量 b）用阿贝比较仪测量 1—被测工件 2—工作台 3—底座 4—基准刻线尺 5—支架;图3-3 三坐标测量机 1-测头的触球 2-被测工件; 图3-3 a) ;基于上述实际情况，引出了扩展阿贝原则的思路和方法。 美国学者布莱恩（J.B.Bryan）建议将扩展了的阿贝原则表达如下： “位移测量系统工作点的路程应和被测位移作用点的路程位于一条直线上。如果这不可能，那么或者必须使传送位移的导轨没有角运动，或者必须用实际角运动的数据计算偏移的影响。 它包含三重意思，遵守了这三条中的一条，即遵守了阿贝原则。即： 1）标尺与被测量一条线； 2）如无法做到则确保导轨没有角运动； 3）或应跟踪测量，算出导轨偏移加以补偿。 举几例来了解阿贝原则扩展定义的应用。 以下实例的共性点：这些实例均采用了动态跟踪测量，随机补偿测量误差的方法。动态跟踪补偿的方法是将监测系统与仪器主体固定为一体，一旦经过统调和定标，则补偿的精度稳定。 注：还可采用标准器具，对仪器进行定点测量、修正的方法。这种方法的最大缺点是：仪器某标