精密测量与精微机械.pptxVIP

第七讲 精密测量与精微机械康宜华 李柱7.1 测量的意义普通心电图仪长程 心电图仪 俄国科学家门捷列夫说过，“没有测量就没有科学”； 生产一线的工人有 这样的精辟论断，“只要测得出，就一定可以做得出”； 华中科技大学的李柱教授有如此的口头禅，“测量是顶天立地的科技”。 测量是顶天的科学，最高科学桂冠诺贝尔自然科学奖项中很多与测量有关。X 射线的发现、核磁测定方法、扫描隧道显微镜、心电图。7.2 精密测量 在机械行业，零件的表面形貌均要通过 精密测量来实现。机械加工的表面不是一平 如镜的，即使加工手段再高明，在不同尺度下 放大观察，仍然是凸凹不平的 为了准确测量和描述加工表面的状况，采用表面粗糙度测量仪进行测量。 传统表面粗糙度测量仪由传感器、驱动器、指零表、记录器和工作台等主要部件组成，从输入到输出全过程均为模拟信号。采用针描法原理，针描法又称触针法 精密测量是精密工程的关键。精密工程的目标是达到下一个数量级，其最明显 的特点是需要超乎寻常地细心，以求达到精细化和更小的测量尺度。7.2 精密测量 在传感器测杆的一端装有金刚石触针，触针尖端曲率半径很小，测量时将触针搭在工件上，与被 测表面垂直接触，利用驱动器以一定的速度拖动传感器。此运动经支点使磁芯同步 地上下运动，从而使包围在磁芯外面的两个差动电感线圈的电感量发生变化。这种 仪器适用于测定 0. 02~10 μm 的 Ra 值。 仪器配有各种附件，以适应平面、内外圆柱面、圆锥面、球面、由面以及小孔、沟 槽等形状的工件表面测量。 电感传感器是测量仪的主要部件之一。7.2 精密测量 在传统的表面粗糙度测量仪的基础上，采用计算机系统对其进行改进后，通过 模／数转换将模拟量转换为数字量送入计算机进行处理，使得仪器在测量参数的数 量、测量精度、测量方式的灵活性、测量结果输出的直观性等方面有了极大的提高。 电子技术的进步，某些型号的表面粗糙度测量仪还可将表面粗糙度的凹凸 状况作三维处理，测量时在相互平行的多个截面上进行，通过模／数变换器，将模拟量 转换为数字量，送入计算机进行数据处理，记录其三维放大图形，并求出等高线图形， 从而更加合理地评定被测面的表面粗糙度，更加全面地描述表面。7.2 精密测量 z 向测量范围为100nm，z 向分辨率为5nm ，触针半径为2 nm ，测量力为0.0007 N ,x-y 工作台移动范围为 30 mm×30 mm ，步距为1. 25 nm。三维表面粗糙度自动测量仪对单刻线样板的二维测量结果 （Ra 二 4.5μm)对多刻线样板的二维测量结果对单刻线样板的三维测量结果 （SRa 二 4. 41 μm)对多刻线样板的三维测量结果7.2 精密测量 将光学原理用到测量上有其明显的特点，除了可采用非接触式测量，还可以获得 更高的测量精度。 在光切法测量方法中，光线通过狭缝后形成的光带投射到被测表面上，以它与被 测表面的交线所形成的轮廓曲线来测量表面粗糙度。光切显微镜 光学干涉法利用光波干涉原理将被测表面的形状误差以干涉条纹图形显示出 来，并利用放大倍数高（可达 500 倍）的显微镜将这些干涉条纹的微观部分放大后进 行测量，以得出被测表面的粗糙度。7.2 精密测量 三坐标测量机（ CMM, coordinate measuring machining ）一种新型高效的精密测量仪器。它的出现，一方面是由于自动机床、数控机床 高效率加工以及越来越多复杂形状零件加工需要有快速可靠的测量设备与之配套， 另一方面是由于电子技术、计算机技术、数字控制技术以及精密加工技术的发展。 基本原理：将被测零件放入它的测量 空间，精密地测被测元素上测量点的 x、y 、z 三个坐标值，将这些点的数值进行计算机数据处理，拟合成相关几何元素，经过数学计算得 出形状、位置公差及其他几何量数据。 通用的三维长度测量仪器，它的机械主体由三个相互垂直的测量轴及其各自的长度测量系统组成，结合测头 系统、控制系统、数据采集与计算机系统等构成坐标测量系统的主要系统元件。 通过机器运动系统带动传感器即测头实现对 测量空间内任意位置的被测点的瞄准；当瞄准实现时测头发出读数信号，通过测量系 统就可以得到被测点的几何坐标值。7.3 大尺度与视觉测量 视觉测试技术是在计算机视觉研究成果的基础上，结合测量学科的特点，采用定 量、精确的研究手段，在解决一系列关键技术后，将计算机视觉引人测量领域，拓展成 的一种新型的位移、尺寸测试技术。 视觉测量有非接触、速度快、信息量大等优点，可以满足现代在线测量的需要，应 用领域宽广。 各种各样的检查、测量和零件识别应用共同特点是连续大批量生产、对外观质量的要求非常高。通常这种带有高度重复性和智能性的工作只能靠人工检测来完成。 把计算机的快速性、可靠 性、结果的可重复性，与人