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

⒈儀器概述

合象水平儀測(cè)量及計(jì)量器具說(shuō)明

機(jī)床、儀器導(dǎo)軌或其他窄而長(zhǎng)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(jìn)行檢測(cè)。常用的計(jì)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(diǎn)是測(cè)定微小角度的變化。由于被測(cè)表面存在著直線度誤差，計(jì)量器具置于不同的被測(cè)部位上，其傾斜角度就要發(fā)生改變。如果節(jié)距（相鄰兩測(cè)點(diǎn)的距離）一經(jīng)確定，這個(gè)變化的微小角度與被測(cè)相鄰兩點(diǎn)的高低差就有確切的對(duì)應(yīng)關(guān)系。通過(guò)對(duì)逐個(gè)節(jié)距的測(cè)量，得出變化的角度，用作圖或計(jì)算，即可求出被測(cè)表面的直線度誤差值。由于合象水平儀的測(cè)量精確度高，測(cè)量范圍大（±10mm/m），測(cè)量效率高，價(jià)格便宜，攜帶方便等優(yōu)點(diǎn)，故在檢測(cè)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(gè)棱鏡7、測(cè)量系統(tǒng)9、10、11以及放大鏡6所組成。使用時(shí)將合象水平儀放于板橋上相對(duì)不動(dòng)，再將橋板放于被測(cè)表面上。如果被測(cè)表面無(wú)直線度誤差，并與自然水平面基準(zhǔn)并行，此時(shí)水準(zhǔn)器的氣泡則位于兩棱鏡的中間位置，氣泡邊緣通過(guò)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(shí)際測(cè)量中，由于被測(cè)表面安放位置不理想和被測(cè)表面本身不直，導(dǎo)致氣泡移動(dòng)，其視場(chǎng)情況將出現(xiàn)如圖2-1c所示。此時(shí)可轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)量螺桿10，使水準(zhǔn)器轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)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(cuò)移量消失而恢復(fù)成一個(gè)光滑的半圓頭（圖2-1b）。測(cè)微螺桿移動(dòng)量s導(dǎo)致水準(zhǔn)器的轉(zhuǎn)角a（圖2-1d）與被測(cè)表面兩點(diǎn)的高低差h有確切的對(duì)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(lái)計(jì)數(shù)）。

如此逐點(diǎn)測(cè)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(cè)量微小角度變化的精密光學(xué)儀器，它適于測(cè)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(cè)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(cè)量被測(cè)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(cè)要素與平行光線比較，將所得數(shù)據(jù)用作圖法或計(jì)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(cè)量范圍（被測(cè)長(zhǎng)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(dá)到發(fā)射鏡11。立方棱鏡的對(duì)角面上鍍一半透明膜。由反射鏡11反射回來(lái)的光線，一半由此向上反射，聚焦成象在活動(dòng)分劃板3上。此分劃板位于目鏡2的焦平面上。從目鏡視場(chǎng)中，可以同時(shí)看到可動(dòng)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(chǎng)中的十字影象。若反射鏡11鏡面與光軸垂直 

若被測(cè)點(diǎn)位置使反射鏡座傾斜α角，則經(jīng)其反射后的光線，使活動(dòng)分劃板3上的十字象對(duì)固定分劃板“10”偏移-Δi。由絲杠測(cè)微機(jī)構(gòu)測(cè)出此位移量Δ2，便可知道反射鏡座相對(duì)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(shí)，儀器的分度值（線值）為200×0.005/1000=1/1000mm，或0.001mm。

所以測(cè)出了Δ2，也就測(cè)出了工件與墊鐵兩端接觸點(diǎn)相對(duì)于光軸的高度差Δi。

2．測(cè)量原理 

用自準(zhǔn)直儀/平直儀測(cè)量導(dǎo)軌直線度誤差，是將被測(cè)要素全長(zhǎng)，沿測(cè)量方向上等距各點(diǎn)的連線，相對(duì)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(cè)輪廓線上各測(cè)量點(diǎn)順次移動(dòng)，并從儀器讀數(shù)機(jī)構(gòu)中，讀出橋板（與輪廓接觸點(diǎn)）兩端高度差Δi，據(jù)此畫出誤差曲線，再按兩端點(diǎn)連線或最小包容區(qū)域法測(cè)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(zhǎng)度為1000mm，將導(dǎo)軌分為5段。

橋板在0—1位置時(shí)，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(diǎn)連線與基準(zhǔn)直線夾角為2″，即Δi=+2μm；

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

橋板在3—4位置時(shí)，讀數(shù)為1040，即Δ4=+40μm；

橋板在4—5時(shí)，讀數(shù)為980，即Δ5=-20μm，將各測(cè)點(diǎn)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(cè)量方法

1）將自準(zhǔn)直儀/平面度檢查儀沿導(dǎo)軌的長(zhǎng)度方向固定在靠近被測(cè)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(dòng)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(chǎng)中央。

5）將橋板移至導(dǎo)軌的另一端，要求在全長(zhǎng)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(chǎng)之外，可重調(diào)儀器的位置（調(diào)好后測(cè)量時(shí)不得再動(dòng)）。

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(duì)準(zhǔn)。記下第一個(gè)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(dòng)時(shí)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(jìn)行回測(cè)，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(cè)量的結(jié)果。若兩次度數(shù)相差太大，說(shuō)明儀器在測(cè)量過(guò)程中有移動(dòng)，應(yīng)檢查原因后重新測(cè)量。

9）以測(cè)定點(diǎn)O為基準(zhǔn)，算出1、2、┉5各測(cè)點(diǎn)的相對(duì)值Δi及累積值yi填入實(shí)驗(yàn)報(bào)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://www.astronvaut.cn/category.php?id=118

光學(xué)自準(zhǔn)直儀：http://www.astronvaut.cn/category.php?id=117

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

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

金屬正多面棱體：http://www.astronvaut.cn/category.php?id=119

高精度精密多齒分度臺(tái)：http://www.astronvaut.cn/category.php?id=120

精密測(cè)角儀：http://www.astronvaut.cn/category.php?id=123

比較測(cè)角儀：http://www.astronvaut.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(qǐng)參考：

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

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

光電自準(zhǔn)直儀 測(cè)量案例、測(cè)量方法：http://www.astronvaut.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(cè)；

2、導(dǎo)軌安裝過(guò)程中的直線度/平面度的檢測(cè)；

3、導(dǎo)軌安裝好后的直線度/平面度的檢測(cè)；

4、龍門/橋架等導(dǎo)軌直線度，平行度，垂直度，平面度等檢測(cè)；

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

6、多面棱體的檢定；

7、多齒分度臺(tái)的檢定；

8、其他平面，平臺(tái)等小角度偏移量的檢測(cè)；

9、圓柱/管道/炮筒等同軸度/直線度的檢測(cè)；