角度检测概述 1、角度的单位： 国际单位制：弧度(rad) → 分析、计算 非国际单位：度(°)、分(´)、秒(“) → 实际应用（加工、测试） 换算：1°= 60´, 1´= 60“, 1rad = 180/π°≈ 57.296° 角度自然基准：360°圆周（绝对准确，没有误差） 一、角度的单位和自然基准 2、角度的自然基准： 整圆周上所有角分度的误差之和等于零圆周封闭原则： 在圆分度测量中，利用圆周封闭原则，可以提高测 量精度 二、角度的实物基准 1、角度块规： 形状：三角形（1个角度） 长方形（4个角度） 材料：与量块相同（稳定、耐磨） 基准：工作面的夹角 应用：测量零件角度，相对测量基准 精度：0级:±3“，1级:±10“，2级:±30“， • 角度块可以单独使用，也可以根据被测角度大小 ，由两块或三块角度块组合使用 多值角度块 单值角度块 n角度块与长度量块一样，也有各种不同工作角的角度 块组合成套成套的角度块常见有94块组、36块组和 7块组三套 圆周分度器件： 圆周分度：将圆周等分，从而得到所需的角度称为圆分度 圆分度器件： 实现圆分度的器件如度盘、圆光栅盘、圆磁栅盘、圆感 应同步器、多面棱体和多齿分度台等均可作为圆分度标准 器（即角度的实物工作基准）。
还有些机械零件，如高精 度蜗轮、高精度齿轮及花键等也可视为圆分度器件 使用最普遍的是度盘和多面棱体 1、高精度度盘 • 在圆盘的某一圆周上刻有一系列的等分刻线 以实现圆周等分的器件称为度盘 • 度盘的角间隔一般为1o, 30´, 20´, 10´, 5´和4´ 几种 • 用于角度及圆分度误差的静态测量 2、多面棱体 精度：±0.5“～±1“ 形状：正棱柱体 面数：4、6、8、12、24、36、72 基准：各工作面法线的夹角 应用：测量圆分度误差（自准直仪） 3、多齿分度盘 组成：上齿盘、下齿盘， 直径、齿数、齿形相同 齿数：360、720、1440 精度：±0.1“ （弹性变形实现误差平均效应） 原理：下齿盘固定不动， 上齿盘抬起脱离啮合后， 即可绕其主轴旋转， 再次啮合，即可根据转过的 齿数多少进行精确分度． 4、圆光栅 组成：一对光栅盘： 定光栅、动光栅, 精度：±0.2“ （误差平均效应） 原理：直径、栅距相同,偏心叠合在一起，产生莫尔 条纹；当光栅盘相对转动时，莫尔条纹同步移动 分辨力：±10“、±20“ 分类：径向光栅、切向光栅、环形光栅 环形圆光栅 播放中……单击准备演示 环形莫尔条纹 6、圆感应同步器 组成：转子(a)：激励绕组，连续绕组 定子(b)：感应绕组 正弦绕组、余弦绕组 精度：低于圆光栅 原理：转盘相对定盘转动，在绕组中产生感应电势； 经过电路处理，可获得转角信号。
基准：360°，圆周封闭准则 应用：抗干扰能力强，适于加工现场使用 N 为极数，即转子连续绕组导 体数；θ为转子转角 三、角度测量的类型 圆周分度器件： 按测量对象可分为3种类型： 单一角度：例如，v形导轨的夹角、燕尾槽角度等； 圆锥零件的锥形角：例如，刀具的锥柄、机床主轴的锥孔等； 例如，分度盘、多齿盘、多面棱体以及 各种齿轮、花键等 角度的直接测量与间接测量 角度的绝对测量与相对测量 主 要 内 容 • §1 角度和圆锥角的测量 • §2 圆周分度误差的测量 • §3 能自动计数的角度测量技术 一、比较法 二、平台法 三、坐标法 四、用带圆周分度 装置的仪器测量 五、光波干涉法 §1 角度和圆锥角的测量 一、比较法 观察光隙 大小 用角度样板检查角度 用于车间， 属于间接测量 用角度极限样板检查角度 小端接触 大端接触 工件 工件 二、平台法 先测量长度尺寸再计算角度 属于间接测量 用于车间 在平台/平板上放置计量器具和工具实现测量 1．两内表面的夹角和内锥角的测量 2. 两外表面的夹角和外锥角的测量 平台测量一般是利用通用的量具、量仪(千分尺、 卡尺、百分表、比较仪等)、长度基准(量块)、辅助量具 (平板、平尺、直角尺、正弦规等)和其它辅助器具(圆柱 、心轴等)来测量零件的长度尺寸和角度尺寸。
由于测 量是在作为测量基准的平台上进行，因此称为平台测量 平台法属于间接测量，测量精度应按函数误差来分析 1．用等径圆柱和量块测两内表面的夹角和内锥角 量块尺寸 t r r 用等径圆柱测V形块夹角 V形块对称：测量尺寸 r 用等径圆柱测V形块夹角 r h2 -h1 P2 P1 V形块不对称 ： 测量尺寸 *用标准圆柱测量内燕尾槽的斜角 可用两对不等直径的标准圆柱 测量，也可用一对等直径的标准圆 柱测量 1） 用两对不等直径圆柱测量时， 将半径为r1和r2的圆柱先后塞进燕 尾槽内，并紧靠燕尾槽两内斜面， 用量块组试塞的方法确定或用测孔 径量具测定圆柱间的间距M1和M2 ，内燕尾槽的斜角可由下式确定： 测量尺寸：M1、 M2 2）用一对等径圆柱测量时，先测出M1，再在两圆柱下 垫上尺寸为a的量块，测出M2，则内燕尾槽的斜角为： 测量尺寸：M1、 M2 用钢球测内锥角 测量尺寸：A、 a 2. 两外表面的夹角和外锥角的测量 C’ C” 测量尺寸： 用等径圆柱测外锥角 正弦尺的结构如图所示正弦尺的上表面为工作面，在 正弦尺主体下方固定有两个直径相等且互相平行的圆柱体， 它们下母线的公切面与上工作面平行。
在主体侧面和前面分 别装有可供被测件定位用的侧挡板和前挡板，它们分别垂直 和平行于两圆柱的轴心线． 正弦尺 用正弦尺测外锥锥度 测出a,b两点的高度差为n则 锥度误差 正弦尺 原理： 测量高度，计算角度： 存在高度差时： 测量范围：45°，精度:3″～5″ 间接、相对测量 ＊小角度测量原理（检定自准直仪或水平仪） 1000mm 1um 三、坐标法（间接测量）图5—9 用万能工具显微镜测锥度 一维测长仪器一般仅用于前述的平台测量凡是带有二维或三 维坐标测量装置的测长仪器，均可实现平面角度的坐标测量 外锥 测量时应尽可能选择靠近锥体两 端的横截面A、B为测量截面，即 使轴向间距尽可能的大，每个截 面上各测三点坐标 (x1，y1, z1)、 (x2，y2，z2)、 (x3, y3, z3)、 (x4, y4,z4)、 (x5， y5, z5)、 (x6,y6,z6) 求得直径DA和DB，则锥体的锥度 又可用下式求得 **用三坐标测量机测量外锥体锥度 用三坐标测量机测锥度 图5一10 以x-y平面为基准， 在x-z平面测量测头的圆心坐标 内锥 z 用二维坐标测量仪也可实现上述测量，如在工具显微镜上， 采用光学灵敏杠杆测孔径的方法可测得内锥体的锥度，测量 原理如图所示。
将锥体在工作台上定位，且必须锥孔大端朝 上先在靠近大端处测得直径D1，再在被测锥的下面垫上尺 寸为H的量块，并保持测头纵向位置不变，测得靠近锥体小 端处的截面直径D2，则所测内锥的锥度即为 内锥 P34 **在工具显微镜上用测角目镜测量角度 各种角度样板和切削刀具上的角度、螺纹塞规和丝 杠上的牙型半角、齿条上的齿形角等均可在工具显微镜 上用测角目镜进行测量采用影像法测量时，需使工具 显微镜成像的平行光与被测角度所在平面垂直，通过调 焦即可在目镜视场内得到被测角边缘的轮廓象旋转目 镜分划板，使中央米字虚线分别与被测角两边轮廓对准 ，即可在目镜的读数显微镜中读数，两次读数值之差就 是被测的角度值 *影像测量法 对象：平板类零件 影像测量仪： 原理：光源→目标→镜头→CCD→图像 →计算机→数据处理→测量结果 特点：快速－可以直接获取角度值； 智能－无需瞄准和对准，自动测量； 精准－高放大倍率、亚像素细分 光源 准直透镜 工作台 物镜 CCD摄像机 零件 四、用带圆周分度装置的仪器测量 角度规、分度头、分度台、测角仪、经纬仪、万能工具 显微镜的测角目镜，以及万能工具显微镜和三坐标测量 机的测角附件等。
均有一个标准圆周分度装置(如光学分度盘、圆光栅盘、 圆感应同步器等) 常用的带分度装置的仪器有： 仪器特点 测量方法：绝对测量、相对测量 构成：1－工作台：固定被测件 4－自准直光管：对准目标 5－读数装置：瞄准读数 原理：先瞄准被测件的一个平面，读数α1 转动工作台，再次瞄准另一个平面，读数α2， 被测角度： 角度基准：分度盘、圆光栅、码盘 测量对象：角度块、多面棱体 被瞄准平面具有较高的反射率 2、测角仪测量角度——选题3 测角仪：精密仪器，最小分辨率可达0.01“ 直接测量：测量0～360之间的任意角度 底座 主轴 1自准直 望远镜 读数显微镜 立柱 平行光管 工作台12 螺钉8锁紧度盘和主轴13 螺钉7锁紧圆盘9和转臂3 一体 转臂 度盘和圆盘 光学自准直仪(望远镜) 1光源 2自准直分划板 3 物镜 4反射面 5测微分划板 6目镜 自准直仪（带有光源和分划板） 自准直仪的分度值有0.1″、0.2″和1″几种 a 0 o 绝对测量法 a 0 o 当两次读数分别在0刻线的 两侧时,较小的读数应加上 360度 相对测量法 构成：旋转工作台：固定被测件 标准角度块：角度基准 自准直仪：测量角度偏差 原理：先放置标准角度块，自准直仪瞄准读数α1； 放置被测工件，自准直仪再次瞄准读数α2； 被测角度： 角度基准：圆周分度装置、自准直仪 测量对象：被瞄准平面具有较高的反射率 瞄准器 :自准 直望远 镜 瞄准器 读数 圆分度器件 被测件 主轴 工作台 读数 a 测角原理 测量时先用瞄准器瞄准被测件上组成被测角的 第一个几何要素(可能是点、线、面)由读数装置 读得读数1 ，然后使圆分度器件、主轴、工作 台及被测件一起回转，直至瞄准器瞄准组成被 测角的第二个几何要素，读得读数2 。
根据被 测角的定义作简单的数据处理，便可得被测角 度值 (1)用自准直望远镜瞄准测量 被测件与自准直光管相对转动 (2)用自准直望远镜+平行光管瞄准测量 利用平面镜转动性质 提高对准精度! 。