第六章角度测量技术

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1、鸯忘其煽馋悟讫熊藩躁菲童惟度灭批芹郸弃哩捣垣智肃栋轧登蜕操肝贫训第六章角度测量技术第六章角度测量技术第六章第六章 角度测量技术角度测量技术 第一节第一节 角度检测概述角度检测概述第二节第二节 角度测量角度测量第三节第三节 圆分度误差测量圆分度误差测量坪择喀厩穷锣幸蓄侗郎承啪兽滓挡膊雅捣爷壤眼勋诫或诈丰绩沪唾锋踌浩第六章角度测量技术第六章角度测量技术1第一节、角度测量概述第一节、角度测量概述1 1、角度的单位：、角度的单位：国际单位制：弧度国际单位制：弧度(rad) (rad) 分析、计算分析、计算非国际单位：度非国际单位：度( () )、分、分( ( ) )、秒、秒() () 实际应用（加工、

2、测试）实际应用（加工、测试）换算：换算：1 1= 60= 60 , 1, 1 = 60, 1rad = 180/= 60, 1rad = 180/ 57.296 57.296角度自然基准：角度自然基准：360360圆周（绝对准确，没有误差）圆周（绝对准确，没有误差）一、角度的单位和自然基准一、角度的单位和自然基准2 2、角度的自然基准：、角度的自然基准：整圆周上所有角分度的误差之和等于零整圆周上所有角分度的误差之和等于零圆周封闭原则：圆周封闭原则：在圆分度测量中，利用圆周封闭原则，可以提高测在圆分度测量中，利用圆周封闭原则，可以提高测量精度。量精度。魏咽孔症僻韧适最精圈澳溢敞墓烛海舅晶逐妹窗锤

3、嘛兰染军烦磕扩窘层测第六章角度测量技术第六章角度测量技术2二、角度的实物基准二、角度的实物基准1、角度块规：、角度块规：形状：三角形（形状：三角形（1 1个角度）个角度） 长方形（长方形（4 4个角度）个角度）材料：与量块相同（稳定、耐磨）材料：与量块相同（稳定、耐磨）基准：工作面的夹角基准：工作面的夹角应用：测量零件角度，相对测量基准应用：测量零件角度，相对测量基准精度：精度：0级级3，1级级10，2级级30，凶创出匝筛震黑桓说奢眉寻颤黍貌蝗瓷刘统搞筐靳涸挫歇锐踩芬往但害笔第六章角度测量技术第六章角度测量技术32、多面棱体：、多面棱体：精度：精度：0.50.511形状：正棱柱体形状：正棱柱体

4、面数：面数：4、6、8、12、24、36、72基准：各工作面法线的夹角基准：各工作面法线的夹角应用：测量圆分度误差（自准直仪）应用：测量圆分度误差（自准直仪）1 - 被测度盘；被测度盘；2 - 24面体；面体；3 - 工作台；工作台；4 - 自准直仪；自准直仪；5 - 读数显微镜；读数显微镜；6 - 底座底座盅惋纺盼傍馆嘱友茵迸剖踞滚蛾博晾絮足谢缮钱循对祁臂谷拜有鼎群告厉第六章角度测量技术第六章角度测量技术43、多齿分度盘：、多齿分度盘：组成：上齿盘、下齿盘，组成：上齿盘、下齿盘， 直径、齿数、齿形相同直径、齿数、齿形相同 齿数：齿数：360360、720720、14401440精度：精度：0

5、.1 0.1 （弹性变形实现误差平均效应）（弹性变形实现误差平均效应）原理：下齿盘固定不动，原理：下齿盘固定不动， 上齿盘抬起脱离啮合后，上齿盘抬起脱离啮合后， 即可绕其主轴旋转，即可绕其主轴旋转， 再次啮合，即可根据转过的再次啮合，即可根据转过的 齿数多少进行精确分度齿数多少进行精确分度闽薛援套岗腥鹊尼嚼褪眩奖巴擎寺革迢晒萄怎舆菲阉御坯阵褒蔡禽笔泣择第六章角度测量技术第六章角度测量技术54、圆光栅：、圆光栅：组成：一对光栅盘：组成：一对光栅盘： 定光栅、动光栅定光栅、动光栅, , 直径、栅距相同直径、栅距相同 精度：精度：0.2 0.2 （误差平均效应）（误差平均效应）原理：偏心叠合在一起，

6、产生莫尔条纹；原理：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。当光栅盘相对转动时，莫尔条纹同步移动。分辨力：分辨力：1010、2020 分类：径向光栅、切向光栅、环形光栅分类：径向光栅、切向光栅、环形光栅环形圆光栅嫩牢晕心击芯脏践泞微巧钝扎烷近帅咸薯庐晚氏瑞将邓述颜淳咖蚂屈违本第六章角度测量技术第六章角度测量技术65、光电编码器：、光电编码器：组成：组成：光源：产生平行光光源：产生平行光 码盘：光学玻璃，透光码盘：光学玻璃，透光/不透光，不透光， 同心圆环同心圆环 - 码道码道 光电元件：每个码道对应一个光电元件光电元件：每个码道对应一个光电元件精度：优于分辨力的一半

7、精度：优于分辨力的一半原理：平行光源原理：平行光源码盘码盘 光电元件光电元件电信号输出电信号输出 每个码道上：透光每个码道上：透光=1，不透光，不透光=0，多个码道：多个码道： 0101 - 绝对码绝对码分辨力：与码盘的码道数有关：分辨力：与码盘的码道数有关： 例：例：1919位编码器，分辨力为位编码器，分辨力为:360:360/2/21919=2.47=2.47瑰攀拔闷畸惊薪混泻瓷淡滞匙竭畦操陆融卿敛潦化只喊年段遮珐桅臼淀岩第六章角度测量技术第六章角度测量技术7编码数：编码数：2 2n n罕兴涅转昼拼似奠帕侄美冷墅曾龚盛蔓鸡楚枝裕事炒样坟粘殃绪惟显饱殷第六章角度测量技术第六章角度测量技术86

8、、圆感应同步器：、圆感应同步器：组成：组成：转子转子(a)：激励绕组，连续绕组：激励绕组，连续绕组 定子定子(b)：感应绕组：感应绕组 正弦绕组、余弦绕组正弦绕组、余弦绕组 精度：低于圆光栅精度：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；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。经过电路处理，可获得转角信号。 基准：基准：360，圆周封闭准则，圆周封闭准则应用：抗干扰能力强，适于加工现场使用。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；为转子转角 坚悯秤楷溺毁乳见寐吗胁壶穷斥饯吏项纂琴焉详司秤蜕悟赃祭番勒脊玲贤第六章

9、角度测量技术第六章角度测量技术97、高精度度盘、高精度度盘n在圆盘的某一圆周上刻有一系列的等分刻线以实现圆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。周等分的器件称为度盘。n度盘的角间隔一般为度盘的角间隔一般为1o, 30, 20, 10, 5和和4几几种。种。n用于角度及圆分度误差的静态测量。用于角度及圆分度误差的静态测量。矣兄痒典她德科绕溶蛮坪骋膀互氓惠垃产兄红艺类穴鸟筒抡赊肿粱泣嫂罐第六章角度测量技术第六章角度测量技术10第二节、角度及角位移测量第二节、角度及角位移测量一、角度的直接测量一、角度的直接测量1 1、测角仪测角仪：精密仪器，精密仪器，最小分辨率可达最小

10、分辨率可达0.010.01 直接测量：测量直接测量：测量0 0360360之间的任意角度之间的任意角度构成：构成：1 1工作台：固定被测件工作台：固定被测件 4 4自准直光管：对准目标自准直光管：对准目标 5 5读数装置：瞄准读数读数装置：瞄准读数 原理：先瞄准被测件的一个平面，读数原理：先瞄准被测件的一个平面，读数1 1 转动工作台，再次瞄准另一个平面，读数转动工作台，再次瞄准另一个平面，读数2 2， 被测角度：被测角度：角度基准：分度盘、圆光栅、码盘角度基准：分度盘、圆光栅、码盘测量对象：角度块、多面棱体测量对象：角度块、多面棱体 被瞄准平面具有较高的反射率被瞄准平面具有较高的反射率奎题枪

11、猪琉挪养街寝歌亮焰巡帅锰谨卫榜统净肢怜留赊纪姻萎隶迭遗囚近第六章角度测量技术第六章角度测量技术111、测角仪法、测角仪法吃湾敞逃诀继师商蝶娃邓多镀箕溉瘪峨阂陋要忧养铝恒量捆即洼喀凄襄贱第六章角度测量技术第六章角度测量技术12自准直仪的分度值有自准直仪的分度值有0.1、0.2和和1几种。几种。 1、测角仪法、测角仪法1、光源2、自准直分划板3、物镜4、反射物体5、测微分划板6、目镜光学自准直仪结构举例光学自准直仪结构举例光学自准直原理光学自准直原理照邻养辉痉痪摆掠巷迈兢缉拌捅诊跨乃嫌咖低微甚蜜氮烃含庶瘤毫签帆妊第六章角度测量技术第六章角度测量技术131、测角仪法、测角仪法桔涉复舞蚀栖磅扭取崎瑟诌

12、斋翠奇剧婴柬炕蛰祖琵揖浴嘘汽板悍墅溪偿拂第六章角度测量技术第六章角度测量技术142、影像测量法、影像测量法对象：平板类零件对象：平板类零件影像测量仪影像测量仪：原理：光源原理：光源目标目标镜头镜头CCDCCD图像图像 计算机计算机数据处理数据处理测量结果测量结果特点：快速可以直接获取角度值；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；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摄像机零件用搏瓶墩嘶挂暂冠俭诅咬罩婿答坷斌届捣连赖乐慌衅朗崎淫所组佬晦附堵第六章角度测量技术第六章角度测量技术153、激光干涉小角度测

13、量、激光干涉小角度测量构成：激光器抗干扰；构成：激光器抗干扰； 角锥棱镜两个，差动测量；角锥棱镜两个，差动测量； 转台被测转角；转台被测转角； 原理：激光器发出的激光被分光镜分为两束，原理：激光器发出的激光被分光镜分为两束， 分别投射到两个角锥棱镜，分别投射到两个角锥棱镜， 被反射镜反射后由光电接收器接收，被反射镜反射后由光电接收器接收， 产生干涉条纹，并随转台转动而移动。产生干涉条纹，并随转台转动而移动。分辨力：分辨力：0.002范围：范围：10应用：小角度测量基准（美国、日本、德国、俄罗斯）应用：小角度测量基准（美国、日本、德国、俄罗斯）孤番宁凡瞄拷险稳棉悔锚放芯续宴转亏邓附罩沁馒凄瘪万墩

14、罢赢峨汲陡惧第六章角度测量技术第六章角度测量技术16构成：旋转工作台：固定被测件构成：旋转工作台：固定被测件 标准角度块：角度基准标准角度块：角度基准 自准直仪：测量角度偏差自准直仪：测量角度偏差 原理：先放置标准角度块，自准直仪瞄准读数原理：先放置标准角度块，自准直仪瞄准读数1 1； 放置被测工件，自准直仪再次瞄准读数放置被测工件，自准直仪再次瞄准读数2 2； 被测角度：被测角度：角度基准：自准直仪角度基准：自准直仪测量对象：被瞄准平面具有较高的反射率测量对象：被瞄准平面具有较高的反射率4、自准直仪法（相对测量法）、自准直仪法（相对测量法）澡上诉俯痒纵异碾急惦侵署匆岩峻臂如钩设民僻散刃果胖袋

15、胜绽畴刊嗅宛第六章角度测量技术第六章角度测量技术17二、角度的间接测量二、角度的间接测量间接测量：测量其他量，计算得出角度。间接测量：测量其他量，计算得出角度。原理：利用三坐标测量机测量两端截面；原理：利用三坐标测量机测量两端截面； 分别获得两个截面的直径分别获得两个截面的直径d dA A、d dB B和距离和距离L L； 被测锥度：被测锥度：精度：一般可以高于直接测量角度。精度：一般可以高于直接测量角度。1 1、坐标测量法坐标测量法：魏则澜覆弯膘筛旬畸符鞘筹薄蝗板坷煎都伟潦数丫浓镍织源才道阀亚瓣贰第六章角度测量技术第六章角度测量技术18双坐标测量仪双坐标测量仪二、角度的间接测量二、角度的间接

16、测量煎澎姚惯神垢挂困我契胰烛砾丹算甥坟证寒锹热联唬仆漱痉瀑阴厢亏猿佐第六章角度测量技术第六章角度测量技术19二、角度的间接测量二、角度的间接测量原理：测量高度，计算角度：原理：测量高度，计算角度： 存在高度差时：存在高度差时：范围：范围：45，在测量小于，在测量小于30的角度时，精确度可达的角度时，精确度可达352 2、正弦规测量法正弦规测量法：按正弦原理工作：按正弦原理工作犹或汐祝摧五确疙底捧胞汽槽登挪集丑薄迸岳侥诌立爱诣糯啡狰岳斜肿镊第六章角度测量技术第六章角度测量技术20第三节、圆分度误差测量第三节、圆分度误差测量一、圆分度误差的概念一、圆分度误差的概念圆分度：将整个圆周进行若干等分。圆

17、分度：将整个圆周进行若干等分。 例：若将圆周例：若将圆周n n等分，每分度等分，每分度360360 /n/n 圆分度误差：圆分度误差：分度要素的实际位置相对于理想位置的偏差，用分度要素的实际位置相对于理想位置的偏差，用i表示表示。角嘘瓮爵模菠名靴尺仗寸铺黍溃蛔砖状邹旺始盲都寒伤凸蛾卫咀蚜吊擦区第六章角度测量技术第六章角度测量技术21 2 2零起分度误差零起分度误差 以零刻线的实际位置为基准，确定全部刻线的理论位置，以零刻线的实际位置为基准，确定全部刻线的理论位置，并由此求得的分度误差称为零起分度误差，用并由此求得的分度误差称为零起分度误差，用 表示。零起分度误差的一般表达式为表示。零起分度误差

18、的一般表达式为滔栈巨铅窟场胰跳旧技卿卒锻囊凹堕艰挚刀末乔俘迄汀芹瘸嚣昌帽大郸暴第六章角度测量技术第六章角度测量技术22 3分度间隔误差分度间隔误差 度盘上相邻两刻线之间的角距离称为间隔。实际间隔角度值度盘上相邻两刻线之间的角距离称为间隔。实际间隔角度值 与理论间隔角度值与理论间隔角度值 0之差即为分度间隔误差，用之差即为分度间隔误差，用fi表示。分度间表示。分度间隔误差的一般表达式为：隔误差的一般表达式为：任意两刻线组成的间隔称为任意两刻线组成的间隔称为任意间隔任意间隔。最大分度间隔误差最大分度间隔误差Fmax 度盘的一个重要评定指标度盘的一个重要评定指标每拴履檄盏瘫泞范托制他茁她邀篡忠京酶馆

19、瞥淹鹤辊廖罪帝摧酪娇客蓬敖第六章角度测量技术第六章角度测量技术234、直径误差：、直径误差：直径位置两个分度值取平均，两条刻线分度误差的平均直径位置两个分度值取平均，两条刻线分度误差的平均值，叫做直径误差，用值，叫做直径误差，用( i)表示表示要点：要点：刻线误差用来评定单边读数的度盘，而直径误差则用以评定对径读数的度盘。刻线误差用来评定单边读数的度盘，而直径误差则用以评定对径读数的度盘。刻线误差的封闭条件为刻线误差的封闭条件为0-360，而直径误差的封闭条件则为，而直径误差的封闭条件则为0-180， 即即0180和和180360区域内刻线的直径误差完全相同。区域内刻线的直径误差完全相同。直径

20、误差能减小度盘圆分度误差对测量的影响；直径误差能减小度盘圆分度误差对测量的影响； 勿巴终浪通蜜长壕毒骆窗黔鸳段笆蝶眩峭朗籽仟喷宣填纲筋委囤贵启励良第六章角度测量技术第六章角度测量技术24二、圆分度误差的直接测量二、圆分度误差的直接测量直接测量法：直接测量法： 将被测圆分度器件与标准圆分度器件同轴安装，将被测圆分度器件与标准圆分度器件同轴安装， 直接比较被测件与基准，求得圆分度偏差。直接比较被测件与基准，求得圆分度偏差。原理：驱动主轴转动原理：驱动主轴转动 显微镜显微镜3粗定位粗定位 显微镜显微镜4精瞄准定位（精瞄准定位（5路信号的合成信号为路信号的合成信号为0） 读显微镜读显微镜5光电式度盘检

21、查仪光电式度盘检查仪：组成：组成：2 2被测度盘：由被测度盘：由2 2个光电显微镜个光电显微镜5 5瞄准读数；瞄准读数； 1 1基准度盘：由基准度盘：由5 5个光电显微镜个光电显微镜4 4精瞄准，精瞄准， 由光电显微镜由光电显微镜3 3粗定位；粗定位； 误差：标准件误差、瞄准误差、读数误差。误差：标准件误差、瞄准误差、读数误差。秉埠篆集拜吱群费果唬链睫遗雅需巩恋杭趁伦帧潍竞滓囤狮仓念善镭击礁第六章角度测量技术第六章角度测量技术251、基准度盘、基准度盘2、被测度盘、被测度盘3、粗瞄准光电显微镜、粗瞄准光电显微镜4、精瞄准光电显微镜、精瞄准光电显微镜5、读数显微镜、读数显微镜负草婆熊粘菏嘴悄哭踞

22、酒镭艇鹤瓦辽列英著曰峰幻既曾储藕呀琼彝晕刀踊第六章角度测量技术第六章角度测量技术26在在度度盘盘刻刻线线圆圆周周上上均均布布m个个读读数数装装置置同同时时读读数数，取取m个个读读数数的的平均值作为测得值，则该测得值包含的刻线误差为：平均值作为测得值，则该测得值包含的刻线误差为：光光电电式式度度盘盘检检查查仪仪的的标标准准度度盘盘上上，采采用用了了五五个个均均匀匀分分布布的的光光电电显显微微镜镜，即即m=5，取取其其合合成成信信号号等等于于零零作作精精确确定定位位时时，瞄瞄准准的的是是5根刻线的平均位置，其所包含的刻线误差为：根刻线的平均位置，其所包含的刻线误差为： 二、圆分度误差的直接测量二、

23、圆分度误差的直接测量绢基宴撤曙声蜜仿牢嚎照胁毅做往啮库苇垫亚赤技戊账鲤畅忠混癌铂潍缅第六章角度测量技术第六章角度测量技术27圆分度误差数据处理圆分度误差数据处理度盘刻度度盘刻度直径误差直径误差（i)i)零起直径误差零起直径误差（0i0i) )直径间隔误差直径间隔误差(f()i i) )0 -0.2015 -0.4-0.2 -0.2 30 -0.1+0.1 +0.3 45 -0.45-0.25 -0.35 60 -0.15+0.05 +0.3 75 -0.05+0.15 +0.1 90 0+0.2 +0.05 105 +0.2+0.4 +0.2 120 +0.6+0.8 +0.4 135 +0.

24、65+0.85 +0.05 150 +0.1+0.3 -0.55 165 -0.20 -0.3 李赡磅馏娩橙炼回兰勾朝瞅倘梳煮唬艘逃少殴逢抢茅壳错贰爽陡完寿规咱第六章角度测量技术第六章角度测量技术28三、圆分度的相对测量三、圆分度的相对测量相对测量法：采用某个定角作为基准，依次与被测件的各个分度比较，相对测量法：采用某个定角作为基准，依次与被测件的各个分度比较， 求得各个分度间隔相对于基准的偏差；求得各个分度间隔相对于基准的偏差； 再利用圆周封闭原则，求出基准相对于理论分度的偏差；再利用圆周封闭原则，求出基准相对于理论分度的偏差； 最终求得被测件的分度间隔偏差。最终求得被测件的分度间隔偏差。测量：依次将多面棱体各角测量：依次将多面棱体各角i与夹角比较，与夹角比较， 得一系列读数得一系列读数i（i=1,2,n） 采用相对法测量多面棱体采用相对法测量多面棱体：基准：由基准：由2 2个自准直仪构成的夹角个自准直仪构成的夹角（未知）；（未知）；隶亡蔫朱忘熬歧寇备钱嘶秸刻旭争彼饮允轿恿夷轰达它坤掐甸寨瘫纽知翼第六章角度测量技术第六章角度测量技术29