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【技术交流】-【自准直仪】用合象水平仪或自准直仪/平面度检查仪测量导轨的直线度误差【上海弘测】

用合象水平仪或自准直仪/平面度检查仪测量导轨的直线度误差【上海弘测】

 

⒈仪器概述

合象水平仪测量及计量器具说明

机床、仪器导轨或其他窄而长的平面,为了控制其直线度误差,常在给定平面(垂直平面,水平平面)内进行检测。常用的计量器具有框式水平仪,合象水平仪,电子水平仪 和自准直仪/平面度检查仪等。使用这类器具的共同特点是测定微小角度的变化。由于被测表面存在着直线度误差,计量器具置于不同的被测部位上,其倾斜角度就要发生改变。如果节距(相邻两测点的距离)一经确定,这个变化的微小角度与被测相邻两点的高低差就有确切的对应关系。通过对逐个节距的测量,得出变化的角度,用作图或计算,即可求出被测表面的直线度误差值。由于合象水平仪的测量精确度高,测量范围大(±10mm/m),测量效率高,价格便宜,携带方便等优点,故在检测工作中得到了广泛的采用。

合象水平仪的结构如图2-1a、b所示,它由底板1和壳体4组成外壳基体,其内部则由杠杆2、水准仪8、两个棱镜7、测量系统9、10、11以及放大镜6所组成。使用时将合象水平仪放于板桥上相对不动,再将桥板放于被测表面上。如果被测表面无直线度误差,并与自然水平面基准并行,此时水准器的气泡则位于两棱镜的中间位置,气泡边缘通过合象棱镜7所产生的影象,在放大镜6中观察将出现如图2-1b所出现的情况。但在实际测量中,由于被测表面安放位置不理想和被测表面本身不直,导致气泡移动,其视场情况将出现如图2-1c所示。此时可转动测量螺杆10,使水准器转动一个角度,从而使气泡返回棱镜7的中间位置,则图1中两景象的错移量消失而恢复成一个光滑的半圆头(图2-1b)。测微螺杆移动量s导致水准器的转角a(图2-1d)与被测表面两点的高低差h有确切的对应关系,即 h=0.01La(um)

式中 0.01—合象水平仪的分度值(mm/m);

L—桥板节距(mm);

a—角度读数值(用格数来计数)。

如此逐点测量,就可得到相应的ai值。


自准直仪/平面度检查仪是一种测量微小角度变化的精密光学仪器,它适于测量精密导轨的直线度误差(在垂直方向及水平方向的弯曲)及小角度范围的精密角度测量,也常用于不接触的精密定位。用自准直仪/平面度检查仪测量被测要素的直线度误差,是利用自准直仪/平面度检查仪的平行光线模拟理想要素(直线,)将被测要素与平行光线比较,将所得数据用作图法或计算法求出直线度误差值。

平面度检查仪的基本度量指标:

分度值 …… 1秒(0.005mm/m0.001mm/200mm)

示值范围……±500分度值

测量范围(被测长度)……约5米

仪器由本体及反射镜座两部分组成。本体包括一平行光管及一读数显微镜,其光学系统如图2—2所示。

光线由光源8发出,将位于物镜10焦平面的十字分划板6上之十字线,经立方棱镜9及物镜10形成平行光线,达到发射镜11。立方棱镜的对角面上镀一半透明膜。由反射镜11反射回来的光线,一半由此向上反射,聚焦成象在活动分划板3上。此分划板位于目镜2的焦平面上。从目镜视场中,可以同时看到可动分划板3上的指标线、固定分划板4上的数字刻线和十字分划板6在目镜视场中的十字影象。若反射镜11镜面与光轴垂直 

若被测点位置使反射镜座倾斜α角,则经其反射后的光线,使活动分划板3上的十字象对固定分划板“10”偏移-Δi。由丝杠测微机构测出此位移量Δ2,便可知道反射镜座相对于光轴(理想直线)的倾斜角α,如图2—3(b)所示。

仪器的角分度值为1″,以弧度值表示为5×10-0≈tg1″=0.005/1000=0.005mm/m。

当垫铁跨距为200 mm时,仪器的分度值(线值)为200×0.005/1000=1/1000mm,或0.001mm。

所以测出了Δ2,也就测出了工件与垫铁两端接触点相对于光轴的高度差Δi。


2.测量原理 

自准直仪/平直仪测量导轨直线度误差,是将被测要素全长,沿测量方向上等距各点的连线,相对于平行光线的角度变化,反映成高度变化。具体方法是,将安置仪器反射镜座的桥板,沿被测轮廓线上各测量点顺次移动,并从仪器读数机构中,读出桥板(与轮廓接触点)两端高度差Δi,据此画出误差曲线,再按两端点连线或最小包容区域法测得直线度误差值。

例:如图2—4(a),桥板的工作跨距L=200mm,导轨长度为1000mm,将导轨分为5段。

桥板在0—1位置时,读数为1002(图2—2固定分划板上读数为“10”,套筒1读数为2),表明0—1两点连线与基准直线夹角为2″,即Δi=+2μm;

桥板移至1—2位置时,读数为1015,表明1—2两点连线与基准直线夹角为15″,即Δ2=+15μm,桥板在2—3位置时,读数为995,即Δ3=-5μm;

桥板在3—4位置时,读数为1040,即Δ4=+40μm;

桥板在4—5时,读数为980,即Δ5=-20μm,将各测点读数及换算值列于表2—1。

根据表中数据画出误差曲线,如图2—4(b)所示,按最小包容区域法求出直线度误差值f-。

表2-1

测定点i

0

1

2

3

4

5

读数ai

(1000)

1002

1015

995

1040

980

相对值Δi (um)

0

+2

+15

-5

+40

-20

累积值yi (um)

0

+2

+17

+12

+52

+32


3.测量方法

1)将自准直仪/平面度检查仪沿导轨的长度方向固定在靠近被测导轨一端。

2)接通电源。

3)调整仪器目镜视度环,使活动分划板3上的指标线清晰。

4)将桥板12放在图2—4中的0—1的位置上,调整仪器本体及桥板,使从目镜中能看到十字刻刻线6的影象且位于视场中央。

5)将桥板移至导轨的另一端,要求在全长上都能从目镜中看到清楚的十字影象。如十字影象移出视场之外,可重调仪器的位置(调好后测量时不得再动)。

6)将桥板再次放到0—1的位置上(图2—4)调节读数鼓轮,使指示线与与十字影象对准。记下第一个度数a1。

7)将桥板依次移至图2—4(a)中之1—2,2—3,3—4,4—5各处。移动时要注意首尾衔接,记下各处度数a1、a2、a3、a4、a5.

8)再按4—5,3—4,┉┉至0—1进行回测,记下各位置读数。取同一位置的两次读数的平均值,作为测量的结果。若两次度数相差太大,说明仪器在测量过程中有移动,应检查原因后重新测量。

9)以测定点O为基准,算出1、2、┉5各测点的相对值Δi及累积值yi填入实验报告。

10)以适当比例按表2—1中的累积值yi作误差曲线,如图2—4(b)所示。按最小包容区域的判别准则(高—低—高或低—高—低)作两条平行直线包容误差曲线,沿纵坐标方向两包容直线间距离即直线度误差值f-。其合格条件为f-≤t-( t-——直线度公差)。




引用:

光电自准直仪:http://www.honc17.com/category.php?id=118

光学自准直仪:http://www.honc17.com/category.php?id=117

光电自准直仪附件:http://www.honc17.com/category.php?id=121

光电自准直仪软件:http://www.honc17.com/category.php?id=126

金属正多面棱体:http://www.honc17.com/category.php?id=119

高精度精密多齿分度台:http://www.honc17.com/category.php?id=120

精密测角仪:http://www.honc17.com/category.php?id=123

比较测角仪:http://www.honc17.com/category.php?id=124


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关于我司全系列【自准直仪】 技术方案,请参考:

光电自准直仪-平面度检查仪:http://www.honc17.com/category.php?id=45

光电自准直仪 附件、软件:http://www.honc17.com/category.php?id=48

光电自准直仪 测量案例、测量方法:http://www.honc17.com/article_cat.php?id=16


我们的光电自准直仪,主要用途是:

1、导轨安装前的导轨安装面的直线度/平面度的检测;

2、导轨安装过程中的直线度/平面度的检测;

3、导轨安装好后的直线度/平面度的检测;

4、龙门/桥架等导轨直线度,平行度,垂直度,平面度等检测;

5、转台/编码器/电机等等旋转角度定位和角度重复性的检测;

6、多面棱体的检定;

7、多齿分度台的检定;

8、其他平面,平台等小角度偏移量的检测;

9、圆柱/管道/炮筒等同轴度/直线度的检测;



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