淺析孔間距的測量方法與誤差

顧建森

（蘇州技師學(xué)院，江蘇 蘇州215009）

0 引言

在日常的檢測工作中,往往由于采用的測量方式和方法不夠得當(dāng),使得檢測結(jié)果不夠精確。實際的幾何量測量中,由于測量對象不同,其具體測量原理和使用的量具方法也是多種多樣的。但它們都有一個共同點(diǎn),無論哪一種測量,都是在一定的條件下,與某一標(biāo)準(zhǔn)量進(jìn)行比較,在比較中采用科學(xué)的測量原理,通過可靠的測量手段和方法,確定被測量與標(biāo)準(zhǔn)單位的數(shù)值關(guān)系,最終以一定的換算方式將結(jié)果顯示出來。測量誤差的絕對值越小，說明測得值越接近真值，因此測量精度就高。反之，測量精度就低。但這一結(jié)論只適用于被測量值相同的情況，而不能說明不同被測量的測量精度。接下來我們著重探討板類零件孔間距的測量方法對測量精度的影響。

1 測量方法及誤差

如圖1所示，用游標(biāo)卡尺對兩個孔的孔間距L進(jìn)行間接測量。

測量零件兩孔的孔間距有三種間接測量方法：

(1)測量兩孔直徑D1、D2和內(nèi)尺寸L1,其計算公式為：

(2)測量兩孔直徑D1、D2和外尺寸L2,其計算公式為：

(3)測量內(nèi)尺寸L2和外尺寸L1,其計算公式為：

零件在車間加工過程中，當(dāng)兩個孔用鉸刀加工完畢后，多數(shù)操作者會用游標(biāo)卡尺直接卡住兩個孔的孔壁進(jìn)行測量，就是前面所講的公式（1）。但是由于游標(biāo)卡尺的刃口部分在制作過程中，為了增加刃口的強(qiáng)度和耐磨性，而設(shè)計有一段狹小的窄面，寬度約為0.5mm左右，所以在與孔進(jìn)行接觸時，存在一定的誤差δ,圖2所示。如果在測量過程中，卡尺與兩孔軸線產(chǎn)生角度也會增加測量的誤差。角度越大測量誤差越大。

直徑越大的圓孔輪廓線越趨于平直，誤差δ的數(shù)值越小，測量后的尺寸誤差越小。直徑越小則反之。

由于誤差δ的存在，所以實際測量公式為：

公式（1）的實測尺寸偏小，即：L=L1-(D1+D2)/2-2δ

公式（2）的實測尺寸偏大，即：L=L2+(D1+D2)/2+2δ

公式（3）的實測方法誤差δ前后抵消，所以實測尺寸與實際尺寸較接近。但是由于測量次數(shù)較多，存在積累誤差，在實際中也很少使用此測量方法。

以Φ10的孔徑為例，卡尺的刃口寬度t=0.5mm,計算出誤差δ=0.01mm，兩個Φ10的孔間距測量誤差為2δ=0.02mm。這樣的測量誤差對于精度較高的零件來說無疑是非常致命的，影響零件的配合精度，從而影響整個產(chǎn)品的質(zhì)量。

2 減小測量誤差的手段

為了消除這種測量誤差，現(xiàn)在工廠里面多采用卡爪設(shè)計成帶圓弧面的游標(biāo)卡尺，圓弧面可以保證卡爪和圓孔內(nèi)表面形成線接觸如圖3所示。來保證孔間距的測量精度。測量時卡尺不能與零件產(chǎn)生歪斜，測量到圓孔的最大直徑位置，否則也會產(chǎn)生很大的測量誤差?；蛘邔蓚€孔內(nèi)裝入圓柱銷，用卡尺測量兩圓柱銷之間的距離，然后進(jìn)行直徑換算即可。

現(xiàn)在測量精度較高的有光學(xué)測量儀和三坐標(biāo)測量儀。

光學(xué)影像坐標(biāo)測量儀是影像儀本身的硬件CCD以及光柵尺,通過USB及RS232數(shù)據(jù)線傳輸?shù)诫娔X的數(shù)據(jù)采集卡中，將光信號轉(zhuǎn)化為電信號，之后由影像測量儀軟件在電腦顯示器上像，由操作員用鼠標(biāo)在電腦上進(jìn)行快速的測量。整個工序基本在幾萬分之一秒完成，所以可以把他看作是實時檢測設(shè)備，或者狹隘一點(diǎn)可以稱為動態(tài)測量設(shè)備。如果電腦配置附合要求，測量軟件絕對不會產(chǎn)生圖像滯后現(xiàn)象。根據(jù)客戶工件大小的不同，工作臺面也可以選擇不同的行程。光源亮度可調(diào)，可以在各種光線條件下選擇最合適的光源亮度。分為底光和表面光,可根據(jù)客戶的產(chǎn)品來進(jìn)行調(diào)節(jié)控制,以達(dá)到最好的效果.

三坐標(biāo)測量機(jī)是測量和獲得尺寸數(shù)據(jù)的最有效的方法之一，因為它可以代替多種表面測量工具及昂貴的組合量規(guī)，并把復(fù)雜的測量任務(wù)所需時間從小時減到分鐘。三坐標(biāo)測量機(jī)的功能是快速準(zhǔn)確地評價尺寸數(shù)據(jù)，為操作者提供關(guān)于生產(chǎn)過程狀況的有用信息，這與所有的手動測量設(shè)備有很大的區(qū)別。將被測物體置于三坐標(biāo)測量空間，可獲得被測物體上各測點(diǎn)的坐標(biāo)位置，根據(jù)這些點(diǎn)的空間坐標(biāo)值，經(jīng)計算求出被測物體的幾何尺寸，形狀和位置。

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