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用合象水平儀或自準直儀/平面度檢查儀測量導軌的直線度誤差【上海弘測】
⒈儀器概述
合象水平儀測量及計量器具說明
機床、儀器導軌或其他窄而長的平面，為了控制其直線度誤差，常在給定平面（垂直平面，水平平面）內進行檢測。常用的計量器具有框式水平儀，合象水平儀，電子水平儀 和自準直儀/平面度檢查儀等。使用這類器具的共同特點是測定微小角度的變化。由于被測表面存在著直線度誤差，計量器具置于不同的被測部位上，其傾斜角度就要發生改變。如果節距（相鄰兩測點的距離）一經確定，這個變化的微小角度與被測相鄰兩點的高低差就有確切的對應關系。通過對逐個節距的測量，得出變化的角度，用作圖或計算，即可求出被測表面的直線度誤差值。由于合象水平儀的測量精確度高，測量范圍大（±10mm/m），測量效率高，價格便宜，攜帶方便等優點，故在檢測工作中得到了廣泛的采用。
合象水平儀的結構如圖2-1a、b所示，它由底板1和殼體4組成外殼基體，其內部則由杠桿2、水準儀8、兩個棱鏡7、測量系統9、10、11以及放大鏡6所組成。使用時將合象水平儀放于板橋上相對不動，再將橋板放于被測表面上。如果被測表面無直線度誤差，并與自然水平面基準并行，此時水準器的氣泡則位于兩棱鏡的中間位置，氣泡邊緣通過合象棱鏡7所產生的影象，在放大鏡6中觀察將出現如圖2-1b所出現的情況。但在實際測量中，由于被測表面安放位置不理想和被測表面本身不直，導致氣泡移動，其視場情況將出現如圖2-1c所示。此時可轉動測量螺桿10，使水準器轉動一個角度，從而使氣泡返回棱鏡7的中間位置，則圖1中兩景象的錯移量消失而恢復成一個光滑的半圓頭（圖2-1b）。測微螺桿移動量s導致水準器的轉角a（圖2-1d）與被測表面兩點的高低差h有確切的對應關系，即 h=0.01La(um)
式中 0.01—合象水平儀的分度值（mm/m）;
L—橋板節距（mm）;
a—角度讀數值（用格數來計數）。
如此逐點測量，就可得到相應的ai值。
自準直儀/平面度檢查儀是一種測量微小角度變化的精密光學儀器，它適于測量精密導軌的直線度誤差（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量，也常用于不接觸的精密定位。用自準直儀/平面度檢查儀測量被測要素的直線度誤差，是利用自準直儀/平面度檢查儀的平行光線模擬理想要素（直線，）將被測要素與平行光線比較，將所得數據用作圖法或計算法求出直線度誤差值。
平面度檢查儀的基本度量指標：
分度值 …… 1秒(0.005mm/m0.001mm/200mm)
示值范圍……±500分度值
測量范圍（被測長度）……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顯微鏡，其光學系統如圖2—2所示。
光線由光源8發出，將位于物鏡10焦平面的十字分劃板6上之十字線，經立方棱鏡9及物鏡10形成平行光線，達到發射鏡11。立方棱鏡的對角面上鍍一半透明膜。由反射鏡11反射回來的光線，一半由此向上反射，聚焦成象在活動分劃板3上。此分劃板位于目鏡2的焦平面上。從目鏡視場中，可以同時看到可動分劃板3上的指標線、固定分劃板4上的數字刻線和十字分劃板6在目鏡視場中的十字影象。若反射鏡11鏡面與光軸垂直
若被測點位置使反射鏡座傾斜α角，則經其反射后的光線，使活動分劃板3上的十字象對固定分劃板“10”偏移-Δi。由絲杠測微機構測出此位移量Δ2，便可知道反射鏡座相對于光軸（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。
當墊鐵跨距為200 mm時，儀器的分度值（線值）為200×0.005/1000=1/1000mm，或0.001mm。
所以測出了Δ2，也就測出了工件與墊鐵兩端接觸點相對于光軸的高度差Δi。
2．測量原理
用自準直儀/平直儀測量導軌直線度誤差，是將被測要素全長，沿測量方向上等距各點的連線，相對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，沿被測輪廓線上各測量點順次移動，并從儀器讀數機構中，讀出橋板（與輪廓接觸點）兩端高度差Δi，據此畫出誤差曲線，再按兩端點連線或最小包容區域法測得直線度誤差值。
例：如圖2—4(a)，橋板的工作跨距L=200mm，導軌長度為1000mm，將導軌分為5段。
橋板在0—1位置時，讀數為1002（圖2—2固定分劃板上讀數為“10”，套筒1讀數為2），表明0—1兩點連線與基準直線夾角為2″，即Δi=+2μm；
橋板移至1—2位置時，讀數為1015，表明1—2兩點連線與基準直線夾角為15″，即Δ2=+15μm，橋板在2—3位置時，讀數為995，即Δ3=-5μm；
橋板在3—4位置時，讀數為1040，即Δ4=+40μm；
橋板在4—5時，讀數為980，即Δ5=-20μm，將各測點讀數及換算值列于表2—1。
根據表中數據畫出誤差曲線，如圖2—4(b)所示，按最小包容區域法求出直線度誤差值f-。
表2-1
測定點i | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
讀數ai | (1000) | 1002 | 1015 | 995 | 1040 | 980 |
相對值Δi (um) | 0 | +2 | +15 | -5 | +40 | -20 |
累積值yi (um) | 0 | +2 | +17 | +12 | +52 | +32 |
3．測量方法
1）將自準直儀/平面度檢查儀沿導軌的長度方向固定在靠近被測導軌一端。
2）接通電源。
3）調整儀器目鏡視度環，使活動分劃板3上的指標線清晰。
4）將橋板12放在圖2—4中的0—1的位置上，調整儀器本體及橋板，使從目鏡中能看到十字刻刻線6的影象且位于視場中央。
5）將橋板移至導軌的另一端，要求在全長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之外，可重調儀器的位置（調好后測量時不得再動）。
6）將橋板再次放到0—1的位置上（圖2—4）調節讀數鼓輪，使指示線與與十字影象對準。記下第一個度數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。移動時要注意首尾銜接，記下各處度數a1、a2、a3、a4、a5.
8）再按4—5，3—4，┉┉至0—1進行回測，記下各位置讀數。取同一位置的兩次讀數的平均值，作為測量的結果。若兩次度數相差太大，說明儀器在測量過程中有移動，應檢查原因后重新測量。
9）以測定點O為基準，算出1、2、┉5各測點的相對值Δi及累積值yi填入實驗報告。
10）以適當比例按表2—1中的累積值yi作誤差曲線，如圖2—4(b)所示。按最小包容區域的判別準則（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：
光電自準直儀：http://www.a023.net/category.php?id=118
光學自準直儀：http://www.a023.net/category.php?id=117
光電自準直儀附件：http://www.a023.net/category.php?id=121
光電自準直儀軟件：http://www.a023.net/category.php?id=126
金屬正多面棱體：http://www.a023.net/category.php?id=119
高精度精密多齒分度臺：http://www.a023.net/category.php?id=120
精密測角儀：http://www.a023.net/category.php?id=123
比較測角儀：http://www.a023.net/category.php?id=124
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關于我司全系列【自準直儀】 技術方案，請參考：
光電自準直儀-平面度檢查儀：http://www.a023.net/category.php?id=45
光電自準直儀 附件、軟件：http://www.a023.net/category.php?id=48
光電自準直儀 測量案例、測量方法：http://www.a023.net/article_cat.php?id=16
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