平面度

合像水平仪测量平面度

一、试验目的

1、熟悉合像水平仪的原理和使用方法；

2、掌握对角线法和网格法测平面度。

二、仪器结构及原理

合象水平仪是利用棱镜将水准器中的气汽象符合放大，来提高读数的精确度，利用杠杆、微动螺杆这一套传动机构来提高读数的灵敏度。所以被测量件倾斜0.01毫米/米时，就可精确的在合象仪中读出。实物如图1 所示。

图1、合像水平仪

光学合像水平仪的使用方法：将合像水平仪安置在被检验的工作面上，由于被检验面的倾斜而引起两气泡的不重合，则转动度盘，一直到两气泡重合为止，此时即可得出读数。被检件的实际倾斜度。原理图如图2所示。

图2、合像水平仪原理图

合像水平仪的水平零位：当合像水平仪处于水平位置时，气泡合像，合像水平仪的0·01mm/m刻线应在零位，1mm/m刻线也应该在零位附近，且当合像水平仪位置调转180°时，读数还在零附近,变化符合规定的要求。

合像水平仪读数零位一般选择分度盘上的零位刻线(读数值的绝对值在100

格以内)，调整合像水平仪分度盘旋钮(沿正方向或负方向)，当1mm/m刻线在单方向相对移动超过一个刻度时，读数零位会变化,但水平零值同样不会变。

合象水平仪的方向：保证分度盘旋钮一侧与截面线测量方向一致。可以正确反映平板工作面的实际高低情况(或凹凸情况)。

如果测量各截面线时水平仪器统一采取反方向(相对于前述规定),则不能正确反映平板工作面的实际高低情况(正好相反),但求得的平面度值依然正确。

如果测量各截面线时水平仪器的方向随意选择,不但会错误的反映平板工作面的高低情况(歪曲了平板工作面的实际形状),而且求得的平面度值也是错误的。

各截面线的测量方向：数据归一方法决定了各截面线的测量方向,截面线的测量方向本质上是规定了截面线上采集的数据点与采点位置的对应关系,另外水平仪器的方向应与截面线的测量方向一致。只要明确了截面线上采集的数据点与采点位置的对应关系和水平仪器的方向,截面线的测量方向的规定并不是必须的。但规定了各截面线的测量方向,肯定不会出错,所以建议按照规定的截面线测量方向进行测量活动,这样测量时可以避免不必要的混乱。

定位误差：测量前根据平板的准确度等级和水平仪器的分度值或分辨力,将被测平板调整到符合要求的水平状态,可以减小由于在垂直于截面线测量方向桥板相对于测量截面线的偏斜量引入的定位误差。

移动桥板时保证首尾衔接,确保在垂直于截面线测量方向桥板相对于测量截面线的平移量符合要求。可以减小因平板工作面表面形状误差引入的定位误差。

三、试验步骤

1、首先用水平仪将工作台调平；

2、在工作台上用铅笔画上网格，每段200mm；

3、调整好合像水平仪；

4、将合像水平仪放置在固定长度的桥板上，按照图3所示对网格法顺序进行测量并记录数据；

5、将合像水平仪放置在可伸缩的桥板上，按照图4所示对对角线法顺序进行测量并记录数据。

图3，网格法顺序

图4对角线法四、试验数据处理及误差分析

网格法

测量的数据如下表所示（单位：格）：

表二所示：

a和3c转换成等高，如下图所示:

首先用旋转法将表二中1

图5

图6

作两最低点连线的垂面，将各点按适当比例投影在垂面上。如下图所示；作投影

点外界多边形，该多边形为凸多边形。从图中看出，次高点01Z （23.7）位于由3个极低点00Z （5.1）22Z （5.1）20Z （10.3）构成的三角形内，故符合三角形准则，则该多边形在Z 方向上的最大距离16.0f =。

图7

因为桥板长度为200mm ，所以格值0.0052A lc m μ==。所以平面度误差

32.0f m μ=。

对角线法

测量数据如下图所示（单位：格）；

将以格为单位的读数换算成线值读数（

m μ）。水平仪的线值格值

0.005A lc =，在对角线上的格值 2.8A m μ=，边线上的格值2A m μ=。

首先根据表三中数据，画出6条测线的直线度误差曲线，如图8所示。

230.05 2.884.1b m m μμ?=?= 134.05 2.895.3

c m m μμ?=?

= a

312.55 2.835.1a m m μμ?=?=

b

232.28264.6a m m μμ?=?= 235.62271.2c m m μμ?=?=

C d

142.13284.2b m m μμ?=?= 335.28270.6b m m μμ?=?=

e f

g

图8

根据以上六幅图，被测表面9个测点的平面度偏差均已求出，如图8-g 所示。被测表面的平面度误差为

84.1084.1DL f m μ=-=