长度计量第六章_角度及角位移测量分解

8. 底座
9.工件
手 动 旋 转 自 动 读 数
测角仪的瞄准方式示意图
测量时先用瞄准器瞄准被测件 上组成被测角的第一个几何要 素(可能是点、线、面)(如图中 ABC所示位置)，由读数装置读 得读数1 ，然后使圆分度器件、 主轴、工作台及被测件一起回 转，直至瞄准器瞄准组成被测 角的第二个几何要素(如图 A’B’C’所示位置)，读得读 数2 。根据被测角的定义作简 单的数据处理，便可得被测角 度值。
1.光源 2.自准直分划板 3.物镜 4.反射面 5.测微分划板 6.目镜

平行光管与反射镜即构成自准直光管（准直仪） 自准直法就是通过将被测量转换为反射镜的倾斜量进 行测量的，如测量直线度、平面度误差。

a
图a中，光源S发出的光，照 亮了位于物镜焦面上的分划 板，经物镜后成平行光束， 这样的简单光学装置即平行 光管。垂直于光轴的反射镜 反射回来的平行光束通过物 镜仍在分划板上的原来位置 成一实象。这种现象称为 “自准直”。
2.工具显微镜（绝对测量） 3.自准直仪
(相对测量） 4.激光干涉小角度测量仪（相对测量）
Hale Waihona Puke 间接测量 坐标测量 平台测量

其他测量方法
角度的直接测量法：
将被测角度与标准角度相比较而直接确定其实际角
度或偏差的方法。 凡带有圆周角度刻度盘及其细分读数装置的量仪 均可用做角度的直接测量。 如光学分度盘、圆光栅等， 这些仪器大多采用自准直光管瞄准，也有少数仪器采 用影象法瞄准或采用接触式瞄难。
ABC 180o ( 2 1 )
2. 工具显微镜 测量范围：
角度样板、螺纹的牙型角、齿 条上的齿形角以及刀具锥柄的锥角 等。采用影像法瞄准时，成像的平 行光应与被测角度所在平面垂直， 必须正确调焦使轮廓影像清晰。由 于对线精度高于压线精度，所以， 用分划板上的米线瞄准角轮廓时， 采用如图所示的对线方法，即让米 字虚线与轮廓边缘保持一个狭窄光 隙，以上光隙的宽度是否一致来判 断是否对准。
二．角度的自然基准和圆周封闭原则
自然基准：360°圆周角 圆周封闭原则：整圆周上所有角间隔的误差之和为零（圆 周内误差封闭的原理 ）
三．实物基准 实物基准：传统的角度实物基准是角度块规，后来是 以高精度等分360o的圆分度器件. 包括：高精度度盘、圆光栅、圆感应同步器、角编码 器、多面棱体、多齿分度盘 1.高精度度盘：常用于角度及圆分度误差的静态测量。 2.圆光栅：光栅盘的分辨率多为10,20,用于动态测 量。因其能自动瞄准读数，常用于高精度智能化仪 器及加工机械中。 3.圆感应同步器：包括激磁绕组（固定盘）和感应绕 组（动盘）两部分。由于抗干扰能力强，常用于加 工现场的测量。
第六章 角度及角位移测量
本章主要内容: 1. 角度的量值传递系统及圆封闭原则 2. 角度的各种测量方法 3. 圆分度误差的测量和评价
第一节 概述
一．角度单位及量值传递
角度单位：度（°），分（′），秒（″）和弧度（rad) 角度测量： 将被测角度与标准角度进行比较并确定被测角度的量值。 角度量值的传递过程： 逐级用高精度角度标准检定低精度角度标准。
影像法测角的瞄准 方法结构示意图
相对测量
单一角度的相对测量，是将被测角与角度块规或 其它角度基准进行比较，用小角度测量仪测得偏差值， 小角度测量仪的示值范围较小，一般的为10′，较大 的可至30′ ，也有更小的仅为1′ 。
1. 光学自准直仪
组成： 体外反射镜、带有物镜组的光管部件、自准直测 微目镜部件。
图5－3 多齿分度盘结构示意图 a)整体结构 b)弹性齿 c)刚性齿
实现小分辨率分度值可采用差动方式，如实 现 l 的分辨率时 上：36060/864=25， 下：36060/900=24 。
利用多齿分度盘测量角度块
第二节 单一角度尺寸的测量

直接测量
1.测角仪（绝对测量）
1.测角仪
测量范围： 角度量块、多面棱体、棱镜的角度、光楔的楔 角及平板玻璃两平面的平行度等。 用测角仪测量的工件一般用平行于被测角平 面的端平面定位，且要求构成被测角的被瞄 准平面具有较高的反射率。
1. 工作台
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2. 分度盘
3. 主轴 4. 自准直光管
5. 读数显微镜
6. 转臂 7. 平行光管
4.角编码器：将角位置定义成数字代码的装置，使用方 便，但难以实现微小分度。编码盘大多用光学玻璃制 成，上面有许多同心码道，每个码道上有许多透光和 不透光的部分，它们相间排列。 如果透光=1，不透光=0， 那么光电接收器的信号可以用数码表示：0101…---绝对码 码盘的分辨力与码盘的码道数关系：=360/2n 如：3位编码器，分辨力为：360/23= 45o
原理：
自准直分化板2和测微分划板5都位于物镜3的焦平面上。 光源1发出的光束照射自准直分划板2，由物镜3将分划板 像成至无穷远；经反射镜 或工件表面反射后，自准直分 划板2的像有由物镜再次成像在目镜测微分划板5的刻划 面上，用目镜6可观察到自准直分划板像与测微分划板零 位的相对位置，由此可确定反射面4的法线与光轴的夹角。
5.多面棱体：
形状是正棱柱体，体面数：4、6、8、12、36、72 以各工作面法线的夹角体现角度基准，分度精度可达0.5～ 1。常用于检定安装后的分度器件。常与自准直仪等读数系 统配合使用。应用于测量圆分度误差。
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多面棱体结构示意图
1. 被测度盘 4. 自准直仪
2. 多面棱体
3. 工作台
t与 角的关系为:
t tg2 α , f
t 2f α
如图b所示， 当反射镜倾斜一 a角时，则按光的 反射定律，将在 分划板上距O点 为t的O’点成象， 被测量就是通过t 反映出来的。
5. 读数显微镜 6. 底座
6.多齿分度盘：
结构：上齿盘、下齿盘，直径、齿数、齿形相同 齿数：360、720、1440 原理：下齿盘固定不动，上齿盘抬起脱离啮合后，即可绕 其主轴旋 转；再次啮合，即可根据转过的齿数多少进行精确分度。 特点：精度高，可达±0.1”的分度精度。具有自动定心、操作简单、寿命 长等优点。