真直度真平度量测

按一下以編輯母片標題樣式,按一下以編輯母片,第二層,第三層,第四層,第五層,*,Precision Metrology Lab,.,真直度、真平度量測,教授：范光照,1,真直度之量測,真直度,(straightness),在機件組合、機器台面等均極為重要，影響到單一機件之平行度、真平度及機件組合之精度，如平板之真平度和工具機轉軸之真直度等皆是。因此真直度之量測不可忽視。,2,Straightness measurement by straightedge,應用直規,(Straightedges),量測,常用直規為鑄鐵、工具鋼和花崗石材料製成。應用其作標準而量測平台或機械台之真平度如下圖所示：,3,應用直規量測,量測前需將墊上兩等高之組合塊規，支點需置於,貝塞爾,(Bessel),點之位置,(,即兩 支點距離約為直規全長之,0.5594,處,),。,量測時僅以塊規在不同位置作對比，以觀察檢驗塊規和直規間之間隙大小。此法僅觀察或感覺，並不十分方便。因此改用量錶會得到較佳效果，甚至可採用電子量錶,(,比測儀,),並與電腦連線。,量測時，探針接觸到直規並將支點探針之台座依待測方向做直線運動，不同位位置之量錶讀數即是各點之偏差量。,4,Straightness measurement by knife edge,應用刀邊直規,(Knife edge straightedges),刀邊直規常稱為刀口平尺，因為他有真直度極佳之邊緣。量測時以其穿透餘隙光檢查待測物件之真直度。此法想要達到高精度是相當困難的，但是判斷平面真直度為最有效且最迅速之法。,外形,應用情形,5,應用刀邊直規,另一種直規其形狀為三角形或四邊形，同樣應用其中任一邊以作為畫線、檢驗直邊或檢驗,V,字型導槽等工作。,外形,應用情形,6,電子水平儀 (Electronic Level),電容式 (Capacitance type),擺錘兩邊設有電極，若受待測工件影響導致間隙不同即產生的電容不同，形成角度的差異。,7,電子水平儀 (Electronic Level),電感式 (Inductance type),當基座因待測工件而傾斜時，內部擺錘因移動造成感應線圈電壓的變化。,8,Straightness measurement by electronic level,應用水平儀量測,因水平儀測值為角度，故需轉換成真直度，其量測原理如圖示。水平儀必須沿著待測物表面作直線移動，和以水平儀基座的長度做等距移動。此外，量測前須先將水平儀放在待測物的中央部位且略保水平。,9,Straightness measurement by autocollimator,應用自動視準儀量測,方式與水平儀量測方式極為相似，當自動視準儀固定後，將反射鏡置於待測物之機械平台,A,處，量測時反射鏡必須沿著直規或平行塊作導引，然後反射鏡移到,B,處，此時必須注意,AB,距離等於反射鏡基座之長度。所有量測數據均以斜線直表示，最後可得一曲線，由此曲線可計算出真直度誤差大小,10,11,Straightness measurement by laser & four-quadrant detector,12,Straightness measurement,13,Straightness Alignment,Aligning multi work pieces in a machine,Aligning lathe,14,Straightness analysis(1): linking end points,簡易法評估真直度,這種評量方式是以待測直線隻首尾兩點為基準，以水平儀原理之圖為例，首點為0，尾點為+12,m，,中間各點以首尾點連線之距離計算出來即可，如下所示，其真直度誤差為14,m。,15,Straightness analysis(2): Least squares method,最小平方和法(Least square method),為目前最常用之方法，數學原理為要找到穿越量測點群和各點距離的平方合為最小的直線方程式：,Y=ax+b,16,Straightness analysis (3):Minimum zone method,最小區間法,(Minimum zone method),這種評估方式是以符合最小偏差的理想直線作為基準。下圖為兩條平行線,l,1,、,l,2,可以包含所有量測的點且兩線間的距離為最小。,此法為,ISO R1101,標準中所規定的評估法，解法較複雜。,17,Flatness,應用在平板、工具機和三次元量床床台方面，因這些表面常被當成量測時之基準面,，若基準面之真平度不佳，將會影響量測品質,(,如右圖,),。,18,Flats,Large Metrology plate,Small Optical flat,19,Flatness measurement by straightedge,量測前需將量錶觸及直規，並調整支持架使直規之各量測點均在量錶可量測範圍。完成三條路徑之量測，下圖為量測情形：,20,Flatness measurement by electronic level,應,用水平儀量測,為量測真直度延伸，真平度之量測乃將待測平面作數條真直度之量測如下圖，並將各量測路徑所得之數據作適當的調整使相同號碼的數值需相同，再經分析後即可得到真平度的誤差大小。,21,Flatness measurement by autocollimator & laser interferometer,應用自動視準儀量測,其量測方式與水平儀相同，其角度最小數可達,0.2,秒。,應用雷射量測儀量測,對準工作較繁，雷射干涉儀與電腦連線使用、數值分析均方便。,22,平 板,(Surface plates),平板是機械工廠和精密量測室一種不可或缺的量具。,精確度極佳可作為校正量具及檢驗機械或畫線等之輔助工具。,以鑄鐵或花崗石為材料，經刮光或精密研磨成型。,鑄鐵平板其下方有肋條以減輕重量和加強其強度，鑄鐵經定性、消除內應力後，再加工磨平及刮花等工作而完成。,花崗石平板目前廣被採用，效果媲美於鑄鐵平板，但吸震效果不佳。,23,花崗石平板之優點,不變形,使用壽命長,有鑄鐵,7.5,倍的耐久性,受溫度變化影響較少,不起毛邊,抗腐蝕性高,不起黏著作用,表面不反光可消除眼睛疲勞,不感磁性,易清洗,維護費用節省,24,平板等級及支點(1),平板得精度通常依其表面加工後的真平度區分，可分為安0級、1級、2級三種。,平板安裝時其支點甚為重要，為了維持精密機械或設備的穩定性，必須做水平檢查外，尚須注意其支點的位置和數量。,支點分佈依據貝塞爾點之原則如下圖，以減少其變形，支點由三點作為水平位置調整，亦可增加兩個支點作為輔助。,25,平板等級及支點(2),26,真平度誤差之分析(1),最小平方和法,取樣方法有米字型及方格型兩種。應用線性迴歸方式尋找出一個參考平面，以此平面與各量測點之高度平方和最小，而真平度之大小為相對此參考平面最高點與最低點之差異。,27,真平度誤差之分析(2),最小區間法評估真平度,以符合最小偏差的理想平面作為基準。下圖為兩平行面,P,u,、,P,l,間，包含所有量測點且兩平面間的距離最小。此法為,ISO R1101,中所規定的評估法較複雜，在此不詳述。,28,