精密測量實驗-平面度-精品文檔

2024年3月15日發(作者：中國夢讀后感)

實驗7：合像水平儀測量平板平面度

一 實驗目的

1．掌握用合像水平儀測量平面度誤差的基本原理和方法。

2．使用兩種不同的測量方法測量并計算平面度誤差。

二 測量儀器說明

1．儀器說明：合像水平儀廣泛應用于測量平面和圓柱面對傾斜方向的傾斜度，

以及機床與光學機械儀器的導軌等的平面度、直線度和設備安裝位置的正確度。

2．實驗原理：合像水平儀是利用棱鏡將水準器中的氣泡像符合放大，來提高讀

數的精確度，利用杠桿、微動螺桿這一套傳動機構來提高讀書的靈敏度。所以被

測量件傾斜

0.1mm/m

時，就可以精確的在合像儀中讀出。

3．儀器規格：刻度分劃值0.01

mm/m

；最大測量范圍0~10

mm/m

，示值誤差

?1mm/m

范圍內

?0.01mm/m

，全部測量范圍內

?0.02mm/m

。工作面片面性偏

差0.003

mm

。水準器格值

0.1mm/m

。

三 實驗儀器及使用方法

圖1 合像水平儀外形 圖2 水泡的兩半影像

將合像水平儀（圖1所示）安置在被檢驗件工作表面上，由于被檢驗面的傾

斜而引起兩氣泡像的不重合（圖2（b）所示），轉動刻度盤，調整至兩氣泡象重

合（圖2（a）所示），此時可以得出讀數。其中，被測件的實際傾斜度

?

刻度值

?

支點距離

?

刻度盤讀數。

四 實驗的步驟說明

1．調整被測平板的水平。將水平儀放在平板中間互相垂直的兩個位置上，調整

支撐平板的三個千斤頂，使平板水平。先調整兩支點方向的水平，再調整只有一

個支撐端向的水平。

2．按被測平板的大小，確定布線方式和測量的點數。在本次試驗中，選取了9

個測量點，兩邊沿各留5

cm

，其不平度誤差不必計算在內。中間的400

mm

按每

段200

mm

分為兩段。

3．畫完線后，再簡單測量一下平板的水平位置，從而避免因為畫線引起被測平

面產生細微的傾斜，這個誤差被放大后，引起數據的失真。

4．按選擇的測線用水平儀進行測量。在測量過程中，由于被檢驗面的傾斜而引

起兩氣泡像的不重合，轉動刻度盤，一直到兩氣泡象重合為止，然后讀數，并按

照兩種不同的測量方法分別記錄下兩組數據。

5．數據處理：由于因為水平儀測出的數據是后一點相對于前一點的高度差，所

以首先應將測得的各點讀數換算為對同一坐標的坐標值。取原點的坐標值為0，

其余各點按測量方向將測得的讀數順序累積。

五 實驗數據列表及處理

本次實驗采用了兩種不同的測量方法，一是網格法，二是對角線法。下面分

別處理實驗數據求出平面度誤差。

（一）網格法測量平面度

網格法將基準建立在被測表面的左上角

a

1

點，然后使用水平儀按節距法測出

跨距前后兩點的高度差。將水平儀在各段上的讀數累加，可得到各點對起始點

a

1

點的高度差，通過基面旋轉可求出被測平面的平面度誤差。

1．用分度值

c

為0.01

mm/m

（2"）的合像水平儀測量400

mm

?

400

mm

平板

的平面度，采用網格法測得的實驗數據如圖3所示：（單位：格）

圖3 平面度測量線路與疊加結果

整個測量過程是封閉的，數據如圖3所示。從兩個測量方向

a

1

?c

1

?c

3

和

a

1

?a

3

?c

3

累加的

c

3

值理論上應該是相等的。但是存在著測量誤差，所以

c

3

的值

可能不同。其差值為

c

3

點的閉合差

?

：

??

?

(a

1

?c

1

?c

3

)?

?

(a

1

?a

3

?c

3

)?(-3.2?1.0?7.1-4.0)?(?8.1-9.0-3.5-1.1)??7.8

由于閉合差

?

線性值的絕對值在允許的范圍內，進行平差處理。

① 對于測量方向

a

1

?c

1

?c

3

測量線：

a

ij

'?a

ij

?

?7.8

?a

ij

??a

ij

?0.975

，

i?j?0,1,2

2?(2?2)8

② 對于測量方向

a

1

?a

3

?c

3

測量線：