直线度测量方法(直线度误差的测量和评定方法)

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直线度测量方法概述

直线度误差的定义为实际被测直线对理想直线的变动量。直线度误差的测量方法有间隙法、指示器法、水平仪法、自准直仪法、跨步仪法和坐标测量法。

按照其测量原理不同，直线度测量方法可分为三种方法：

第一种方法是定性检验法，主要有涂色检验法和量规检验法，此种方法只能检验产品是否合格，并不能的到具体的直线度为多少；

第二种方法是能直接读出直线度误差值，并不需要被测要素各点的数据，也不需要中间计算的测量方法。这种测量方法主要有光隙法，干涉法；

第三种方法是需要先获得分段处的测量点数据，再经过计算得到直线度误差值的测量方法。只有第三种方法需要对测得数据进行分析，才能获得直线度误差。

在进行直线度测量时，第三种方法的应用最为广泛，我们重点讨论第三类方法的单点测量不确定度。根据处理测得数据的方法的不同，第三类方法又可分为两类：

一类测量点测量结果不需要经过累积计算或坐标转换等处理，与直接测量方法相对应，测量点测量结果可看作是相互独立的，如坐标测量机法、光轴法、钢丝法，使用最多的是坐标测量机法；

第二类测量点直接测量的结果需要经过累积计算或坐标转换等处理，与间接测量方法相对应，此时测量点的测量结果或者与前面的测量或后面的测量有关，如水平仪法、自准直仪法、跨步仪法等。

根据测量原理不同，测量点直接测量不确定度的评定也不相同。下面对坐标法和自准直仪法进行分析，从而得到测量点直接测量不确定度。

直线度评定方法概述

直线度误差分为给定平面内、给定方向和任意方向的直线度误差等三种形式。本节分别讨论这三类直线度误差的评定方法。

1.给定平面内直线度误差的评定方法

（1）最小包容区域法

根据给定平面内直线度误差的定义，由两条平行直线包容实际被测直线S时，成“高、低、高”或者“低、高、低”三极点相间接触，则这两条平行直线之间的区域就是最小包容区域U（简称最小区域）。这成为给定平面内直线度误差最小区域判别准则。他们之间的宽度fmz即为符合定义的误差值。

（2）最小二乘中线法

最小二乘中线Lls是一条穿过实际被测直线S的理想直线，它所处的位置使实际被测直线上各点至它的距离的平方之和为最小。以该理想直线作为评定基准，取得各点相对于它的偏离值中的最大偏离值hmax和最小偏离值hmin。之差作为直线度误差值。在它上面的测点的偏离值取正值；在它下面的测点的偏离值取负值。

（3）两端点连线法

以实际被测直线S的首、末两点的连线lbe作为评定基准，取测得各点相对于它的偏离值中的最大偏离值hmax和最小偏离值hmin之差作为直线度误差值。在它上面的测点的偏离值取正值；在它下面的测点的偏离值取负值。

2.给定方向的直线度误差的评定方法

根据给定方向直线度公差带的形状，由两个平行平面包容实际被测空间直线S时，沿主方向（长度方向）上成“高一低一高”或“低一高一低”三极点相间接触，则这两个平行平面之间的区域就是最小区域U。也可按投影方向进行判别，其投影方向应垂直于主方向和给定方向。这称为给定方向的直线度误差最小区域判别准则。这两个平行平面之间的宽fMZ即为符合定义的误差值。

评定给定方向的直线度误差，也可采用最小二乘中线法和两端点连线法，按垂直于主方向和给定方向的投影方向确定数值，方法同给定平面的直线度。

3.任意方向的直线度误差的评定方法

（1）最小包容区域法

根据任意方向直线度误差的定义，由圆柱面包容实际被测直线时，其中具有最小直径fmz的圆柱面内的区域就是最小区域。该圆柱面的直径即为符合定义的误差值。

（2）最小二乘中线法

用轴线平行于实际被测轴线S的最小二乘中线lls的圆柱面包容该实际被测轴线时，取其中具有最小直径的圆柱面的直径fls作为误差值。

（3）两端点连线法

用轴线平行于实际被测轴线S两端点连线lBE的圆柱面包容该实际被测轴线时，取其中具有最小直径的圆柱面的直径fbe作为误差值。

上面分别介绍了直线度误差的评定方法，其中最小包容区域法最为严格准确，但计算相对复杂，两端点两线法虽然计算简单，但精度不高。因此最小二乘中线法应用最为广泛。