测长仪测头错位对内尺寸测量的影响

　　0　引言

　　在测长仪上做内尺寸测量采用的是比较差值法,先用仪器配套的Φ50mm标准环规对零位,然后换上被测环规比较两次测量的差值求得被测环规的尺寸。在测量中,仪器的调整不当、测勾的弯曲变形和测量杆与尾管外圆不同轴等因素会使两测头产生错位。这种偏移和错位存在于水平或垂直方向,也可能是两者在空间的综合。其本质是两测头中心连线与测量轴线不重合,因此会引起不容忽视的测量误差。下面对此情况进行分析。

　　1　球形测头错位情况分析

　　1.1　测头仅在水平面内有错位的情况

　　见图1,此时两球形测头的中心在测量轴线(仪器)上的距离为

　　式中, Y1为环规中心到测头中心的距离; Y为两测头中心在水平面内的错位量;R为环规的半径;r为测头的半径。式(1)对Y1微分得下式

　　仪器找到的转折点后ΔL=0,据上式可求得Y1=Y/2,即两测头中心到通过环规中心且平行于测量轴线的直线距离均为Y/2,见图2,设标准环规直径为D,被测环规直径为D1在无错位情况下比较测量结果为σ=D-D1在水平方向有错位情况时的结果为

　　1.2　测头仅在垂直面内有错位的情况

　　见图3,两测头中心在测量方向的距离为

　　式中,α为两球形测头中心连线与环规中轴线的夹角;Z为测头在垂直面错位量。

　　将式(3)微分:

　　可见,在垂直面内找到转折点后,测头中心连线与环规中轴线垂直,两测头中心位于环规轴线的垂直面内。见图4,误差

　　1.3　测头在立体空间内有错位的情况

　　立体空间有错位时可认为在水平和垂直方向均有错位,通过分析比较式(2)和式(4),可得出测头有立体错位时的误差计算公式

　　式中,,表示测头在立体空间里的错位量。

　　1.4　错位情况综合分析

　　标准环规尺寸为Φ50mm,测头直径为Φ2.3mm时,设测头错位量为0.5mm和0.3mm,由式(5)计算测量不同尺寸环规的比较差值误差见表1,根据表1绘制出图5。

　　观察图5可知,被测环规小于标准环规时,σD为正,表明被测环规的直径计算值比实际值小;被测环规大于标准环规时,σD为负,表明直径计算值比实际值大;两环规尺寸相同时,σD为0,表明错位对测量结果无影响。且错位量相同情况下,对尺寸小于标准环规的被测件,误差增加得很快。

　　2　提高测量准确度的途径

　　2.1　用定位芯棒消除错位的方法

　　特制一根能与小测钩Φ1.5mm的孔做滑动配合的芯棒,插入仪器读数装置方向测头内孔,调整尾管螺钉,使芯棒也能顺利通过尾管上的测头孔,取下芯轴再装上两个测头,此法可显著减小测头错位引起的测量误差。