精密平板检测误差分析及影响因素

　　1　问题的提出

　　高精度0级等温平板是标准传递和高精度平台测量的基准·工矿企业广泛采用角差法检测其平面度·由于该方法测量原理、操作和数据处理都较复杂,检测人员若没有正确理解其检定误差的分布和检测中的特殊问题,将会直接影响检测准确度·本文拟对平板检定误差分布的分析和实际检测中总结出的经验对检测误差进行探讨·

　　2　检测实例

　　采用角差测量法,在专用桥板上安装分度值τ=0·01mm/m的合像水平仪或用自准直仪在被测表面按JJG117-78布置一定形式的检测点(图1),在由此划分成的若干截面上用节距法逐段测出被测截面上每点的斜率变化(角差),然后按下列各式计算出各测点对基准平面的偏差(见附表)·

　　式中,ai-测量值;

　　n-测量档个数;

　　δi-测量点i相对于两端连线的高度;

　　Δh-轮廓曲线对两端点连线的高度差·

　　由附表数值可得该平板工作面平面度

　　Δ=6.19-(-0.62)=6.81μm符合0级

　　3　精度分析

　　评定平板平面度检测精度的方法是先计算出每截面上各点对两端点连线的测量误差,再评定出整个工作面的测量误差·被测截面上

　　式中,Δ′i-测量点i对两端点连线的偏差;L-桥板跨距;c-仪器刻度值·由于各单次测量误差dai随机独立,则

　　两条中线只需算出b3和d3两点测量误差

　　全部25个测点测量误差见图2,最大测量误差在b2和d4点,次大点为a1和e5·测量误差最大值为2·3σ·自准直仪或合像水平仪单次测量格值0·8,取L=450mm,则dΔmax=4·14μm,公差要求12μm,故前例测量方法满足精度要求·按同样方法可计算出其他规格平板上各点的测量误差分布·

　　4　几个具体问题讨论

　　4·1　C3点多值现象

　　附表中,C3点出现四次产生三个数据,差值达4·06μm·有人认为是测量误差所致,其实是计算方法造成·规程规定,理想平面通过对角线e1a5的两端点且平行于另一条对角线e5a1,计算e5a1时两条对角线相交中点重合,即两对角线计算的C3点数值相同·而规程规定计算中线时用两端点连线计算,端点与边线中点重合,这样中线两端点完全脱离理想平面,出现C3点不重合而产生另两个数值·C3点多值可用分段计算法改进c1c5和e3a3两个截面的数据计算,对c1c5截面,先以c1c3两点连线计算,再以c3c5连线计算,计算结果例示附表·分段计算缩短了距离,使c3、c4和d3、b3点数据可靠性提高并避免c3点多值现象的出现·

　　4·2　平板安装水平误差

　　平板在检测前应调至水平·若平板存在较大安装水平误差,则由于桥板移动的直线性变动使水平仪示值中渗入误差·