注册 登录  
 加关注
   显示下一条  |  关闭
温馨提示!由于新浪微博认证机制调整,您的新浪微博帐号绑定已过期,请重新绑定!立即重新绑定新浪微博》  |  关闭

zct617的博客

欢迎博友来这里访问

 
 
 

日志

 
 
关于我

生于扬州,学前随父母去过西安、长沙、桂林、昆明、合川,小学在重庆,中学在上海,50年到北京国立高工读书,并在北京工作,70年来三线工作.82年定居成都.95年退休.游戏智慧是47年随父亲皈依贡戛活佛的法号.一生奉献于我国的计量事业,工作勤勤恳恳,刻苦钻研,事业略有所成.退休后致力于总结多年工作中的经验.子女均自立,一代更比一代强.尽享天伦之乐.

网易考拉推荐

两面法求平晶多截面平面度(原创)  

2017-03-10 19:39:51|  分类: 长度计量 |  标签: |举报 |字号 订阅

  下载LOFTER 我的照片书  |

两面法求平晶多截面平面度(原创)计量技术2016-447号稿件(修改稿)

张成悌

(中国测试技术研究院,成都 610021)

     文章指出目前所建立的平面基准只能给出两个相互垂直直径的截面轮廓直线度所确定的平面度因为用四面法检定标准平晶,只能得到一个直径截面的直线度[1][3]移相干涉仪的出现可以得到整个面的平面度,但是其基准平晶的整个面的平面度又是如何得到的,目前还没有看到基准平晶的整个面的平面度解决方法的报导[2][4][5][6]。文章介绍了两种基于原来四面法得到若干截面轮廓的直线度的基础上,再用“两面法”将各截面直线度联系在一个理想平面上求出多截面平面度(即整个面的平面度)的方法,及其实现的可能性

 平晶  多截面平面度   四面法  两面法

1.引言

目前在平晶检定中所给出的平面度实际是两个相互垂直直径的截面轮廓直线度所确定的平面度[1][3],但是要给出整个平面最小条件平面度或是地形图,首先必须得到对某一平面二维坐标的平面度偏差。而用四面法检定标准平晶,只能得到个直径截面的直线度所确定平面度移相干涉仪的出现可以得到整个面的平面度,但是其基准平晶的整个面的平面度又是如何得到的,目前还没有看到其基准平晶的整个面的平面度解决方法的报道[2][4][5][6]。基准平晶如不能给出它各点的平面度偏差进行修正,将直接影响移相干涉仪的量值统一。四面法检定平晶可以得到平晶一个任何截面准确的截面形状,因此只能给出两个截面的平面度,并不能把所有截面的截面形状建立在同一个参考平面上的平面度。如果能求出各截面两端点的共面性,即求出各截面两端点所在圆的平面度,再将各截面轮廓叠加在圆上两端点的平面度偏差上即可得到整个平面的平面度。若能解决一个圆上各点的平面度偏差,就能求出整个面的平面度。这就引申出两面法求平晶多截面平面度的方法。

2.基本方法与前提条件

  2.1 方法一

已经用四面法或五面法求出n个截面的各点直线度偏差,再用两面法求出各截面端点所在圆的平面度。再将各截面直线度叠加在圆上端点的平面度偏差上,即可得到平晶平面分布于各点的平面度偏差。如果此时不满足最小条件,可通过参考坐标的变换达到。

  2.2 方法二

    已经用四面法或五面法求出2个互相垂直截面的各点直线度偏差构成的平面度偏差,用两面法求出各圆的共圆平面度偏差。各圆分布n个点,且各圆两互相垂直截面上的点的平面度偏差应与両截面直线度的平面度偏差一致。即得到平晶平面分布于各点的平面度偏差,再作最小条件处理。

3.备定理

  3.1. 两平面方程之和仍是平面方程

       Z1=A1X+B1Y+C1

       Z2=A2X+B2Y+C2

       Z=Z1+Z2=AX+BY+C

       A=A1+A2, B=B1+B2,C=C1+C2 

  3.2. 两平面方程之差仍是平面方程

       Z1=A1X+B1Y+C1

       Z2=A2X+B2Y+C2

       Z=Z1Z2=AX+BY+C

       A=A1A2, B=B1B2,C=C1C2 

4.共圆各点的平面度

    平面上半径为R0圆上某点的平面度偏差可表示为F(R0,θi)θi为该点的逆时针圆心角。假定圆周上均匀分布n个点(n含有4的因子),当两块平晶互检时,一块平晶在R0圆上的平面度偏差为F1(R0,θi)。而另一块的平面度偏为F2(R0,θj)θj为另一块平晶在该点的逆时针圆心角。两块平晶在xy坐标是完全一致的。在xy坐标中,它们圆心是重合的,圆也是重合的,但直径截面只能有一个截面是重合的。开始时,F1(R0,θ0)F2(R0,θ0)重合,进行圆上各点距离的检定。依次将F1(R0,θ0)F2(R0,θ1)重合,再进行检定。……直到F1(R0,θ0)F2(R0,θ(n1))重合,作最后一圈检定。由于R0圆上各点的距离是在一次安装下进行测量的,所以各点的距离为两点的平面度偏差之和及其平行度部分。平行度是一个平面方程。两平晶在R0圆上各点距离可用下式表达: 

     

       Lij=F1(R0,θi)+F2(R0,θj)+A0Xi+B0Yi+C0                                                  (1)

    式中:A0Xi+B0Yi+C0 是两平晶的两个理想平面的平行度及平行的空气层厚度;

          Xi=R0Cos θi;

          Yi=R0Sin θi;

          θiθjF1F2两平晶受检点相对于初始截面θ0的逆时针夹角,θi=2iπ/n,θj=2jπ/n

    在第一次安装、对半径R0上各点Lij测量完毕后,其中平晶F1不动,平晶F2顺时针转θ=/n角,使F1(R0,θ0)F2(R0,θ1)重合,并进行Lij的测量。测量后再旋转θ=/n角,……直到F1(R0,θ0)F2(R0,θ(n1))重合,是最后一个测回。在n次测回中平晶F1R0圆上的每个点都与平晶F2R0圆上的每个点组合进行测量。将与F1(R0,θ0)组合的所有n次测量结果相加得到:

两面法求平晶多截面平面度(原创) - 游戏智慧 - zct617的博客

  两面法求平晶多截面平面度(原创) - 游戏智慧 - zct617的博客
    5.平晶多截面平面度

5.1方法1

n个直径截面的轮廓形状已经事先用四面法测出,只要将各截面直线度通过两端点叠加在圆上相应点的共圆平面度上,即可得到平晶多截面平面度。

5.2 方法2

在测量共圆平面度时,同时测量多个(m)同心圆每个同心圆测量n个直径截面的空气层厚度尺寸。事先已经用四面法求出两个互相垂直截面的直线度,并计算出平面度。对于最大圆即两相互垂直截面四个端点所在的圆上各点的平面度偏差可用公式(10)和公式(11)求出;其余各同心圆上各点的平面度计算与与最大圆的公式(10)和公式(11)相类似,公式(4)为计算的基础,理想平面通过该圆水平直径截面上两点,且与该圆垂直截面两点等距。求出公式(4)的系数a1b1c1,得到公式(12)和公式(13)。通过公式(10)和公式(11)可以计算出每个圆各点平面度的几何关系。但是每个圆与最大圆不是同一个理想平面,必须通过坐标变换统一到最大圆的理想平面上。这样计算出的平面度偏差才是平晶多截面平面度。F1平晶各圆上各点的共圆平面度f1(Rm,θi)为:

两面法求平晶多截面平面度(原创) - 游戏智慧 - zct617的博客 
两面法求平晶多截面平面度(原创) - 游戏智慧 - zct617的博客
   这里是理论上F(Rm,n/4)=cmF(Rm,3n/4)=cm,在实际中是会有差异的,它是由测量不确定度造成的。只要这个差异在允许范围内即可。如果不确定度超过允许要求,可以提高两垂直截面直线度的测量不确定度,或增加一至两块平进行两面法组合,同一块平晶有一组数据进行平均,提高测量不确定度即可。

 

    需要说明的是参考理想平面是通过水平直径方向的两个端点,且与垂直直径方向两端点平行的平面的平面。如需要最小条件平面度可改变参考面达到。

6.结论与实现的可行性及展望

上面的计算是求多截面平面度的数学模型,两个方案都能实现多截面平面度的计算。工作量第二方案要少一点。通过垂直截面两次测量结果的差异可以发现实测时的测量不确定度的大小,并可取其平均值作为最后结果,可提高测量精度。

实现此数学模型的设备可以是移相平面干涉仪,但是软件必须能够提取平晶组合任意一点的读数,并能按此数学模型进行计算的功能。要满足此功能要求需要重新编制移相平面干涉仪软件。这些应该不存在问题。实现此数学模型的设备也可以是卧式平面等倾干涉仪,目前等倾平面干涉仪是立式的,其为了克服重力引起的变形需要用三点支承于平晶0.7D处。这样只能保证平行于两支承点直径截面的自重变形可以忽略不计。其他截面的自重变形无法保证。所以立式平面等倾干涉仪不能实现此数学模型的测量。所以必须改用卧式平面等倾干涉仪。为了减少震动对测量的影响,应该是观测系统运动,平晶不动。用CCD采样并测量干涉环直径进行计算。平晶的安装与调整机构可以参考移相平面干涉仪的结构。实现卧式平面等倾干涉仪应该没有技术难题。制造卧式平面等倾干涉仪的成本会比移相平面干涉仪的售价低若干倍。

为了保证达到需要的测量精度,两种干涉仪都需要有较好的保温和控温系统。为便于量值传递最好两种干涉系统合并为一台仪器。

成本相对较低的立式移相平面干涉仪(带上挂标准平晶),可用基准平晶(具有多截面平面度修正量)进行检定,经过修正可以得到该仪器工作状态下标准平晶的多截面平面度(包括标准平晶自重变形在内)。用该仪器检定工作平晶时可以将其标准平晶的多截面平面度进行修正。基准平晶和工作平晶放置在工作台上应使其承受均匀分布的重力载荷,才可以忽略其自重变形的影响。这种仪器对于温度的影响也要做必要的处理。此立式移相干涉仪比卧式移相干涉仪操作会更方便些。

 

 

参考文献

1.张成悌,建立平面标准的研究----建立φ150标准平晶组,中国计量科学研究院1963计量科研成果,1965年存档

2.“平面检定系统”规程修订组,《平面度计量器具检定系统》规程修订说明,中国计量科学研究院,2013.1.

3.张成悌.平面等倾干涉仪检定规程的误差分析与实验数据.计测.1990年第1期p.55~56.

4.GJBJ 6221-2008 数字式激光平面干涉仪校准规范,国防科学技术工业委员会发布,2008.3.

5.张成悌,关于移相平面干涉仪的一些问题,http://zct617.blog.163.com/blog/

6.武旭华300mm移相干涉仪的关键技术研究.南京理工大学博士论文2007.8

 

 

审稿意见:尊敬的张老师;您好!这是审稿意见。还有修改后的文章连图、表位不要超过4000字。请加结束语和参考文献。

 

 

审稿意见:

 

传统的平晶平面度检测都是用平面干涉法测量,并早己由中国计量院列为国家基准。故文中的两面法是否新的方法?建议作者在文中全面论述平晶平面度测量方法后再审。。

 

 

  评论这张
 
阅读(28)| 评论(0)
推荐 转载

历史上的今天

在LOFTER的更多文章

评论

<#--最新日志,群博日志--> <#--推荐日志--> <#--引用记录--> <#--博主推荐--> <#--随机阅读--> <#--首页推荐--> <#--历史上的今天--> <#--被推荐日志--> <#--上一篇,下一篇--> <#-- 热度 --> <#-- 网易新闻广告 --> <#--右边模块结构--> <#--评论模块结构--> <#--引用模块结构--> <#--博主发起的投票-->
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

页脚

网易公司版权所有 ©1997-2017