圆环形平面的检测

规矩湾锦苑

哪位老师知道圆环形平面的检测方法和数据处理方法，请不吝赐教。圆环形平面的技术要求是：
１圆环基本尺寸：直径＞３ｍ（可以假设为Ｌ或３０００ｍｍ）
２在圆环表面上检测两圈，内圈被测点数据不得高于外圈相应方位被测点的数据；
３外圈各被测点组成的被测实际平面，其平面度不得大于δ（可以假设为０．５ｍｍ）。

九江风云

对于这么大的工件，如果有大尺寸的三坐标测量机，就可以很方便的测量。如果没有，可以用电子水平仪进行检定，将环形工件进行分段，以每段弧所对的弦长调节桥板的跨距，用水平仪沿环进行测量，得到各段的读数，分段数目可以根据具体情况自行确定，然后进行数据处理。数据处理的方法可以参照平板检定规程和平尺校准规范。

规矩湾锦苑

谢谢２楼老师的指点！
　　如果解决了外圈平面度检测问题，至于内圈被测点数据不得高于外圈相应方位被测点的数据问题就不难了。请问２楼老师，按您提供的电子水平仪和桥板测量方法，现在将该工件圆环平面的外圈圆周平均分为１２等分检测。有两个方案：方案１用短桥板（跨距为被检园周长的十二分之一），沿圆周方向顺时针捡一圈；方案２用大桥板（跨距为被测园半径），桥板一端放在圆心，另一端沿圆周依次检测各点与圆心的高度差。各如何进行数据处理才能得到最终测量结果？由于工件外圈组成的被测实际平面不可能完全调整到与水平面平行，而被测面又太大，其夹角将会对测量结果产生较大影响，这个影响采用什么方法消除？
　　其他各位老师如有高见，也请不吝赐教。

规矩湾锦苑

这个检测问题发出求救ＳＯＳ半月有余了，仍然困扰着我，为了节省各位的宝贵时间，现在把问题进一步简化，请各位高手量友不吝赐教。
　　用跨距为１ｍ的桥板和分度值0.01mm/m的水平仪，测量直径为２ｍ的圆环平面的平面度。将圆周平均分为８等分，水平仪固定在桥板上，桥板一端放在圆心，另一端沿圆周依次检测各点与圆心的高度差。如何进行数据处理才能得到圆环平面的平面度测量结果呢？

jingity

光检测圆周各点与圆心的高度差还是不够的，举个简单的例子，假如该平面是个圆锥体，你用1m的跨板跨在圆心和2m的圆圈之间可能测出来的高度差合格，但圆心本身与圆圈围成的平面的高度差可能会很大。

九江风云

好长时间不来了。我想我对这个问题可能考虑的也不成熟，我认为采用沿圆周测量的方法比较合理。如果直径在3米，我想应该布20个点左右，因为我们测量的是一个圆周，第一个点和最后一个点是重合的，数据处理参照平尺数据处理方法，沿坐标轴旋转，使得首尾数据重合，就可以让圆周数据闭合。所得的数据反映了工件上每个测量点对某一水平面的偏差值，能够反映各测量点与水平面间的差值。实际平面与水平面存在夹角，得出的不是平面度，如果圆环平面平行于理想平面比较得出的应该是平面度。设想一个与水平存在夹角的理想环形平面，在直角坐标系中，一周各测量点在坐标系中展开，假设从最高点开始，逐渐低，到最低点又逐渐高，直到最高点，会呈余弦曲线。怎么使测量值与理想平面建立关系从而比较呢？我也糊涂了，进一步应该怎么处理，大家都考虑一下。

九江风云

是否可以用作图法，将数据画在坐标纸上，夹角又不知道……还是不行

规矩湾锦苑

请指教消除实际平面与水平面存在的夹角具体方法
　　你的这个想法与我想到一起了，可谓英雄所见略同。我也正苦于这个“呈余弦曲线”的测量误差影响没有一个好方法予以消除，老兄是不是再转动一下您的思维机器，拉兄弟一把，呵呵。作图法也可以，我想，只要有了作图法，也能解决问题，而且再推导解析法也就一步之遥了。
　　６楼jingity老师考虑的也很有道理，在此表示感谢。为解决这个问题，我们打算测量内外两圈，取相同方位的内外圈被测点高低之差的最大值加以控制，为了尽量节约各位老师的宝贵时间，可以暂时不考虑这个问题。现在问题的最大难点就是如何消除那个“呈余弦曲线”的测量误差影响。

xqbljc

圆环形平面的平面度检测问题不好解决，众人所说的外圈圆周平均等分检测和用大桥板（跨距为被测园半径），桥板一端放在圆心，另一端沿圆周依次检测各点与圆心的高度差，我认为这些布线布点的方式均不可取，应该是对测量原理不清楚状况下的随意设想。试问，如此测量得到的所谓原始数据，它们之间如何建立关系？建立不起关系数据处理又该如何进行？评定基准的位置根据什么去确定？我们知道，不管是直线度还是平面度的测量，对于大平面均是采用小角度仪器用“节距法”进行的，在理论上其测量原理的建立就是在跨距趋于零的时候，被测截面的直线度误差曲线应该是无数个曲边梯形面积由被测截面末点到起点的积分。在实际测量中我们是将被测截面分成了若干段，也就是测量出每段相对于自然水平或光轴的倾角变化（也可说斜率变化），然后根据两端点连线的计算公式计算出被测截面的直线度误差（此直线度误差应该是用直线度的误差折线近似的代替了直线度的误差曲线），如果测量的是平面度的话，那么将每个被测截面各点的直线度依据评定基准位置确定的准则，转换到相对于评定基准（理想平面）的平面度上就是了。
当我们搞清楚了“节距法”的测量原理，就可以清楚的看到：圆环形平面的平面度所谓外圈测还是圆心测应该讲毫无道理。
那么圆环形平面的平面度到底该如何测量呢？个人的意见可以测量若干个圆环形平面的内接矩形的平面度，用内接矩形的最大平面度误差代替圆环形平面的平面度，再根据JJG117-2005规程中平面波动量的检测方法进行补充，也就包括了圆环形平面未检测到的边缘部分，这样完全可以控制并反映出真实的圆环形平面的平面度。也许有人会说这样用若干个圆环形平面的内接矩形的最大平面度误差代替圆环形平面的平面度是近似的测量结果，那么我们通过前面对“节距法”测量原理的分析，可以清楚的看到用直线度的误差折线近似的代替了直线度的误差曲线，这起根就是近似的啊！所以当我们搞清楚了“节距法”的测量原理，所谓近似＝不科学的说法也就站不住脚了。 1# 规矩湾锦苑

规矩湾锦苑

9# xqbljc
你说的圆环形平面的内接矩形的最大平面度误差代替圆环形平面的平面度的方法的确是有道理的，就是实现困难很大。因为圆环平面的内孔直径很大，远远大于环形表面的宽度，在直径方向进行等分跨距时无法实现，如果用一个小桥板测量环形面，再用一个2000多毫米的大桥板建立两边环形面的联系，桥板的不同使测量误差就会太大。
　　用同一个约等于圆环半径的桥板，一端放在圆心，另一端沿圆周依次检测各点与圆心的高度差，其原理与自准直仪的原理相同。即以圆心点为理想高度，圆周各点高度与圆心高度相比较，相当于自准直仪测量时，各点高度与自准直仪的光线高度相比较，理论上是行得通的。但是因为圆环表面不可能与水平面完全平行，要消除其产生的呈余弦函数变化的系统误差也就成了难题。

xqbljc

10# 规矩湾锦苑 非常抱歉，我是将圆环形平面（有很大内孔）当做圆形平面（无内孔）考虑谈出上述意见的。不过就算是有很大内孔的圆环形平面，用众人所讲的“圆心测”或“圆周测”，也是从测量原理上讲不通的。首先讲“圆心测”，按照你的文字描述，桥板的一端放在圆心，我搞不清楚，既然是很大内孔，如何来放置，再者如此布线布点与自准直仪的测量原理也不相同啊，自准直仪的测量基准是其主光轴，，在测量一个截面时，测量基准是不允许调整即发生变化的，电子水平仪的测量基准是其相对或绝对水平零位，在测量一个截面时，测量基准也是不允许调整即发生变化的，那么你如何来做到放置反射镜或电子水平仪的桥板沿无法放置的圆心不停的变换位置时，测量基准不发生必然存在的水平或交差位置的变化呢？在桥板沿无法放置的圆心不停的变换位置时，自准直仪也要不停的变换位置，电子水平仪就更不要说了，其在水平方向发生倾斜±5°时，数值变化是很大的，你应该注意到电子水平仪的下∨形面出厂规定不作为工作面就是此原因。总之，采用从测量原理上讲不过去的布线布点测量方法得到的所谓原始数据，必然会出现我前面谈到的三个问题：⑴它们之间如何建立关系？⑵建立不起关系数据处理又该如何进行？⑶评定基准的位置根据什么去确定？确实我曾看到某国的形位公差数据处理软件有很大内孔的圆环形平面检测数据处理程序，并现场看到老外检测和计算机用该软件进行数据处理，应该讲从检测的布线布点到后面的数据处理及评定问题太大，道理上根本讲不通。我应XX国XX公司的要求，对此软件根据JJF1182—2007《计量器具软件测评指南》国家计量技术规范、OIML（TC5/SC2）—SW（V-025）：2005《计量器具软件通用要求》、WELMEC7.2（Issue1）：2005《MID软件指南》、WELMEC7.1（Issue2）：2005《基于MID的软件要求》进行了初步验证，抛开此软件的政治问题不谈，技术上应该讲问题很多，而且该软件无保护措施，肯定会对用户产生“欺骗性”的使用，并造成错误的使用和错误的测量结果。所以计算机是先进的东西，但计算机也可用来算卦等封建迷信的活动。如果你没有该软件，又有兴趣，告知邮箱后，给你发过去（不想扩散）。
再简单的谈一下“圆周测”的问题，在GB/T11337-2004《平面度检测》中，确实写入了，圆环形平面布线布点的检测，但我在被替代的GB11337-1989《平面度检测》征求意见时就知道：标准对“对角线”、“网格”布线布点及后续的用“对角线”、“三点”、“最小二乘”、“最小条件”评定方法及数据处理进行了基本的介绍（也有不合适的地方，甚至是错误的地方）。对圆形平面布线布点的检测后的数据处理及评定只在6.1.1.3中，一句话带过，但惟独对圆环形平面布线布点的检测后的数据处理及评定丝毫未涉及。这决不是疏忽，据1989年标准起草的当事人讲，圆形、圆环形平面布线布点的检测后的数据处理及评定无法写入标准，测量原理上就解释不过去。考虑到当事人已经退休，在此谈20年前的事不合适，关于“圆周测”的问题就谈这些吧。总之，标准和规程的最大区别就是，规程主要对测量方法及测量原理和测量结果的不确定度考虑的比较多，也比较严格，而标准对这些往往考虑的比较少，也比较松，但在涉及的面上，标准往往太多，也太粗。
通过上面所谈的，我想消除那个“呈余弦曲线”的测量误差影响也没必要再谈了。
至于圆环形平面平面度的检测，由于中间孔太大，无法采用内接矩形的最大平面度误差代替圆环形平面的平面度的方法，也无法正确的布线布点，我看就按JJG117-2005规程中局部平面度的检定方法，即用变通的方法，通过检测平面波动量来控制平面度，这在美国、英国等国家时常这样做，就算合理不合法吧。

规矩湾锦苑

你说的太好了，感谢你这么认真和细心的解答。
　　所谓“圆心测”，就是桥板的一端放在圆心，一端在受检点。正像你说的圆环中间是空的，我考虑，圆心可以放置任何一个球体，桥板的一端为内球面，另一端为圆柱面，圆柱面在受检点。这样各受检点的读数都是相对于圆心的那个球体的球心高度。类似于自准直仪测量，各靶点的高度都相对于光线。数据处理的关键就是那个呈余弦变化的系统误差的消除。因为圆环面不可能完全调整到水平，这个系统误差是客观存在的。不知道这样考虑对否。

xqbljc

12# 规矩湾锦苑
     
    版主是个肯动脑子的有心人，对专业技术可以说非常重视，如果你是个年轻人，在现在的大环境下确实不容易。具体的圆环形平面检测问题不再谈了，当你对“节距法”的测量原理彻底理解了的时候，其它问题应该说很简单的。

你在另一个帖子将检测过程中桥板的“首尾衔接”比喻为“山谷的小平面，山峰的小平面和另一个山谷小平面”，这并不恰当，也不是主要的问题，所谓“首尾衔接”也是“节距法”的测量原理的一部分，检测时，当不能做到“首尾衔接”的时候，你所测得的直线度误差连近似的折线都不是，那与真实的直线度误差曲线岂不差的更远，或者说测得的数据什么也不是了。

关于被检平板的水平调整问题，还是按规程“基本”调整至水平状态来理解就可以了，不会产生那么大的测量误差。平板的重复测量点，不存在什么“熟称的不封闭”问题，（如为网格布线布点有一个封闭问题），而应是重复测量点的重复测量变动量（既重合度）问题，这在规程JJG117-2005中的4.3中已谈到，实际上主要是对角线的中点问题，在两条对角线上由于是同一个点，“强迫”重合就是，这也就是理解对角线确定评定位置的关键所在，其余中线的该点平面度数值取对角线中点的数值即可，重合度按1/6平面度最大允许误差控制就是了。
    别的不再谈了，需要XX国家的形位公差数据处理软件的话，告知我邮箱即可。我的邮箱xqbljc@163.con

lsytym

我建议用平板+百分表+支架的方法，描点，先将圆环调平，根据圆环的强度适当多支撑几个点，然后在外圈上打点，MAX-MIN即是

xqbljc

能把平板+百分表+支架的描点方法，讲的再细一些吗？即把测量原理讲清楚，另外Max-Min应该是最大值减去最小值吧？此结果与平面度是个什么关系？谢谢。

星空漫步

各位都是行家，可以想出各种低设备成本的方法。

如果是我来测这个大圆环的平面度，我会优先考虑便携式柔性坐标测量机，也叫关节臂式坐标测量机。
这类产品虽然没有三坐标测量机那么多，但还是有选择余地的。比如说FARO公司有一款Quantum  Faro  Arm，网上显示其测量范围为2.4米，单点测试精度为±0.018毫米，我觉得把它安置在圆环中心位置，这就可以满足楼主的测量要求。
至于该测量机的销售价格，我也不太清楚。楼主如果有兴趣，可以找他们的销售问一问。