技术的发展，出现了以单片机工业控制机和为控制实体的全新的机电体化测量仪器与在线测量系统。当然在测量技术还有许多问题亟待解决如高准确度传感器的研制，测量策略和数据处理策略的优化等，对大型长类零件的测量更是存在定的问题随着这些问题的解决，测量技术会有更光明的应用前景。当前，几何量的趋势是向大量程高分辨率动态自动化多功能等方向发展具体的说有以下四点提高测长仪器的分辨率，这是提高其相对计量准确度的必要前提应用光电和电视技术，光电显微镜最初用于几何量的镜态测量，后来研制成功光点显微镜，显已制成动静两用的光电显微镜发展新的光干涉与光信息处理技术微处理机用几何量计量仪器，不仅是采集和处理数据，而正在向实时控制和人工智能方向发展，使几何量计量朝着动态自动综合多参数和多功能方向发展，例如坐标计量机。形状误差测量的定义和方法形状误差的定义形状误差是指被测实际要素对其理想要素的变动量。形状误差包括直线度误差平面度误差表面粗糙度误差圆弧度误差线轮廓度误差和面轮廓度误差。形状误差测量对形状误差进行测量是认识工件形状质量状况的基本手段。通过测量，应达到以下两个目的，上海电机学院继续教育学院毕业设计第是判断所测量工件是否符合给定的精度要求，即判别其是否合格第二是根据测量结果，分析和寻找产生形状误差的原因，以便改进有关设计和工艺，使工件的加工精度不断提高。对测量过程和测量结果的两个方面的要求，是精确要求，即测量结果必须达到定的可信度二是经济性要求，即在保证测量结果精确的前提下，应是测量过程简单经济所花代价最小。要想使形状误差的测量达到上述目的，并符合上述要求，则必须在测量的过程中完成如下任务第，根据工件的精度要求选择相应的测量方法，以满足精确性和经济性要求第二，按照选定的方法对被测要素进行测量，获得观测数据。在可能的情况下，直接根据观测数据判断工件是否合格，如不能直接判断，则按照定的评定方法对观测数据进行数据处理，以评定出形状误差的大小。形状误差的评定方法在评定被测实际要素的形状误差时，首先应确定其理想要素的位置，因为理想要素的位置不同，所得形状误差值也不同。国家标准规定，在确定理想要素的位置时，应符合最小条件。所谓最小条件，使被测实际要素对其理想要素的最大变动量为最小。但在实际测量评定时，人们从精确性经济性等不同的角度出发，除采用符合最小条件的最小包容区域法外，还是用了其它几种评定方法，如最小二乘法，粘切法和简易法等。最小包容区域法最小包容区域法图是按最小条件来确定理想要素位置的，即用两个等距的理想要素包容被测量实际要素，并使两理想要素之间的最小距离为最小。这时理想要素的位置符合最小条件，两理想要素之间的距离使用最小包容区域法评定出的形状误差。即误差仪器放大倍数。图最小包容区域法上海电机学院继续教育学院毕业设计最小二乘法在最小二乘法中，理想要素的位置是这样确定的，即使被测实际要素上各点到理想要素的距离的平方和为最小。按这个原则确定了理想要素的位置后，离开理想要素两侧的被测实际要素上两最远点到理想要素的距离之和即为用最小二乘法评定出的形状误差。即误差或仪器放大倍数。图最小二乘法贴切法粘切法是以粘切要素作为理想要素对形状误差进行评定的种方法。粘切要素有以下几种。贴切直线贴切直线是在零件外表面与实际线相切的理想直线。在规定范围内，它与实际直线之间的最大距离应为最小。贴切平面贴切平面实在零件外表面与实际表面相切的理想平面，在规定范围内，它与实际表面的最大距离应为最小。贴切圆对于外圆表面，贴切圆是指与实际圆外接且直径为最小的理想圆对于内圆表面使之与实际圆内切且直径为最大的理想圆。贴切圆柱面对于外圆柱面，贴切圆柱面是与实际外圆柱表面外接且直径为最小的理想圆柱面对于内圆柱面，贴切圆柱面始于实际内圆柱表面内切且直径为最大的理想圆柱面。贴切圆上海电机学院继续教育学院毕业设计柱面与实际圆柱面之间的最大距离为用贴切法评定出的圆柱度误差。简易法简易法是在生产实践中总结出来并广泛使用的种方法，它的特点是能简便快速地确定理想要素的位置。对不同的评定对象，有不同的简易评定方法。如评定直线度误差时可采用二端点连线法，即以被测直线首尾两点的连线作为理想直线的位置评定平面误差时，可采用三点法和对角线法确定理想平面的位置等等。简易法般用于评定精度要求不很高的场合。图简易法用不同的评定方法评定形状误差时，由于理想要素位置不同，评定出的形状误差值也不同。当由于采用不同的评定方法导致对被测零件的合格与否发生争论时，应按最小包容区域法进行仲裁。本设计中采用最小二乘法比较合适。大直径筒体内孔表面粗糙度误差测量装置的设计本次设计的是对内圆截面尺寸精度要求比较高的零件的测量，都应以表面粗糙度来控制，本测量装置建立被测量件固定在工作台上，在工作台上有支架，支架上有轴，轴上安装有位移传感器的测头进行测量。对本次的测量装置初步设计了二个测量表面粗糙度的方案方案将工件固定在圆形工作台上，工作台上安装有可以自动升缩式的支架如图，通过支架的升缩可以将安装在其上的测量装置放入工件筒内，然后在相关电动力作用下工作台旋转从而使工件旋转和上下移动，测量部分固定不动，测量部分对内壁进行测量，再将相关数据输送给计算机进行数据处理以完成测量。方案二将工件固定在工作台上如图，电机直接将测量装置放入工件筒内，待到达测量位置时，启动固定测量装置的支撑系统，然后再启动测量机构进行表面粗糙度测量，数据则通过测量机构上的传感器将数据传给计算机进行数据处理以完成测量工作。上海电机学院继续教育学院毕业设计图方案图若采用方案，由于是杆的升缩，所以对较长的工件安装不方便，而且设计制条件，其圆度误差分别定义如下上海电机学院继续教育学院毕业设计在给定平面内的表面粗糙度误差是条平面直线对其理想直线的误差。它等于包容实际直线且距离为最小的两直线间的距离在给定方向上表面粗糙度误差是个空间直线对其理想直线的误差，给定个方向，它等于包容实际且直线距离最小的两直线之间的距离在任意方向上的表面粗糙度误差是条空间直线对其理想直线的误差。它等于包容实际直线的最小直线的距离。本课题研究对象是测量筒体内圆表面粗糙度误差，属于测量给定平面内的表面粗糙度误差。测量基准测量基准的选择表面粗糙度误差测量的方法可分成两大类类是用测量基准进行比较另类是无基准的测量方法，如用几条实际线互相比较来确定工件是否合格。通常用的测量基准有三种实物测量基准重力水平基准光线基准。实物测量基准是以其本身的几何性质做基准的，如基准平面平尺平晶测量机的导轨和拉紧的钢丝等。它们自身的精度影响测量的精度。重力水平基准是以垂直于重力的水平面作为自然基准，如水平仪等。但实际上它是个球面，这个球面的半径为地球的半径，因而不是理想的平面，在测量小工件时影响不明显，在测量大工件时影响是比较明显的。理想平面与水平面的偏差可用下式进行计算。理论上光线是直线传播的，因此可以作为测量基准，例如光学自准仪等。但是光线只有在均匀的各向同性的介质的密度变化，即随地球表面的距离不同而存在折射率的梯度变化，使光线成为曲线。本装置从实际出发，考虑到本装置的结构特点，决定选用实物测量基准。数据处理数据处理方法常用的数据处理方法有首尾两端点连线法最小二乘法和最小区域法。两端点连线法上海电机学院继续教育学院毕业设计两端点连线法是以首尾两端连线为基准评定直线度误差。它的实质是获得各测点对起始点的累积值后进行坐标转换，得到各测点对评定基准两端点连线的高度差。各测点转换后的坐标值中最大正值与最大负值的绝对值之和为直线度误差。坐标转换的方法是以测量起始点为轴心对各点累积值进行转换，转换量的大小应使终点的累积值变为零。其它各点的转换量大小由各测点距始点的距离按线性关系算出。最小二乘法最小二乘法图是以最小二乘直线作为评定基准对直线度误差进行评定。最小二乘法的基本思想是根据各测点相对于始点的累积值这组数据找到条直线，使误差曲线上各点到该直线上的距离的平方和为最小。这条直线叫最小二乘直线。最小二乘直线是唯的。即误差或仪器放大倍数。图最小二乘法最小区域法最小条件是评定形状误差的基本原则。所谓最小条件是指被测实际要素对其理想要素的最大变动量为最小。最小区域是指包容被测实际要素时具有最小宽度或直径的包容区域，因此最小区域法图符合最小条件。即误差仪器放大倍数。上海电机学院继续教育学院毕业设计图最小区域法表面粗糙度误差的评定在表面粗糙度测量中，每个采样点由读数装置读取的示值称为采样点的采样点的读数值经归化处理后的值称为该采样点的偏差值。根据表面粗糙度测量方法的不同，采样点的读数值和采样点的偏差值之间的关系也有所不同。般来说，评定的方法有最小包容区域法最小条件法最小二乘法两端点连线法。其中最小包容区域法是国家标准规定的方法，当要求严格确定直线度误差的大小时，必须按最小包容区域法进行评定或仲裁。测量方法的适用性和局限性筒体内圆表面粗糙度检测的准确度依赖于检测器具的精密性和检测方法的准确性，而每种检测方法都有其适用性和局限性如校正望远镜法只适用测量已加工好的大孔杠杆法只能近似测量表面粗糙度法对被测对象要求高且精度较低测量机测量法虽精度高速度快，能测各种孔径，但不能测量较长的内孔，且仪器价格较贵，不适用于般厂矿企业的检测超声波测量法操作简单，实用性强，但其测量精度有限。测数据的获取及处理许多测量方法获取数据都是人工读数，因此，在此过程中存在着人为的操作误差与认知误差。同时，由于测量点个数可能过少，使得获取的数据无法准确真实反映出筒体内圆表面粗糙度。为了快速方便地计算表面粗糙度，人们般采用两端点连线法或最小二乘法的近似算法，这使得最终精度