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研究生:史詠傑
研究生(外文):Yong-Jie Shih
論文名稱:推拔管螺紋於三次元量床檢測與不確定度分析
論文名稱(外文):Measurement and Uncertainty Analysis of Pipe Thread on Coordinate Measuring Machine
指導教授:李吉群
學位類別:碩士
校院名稱:國立中興大學
系所名稱:機械工程學系所
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2008
畢業學年度:96
語文別:中文
論文頁數:54
中文關鍵詞:三次元量床推拔管螺紋觸發式探頭量測不確定度組合標準不確定度擴充不確定度
外文關鍵詞:coordinate measuring machinepipe threadtouch trigger probemeasurement uncertaintycombined standard uncertaintyexpanded uncertainty
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本研究之目的在探討以三次元量床檢測推拔管螺紋之可行性,並作其量測不確定度分析,推拔管螺紋為工業上專門使用之零件,主要應用於耐高壓、高密度流體管之螺旋連接,因其具有錐度輪廓,對於尺寸檢測之難度也因此而相對提高,首先依推拔管螺紋輪廓之特性,使用觸發式探頭建立推拔管螺紋之工件座標量測系,求出推拔管螺紋內孔軸線與螺紋端面之交點座標,將量測座標原點由原先之三次元量床機械座標原點更改至此交點座標位置,接著以此建立之工件座標量測系為基準,依據螺紋輪廓撰寫自動檢測程式建構自動檢測路徑,首先針對螺紋角項目進行檢測,應用檢測所得到之螺紋角點座標,依據此螺紋角點與其餘各個檢測項目之相對關係,分別對推拔管螺紋之節距、牙深、節徑及錐度等相關檢測項目進行檢測。
研究發現應用三次元量床檢測推拔管螺紋之結果廣泛受到探頭精度誤差、量測室溫度變化、軸偏角誤差與最小讀值誤差等因子之影響,並根據檢測誤差項目之不同分配型態,給予適當之擴充係數,估計此檢測方法之組合標準不確定度與擴充不確定度,再以雷射探頭量測系統與光學投影比測儀進行驗證量測,並討論其量測結果及誤差。
This paper describes a measurement and uncertainty analysis of pipe thread on coordinate measuring machine. According to the characteristic of the pipe thread profile, touch trigger probe is used to measure the dimensions, first find the coordinate of intersect point of interior hole axis
with terminal surface, and set the origin of a part reference system, and use touch trigger probe to measure the thread angle, pitch, depth of thread, pitch diameter and taper.
The result of research is influenced by touch trigger probe precision error, and room temperature changing, axes deviations and divisions error, then calculation an overall estimate of uncertainty from these individual pieces of information, evaluations the combined standard uncertainty and expanded uncertainty, the results of measurement in different systems were presented and error sources were discussed.
目錄

中文摘要 .................................................i
英文摘要 ................................................ii
目錄 ...............................................iii
表目錄 .................................................v
圖目錄 ................................................vi

第一章 緒論 ........................................1
1-1 前言 ........................................1
1-2 相關文獻探討 ...............................2
1-2-1 非接觸式量測 ...............................3
1-2-2 接觸式量測 ...............................3
1-2-3 三次元量床之構造 ......................3
第二章 量測方法與原理 ...............................8
2-1 探針選定及補正與量測座標系設定 .............9
2-1-1 探針選定及補正 ...............................9
2-1-2 量測座標系設定 ...............................9
2-2 螺紋角量測 .......................................10
2-3 節距量測 .......................................12
2-4 牙深量測 .......................................15
2-5 外徑與底徑量測 ..............................16
2-6 節徑量測 .......................................19
2-7 錐度量測 .......................................22
第三章 實驗結果與不確定度分析 .....................27
3-1 量測系統設備與環境 ..............................27
3-2 量測實驗與分析程序 ..............................29
3-3 螺紋角量測結果與不確定分析 .....................30
3-4 節距量測結果與不確定分析 .....................34
3-5 牙深量測結果與不確定分析 .....................39
3-6 錐度量測結果與不確定分析 .....................43
3-7 節徑量測結果與不確定分析 .....................46
3-8 量測結果比對 ..............................49
第四章 結論與未來展望 ..............................52
參考文獻 ................................................53


表目錄

表 2.1 pitch量測與理論數據誤差值 .....................15
表 2.2 各式螺紋角之最佳鋼線直徑 .....................21
表 3.1 實驗設備規格表 ..............................28
表 3.2 檢測件規格表 ..............................28
表 3.3 螺紋角量測樣本數據 ..............................31
表 3.4 螺紋角量測之不確定度表 .....................33
表 3.5 節距量測樣本數據 ..............................34
表 3.6 pitch直線與校正軸偏角 .....................36
表 3.7 螺紋軸線與內孔校正軸於XY平面軸偏角 ............38
表 3.8 螺紋軸線與內孔校正軸於XZ平面軸偏角 ............38
表 3.9 節距量測之不確定度表 .....................39
表 3.10 牙深量測樣本數據 ..............................40
表 3.11 牙深直線與Z量測軸偏角 .....................42
表 3.12 牙深量測之不確定度表 .....................43
表 3.13 量測錐角數據表 ..............................44
表 3.14 錐度量測之不確定度表 .....................46
表 3.15 節徑量測樣本數據 ..............................47
表 3.16 節徑量測之不確定度表 .....................49


圖目錄

圖 1.1 移動橋架型三次元量床 ......................4
圖 1.2 觸發式探頭 ........................................6
圖 2.1 探針補正 ........................................9
圖 2.2 工件量測座標系設定 ..............................10
圖 2.3 工具顯微鏡量測螺紋角 .....................11
圖 2.4 螺紋角量測示意圖 ..............................12
圖 2.5 局部之螺紋角誤差與節距誤差之關係 ............13
圖 2.6 節距之量測示意圖 ..............................14
圖 2.7 牙深之量測示意圖 ..............................16
圖 2.8 四線法量測推拔管螺紋大徑 .....................17
圖 2.9 外徑與底徑之量測示意圖 .....................19
圖 2.10 最佳線徑位置示意圖 ..............................20
圖 2.11 節徑之量測示意圖 ..............................22
圖 2.12 量測工件之外錐角(一) .....................23
圖 2.13 量測工件之外錐角(二) .....................24
圖 2.14 錐度之量測示意圖 ..............................26
圖 3.1 三次元量床 .......................................27
圖 3.2 量測流程圖 .......................................29
圖 3.3 螺紋角量測樣本數據次數誤差分配圖 ............32
圖 3.4 節距量測樣本數據次數誤差分配圖 ............35
圖 3.5 牙深量測樣本數據次數誤差分配圖 ............40
圖 3.6 錐度角量測樣本數據次數誤差分配圖 ............44
圖 3.7 計算錐角示意圖 ..............................45
圖 3.8 計算節徑示意圖 ..............................48
圖 3.9 光學投影比測儀量測PT1推拔管螺紋 ............50
圖 3.10 雷射探頭設備圖 ..............................51
圖 3.11 雷射探頭量測PT1推拔管螺紋量測結果 ............51
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