1. 長度量測
(Length Measurement)
范光照 教授
Precision Metrology Lab.

2. Design and operation of linear
measurement instrument
Kinematic principles must be followed, and possess the
following characteristics:
Abbe principle
A high degree of sensitivity (高靈敏度)
A high degree of accuracy (高準確度)
Freedom from variance (高重覆性)
Minimum inertia in the moving parts of the indicating
mechanism (低運動慣量)
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3. Abbe Principle of alignment
Measuring Axis is
parallel to the
Moving Axis or the
Measured Axis
Abbé error illustrated through the use of a dial caliper and a
micrometer
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4. Sensitivity
Sensitivity
= △Y/ △X
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5. Accuracy and Repeatability
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6. 長度量測之範疇
長度量測為尺寸量測中最主要的項目。
它可以解決工件三度空間尺寸大小量測。
隨著加工機械的改進。在過去一百年中
加工技術已相當進步，其加工精度也大
為提高。如下圖：
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7. Machining Accuracy vs. Year
(Taniquchi Prediction)
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8. 游標尺及原理(Vernier Caliper)
 原理：本尺刻度與普通尺相同，而游尺刻度是本尺刻度n格等
分成n+1格，若本尺n格的長度為Ｌ，而游尺的n+1 格長度也為
L。因此本尺上每格的刻度之長度為L/n，游尺上每格的刻度之
長度為L/(n+1)，其二者差為: L/n－Ｌ/(n+1)=L/n(n+1)
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9. 游標尺的型式(M型)
為最常用的標準型游標尺
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10. CM-游標尺
 CM型渠標尺：其內測
爪與外測爪在同側，
同時在游尺上加裝一
調整裝置，以利微調。
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11. CB型游標尺的型式
 游尺為方框形並可加裝放大鏡。
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12. 量錶示與電子式卡尺
原理:
齒條與小齒輪
可變電容
C～A
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13. 游標尺的用途及讀法
 游標尺主要用途在於:
1.外側量測 2.內側量測
3.深度量測 4.階段量測
游標尺讀法分成兩步驟：先讀取本尺刻
度的整數尺寸，再讀取小數尺寸。
即：游尺與本尺成一直線時游尺的數值。
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14. 游標尺的精度檢驗
 外觀檢驗 ：
 檢驗測爪是否損壞，測深桿是否彎曲及外觀是否
損傷。
 游尺在本尺上的滑動是否順暢。
 游尺與本尺閉合歸零時，量測面間隙否合適，本
尺和游尺的零位是否對準。
 檢查游尺與尺閉合時兩側測爪是否透光，內側測
爪的量測面之縫隙是否一致且無重疊現象。
 將游標尺宜立在平板上，檢查測深桿和本尺端面
平齊時，刻度是否在零。
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15. 游標尺的精度檢驗
綜合精度檢驗 ：
外側量側之精度檢
驗。
內側量測之精度檢
驗。
量測力之檢驗。
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16. 深度及專用游標尺
深度游標尺乃將一般游標尺之固定測爪
修正，並將活動測爪作適當改良，使深
度，內凹槽，內隙寬度等量測均可達成。
一般游標尺對特殊工件無法量測。因此
製造商不斷研發新的專用游標尺。以利
各種工件的量測。
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17. 深度游標尺之量測例
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18. 分厘卡(Micrometer)
分厘卡原理：
藉著螺紋微動，並配合
與其組裝一體之套筒作
圓周直徑放大，當螺紋
旋轉一定角度時，可由
其放大的刻度量而檢出
長度變化並讀出數值大
小。 m=p*θ/2л
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19. 分厘卡的種類
 外側分厘卡：
主要有卡架、砧座、主軸螺桿、襯筒、外套筒及棘輪
等組件。
 內側分厘卡：
 棒形內側分厘卡：
此型分厘卡用在量測較大工件的內部尺寸。
 卡尺式內側分厘卡：
為一般機械工廠常用的內側分厘卡。
 三點接觸式分厘卡：
俗稱三點式分厘卡，專為準確性較高之內孔量測而
設計。
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20. 分厘卡的種類
 深度分厘卡：
構造與深度游標尺相同。唯深度分厘卡刻
度與一般分厘卡相反，讀取尺寸時應特別注意。
 特殊分厘卡：
特殊用途之分厘卡，常隨工件形狀而異，
各量具製造商均設計不同規格分厘卡以應需求。
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21. 各種分厘卡
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22. 分厘卡讀法
 分厘卡讀法通常先讀襯
筒刻度，再讀外筒刻度，
若精度需求較高時，則
必須再讀游標刻度，最
後將全部讀數相加即得。
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23. 分厘卡的精度檢驗
外觀檢驗：
檢查是否有損傷或鬆動現象。
機能檢驗：
檢查轉動是否順暢及量測壓力是否在規範內。
精度檢驗：
分成真平度，平行度與尺寸等三種檢驗。
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24. 真平度之檢驗
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25. 平行度之檢驗
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26. 量錶(Dial Gauge)
 機械式量錶：
一般式機械式量錶常稱為針
盤指不錶或針盤心測儀。量
測時係將測頭接觸工件表面，
若表面若有高低不平。測頭
將其感測之變化量，經放大
機構，在量錶面上顯示讀數。
 槓桿式量錶係為彌補指示量
錶不足而設計。
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27. 量錶內部構造
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28. 電氣式量錶
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29. 電子式量錶(Electronic gauge)
 電子量錶又稱電子比測儀，從
內部電構造可區分為電感式和
電容式兩種：
電感式電子量錶：
又可分成線性差動變壓器和半橋式二
種類型。
電容式電子量錶：
主要是利用改變極板間的間隙或遮蓋
面積引起電容發生變的原理設計而成。
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30. 電感式(Inductance Type)
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31. 槓桿式電感式電子式量錶
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32. 測頭與工件的位置
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33. 電容式(Capacitance Type)
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34. 光電式(Opto-electronic type)
光電式量錶是應用光柵原理，光源由燈
炮射出後，經視準透鏡，固定刻度板，
移動刻度板傳到光電管。此光電式量錶
最小讀數為1μm，精度可達2 μm，以替
代機械式量錶。
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35. 光電式量錶
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36. 量錶的精度檢驗
各型量錶，不管是垂直式或槓桿式，通
常需作精度及量測力檢驗。
精度檢驗：
如下圖為一量錶校正方式。
量測力檢驗：
若量錶向下運動，則在量測始點，中間和終點
等三個位置，均需在一定標準內才合格。
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37. 量錶校正方法
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38. 量錶之校正例
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39. 量錶的應用：線上量測
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40. 電子量錶之應用
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41. 電子式量錶之線上量測
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42. 光學尺 (Optical Scale)
影片
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43. Moire Optical Scale
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44. 光學尺量測原理
基本輸出: 正弦與餘弦波
設定觸發值改成方波(四分割技術)
Sin 1 0 0 1
Cos 1 1 0 0
位移= (Counts x P/4) + P(殘餘相角/360)
殘餘相角: 起始 + 最後
細分割技術
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45. Waveform Errors
DC Shift, Amplitude Variation, Orthogonality
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46. Waveform Correction
Original forms
Peak-valley curve fitting Waveforms after correction
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47. 細分割技術(很重要)
• 電壓比對 (Look-up Table)
• Modulations (with high frequency waves)
• Arc-tangent 比對
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48. 細分割技術
(4) sin   cos
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49. 細分割技術
(5) Lissajous Circle Fitting
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50. 游標高度尺之應用
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51. 塊規(Gauge Block)
塊規：具有一定形狀，但不同尺寸
之量規。
塊規為工廠中端點標準之量規，在
組合不同尺寸時，常用輕壓推滑堆
疊等方式，也稱為滑規。
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52. 塊規各面之名稱
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53. 塊規之規格
塊規之材質。
塊規各面之名稱。
塊規之形狀。
塊規之標準尺寸，平行度及真平度之允
許公差。
塊規之組成片數。
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54. Gauge Block Wringing)
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55. 塊規之組合方法
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56. 塊規之精度校正
真平度之檢驗。
平行度之檢驗。
尺寸誤差及平行度誤差之校正。
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57. 塊規之精度校正
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58. 塊規之精度校正
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59. 塊規之用途
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60. 塊規之用途
Precision Metrology Lab.

61. 階規
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62. 精密高度規(Precision Height gauge)
Precision Metrology Lab.

63. 精密高度規 (Precision Height Gauge)
Precision Metrology Lab.

64. 電子高度規之量測原理
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65. 萬能測長儀(Universal measuring
machine)
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