“測量”，指的是基于一定的基準（單位），用數值表示制造物尺寸的行為。簡言之，尺寸測量就是将需要測量的目标物與基準物進行對比。根據測量的目的、方法及精度，作為基準物的測量儀器可分為許多種類。通過準确測量尺寸，可以“檢測”制造物是否滿足要求的規格（容許值）。換言之，改進測量工序，是優化生産制造的必要基礎。

準确測量是檢測的基礎

準确尺寸測量是生産制造的原點，這是不言而喻的事實。通過在從材料采購，到加工、組裝、驗貨、出貨的一系列工序中，以同樣的基準進行測量，可以制造出符合設計要求的産品，确保品質。

哪怕隻有一個人在測量時有所疏忽，就會無法确保品質。如果因此而混入了不良品，不僅會降低成品率，一旦将不良品作為成品交付，還會引發投訴。換言之，在生産制造的所有環節中，都必須确保組織全體成員實施準确的測量。

準确測量的基本要求，是讓參與生産制造的人員具備測量相關技術，并在此基礎之上，開展測量儀的妥善管理及使用。這套機制被稱為“測量管理”，也正是品質管理的基礎。近年來，測量管理還實現了标準化，建立了測量管理體系（ISO10012）。為了保障準确測量，确保計量可追溯性的舉措也正在不斷推進當中。

全體人員開展準确測量=保障品質

測量尺寸的方法，分為直接測量與間接測量2種。

直接測量與間接測量

所謂直接測量，就是利用遊标卡尺、千分尺、三坐标測量儀等測量儀器，對目标物的尺寸進行直接測量的方法，也被稱為絕對測量。能夠在測量儀器的刻度範圍内進行各類測量，同時卻也存在着因誤讀刻度，導緻測量錯誤的可能性。

間接測量則是利用标準塊、環規等基準器具，再根據基準器具與目标物的差，用千分表等測量儀器測出尺寸的方法。因其采用的是與基準尺寸物進行對比的測量方法，故也被稱為相對測量。由于基準器具的形狀、尺寸固定，便于測量，同時也存在着測量範圍受限的缺點。

（1）人體基準

以人體為長度單位（1腕尺）

不同時代決定長度基本單位的方法，會随着時代變遷而大幅改變。古時候會以人體為基準，例如在古美索不達米亞、古埃及、古羅馬等文明中，人們将腕尺（手肘到指尖的長度）作為單位。1腕尺的長度在不同地區的差異較大，從450到500 mm不等。人們已經查明，因其精密施工精度而聞名的埃及金字塔，采用了2種長短不同的腕尺單位。據說在當時，能夠成為長度原器的，都是國王等掌權者的身體。時至今日，美國等國家也依舊在使用碼（yard）、英尺（feet）、英寸（inch）等以人體為起源的長度單位。

（2）地球基準

曆經數千年，以人體為基準的長度單位依舊在被繼續使用着。而徹底打破這一局面的變化，發生在約200年之前。大航海時代之後，工業在以西歐為中心的地區蓬勃發展，從世界規模上統一長度基準的必要性也應運而生。統一單位的争議源于17世紀的歐洲，在經曆1個多世紀的争論後，法國終于在1791年提倡将米（meter在希臘語中意為“測量”）作為單位。當時的單位基準，将從地球北極到赤道的子午線長度的1千萬分之1，作為1米。在随後的19世紀末，出于在全球範圍内統一尺寸基準的需要，法國使用耐氧化及磨耗的鉑銥合金，制作了米原器。

（3）光速基準

在誕生之初，以地球為基準的單位就因其難以測量而備受诟病，米原器則存在着制作誤差、經年劣化的問題，于是人們開始讨論建立新的基準。

在1960年舉行的國際計量大會（CGPM）上，以氪－86元素在真空中釋放的橙色光波長為基準，重新規定了1米的長度。伴随着激光技術的發展，在此後的1983年，進一步基于光速與時間，決定了1米的定義。當時規定的“光在真空中，在1秒的299,792,458分之1的時間内傳播的距離”，就是如今對1米的定義。

以長度為代表的度量衡，在全球範圍内皆以一量一單位為原則。如前文所述，在1960年舉行的國際計量大會（CGPM）上，規定了“國際單位制”。其簡稱“SI”，源于法語的Le Système International d'Unités（國際單位制）。

國際單位制中，m（米）被用作長度的SI單位（基本單位）。還會添加類似于km中“k（千）＝10的三次方”的SI前綴。

SI人體基準：

基本量：長度

名稱：米

符号：m

SI前綴（代表10的整數倍的符号）：

長度的誤差，就是目标物真實值（真值）與測量值的差，亦或是指定值與測量值的差，表示為“誤差＝測量值−真值”。在實際情況下，無論多麼精密的測量，都是難以求出真值的，因此在測量值當中，都注定會包含“不确定度”。

根據引發誤差的條件，誤差可以被分為3大類。要防範誤差，就必須分别考慮到相應的條件。

（1）系統誤差

因特定原因導緻測量值偏差的誤差。例如，因測量儀器個體差異導緻的誤差（儀器誤差）、溫度、測量方法特性等。

（2）偶然誤差

因測量時偶發因素導緻的誤差。例如因附着在測量儀器上的灰塵所導緻的誤差等。

（3）過失誤差

因測量人員經驗不足或誤操作導緻的誤差。

在實際測量現場可以預想到的誤差因素，主要包括以下幾項。

（1）溫度導緻的誤差

物體的體積會因為溫度的變化而發生改變，長度也會随之變化。這種現象會同時影響測量目标物與測量儀器。溫度與物體的長度變化可以被表示為“熱膨脹系數”。熱膨脹系數會因材質的種類而異。ISO規定，測量長度時的标準溫度為20℃。

常見的熱膨脹系數：

（單位：×10的-6次方/K）

金剛石 ：1.0

玻璃：8~10

鐵：11.8

金：14.2

鋁：23.1

PET樹脂：70.0

▶ 熱膨脹導緻的變化量的計算公式：

ΔL=L（材料長度）×α（熱膨脹系數）×ΔT（溫度差）

補充說明： 293K（20℃）：該溫度條件下的值。

（2）物質變形導緻的誤差

對物體施力時，物體會發生一定比例的變化。停止施力後，則會恢複到原本的狀态。物體的這種變化被稱為“彈性變形”。作用于物體的力被稱為“應力”，通常與物體的應變成正比例關系，因此可以用“縱向彈性系數（楊氏模量）”表示兩者的關系。

應力越強，應變也就越大，如果用外徑千分尺進行測量，就必須注意避免過度擰緊測微螺杆。

如果對一個目标物進行多次測量，則可消除測量誤差。但在檢查工序中采取上述對策是不實際的。

在一次測量中，為了獲得更準确的測量值，需要事先根據測量誤差的原因進行處理。

（1）消除測量儀的原有誤差

• 定期實施校正

• 進行定期維護，更換消耗部件

• 在開始作業前和開始作業後确認精度

（2）變更判斷标準

通過縮小公差的範圍，對合格的判斷範圍進行嚴格化。

（3）吸收人為誤差的結構

• 标準化測量方法（測量工序）

• 實施以作業人員的技能提升為目的的教育

• 為了消除人為錯誤，導入自動測量儀

• 使用接觸式測量儀時，替代為非接觸式測量儀

• 如果需要在1個測量目标物上測量多個部位時，則切換為在線測量

阿貝原則是尺寸測量領域的精度相關原理。也是在設計測量儀器時的重要指南。阿貝原則的主要内容是“要提高測量精度，就必須将測量目标物與測量器具的刻度設置在測量方向的同一直線上”。

以實際測量器具為例，不同于刻度與測量位置處于同一直線上的外徑千分尺，遊标卡尺的刻度與測量位置是分離的。換言之，外徑千分尺遵循了阿貝原則，而遊标卡尺并未遵循。因此，外徑千分尺的測量精度更高。

測量值與真實值（真值）之間必定會存在一定的誤差。其中的關鍵在于，明确可以容許的誤差範圍。在測量領域，我們将容許誤差的最大尺寸與最小尺寸之差稱為“公差”。而受到工業規格等法規承認的誤差範圍，同樣會被稱為公差。

當實際圖紙上記載“60（ 0.045 -0.000）”時，意味着标準尺寸為60，“ 0.045 -0.000”則代表上限及下限的公差。此時的上限值為60.045，下限值則是60.000。 在實際制造中設置公差的理由之一，是為了兼顧加工成本。加工精度越高，加工成本也就相應得越高。生産制造的核心，是實現必要的功能及品質，因此必須據此設定公差。

設定公差的另一項理由，是在将軸、孔之類的多個部件組裝起來時，必須規定尺寸差。這就被稱為“配合”或“間隙”。 考慮配合時，根據是在軸還是孔上進行測量，進行測量的方法會有所不同。例如，當以軸的直徑為基礎時，如果軸僅需要穿過孔，則可以使用間隙配合。如果需要将軸固定在孔上，則必須采用過盈配合。對于介于兩者之間的内容，則使用位置/過渡配合。

近年來，測量儀器的數字化正在不斷推進。附帶數字顯示器的遊标卡尺及千分尺已經變得較為常見。過去，必須經過練習才能正确讀取遊标卡尺的遊标刻度，數顯遊标卡尺則能夠在瞬間顯示精确到百分之一單位的示數。

不過，我們也并不能認為數字式測量儀器完美無缺。使用數字式測量儀器時，對于超出精度極限的值，可能會因測量時的力度變化，導緻示數頻繁變動。尤其是能夠以1000分之1精度進行測量的數字式測量儀器，在測量某些對象時測量值不能穩定下來，讓操作人員不知道如何選擇。

視作業的實際内容，有時候模拟式儀器反而容易更加直觀地掌握尺寸。因此，需要根據用途及目标精度，區分使用模拟與數字式儀器。

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