SIMETRIUM .COM 100 = 99.9996?
系列 · 製圖與 CAD
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看到的
LUPREC 和 DIMDEC 決定顯示幾位小數。座標本身以 15–16 位有效數字儲存。
實際的
捨入後的數字把誤差藏在末位的一半以內:0 位小數時最多 0.5 mm.
檯面上是尺寸顯示幕和小數位轉鼓。轉鼓從 0 位喀嗒轉到 8 位:先是「100」,後是「99.9996」。下方是一臺對準輪廓轉角的顯微鏡:每喀嗒一下就放大十倍,直到線段端點之間露出間隙。
量的檔案 · 製圖與 CAD · 表示精確度

單位精度

LUPREC · DIMDEC · AUPREC · 捨入誤差 ≤ ½ · 10⁻ᵖ · HPGAPTOL

要按別人的圖面重畫一塊 100 × 60、帶 5 × 45° 倒角的蓋板墊片。那張圖上的尺寸都是整公釐:倒角標著「7」和「12」。設計者按這些數字輸入線段,AutoCAD 不帶小數顯示它們,一切看上去都很準。可是填充線就是填不上:「找不到有效的填充線邊界」。輪廓末端有 0.45 mm 的間隙,而 LUPREC 0 時性質中把它顯示為「0」。

單位精確度是程式在螢幕上顯示的小數位數。它不改變幾何:座標以雙精度儲存,約 15 位有效數字。捨入把誤差藏起來,卻沒有消除它。如果繪圖用的數字是從螢幕上抄來的,而不是透過鎖點取得,每個數字的誤差都會進入圖面。誤差沿輪廓逐邊累積,最後一點回不到第一點。

量p——小數位數;捨入誤差 ε,mm
誤差界限|ε| ≤ 0.5 · 10⁻ᵖ:0 位小數時為 0.5 mm,2 位時為 0.005,4 位時為 0.00005
變數LUPREC——線性單位,0–8;DIMDEC——標註文字;AUPREC——角度
儲存IEEE 754 雙精度:約 15–16 位有效數字,與 LUPREC 無關
封閉間隙 ≤ HPGAPTOL 時填充線能辨識輪廓;預設 0——需要精確對接
去看輪廓與填充線 AutoCAD 提示
01 · 定義

顯示的數與真實的數

捨入到 p 位小數,就是用最接近的 10⁻ᵖ 的整數倍代替原數。兩者之差不超過半個步長:0.5 · 10⁻ᵖ。LUPREC 4 時線段 99.9996 顯示為 99.9996,LUPREC 3 時顯示為 100.000,LUPREC 0 時顯示為 100。三種寫法都是同一條線段,只是顯示的小數位數不同。

危險在於顯示的數字成了下一步繪圖的輸入。每個從螢幕上抄來再輸入的數字都帶有最多半個步長的誤差。在 n 條邊的封閉輪廓中,誤差按向量相加,終點偏離起點。最壞情況為 n · 0.5 · 10⁻ᵖ,通常小一些,約 0.3 · 10⁻ᵖ · √n。鎖點到端點和交點時直接從記憶體取座標,那裡的數字完整保存,不會產生誤差。

x——真實值 · p——小數位數 · ε——捨入誤差 · n——輪廓邊數 · g——封閉間隙
互動 · 一個數,九種寫法

線段如何顯示

各列——LUPREC 從 0 到 8。右側是螢幕上顯示的值,長條是隱藏的誤差,對數刻度。請選擇線段。

參照 · 哪裡誤差看得見,哪裡看不見
0.5 mm一般縮放下螢幕上肉眼可見;LUPREC 0 會把它藏起來 0.005 mm填充線已經填不上;只有縮放到一個轉角才看得見 0.0004 mm「100 = 99.9996」:PDF 匯入或比例縮放造成的間隙 10⁻¹² mm約 100 量級座標的雙精度雜訊——無害
檢視
繪圖時 LUPREC 4,檢查時 8
繪圖
用鎖點,而不是用螢幕上的數字
標註
DIMDEC 按圖面要求:0 或 1
互動 · 輪廓、尺寸、填充線與縮放

五個零件,三個變數,一個間隙

主要操作是「開始繪製」按鈕。零件按另一張圖面上的數字逐段繪製,那張圖上的尺寸已按 DIMDEC 捨入。隨後標註尺寸,在所選 LUPREC 下一切都對得上。接著嘗試填充:如果輪廓末端的間隙大於 HPGAPTOL,填充就會漏出去。顯微鏡把轉角逐級放大,每級十倍,直到看見間隙,控制台以八位小數顯示它。在場景下方選擇零件:帶倒角的墊片、30° 角撐板、斜度楔塊、帶山牆的檢修口或來自 PDF 的底板。還可以在那裡選擇數字的來源(別人圖面的 DIMDEC 或鎖點)、螢幕上的 LUPREC 以及 HPGAPTOL。「顯示全部小數」按鈕會開啟 LUPREC 8,揭示真相。

左:控制台——輸入的數字、螢幕上和真實的周長、間隙右:端點性質、顯微鏡、三盞燈
主要操作
拖動0.0 s
零件
數字來源
螢幕上的 LUPREC
HPGAPTOL
螢幕上的間隙
—
—
真實間隙
—
—
周長
—
—
剖面線
—
—

—

間隙與原始數字的精確度
全部五個零件,雙對數座標
各線——零件,各點——DIMDEC 0、1、2 和 4。每多一位小數,間隙約縮小到十分之一。虛線——HPGAPTOL:低於它填充線就能填上。
螢幕顯示什麼
真實間隙與 LUPREC 下顯示的間隙
紅色——真實間隙,青綠色——性質中顯示的值。如果沒有青綠色,表示螢幕顯示為零,儘管間隙存在。
每條邊的誤差
輸入值減真實值,mm
柱條——各邊誤差,色帶——±0.5 · 10⁻ᵖ。每個誤差都很小,但合在一起會把輪廓終點帶偏。
02 · 換算
數值 · 小數位數 · 輪廓邊數
螢幕上
一分鐘選定
1零件公差除以十:±0.1 mm 需要 0.01 的精確度。2小數位數取到使 0.5 · 10⁻ᵖ 小於這個值:這裡 p = 2。3LUPREC 再多設 2 位——4:有人手動輸入過數字就能看出來。4填充之前——LUPREC 8,並對輪廓端點執行 LIST。

角度也會捨入:AUPREC 0 把 29.9996° 的線顯示為 30°。在 100 mm 長的邊上,這使終點偏移 0.0007 mm——足以讓輪廓不封閉。

DIMRND 把標註文字捨入到步長:取 0.5 時,尺寸 99.7 標為 99.5。這是標註規則,而不是繪圖精確度,兩者不能混淆。

p步長|ε| max間隙,8 條邊其中
03 · 數量級
小數位數隱藏的誤差,對數刻度

04 · 測量儀器
指令: LIST線 圖層: 0從 X=0.00000000 Y=0.00000000到 X=99.99960000長度 = 99.99960000
LIST 與性質
以目前的 LUPREC 顯示座標和長度。LUPREC 8 時可見八位小數——足以找出任何手動誤差。
ZOOM · 0.01 mm 的視窗
縮放到轉角
只要把螢幕視窗縮小到百分之一公釐,0.001 mm 的間隙就看得見。AutoCAD 允許這樣做:縮放範圍達 10 個數量級。
輪廓未封閉
以填充線作檢驗
HATCH 透過點選內部點尋找封閉輪廓。HPGAPTOL 為 0 時,只有精確對接才能找到,並用紅色圓圈標出斷開處。
100量得 99.9996
DIMDEC 0 的尺寸
尺寸總是顯示按 DIMDEC 捨入後的量測值。如果尺寸文字被手動改寫,與幾何的差異就完全看不出來了。
05 · 書寫規則
正確
透過鎖點到端點和交點繪圖
繪圖時 LUPREC 4,檢查輪廓時 8
DIMDEC 按圖面格式設定,與 LUPREC 無關
PDF 匯入後——OVERKILL 並檢查接頭
5 × 45° 倒角用 CHAMFER 指令,而不是畫一段「7」的線
錯誤
用鍵盤輸入從螢幕上讀到的數字
LUPREC 0,「免得小數礙事」
用改寫的尺寸文字代替真實值
HPGAPTOL 5,好讓填充線「終於能填上」
以為螢幕上的 100 就是正好 100
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每頁配套的案頭提示
AutoCAD · 精確度與封閉
指令:
單位精度LUPREC · DIMDEC · HPGAPTOL
階段
看到的
實際的
У
100
99.9996
SIMETRIUM · 「製圖與 CAD」系列LUPREC 藏起誤差,卻消除不了它
06 · 相鄰單位
07 · 歷史部分
最近值x|ε| ≤ ½ 步長
捨入
計量學札記

記錄中的位數就是對精確度的聲明:「100」意味著「99.5 到 100.5 之間」,「100.00」意味著「99.995 到 100.005 之間」。計量學中正是這樣記錄結果的:最後一位是第一位不可靠的數字。CAD 中規則相反:幾何是精確的,而記錄比它粗。所以不能把記錄再拿回去繪圖。

輪廓各邊的誤差相互獨立,在 ±½ 步長範圍內均勻分布。它們沿輪廓的總和表現為隨機漫步:平均間隙隨邊數的平方根增長。六邊形在 DIMDEC 2 時留下約 0.005 mm 的間隙,這就足以讓填充線找不到輪廓。

間隙 g ≈ 0.3·10⁻ᵖ·√n
隨機漫步
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基礎 · 7 個單位

國際單位制的七個基本單位

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目錄實驗室:一杯紫甘藍汁、一個燃燒器、冷板上的一杯水和一組齒輪
目錄 · 所有量都在一頁
目錄入口處的實驗室

一滴酸改變果汁的顏色,鹽為火焰染色,水被輕敲一下就結冰。下面是 Simetrium 的全部頁面,按學科和字母順序排列。

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