SIMETRIUM .COM 100 = 99.9996?
系列 · 制图与 CAD
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看到的
LUPREC 和 DIMDEC 决定显示几位小数。坐标本身以 15–16 位有效数字存储。
实际的
舍入后的数字把误差藏在末位的一半以内:0 位小数时最多 0.5 mm.
台面上是尺寸显示屏和小数位转鼓。转鼓从 0 位咔嗒转到 8 位:先是“100”,后是“99.9996”。下方是一台对准轮廓拐角的显微镜:每咔嗒一下就放大十倍,直到线段端点之间露出间隙。
量的档案 · 制图与 CAD · 表示精度

单位精度

LUPREC · DIMDEC · AUPREC · 舍入误差 ≤ ½ · 10⁻ᵖ · HPGAPTOL

要按别人的图纸重画一块 100 × 60、带 5 × 45° 倒角的盖板垫片。那张图上的尺寸都是整毫米:倒角标着“7”和“12”。设计者按这些数字输入线段,AutoCAD 不带小数显示它们,一切看上去都很准。可填充就是填不上:“未找到有效的图案填充边界”。轮廓末端有 0.45 mm 的间隙,而 LUPREC 0 时特性中把它显示为“0”。

单位精度是程序在屏幕上显示的小数位数。它不改变几何:坐标以双精度存储,约 15 位有效数字。舍入把误差藏起来,却没有消除它。如果作图用的数字是从屏幕上抄来的,而不是通过捕捉取得,每个数字的误差都会进入图纸。误差沿轮廓逐边累积,最后一点回不到第一点。

量p——小数位数;舍入误差 ε,mm
误差界限|ε| ≤ 0.5 · 10⁻ᵖ:0 位小数时为 0.5 mm,2 位时为 0.005,4 位时为 0.00005
变量LUPREC——线性单位,0–8;DIMDEC——标注文字;AUPREC——角度
存储IEEE 754 双精度:约 15–16 位有效数字,与 LUPREC 无关
闭合间隙 ≤ HPGAPTOL 时填充能识别轮廓;默认 0——需要精确对接
去看轮廓与填充 AutoCAD 提示
01 · 定义

显示的数与真实的数

舍入到 p 位小数,就是用最接近的 10⁻ᵖ 的整数倍代替原数。两者之差不超过半个步长:0.5 · 10⁻ᵖ。LUPREC 4 时线段 99.9996 显示为 99.9996,LUPREC 3 时显示为 100.000,LUPREC 0 时显示为 100。三种写法都是同一条线段,只是显示的小数位数不同。

危险在于显示的数字成了下一步作图的输入。每个从屏幕上抄来再输入的数字都带有最多半个步长的误差。在 n 条边的闭合轮廓中,误差按矢量相加,终点偏离起点。最坏情况为 n · 0.5 · 10⁻ᵖ,通常小一些,约 0.3 · 10⁻ᵖ · √n。捕捉端点和交点时直接从内存取坐标,那里的数字完整保存,不会产生误差。

x——真实值 · p——小数位数 · ε——舍入误差 · n——轮廓边数 · g——闭合间隙
互动 · 一个数,九种写法

线段如何显示

各行——LUPREC 从 0 到 8。右侧是屏幕上显示的值,条形是隐藏的误差,对数刻度。请选择线段。

参照 · 哪里误差看得见,哪里看不见
0.5 mm常规缩放下屏幕上肉眼可见;LUPREC 0 会把它藏起来 0.005 mm填充已经填不上;只有缩放到一个拐角才看得见 0.0004 mm“100 = 99.9996”:PDF 导入或缩放比例造成的间隙 10⁻¹² mm约 100 量级坐标的双精度噪声——无害
查看
作图时 LUPREC 4,检查时 8
作图
用捕捉,而不是用屏幕上的数字
标注
DIMDEC 按图纸要求:0 或 1
互动 · 轮廓、尺寸、填充与缩放

五个零件,三个变量,一个间隙

主要操作是“开始绘制”按钮。零件按另一张图纸上的数字逐段绘制,那张图上的尺寸已按 DIMDEC 舍入。随后标注尺寸,在所选 LUPREC 下一切都对得上。接着尝试填充:如果轮廓末端的间隙大于 HPGAPTOL,填充就会漏出去。显微镜把拐角逐级放大,每级十倍,直到看见间隙,控制台以八位小数显示它。在场景下方选择零件:带倒角的垫片、30° 角撑板、斜度楔块、带山墙的检修口或来自 PDF 的底板。还可以在那里选择数字的来源(别人图纸的 DIMDEC 或捕捉)、屏幕上的 LUPREC 以及 HPGAPTOL。“显示全部小数”按钮会打开 LUPREC 8,揭示真相。

左:控制台——输入的数字、屏幕上和真实的周长、间隙右:端点特性、显微镜、三盏灯
主要操作
拖动0.0 s
零件
数字来源
屏幕上的 LUPREC
HPGAPTOL
屏幕上的间隙
—
—
真实间隙
—
—
周长
—
—
剖面线
—
—

—

间隙与原始数字的精度
全部五个零件,双对数坐标
各线——零件,各点——DIMDEC 0、1、2 和 4。每多一位小数,间隙约缩小到十分之一。虚线——HPGAPTOL:低于它填充就能填上。
屏幕显示什么
真实间隙与 LUPREC 下显示的间隙
红色——真实间隙,青绿色——特性中显示的值。如果没有青绿色,说明屏幕显示为零,尽管间隙存在。
每条边的误差
输入值减真实值,mm
柱条——各边误差,色带——±0.5 · 10⁻ᵖ。每个误差都很小,但合在一起会把轮廓终点带偏。
02 · 换算
数值 · 小数位数 · 轮廓边数
屏幕上
一分钟选定
1零件公差除以十:±0.1 mm 需要 0.01 的精度。2小数位数取到使 0.5 · 10⁻ᵖ 小于这个值:这里 p = 2。3LUPREC 再多设 2 位——4:有人手工输入过数字就能看出来。4填充之前——LUPREC 8,并对轮廓端点执行 LIST。

角度也会舍入:AUPREC 0 把 29.9996° 的线显示为 30°。在 100 mm 长的边上,这使终点偏移 0.0007 mm——足以让轮廓不闭合。

DIMRND 把标注文字舍入到步长:取 0.5 时,尺寸 99.7 标为 99.5。这是标注规则,而不是作图精度,两者不能混淆。

p步长|ε| max间隙,8 条边其中
03 · 数量级
小数位数隐藏的误差,对数刻度

04 · 测量仪器
命令: LIST直线 图层: 0自 X=0.00000000 Y=0.00000000到 X=99.99960000长度 = 99.99960000
LIST 与特性
以当前 LUPREC 显示坐标和长度。LUPREC 8 时可见八位小数——足以找出任何手工误差。
ZOOM · 0.01 mm 的窗口
缩放到拐角
只要把屏幕窗口缩小到百分之一毫米,0.001 mm 的间隙就看得见。AutoCAD 允许这样做:缩放范围达 10 个数量级。
轮廓未闭合
以填充作检验
HATCH 通过拾取内部点寻找闭合轮廓。HPGAPTOL 为 0 时,只有精确对接才能找到,并用红色圆圈标出断开处。
100测得 99.9996
DIMDEC 0 的尺寸
尺寸总是显示按 DIMDEC 舍入后的测量值。如果尺寸文字被手工改写,与几何的差异就完全看不出来了。
05 · 书写规则
正确
通过捕捉端点和交点作图
作图时 LUPREC 4,检查轮廓时 8
DIMDEC 按图纸格式设定,与 LUPREC 无关
PDF 导入后——OVERKILL 并检查接头
5 × 45° 倒角用 CHAMFER 命令,而不是画一段“7”的线
错误
用键盘输入从屏幕上读到的数字
LUPREC 0,“免得小数碍事”
用改写的尺寸文字代替真实值
HPGAPTOL 5,好让填充“终于能填上”
以为屏幕上的 100 就是正好 100
系列 · 制图与 CAD
每页配套的案头提示
AutoCAD · 精度与闭合
命令:
单位精度LUPREC · DIMDEC · HPGAPTOL
阶段
看到的
实际的
У
100
99.9996
SIMETRIUM · “制图与 CAD”系列LUPREC 藏起误差,却消除不了它
06 · 相邻单位
07 · 历史部分
最近值x|ε| ≤ ½ 步长
舍入
计量学札记

记录中的位数就是对精度的声明:“100”意味着“99.5 到 100.5 之间”,“100.00”意味着“99.995 到 100.005 之间”。计量学中正是这样记录结果的:最后一位是第一位不可靠的数字。CAD 中规则相反:几何是精确的,而记录比它粗。所以不能把记录再拿回去作图。

轮廓各边的误差相互独立,在 ±½ 步长范围内均匀分布。它们沿轮廓的总和表现为随机游走:平均间隙随边数的平方根增长。六边形在 DIMDEC 2 时留下约 0.005 mm 的间隙,这就足以让填充找不到轮廓。

间隙 g ≈ 0.3·10⁻ᵖ·√n
随机游走
量的目录
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基础 · 7 个单位

国际单位制的七个基本单位

本页相关 · 制图与 CAD
目录实验室:一杯紫甘蓝汁、一个燃烧器、冷板上的一杯水和一组齿轮
目录 · 所有量都在一页
目录入口处的实验室

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08 · 你的语言
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