專利名稱：圓球面精度值量測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種運(yùn)用量測圓球曲率半徑及面精度值的測方法，尤指一種利用簡單的接觸式球面量測器快速便利地量測出圓球表面精度值的圓球面精度值量測方法。
背景技術(shù)：
目前對(duì)于物體的曲率半徑及薄層物質(zhì)的厚度的量測工作，一般是利用如圖10所示的球徑計(jì)來進(jìn)行，該等球徑計(jì)90的構(gòu)造和原理很類似于螺旋測微計(jì)，其是將一條直尺91置于三角架92，該三角架92的三個(gè)頂點(diǎn)分別設(shè)有一探腳93，并于該三角架92頂部設(shè)有一螺旋器94，該螺旋器94的周邊設(shè)有一盤邊具刻度的圓盤95。如此，欲測量球面的曲率半徑時(shí)，先將球徑計(jì)90的三個(gè)腳93抵靠于待測球面上，再調(diào)整螺旋器94使探測頭96剛好頂住球面，即可利用相似三角形的原理，計(jì)算出待測球面的曲率半徑。
現(xiàn)有的接觸式球徑計(jì)雖然已經(jīng)能夠提供量測物體曲率半徑的功能，但是其整體的組成結(jié)構(gòu)顯然較為復(fù)雜，并且操作使用相當(dāng)?shù)芈闊┎槐?，特別是在量得探測頭的高度落差距離后，必須再經(jīng)過人工換算方能獲知待測球面的曲率半徑，不僅整個(gè)操作量測作業(yè)極為費(fèi)工費(fèi)事，并且只要有任何的疏失或不留意，即會(huì)造成量測上的嚴(yán)重誤差，實(shí)在難以運(yùn)用于圓球表面精度值的量測作業(yè)。
再者，目前雖然已經(jīng)有大型的光學(xué)式量測儀器，能夠提供量測球面曲率半徑及表面精度值的功能，然而這些光學(xué)式量測儀器的機(jī)體龐大、設(shè)備成本極高，并且安裝及操作條件嚴(yán)苛，根本無法滿足一般的圓球曲率半徑及表面精度值量測作業(yè)的需求，誠有尋求適當(dāng)解決方法的必要。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于目前缺乏簡便型圓球面精度值量測方法及相關(guān)裝置的缺弊及限制，本發(fā)明的主要目的是在于提供一種能夠直接利用接觸式球面量測器快速且正確地量測出圓球面精度值的圓球面精度值量測方法，藉以滿足一般圓球量測及檢驗(yàn)作業(yè)的需要。
基于前述目的，本發(fā)明所運(yùn)用的技術(shù)手段是在于提供一種圓球面精度值量測方法，其操作流程是包括選用量測座選用一規(guī)格合適的量測座結(jié)合于一接觸式球面量測器，該接觸式球面量測器是設(shè)有一數(shù)字式量表，該量測座是結(jié)合于該數(shù)字式量表，并有一可伸縮量測的探測桿由該量測座的軸心位穿出，該量測座設(shè)有一環(huán)形量罩，該量罩的環(huán)形端緣是設(shè)為具圓截面的球形環(huán)面，并預(yù)先查知該量測座的球形環(huán)面直徑D值及圓截面半徑r值；平面歸零將前述的接觸式球面量測器置于一平面標(biāo)準(zhǔn)片，讓前述的量測座的球形環(huán)面抵靠于該平面標(biāo)準(zhǔn)片，將數(shù)字式量表歸零；量測以前述的接觸式球面量測器對(duì)待測對(duì)象進(jìn)行量測作業(yè)，由探測桿的探測頭測得待測對(duì)象的H值，配合已知的換算公式、D值及r值，自動(dòng)由運(yùn)算裝置換算出待測對(duì)象的曲率半徑R值；將接觸式球面量測器持續(xù)移動(dòng)，讓探測桿的探測頭抵觸到待測對(duì)象表面的不同位置，配合運(yùn)算裝置換算出待測球的面精度值RZ值。
本發(fā)明可以進(jìn)一步于接觸式球面量測器完成平面歸零步驟后，再利用一標(biāo)準(zhǔn)球進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)球校正步驟，透過所述的探測桿量測換算求得標(biāo)準(zhǔn)球的球徑R值，并輸入標(biāo)準(zhǔn)球正確的球徑數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)校正作業(yè)。
本發(fā)明所運(yùn)用的運(yùn)算裝置是可以直接設(shè)于數(shù)字式量表內(nèi)部，或者是透過訊號(hào)接頭及訊號(hào)線連結(jié)至一具運(yùn)算裝置的計(jì)算機(jī)，由運(yùn)算裝置運(yùn)算裝置將量測訊號(hào)換算顯示出相關(guān)的量測結(jié)果。
本發(fā)明運(yùn)用前述的圓球面精度值量測方法，可以獲得的顯著功效增進(jìn)包括有一、本發(fā)明的量測作業(yè)簡便快速，大幅簡化圓球曲率半徑及球面精度值的量測作業(yè)，深具產(chǎn)業(yè)利用價(jià)值。
二、本發(fā)明直接利用一結(jié)構(gòu)精簡的接觸式球面量測器，即可快速地完成圓球面精度值的量測作業(yè)，大幅降低量測作業(yè)所需要的設(shè)備成本低，充分滿足一般的圓球曲率半徑及表面精度值量測作業(yè)的需求，深具便利性及經(jīng)濟(jì)效益。
三、本發(fā)明所運(yùn)用的接觸式球面量測器的體積小，攜帶使用簡便，并且量測操作快速容易。
四、本發(fā)明能夠自由選用不同的量測座來進(jìn)行量測作業(yè)，操作利用靈活簡便。
五、本發(fā)明利用數(shù)字式量表搭配計(jì)算機(jī)等運(yùn)算裝置，可以快速且正確地?fù)Q算出量測結(jié)果，大幅提高量測的精確度及量測效率，有效簡化圓球曲率半徑及表面精度值的量測作業(yè)。


圖1是本發(fā)明所運(yùn)用接觸式球面量測器的結(jié)構(gòu)分解圖。
圖2是本發(fā)明所運(yùn)用接觸式球面量測器的組合剖面圖。
圖3是本發(fā)明所運(yùn)用接觸式球面量測器可以配合不同量測座及計(jì)算機(jī)實(shí)施使用的示意圖。
圖4是球徑基本量測三角形原理的示意圖。
圖5是本發(fā)明平面歸零步驟的操作示意圖。
圖6是本發(fā)明標(biāo)準(zhǔn)球校正步驟的操作示意圖。
圖7是本發(fā)明量測步驟的操作示意圖。
圖8是本發(fā)明利用接觸式球面量測器對(duì)凹球面進(jìn)行量測的操作示意圖。
圖9是本發(fā)明利用接觸式球面量測器對(duì)凹槽底平面進(jìn)行量測的操作示意圖。
圖10是習(xí)用球徑計(jì)的結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖中A--接觸式球面量測器 B--平面標(biāo)準(zhǔn)片C--標(biāo)準(zhǔn)球 D--待測球10--數(shù)字式量表11--軸柱12--探測桿13--顯示屏14--設(shè)定按鈕 15--訊號(hào)插槽20--握持座21--柱孔22--接頭30--量測座31--螺接部32--桿孔 33--量罩34--球形環(huán)面 35--接觸環(huán)面40--訊號(hào)接頭 41--訊號(hào)線50--計(jì)算機(jī)90--球徑計(jì)91--直尺92--三角架93--探腳
94--螺旋器95--圓盤96--探測頭具體實(shí)施方式
為能詳細(xì)了解本發(fā)明的技術(shù)特征及突出顯著的功效，茲進(jìn)一步以如圖式所示的較佳實(shí)施方式，詳細(xì)說明如后本發(fā)明的圓球面精度值量測方法是配合利用一如圖1、2所示的接觸式球面量測器A來進(jìn)行，請(qǐng)參看圖1、2所示，該接觸式球面量測器A是包括有一設(shè)具探測桿12的數(shù)字式量表10、一供數(shù)字式量表10結(jié)合的握持座20、一結(jié)合于數(shù)字式量表10的量測座30及一可供數(shù)字式量表10連接傳訊至計(jì)算機(jī)等運(yùn)算裝置的訊號(hào)接頭40；其中該數(shù)字式量表10于底側(cè)設(shè)有一圓柱型軸柱11，一探測桿12由該軸柱11的軸心位穿出且呈可伸縮型態(tài)，該數(shù)字式量表10于表面設(shè)有數(shù)字式的顯示屏13及數(shù)個(gè)設(shè)定按鈕14，并于數(shù)字式量表10的側(cè)邊設(shè)有一可供訊號(hào)接頭40插接連結(jié)的訊號(hào)插槽15；該握持座20是供使用者握持操作該接觸式球面量測器A，于該握持座20設(shè)有一可供數(shù)字式量表10所設(shè)軸柱11密合穿掣的柱孔21，并且于該軸柱11穿出該柱孔21的端部結(jié)合有一接頭22，讓數(shù)字式量表10穩(wěn)固地結(jié)合于該握持座20；該量測座30是以可拆換型態(tài)螺接于前述的接頭22，于該量測座30的軸心位設(shè)有一供探測桿12穿過的桿孔32，該量測座30是設(shè)有呈錐斜型態(tài)的量罩33，該量罩33的環(huán)形端緣是設(shè)為具已知半徑的球形環(huán)面34，并于該量罩33的內(nèi)面形成斜錐型的接觸環(huán)面33，本發(fā)明所選用的量測座30可以為如圖3所示各種不同的規(guī)格型態(tài)，并且各量測座30均已預(yù)先精確量測得知球形環(huán)面34的直徑D值及圓截面半徑r值；該訊號(hào)接頭40是可對(duì)正插設(shè)于數(shù)字式量表10所設(shè)的訊號(hào)插槽15，如圖3所示，能夠透過訊號(hào)線41將量測訊號(hào)傳送到計(jì)算機(jī)50等各種運(yùn)算裝置，直接將量測訊號(hào)轉(zhuǎn)換成各種成凸球曲率半徑及球面精度值等各種不同的數(shù)據(jù)型態(tài)來呈現(xiàn)。
如圖4所示是目前已知的接觸式球面量測原理，其所歸納的公式為
凸球面的待測面曲率半徑R=(D2+4H2)8H-r]]>其中D為量測座所設(shè)球形環(huán)面的直徑H為探測頭測得的高度差r為量測座所設(shè)球形環(huán)面的圓截面半徑凹球面的待測面曲率半徑R=(D2+4H2)8H+r]]>其中D為量測座所設(shè)球形環(huán)面的直徑H為探測頭測得的高度差r為量測座所設(shè)球形環(huán)面的圓截面半徑請(qǐng)參看圖5、6、7所示，本發(fā)明的圓球面精度值量測方法的量測操作流程是包括一、選用量測座選用一個(gè)規(guī)格合適的量測座30結(jié)合于接觸式球面量測器A，并查知該量測座30的球形環(huán)面34直徑D值及圓截面半徑r值。
二、平面歸零如圖5所示，將接觸式球面量測器A置于平面標(biāo)準(zhǔn)片B，讓量測座30的球形環(huán)面34密合抵靠于平面標(biāo)準(zhǔn)片B，并利用數(shù)字式量表10所設(shè)的設(shè)定按鈕14將數(shù)字式量表10歸零。
三、標(biāo)準(zhǔn)球校正如圖6所示，利用一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)球C進(jìn)行量測校正，透過探測桿12量測求得標(biāo)準(zhǔn)球C讓探測桿12縮回的高度差H值，透過前揭的換算公式及運(yùn)算裝置，可以求得所量測的標(biāo)準(zhǔn)球C的球徑R值，此時(shí)再輸入標(biāo)準(zhǔn)球C正確的球徑數(shù)據(jù)，對(duì)接觸式球面量測器A進(jìn)行校正作業(yè)，藉以提高量測的精確性。
四、量測接觸式球面量測器A于完成校正作業(yè)后，即可如圖7所示，對(duì)待測球D進(jìn)行量測作業(yè)，當(dāng)探測桿12的探測頭122測得待測球D的H值后，即可透過前揭的換算公式及數(shù)字式量表10內(nèi)部或所連結(jié)計(jì)算機(jī)50的運(yùn)算裝置，快速地?fù)Q算測得待測球D的曲率半徑R值；再將待測球D持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，讓探測桿12的探測頭抵觸到待測球03球面的不同位置，透過運(yùn)算裝置的換算，即可進(jìn)一步獲得待測球D的面精度值RZ值即表面粗糙度、最大的曲率半徑、最小的曲率半徑及平均的曲率半徑…等數(shù)據(jù)，并由數(shù)字式量表10的顯示屏13或計(jì)算機(jī)屏幕清楚地以圖表展現(xiàn)出來。
如此，即可快速地完成圓球的曲率半徑及球面精度值的量測作業(yè)，大幅簡化圓球曲率半徑及球面精度值的量測作業(yè)，深具產(chǎn)業(yè)利用價(jià)值。
本發(fā)明除了可以如圖5、6、7所示，對(duì)于球形的待測球D進(jìn)行量測之外，只要配合相對(duì)應(yīng)的計(jì)算公式，也可以如圖8所示，對(duì)于待測對(duì)象的凹球面進(jìn)行量測作業(yè)，或者是如圖9所示，對(duì)于待測對(duì)象的凹槽平面的面精度值進(jìn)行量測，本發(fā)明的實(shí)施運(yùn)用相當(dāng)?shù)仂`活簡便。
權(quán)利要求
1.一種圓球面精度值量測方法，其特征在于，其操作流程是包括選用量測座選用一規(guī)格合適的量測座結(jié)合于一接觸式球面量測器，該接觸式球面量測器是設(shè)有一數(shù)字式量表，該量測座是結(jié)合于該數(shù)字式量表，并有一可伸縮量測的探測桿由該量測座的軸心位穿出，該量測座設(shè)有一環(huán)形量罩，該量罩的環(huán)形端緣是設(shè)為具圓截面的球形環(huán)面，并預(yù)先查知該量測座的球形環(huán)面直徑D值及圓截面半徑r值；平面歸零將前述的接觸式球面量測器置于一平面標(biāo)準(zhǔn)片，讓前述的量測座的球形環(huán)面抵靠于該平面標(biāo)準(zhǔn)片，將數(shù)字式量表歸零；量測以前述的接觸式球面量測器對(duì)待測對(duì)象進(jìn)行量測作業(yè)，由探測桿的探測頭測得待測對(duì)象的H值，配合已知的換算公式、D值及r值，由運(yùn)算裝置換算出待測對(duì)象的曲率半徑R值；將接觸式球面量測器持續(xù)移動(dòng)，讓探測桿的探測頭抵觸到待測對(duì)象表面的不同位置，由運(yùn)算裝置換算出待測球的面精度值RZ值。
2.如權(quán)利要求第1項(xiàng)所述的圓球面精度值量測方法，其特征在于，所述的接觸式球面量測器于完成平面歸零步驟后，再利用一標(biāo)準(zhǔn)球進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)球校正步驟，透過所述的探測桿量測換算求得標(biāo)準(zhǔn)球的球徑R值，并輸入標(biāo)準(zhǔn)球正確的球徑數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)校正作業(yè)。
3.如權(quán)利要求第1或2項(xiàng)所述的圓球面精度值量測方法，其特征在于，所述的運(yùn)算裝置是設(shè)于所述的數(shù)字式量表的內(nèi)部，直接由數(shù)字式量表顯示出相關(guān)的量測結(jié)果。
4.如權(quán)利要求第1或2項(xiàng)所述的圓球面精度值量測方法，其特征在于，所述的數(shù)字式量表透過訊號(hào)接頭及訊號(hào)線連結(jié)至一計(jì)算機(jī)，由計(jì)算機(jī)的運(yùn)算裝置將量測訊號(hào)換算顯示出相關(guān)的量測結(jié)果。
全文摘要
一種圓球面精度值量測方法，其主要是利用一具數(shù)字式量表及環(huán)錐形量測座的接觸式球面量測器，對(duì)圓球進(jìn)行量測圓球，當(dāng)接觸式球面量測器利用探測桿測得待測球于量測座產(chǎn)生的高度差H值后，透過環(huán)錐形量罩已知換算公式及球形環(huán)面的直徑D值及圓截面半徑r值，配合運(yùn)算裝置的自動(dòng)換算，即可簡便快速地直接換算出待測球的曲率半徑R值及待測球的面精度值，大幅簡化圓球曲率半徑及球面精度值的量測作業(yè)。
文檔編號(hào)G01B5/213GK1707218SQ20041004652
公開日2005年12月14日 申請(qǐng)日期2004年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月8日
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