專利名稱：基于傾角傳感器的直線度測(cè)量?jī)x及其直線度測(cè)量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于傾角傳感器的直線度測(cè)量?jī)x，本發(fā)明還涉及利用該裝置進(jìn)行直線度測(cè)量的方法。
背景技術(shù)：
直線度測(cè)量是幾何量計(jì)量領(lǐng)域里一個(gè)最基本的項(xiàng)目，它是平面度、平行度、同軸度等幾何量測(cè)量的基礎(chǔ)，是與尺寸精度、圓度和表面粗糙度同稱為影響產(chǎn)品質(zhì)量的四大要素之一，在生產(chǎn)實(shí)踐中受到高度重視。直線度測(cè)量主要是測(cè)量圓柱體和圓錐體的母線直線度誤差、機(jī)床和其他機(jī)器的導(dǎo)軌面以及工件直線導(dǎo)向面的直線度誤差等。直線度測(cè)量是長(zhǎng)度計(jì)量技術(shù)的重要內(nèi)容之一。常用的測(cè)量方法有直尺法(用直尺、平尺等以光隙法和指示表法等進(jìn)行測(cè)量)、準(zhǔn)直法(利用光學(xué)準(zhǔn)直望遠(yuǎn)系統(tǒng)測(cè)量直線度誤差)、重力法(利用液體自動(dòng)保持水平或重物自動(dòng)保持鉛直的重力現(xiàn)象測(cè)量直線度)和直線法(利用鋼絲和激光束等測(cè)量直線度)等。以上所述的幾種直線度測(cè)量方法或者存在自動(dòng)化程度低、主觀誤差大、測(cè)量精度低、測(cè)量效率低等不足，或者存在操作繁瑣、性價(jià)比不高等缺點(diǎn)，所以，探索一種測(cè)量效率高、測(cè)量精度高、使用方便、性價(jià)比合理的直線度測(cè)量方法是十分必要的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種基于傾角傳感器的直線度測(cè)量?jī)x，解決現(xiàn)有直線度測(cè)量技術(shù)中存在的測(cè)量效率低、測(cè)量自動(dòng)化程度不高、測(cè)量結(jié)果的人為因素影響大等問(wèn)題。本發(fā)明的另一目的是提供一種基于傾角傳感器的直線度測(cè)量方法。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種基于傾角傳感器的直線度測(cè)量?jī)x，包括測(cè)量平臺(tái)和控制裝置兩部分，所述的測(cè)量平臺(tái)包括導(dǎo)軌，導(dǎo)軌的上表面兩端各設(shè)置有一皮帶輪，兩個(gè)皮帶輪之間傳動(dòng)連接有皮帶，在導(dǎo)軌的同一端設(shè)置有卷尺式收線器與步進(jìn)電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)與該側(cè)皮帶輪傳動(dòng)連接，導(dǎo)軌上部間隔設(shè)置有多個(gè)數(shù)量的磁柱；導(dǎo)軌沿縱向的一段開(kāi)有上下通透的導(dǎo)向槽，導(dǎo)向槽中安裝有測(cè)量橋板，測(cè)量橋板通過(guò)連接螺桿與皮帶連接，測(cè)量橋板上安裝的傾角傳感器和磁性開(kāi)關(guān)引出的排線與皮帶固定連接；導(dǎo)軌的另一端下表面連接有燕尾槽， 該燕尾槽中安裝有滑動(dòng)墊塊；導(dǎo)軌的導(dǎo)向靠近槽步進(jìn)電機(jī)一端設(shè)置有限位開(kāi)關(guān)A，滑動(dòng)墊塊朝向步進(jìn)電機(jī)一端側(cè)設(shè)置有限位開(kāi)關(guān)B，控制裝置包括下位機(jī)，下位機(jī)分別與上位機(jī)、顯示器和控制面板連接；下位機(jī)通過(guò)排線分別與傾角傳感器、磁性開(kāi)關(guān)連接；下位機(jī)還分別與限位開(kāi)關(guān)A、限位開(kāi)關(guān)B、步進(jìn)電機(jī)、以及卷尺式收線器連接。本發(fā)明所采用的另一技術(shù)方案是，一種基于前述的直線度測(cè)量?jī)x的直線度測(cè)量方法，按照以下步驟實(shí)施步驟I、檢測(cè)前的準(zhǔn)備工作
1.1)上電檢查，觀察直線度測(cè)量?jī)x的控制部分初始化是否正常，若狀態(tài)正常，關(guān)閉電源，將測(cè)量平臺(tái)放置于需要測(cè)量對(duì)象的指定直線上；I. 2)將測(cè)量橋板置于導(dǎo)軌的導(dǎo)向槽中，使測(cè)量橋板位于導(dǎo)向槽內(nèi)同時(shí)注意測(cè)量橋板與壓線板之間的排線處于松弛狀態(tài)；1.3)將測(cè)量平臺(tái)與控制部分的電源線及信號(hào)線連接完畢后，再次上電檢查，若無(wú)異常，使測(cè)量橋板到達(dá)起始測(cè)量位置，即測(cè)量橋板運(yùn)動(dòng)到限位開(kāi)關(guān)A觸發(fā)時(shí)的位置，至此， 準(zhǔn)備工作完成；步驟2、進(jìn)行直線度測(cè)量2. I)數(shù)據(jù)采集上位機(jī)發(fā)送測(cè)量命令給下位機(jī)，下位機(jī)發(fā)出信號(hào)啟動(dòng)步進(jìn)電機(jī)， 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)皮帶帶動(dòng)測(cè)量橋板水平移動(dòng)，測(cè)量橋板上的傾角傳感器與磁性開(kāi)關(guān)隨皮帶一起移動(dòng)，磁性開(kāi)關(guān)每經(jīng)過(guò)一個(gè)磁柱所在位置，便被吸合一次，將相應(yīng)時(shí)刻的傾角傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，即可獲得原始的測(cè)量數(shù)據(jù)，這一系列數(shù)據(jù)即時(shí)通過(guò)排線傳輸至下位機(jī)，構(gòu)成測(cè)量數(shù)據(jù)集合，將這些數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于下位機(jī)；待測(cè)量范圍內(nèi)指定被測(cè)點(diǎn)的原始數(shù)據(jù)采集完畢，步進(jìn)電機(jī)返回到初始測(cè)量位置并停止運(yùn)動(dòng)，完成一個(gè)測(cè)量范圍；再將測(cè)量平臺(tái)移動(dòng)至下一段位置繼續(xù)測(cè)量，直至所規(guī)劃的測(cè)量結(jié)束；2. 2)數(shù)據(jù)傳輸下位機(jī)將本次測(cè)量原始數(shù)據(jù)傳輸給上位機(jī)并顯示傳送狀態(tài)直至數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束；2. 3)數(shù)據(jù)處理上位機(jī)將線位移-角位移原始數(shù)據(jù)組成的坐標(biāo)換算為直角坐標(biāo), 采用最小二乘法進(jìn)行直線擬合，得出被測(cè)直線段的擬合直線，給出相關(guān)測(cè)量結(jié)果。本發(fā)明的有益效果是，測(cè)量裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于實(shí)施，安裝攜帶方便，可自定義測(cè)量范圍等特點(diǎn)；測(cè)量過(guò)程可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，數(shù)據(jù)分析處理由測(cè)量軟件實(shí)現(xiàn)，能夠保證精度，測(cè)量效率顯著提高。本發(fā)明方法能夠快速準(zhǔn)確地測(cè)得確定位置的坐標(biāo)值，該坐標(biāo)并非傳統(tǒng)的平面位移笛卡兒坐標(biāo)，而是線位移量和角位移量組成的坐標(biāo)，根據(jù)依次獲得的這一系列坐標(biāo)數(shù)據(jù)，便可描繪出被測(cè)母線、直線導(dǎo)引面等的實(shí)際形狀，再經(jīng)過(guò)軟件分析處理，得出合理的結(jié)果評(píng)價(jià)。


圖I本發(fā)明基于傾角傳感器的直線度測(cè)量?jī)x及方法的原理框圖；圖2是本發(fā)明的直線度測(cè)量?jī)x中的測(cè)量平臺(tái)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明的直線度測(cè)量?jī)x中測(cè)量橋板的結(jié)構(gòu)示意圖，其中，圖a是傾角傳感器在測(cè)量橋板上的安裝示意圖，圖b是磁性開(kāi)關(guān)在測(cè)量橋板上的安裝示意圖；圖4是本發(fā)明的直線度測(cè)量?jī)x中的測(cè)量橋板與導(dǎo)軌配合示意圖；圖5是本發(fā)明的直線度測(cè)量?jī)x中測(cè)量橋板、導(dǎo)軌及滑動(dòng)墊塊之間的連接關(guān)系示意圖，其中圖a是測(cè)量橋板、導(dǎo)軌及滑動(dòng)墊塊三者連接示意圖，圖b是導(dǎo)軌及滑動(dòng)墊塊之間連接示意圖，圖c是測(cè)量橋板、導(dǎo)軌之間連接俯視圖；圖6是本發(fā)明實(shí)施例中的被測(cè)對(duì)象各個(gè)被測(cè)點(diǎn)的實(shí)際坐標(biāo)、相應(yīng)的擬合直線及直線度誤差示意圖。圖中，I.支架，2.帶輪A，3.皮帶，4.壓緊螺母，5.連接螺桿，6.限位開(kāi)關(guān)A，7.帶輪B，8.步進(jìn)電機(jī)，9.導(dǎo)軌，10.磁柱，11.測(cè)量橋板，12.限位開(kāi)關(guān)B，13.滑動(dòng)墊塊，14.傾角傳感器，15.磁性開(kāi)關(guān)，16.測(cè)量平臺(tái)，17.下位機(jī)，18.上位機(jī)，19.顯示器，20.控制面板， 21.鎖緊螺釘，22.卷尺式收線器，23.壓線板，24.排線。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。如圖1，本發(fā)明的基于傾角傳感器的直線度測(cè)量?jī)x工作原理是，包括測(cè)量平臺(tái)16 和控制裝置兩部分，在測(cè)量平臺(tái)16上分別設(shè)置有拾取傳感信號(hào)的傾角傳感器14、磁性開(kāi)關(guān)
15、驅(qū)動(dòng)測(cè)量運(yùn)動(dòng)的步進(jìn)電機(jī)8、以及卷尺式收線器22 ；控制部分包括下位機(jī)17、上位機(jī)18、顯示器19 (IXD顯示器)和控制面板20，下位機(jī)17分別與上位機(jī)18、顯示器19和控制面板20同時(shí)連接；下位機(jī)17通過(guò)數(shù)據(jù)線與步進(jìn)電機(jī)8連接；下位機(jī)17還通過(guò)排線24同時(shí)與傾角傳感器14、磁性開(kāi)關(guān)15連接，完成數(shù)據(jù)傳輸。圖I中的各模塊之間的關(guān)系以信息流(數(shù)據(jù)流和控制流)的形式進(jìn)行描述，卷尺式收線器22是測(cè)量?jī)x測(cè)量過(guò)程中必要的輔助裝置(收線、放線)，但它與其它各模塊之間無(wú)信息交換，所以在圖I中沒(méi)有示出。如圖2，本發(fā)明裝置中的測(cè)量平臺(tái)16上的具體結(jié)構(gòu)是，包括導(dǎo)軌9，導(dǎo)軌9的上表面兩端各設(shè)置有一支架I，這兩個(gè)支架I上分別安裝有皮帶輪A2和皮帶輪B7，皮帶輪A2和皮帶輪B7之間傳動(dòng)連接有皮帶3，皮帶輪B7與步進(jìn)電機(jī)8傳動(dòng)連接，卷尺式收線器22與步進(jìn)電機(jī)8設(shè)置在導(dǎo)軌9的同一端，導(dǎo)軌9沿縱向的一段開(kāi)有上下通透的導(dǎo)向槽(給測(cè)量橋板11導(dǎo)向，如圖5 (a)、圖5 (c)所示，其長(zhǎng)度與最大有效長(zhǎng)度相匹配)，導(dǎo)軌9的最大有效長(zhǎng)度為1000mm，導(dǎo)軌9的左半邊500mm部分(皮帶輪A2所在一端)下表面連接有燕尾槽， 該燕尾槽安裝有間隙配合的滑動(dòng)墊塊13 (參照?qǐng)D5 (b))，從而可在500 IOOOmm范圍內(nèi)調(diào)節(jié)測(cè)量范圍(若測(cè)量范圍超過(guò)1000mm，可預(yù)先規(guī)劃好若干個(gè)首尾相接的測(cè)量位置，一個(gè)位置的直線度測(cè)量數(shù)據(jù)采集結(jié)束后，測(cè)量平臺(tái)依次移動(dòng)到新的測(cè)量位置，繼續(xù)采集數(shù)據(jù)，直至數(shù)據(jù)采集完成)，滑動(dòng)墊塊13的位置確定后，由鎖緊螺釘21鎖緊在導(dǎo)軌9上，這樣就能夠?qū)崿F(xiàn)較大范圍的直線度測(cè)量。導(dǎo)軌9上部每隔IOmm鉆一盲孔，在每個(gè)盲孔中安裝一個(gè)磁柱 10(共裝有101個(gè)磁柱10)，導(dǎo)向槽中安裝有測(cè)量橋板11 (兩者為間隙配合)，測(cè)量橋板11 上通過(guò)鉸鏈與連接螺桿5連接，連接螺桿5通過(guò)壓緊螺母4與皮帶3連接，同時(shí)從測(cè)量橋板 11上安裝的傾角傳感器14、磁性開(kāi)關(guān)15的電源線、信號(hào)線均由排線24引出，該排線24通過(guò)壓線板23與皮帶3固定連接，測(cè)量橋板11與壓線板23之間的排線24處于松弛狀態(tài)，壓線板23與卷尺式收線器22之間的排線24處于拉直狀態(tài)。導(dǎo)軌9的導(dǎo)向槽右端(步進(jìn)電機(jī)8—端)設(shè)置有限位開(kāi)關(guān)A6，滑動(dòng)墊塊13的右端側(cè)(朝向步進(jìn)電機(jī)8)設(shè)置有限位開(kāi)關(guān) B12，用于限制測(cè)量橋板11的右端和左端移動(dòng)極限，使得步進(jìn)電機(jī)8及時(shí)停止工作。鎖緊螺釘21起鎖緊固定作用，也就是將滑動(dòng)墊塊13與導(dǎo)軌9固定在一起，這樣，當(dāng)測(cè)量橋板11運(yùn)動(dòng)到限位開(kāi)關(guān)B12位置撞擊觸發(fā)時(shí)，防止滑動(dòng)墊塊13與導(dǎo)軌9之間產(chǎn)生滑動(dòng)。結(jié)構(gòu)工作時(shí)，見(jiàn)圖2，當(dāng)步進(jìn)電機(jī)8轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)皮帶輪B7逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，就可以驅(qū)動(dòng)測(cè)量橋板11沿導(dǎo)軌9的導(dǎo)向槽向右做直線運(yùn)動(dòng)，此時(shí)安裝于測(cè)量橋板11上的磁性開(kāi)關(guān)15 每經(jīng)過(guò)一個(gè)磁柱10所在位置時(shí)，磁性開(kāi)關(guān)15動(dòng)作一次，此動(dòng)作產(chǎn)生的開(kāi)關(guān)量信號(hào)由下位機(jī) 17接收，同時(shí)將此時(shí)傾角傳感器14拾取的該位置的傾角信號(hào)采集，從而獲得一系列坐標(biāo)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，在此過(guò)程中，卷尺式收線器22處于收線狀態(tài)，當(dāng)測(cè)量橋板11向右移動(dòng)至碰到限位開(kāi)關(guān)A6時(shí)，一個(gè)位置的測(cè)量結(jié)束，步進(jìn)電機(jī)8反轉(zhuǎn)，使測(cè)量橋板11復(fù)位，此時(shí)收線器22放線，當(dāng)向左移動(dòng)至限位開(kāi)關(guān)B12時(shí)，步進(jìn)電機(jī)8停轉(zhuǎn)，整個(gè)測(cè)量結(jié)束或等待下一個(gè)位置的測(cè)量。參照?qǐng)D3、圖4，傾角傳感器14與磁性開(kāi)關(guān)15安裝于測(cè)量橋板11上，當(dāng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)帶動(dòng)測(cè)量板橋11移動(dòng)時(shí)，每經(jīng)過(guò)IOmm磁性開(kāi)關(guān)15就被相應(yīng)位置的磁柱10吸合一次,從而實(shí)現(xiàn)單位長(zhǎng)度的位移信號(hào)的拾取。磁性開(kāi)關(guān)15與傾角傳感器14拾取的各個(gè)相同時(shí)刻的兩路傳感信號(hào)通過(guò)排線24輸送至下位機(jī)17完成數(shù)據(jù)采集，傳送至上位機(jī)18并經(jīng)過(guò)測(cè)量軟件處理，可獲得各個(gè)采樣時(shí)刻的線位移-角位移坐標(biāo)數(shù)據(jù)點(diǎn)集合，將這一系列坐標(biāo)點(diǎn)按算法模型進(jìn)行處理轉(zhuǎn)換，依次連線就可得到被測(cè)對(duì)象的(母線、引導(dǎo)直線)輪廓，對(duì)此進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理，就能得到被測(cè)直線段的直線度評(píng)價(jià)結(jié)果。本發(fā)明的基于傾角傳感器的直線度測(cè)量方法，利用上述的直線度測(cè)量?jī)x，按照以下步驟實(shí)施步驟I、檢測(cè)前的準(zhǔn)備工作I. I)上電檢查，觀察控制部分初始化是否正常，若狀態(tài)正常，關(guān)閉電源，將測(cè)量平臺(tái)16放置于需要測(cè)量對(duì)象的指定直線上。1.2)參照?qǐng)D2、圖4和圖5將測(cè)量橋板11置于導(dǎo)軌9的導(dǎo)向槽中，注意要使測(cè)量橋板11位于導(dǎo)向槽內(nèi)同時(shí)注意測(cè)量橋板11與壓線板23之間的排線24處于松弛狀態(tài)。I. 3)將測(cè)量平臺(tái)16與控制部分的電源線及信號(hào)線連接完畢后，再次上電檢查，若無(wú)異常，使測(cè)量橋板11到達(dá)起始測(cè)量位置(位于步進(jìn)電機(jī)8 —側(cè)，即測(cè)量橋板11運(yùn)動(dòng)到限位開(kāi)關(guān)A6觸發(fā)時(shí)的位置)，至此，準(zhǔn)備工作完成。步驟2、進(jìn)行直線度測(cè)量2. I)數(shù)據(jù)采集如圖1，上位機(jī)18發(fā)送測(cè)量命令給下位機(jī)17，下位機(jī)17發(fā)出信號(hào)啟動(dòng)步進(jìn)電機(jī)8,步進(jìn)電機(jī)8驅(qū)動(dòng)皮帶3帶動(dòng)測(cè)量橋板11水平移動(dòng)，測(cè)量橋板11上的傾角傳感器14與磁性開(kāi)關(guān)15隨皮帶3 —起移動(dòng),磁性開(kāi)關(guān)15每經(jīng)過(guò)一個(gè)磁柱10所在位置,便被吸合一次，將相應(yīng)時(shí)刻的傾角傳感器14的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，即可獲得原始的測(cè)量數(shù)據(jù)，這一系列數(shù)據(jù)即時(shí)通過(guò)排線24傳輸至下位機(jī)17，構(gòu)成測(cè)量數(shù)據(jù)集合，將這些數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于下位機(jī)17、并在顯示器19上實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前值；待測(cè)量范圍內(nèi)指定被測(cè)點(diǎn)的原始數(shù)據(jù)采集完畢， 步進(jìn)電機(jī)8返回到初始測(cè)量位置并停止運(yùn)動(dòng)，完成一個(gè)測(cè)量范圍。(當(dāng)被測(cè)對(duì)象的長(zhǎng)度比測(cè)量?jī)x的測(cè)量范圍長(zhǎng)時(shí)，可預(yù)先規(guī)劃好若干個(gè)首尾相接的測(cè)量位置，一個(gè)位置的直線度測(cè)量數(shù)據(jù)采集結(jié)束后，測(cè)量平臺(tái)依次移動(dòng)到新的測(cè)量位置，繼續(xù)采集數(shù)據(jù)，直至數(shù)據(jù)采集完成) 再將測(cè)量平臺(tái)16移動(dòng)至下一段位置繼續(xù)測(cè)量，直至所規(guī)劃的測(cè)量結(jié)束；2. 2)數(shù)據(jù)傳輸上位機(jī)18發(fā)送原始數(shù)據(jù)上傳命令，下位機(jī)17將本次測(cè)量原始數(shù)據(jù)(通過(guò)USB接口)傳輸給上位機(jī)18并顯示傳送狀態(tài)直至數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束。2. 3)數(shù)據(jù)處理上位機(jī)18將線位移-角位移原始數(shù)據(jù)組成的坐標(biāo)換算為直角坐標(biāo)，采用最小二乘法進(jìn)行直線擬合，得出被測(cè)直線段的擬合直線并顯示在LED的顯示器19 的屏幕上。還可以根據(jù)需要經(jīng)進(jìn)一步處理，給出其它相關(guān)測(cè)量結(jié)果并輸出測(cè)量報(bào)表。數(shù)據(jù)處理的具體過(guò)程包括以下步驟2. 3. I)將線位移-角位移坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為位置直角坐標(biāo)(如圖6)
2. 3. I. I)，將被檢測(cè)的對(duì)象(直線)記為AB，其中的始點(diǎn)坐標(biāo)為A (xA, yA)，終點(diǎn)坐豐不為B (xg Yb) °2. 3. I. 2)，對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，即將測(cè)量采集得到的線位移-角位移坐標(biāo)點(diǎn)集合Kxn，an)}轉(zhuǎn)換為二維線位移笛卡兒坐標(biāo)點(diǎn)集合{(xn，yn)}。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換時(shí)，與測(cè)量橋板11 一起移動(dòng)的磁性開(kāi)關(guān)15第一次吸合的位置設(shè)定為測(cè)量起始點(diǎn)，該點(diǎn)的線位移-角位移坐標(biāo)為(0，0° )，其轉(zhuǎn)換坐標(biāo)為(0，O)，在此前提下，對(duì)于相鄰兩點(diǎn)位置坐標(biāo)，后一點(diǎn)坐標(biāo)與前一點(diǎn)坐標(biāo)滿足公式(a)
權(quán)利要求
1.一種基于傾角傳感器的直線度測(cè)量?jī)x，其特征在于包括測(cè)量平臺(tái)(16)和控制裝置兩部分，所述的測(cè)量平臺(tái)(16)包括導(dǎo)軌(9)，導(dǎo)軌(9)的上表面兩端各設(shè)置有一皮帶輪，兩個(gè)皮帶輪之間傳動(dòng)連接有皮帶(3)，在導(dǎo)軌(9)的同一端設(shè)置有卷尺式收線器(22)與步進(jìn)電機(jī)(8)，步進(jìn)電機(jī)(8)與該側(cè)皮帶輪傳動(dòng)連接，導(dǎo)軌(9)上部間隔設(shè)置有多個(gè)數(shù)量的磁柱(10)； 導(dǎo)軌(9)沿縱向的一段開(kāi)有上下通透的導(dǎo)向槽，導(dǎo)向槽中安裝有測(cè)量橋板(11)，測(cè)量橋板(11)通過(guò)連接螺桿(5)與皮帶(3)連接，測(cè)量橋板(11)上安裝的傾角傳感器(14)和磁性開(kāi)關(guān)(15)引出的排線(24)與皮帶(3)固定連接；導(dǎo)軌(9)的另一端下表面連接有燕尾槽， 該燕尾槽中安裝有滑動(dòng)墊塊(13);導(dǎo)軌(9)的導(dǎo)向靠近槽步進(jìn)電機(jī)⑶一端設(shè)置有限位開(kāi)關(guān)A(6)，滑動(dòng)墊塊(13)朝向步進(jìn)電機(jī)(8) —端側(cè)設(shè)置有限位開(kāi)關(guān)B(12)，控制裝置包括下位機(jī)(17)，下位機(jī)(17)分別與上位機(jī)(18)、顯示器(19)和控制面板(20)連接；下位機(jī)(17)通過(guò)排線(24)分別與傾角傳感器(14)、磁性開(kāi)關(guān)(15)連接；下位機(jī)(17)還分別與限位開(kāi)關(guān)A(6)、限位開(kāi)關(guān)B(12)、步進(jìn)電機(jī)(8)、以及卷尺式收線器(22)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的直線度測(cè)量?jī)x，其特征在于所述的測(cè)量橋板(11)與連接螺桿(5) —端鉸接，連接螺桿(5)另一端與皮帶(3)固定連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的直線度測(cè)量?jī)x，其特征在于所述的測(cè)量橋板(11)與壓線板(23)之間的排線(24)處于松弛狀態(tài)，壓線板(23)與卷尺式收線器(22)之間的排線(24) 處于拉直狀態(tài)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的直線度測(cè)量?jī)x，其特征在于所述的導(dǎo)軌(9)上部每隔IOmm 設(shè)置一盲孔，在每個(gè)盲孔中安裝一個(gè)磁柱(10)。
5.一種基于權(quán)利要求1、2、3或4所述的直線度測(cè)量?jī)x的直線度測(cè)量方法，其特征在于， 按照以下步驟實(shí)施步驟I、檢測(cè)前的準(zhǔn)備工作·1.1)上電檢查，觀察直線度測(cè)量?jī)x的控制部分初始化是否正常，若狀態(tài)正常，關(guān)閉電源，將測(cè)量平臺(tái)(16)放置于需要測(cè)量對(duì)象的指定直線上；·1.2)將測(cè)量橋板(11)置于導(dǎo)軌(9)的導(dǎo)向槽中，使測(cè)量橋板(11)位于導(dǎo)向槽內(nèi)同時(shí)注意測(cè)量橋板(11)與壓線板(23)之間的排線(24)處于松弛狀態(tài)；·1.3)將測(cè)量平臺(tái)(16)與控制部分的電源線及信號(hào)線連接完畢后，再次上電檢查，若無(wú)異常，使測(cè)量橋板(11)到達(dá)起始測(cè)量位置，即測(cè)量橋板(11)運(yùn)動(dòng)到限位開(kāi)關(guān)A(6)觸發(fā)時(shí)的位置，至此，準(zhǔn)備工作完成；步驟2、進(jìn)行直線度測(cè)量·2. I)數(shù)據(jù)采集上位機(jī)(18)發(fā)送測(cè)量命令給下位機(jī)(17)，下位機(jī)(17)發(fā)出信號(hào)啟動(dòng)步進(jìn)電機(jī)(8)，步進(jìn)電機(jī)(8)驅(qū)動(dòng)皮帶(3)帶動(dòng)測(cè)量橋板(11)水平移動(dòng)，測(cè)量橋板(11)上的傾角傳感器(14)與磁性開(kāi)關(guān)(15)隨皮帶(3) —起移動(dòng)，磁性開(kāi)關(guān)(15)每經(jīng)過(guò)一個(gè)磁柱(10)所在位置，便被吸合一次，將相應(yīng)時(shí)刻的傾角傳感器(14)的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，即可獲得原始的測(cè)量數(shù)據(jù)，這一系列數(shù)據(jù)即時(shí)通過(guò)排線(24)傳輸至下位機(jī)(17)，構(gòu)成測(cè)量數(shù)據(jù)集合，將這些數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于下位機(jī)(17);待測(cè)量范圍內(nèi)指定被測(cè)點(diǎn)的原始數(shù)據(jù)采集完畢，步進(jìn)電機(jī)(8)返回到初始測(cè)量位置并停止運(yùn)動(dòng)，完成一個(gè)測(cè)量范圍；再將測(cè)量平臺(tái)(16)移動(dòng)至下一段位置繼續(xù)測(cè)量，直至所規(guī)劃的測(cè)量結(jié)束；·2. 2)數(shù)據(jù)傳輸下位機(jī)(17)將本次測(cè)量原始數(shù)據(jù)傳輸給上位機(jī)(18)并顯示傳送狀態(tài)直至數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束；·2. 3)數(shù)據(jù)處理上位機(jī)(18)將線位移-角位移原始數(shù)據(jù)組成的坐標(biāo)換算為直角坐標(biāo)， 采用最小二乘法進(jìn)行直線擬合，得出被測(cè)直線段的擬合直線，給出相關(guān)測(cè)量結(jié)果。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的直線度測(cè)量方法，其特征在于，當(dāng)被測(cè)對(duì)象的長(zhǎng)度比測(cè)量?jī)x的測(cè)量范圍長(zhǎng)時(shí)，可預(yù)先規(guī)劃好若干個(gè)首尾相接的測(cè)量位置，一個(gè)位置的直線度測(cè)量數(shù)據(jù)采集結(jié)束后，測(cè)量平臺(tái)依次移動(dòng)到新的測(cè)量位置，繼續(xù)采集數(shù)據(jù)，直至數(shù)據(jù)采集完成。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的直線度測(cè)量方法，其特征在于，所述的數(shù)據(jù)處理的具體過(guò)程包括以下步驟·2. 3. I)將線位移-角位移坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為位置直角坐標(biāo)；·2. 3. I. I)，將被檢測(cè)的對(duì)象段記為AB，其中的始點(diǎn)坐標(biāo)為A(xa，yA)，終點(diǎn)坐標(biāo)為B(xb，Yb)；·2. 3. I. 2)，對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，即將測(cè)量采集得到的線位移-角位移坐標(biāo)點(diǎn)集合 Kxn，an)}轉(zhuǎn)換為二維線位移笛卡兒坐標(biāo)點(diǎn)集合{(xn，yn)};數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換時(shí)，與測(cè)量橋板(11) 一起移動(dòng)的磁性開(kāi)關(guān)(15)第一次吸合的位置設(shè)定為測(cè)量起始點(diǎn)，該點(diǎn)的線位移-角位移坐標(biāo)為(0，0° )，其轉(zhuǎn)換坐標(biāo)為(0，O)，在此前提下，對(duì)于相鄰兩點(diǎn)位置坐標(biāo)，后一點(diǎn)坐標(biāo)與前一點(diǎn)坐標(biāo)滿足公式(a)
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種基于傾角傳感器的直線度測(cè)量?jī)x，包括測(cè)量平臺(tái)和控制裝置兩部分。本發(fā)明還公開(kāi)了一種基于傾角傳感器的直線度測(cè)量方法，當(dāng)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)皮帶輪逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，驅(qū)動(dòng)測(cè)量橋板沿導(dǎo)軌的導(dǎo)向槽向右做直線運(yùn)動(dòng)，測(cè)量橋板上的磁性開(kāi)關(guān)每經(jīng)過(guò)一個(gè)磁柱所在位置時(shí)，磁性開(kāi)關(guān)動(dòng)作一次，此動(dòng)作產(chǎn)生的開(kāi)關(guān)量信號(hào)由下位機(jī)接收，同時(shí)將此時(shí)傾角傳感器拾取的該位置的傾角信號(hào)采集，從而獲得一系列坐標(biāo)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，當(dāng)測(cè)量橋板向右移動(dòng)至碰到限位開(kāi)關(guān)時(shí)，一個(gè)位置的測(cè)量結(jié)束，下位機(jī)完成數(shù)據(jù)采集，傳送至上位機(jī)并經(jīng)過(guò)測(cè)量軟件處理，得到被測(cè)直線段的直線度評(píng)價(jià)結(jié)果。
文檔編號(hào)G01B21/22GK102607503SQ20121008708
公開(kāi)日2012年7月25日 申請(qǐng)日期2012年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月29日
發(fā)明者于殿泓, 張路, 張輝, 李琳, 秦宇 申請(qǐng)人:西安理工大學(xué)