三針輔助測試系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種三針輔助測試系統(tǒng)，包括長度計(jì)、長度計(jì)測力調(diào)節(jié)器以及三針檢定裝置，三針檢定裝置包括測頭以及三針測量工作臺；三針測量工作臺是單筋工作臺；測頭設(shè)置在長度計(jì)的端部；測頭是斧型測頭；待測三針置于測頭與單筋工作臺之間；長度計(jì)測力調(diào)節(jié)器控制長度計(jì)并通過長度計(jì)帶動測頭進(jìn)行輔助測試。本發(fā)明提供了一種測量誤差小以及測力可控的三針輔助測試系統(tǒng)。
【專利說明】三針輔助測試系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于測量【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種三針輔助測試系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前對三針進(jìn)行測試時(shí)，常用系統(tǒng)為測長機(jī)或光學(xué)計(jì)與量塊，工作臺的組合系統(tǒng)。
[0003]本系統(tǒng)對三針進(jìn)行測試時(shí)，需要長度計(jì)以及三針檢定工作臺協(xié)助完成。
[0004]所用長度計(jì)是C2500長度計(jì)，是一款由HEIDENHAIN公司生產(chǎn)的帶有可伸縮測頭的光柵式長度測力傳感器，其測頭的伸縮即觸測過程是完全由電路自動控制的，其控制儀器上有兩個按鍵和一個三段開關(guān)；
[0005]其中:
[0006]三段式開關(guān)用來選擇測力，根據(jù)其是用說明書，三段式開關(guān)分別對應(yīng)0.75NUN以及1.5N的測力。
[0007]左按鍵功能是收回測桿(將傳感器側(cè)頭從被測件表面移開以放置或移動被測量的零件)。右按鍵功能，伸出測桿，直到其測頭與被測零件表面接觸，并保持所選測力。此時(shí)測頭與被測件表面接觸，根據(jù)測桿伸出的長度，讀取被測點(diǎn)的位置數(shù)據(jù)。
[0008]不難發(fā)現(xiàn)，原有的控制儀器具有三個測力檔位，分別是0.75NUN以及1.5N ;換言之，C2500長度計(jì)測力的連續(xù)調(diào)節(jié)能力較差。而根據(jù)相關(guān)材料要求，對于不同材質(zhì)的零件進(jìn)行接觸式測量時(shí)，其測力大小是有嚴(yán)格規(guī)定的，同時(shí)在測量不同幾何形狀的零件時(shí)，例如非常薄的薄壁件時(shí)，其測量的控制也是非常重要的(測力過大形變變大)。這就要求在測量時(shí)具有一種能夠按需調(diào)節(jié)出所需測力的儀器。而海德漢長度計(jì)問世時(shí)間不長，加之其原有控制器由該公司隨長度計(jì)直接提供，目前通過各種途徑的了解和咨詢，不論是該公司還是其他團(tuán)體或個人，均未實(shí)際擁有具有此款長度計(jì)測力的連續(xù)調(diào)節(jié)能力的儀器。
[0009]現(xiàn)有常用的三針檢定采用的儀器多為測長機(jī)，沒有專用的測頭及工作臺，而已有的用于量塊檢定的帶筋工作臺是為了檢定平面度非常好的量塊而設(shè)計(jì)的，且均用于立式光學(xué)計(jì)，量塊檢定儀等的帶筋工作臺有金屬和陶瓷等材質(zhì)，形狀有方形和圓形。而帶筋工作臺分有單筋和多筋之分；幾種工作臺及其配備的球形測頭和平面測頭均是為了完成量塊檢定而設(shè)計(jì)的，其功能在于盡量減少量塊變形造成的量塊測量誤差。故均采用多條平行工作筋構(gòu)成一個平面以承載量塊，其中的“單筋工作臺”并非只具有單一筋，而是指中間筋高出其他筋20um左右的工作臺，目的是防止量塊變形對量塊測量的影響。
[0010]但在三針檢定中，以上這些工作臺都不適用，三針作為一種螺紋中徑檢定量具，具有圓柱型結(jié)構(gòu)；又根據(jù)其使用方式和檢規(guī)可知，其圓柱度，直徑要求較高，直線度要求較低。
[0011]使用現(xiàn)有的帶筋工作臺有兩個問題:
[0012]首先，由三針本身直線度誤差引進(jìn)的測量不確定度過大，即將更多的直線度誤差引入到了直徑測量結(jié)果中。由于三針的結(jié)構(gòu)和使用方式，導(dǎo)致三針普遍存在直線度不好的情況。在使用傳統(tǒng)的帶筋工作臺進(jìn)行測量時(shí)，由于三針的幾種常見變形而造成測量誤差。例如，三針中部呈拱形，兩側(cè)有承載筋時(shí)，易形成空隙，特別是一些成扭轉(zhuǎn)狀的三針，在傳統(tǒng)測座上即使翻轉(zhuǎn)三針也不能消除由于架空引起的誤差。
[0013]其次，原有工作臺使用不便。三針的長度普遍為50mm左右，根據(jù)檢規(guī)要求，其檢定直徑時(shí)為了減小圓度誤差對測量結(jié)果的影響，需沿軸向轉(zhuǎn)動數(shù)次被檢三針進(jìn)行測量，使用具有大承載面的帶筋工作臺時(shí)，三針會帖付與工作臺，轉(zhuǎn)動操作比較困難，三針整個承載在工作臺上，只能用鑷子進(jìn)行翻轉(zhuǎn)操作。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]為了解決【背景技術(shù)】中存在的上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種測量誤差小以及測力可控的三針輔助測試系統(tǒng)。
[0015]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:本發(fā)明提供了一種三針輔助測試系統(tǒng)，包括長度計(jì)、長度計(jì)測力調(diào)節(jié)器以及三針檢定裝置，其特殊之處在于:所述三針檢定裝置包括測頭以及三針測量工作臺；所述三針測量工作臺是單筋工作臺；所述測頭設(shè)置在長度計(jì)的端部；所述測頭是斧型測頭；待測三針置于測頭與單筋工作臺之間；所述長度計(jì)測力調(diào)節(jié)器控制長度計(jì)并通過長度計(jì)帶動測頭進(jìn)行輔助測試。
[0016]上述單筋工作臺包括基礎(chǔ)面以及設(shè)置在基礎(chǔ)面上的凸棱；所述凸棱在基礎(chǔ)面上形成單筋結(jié)構(gòu)；待測三針的軸向與凸棱所在的軸向是非平行的，且待測三針置于測頭與凸棱之間。
[0017]上述凸棱頂部的最高面與基礎(chǔ)面之間的距離不高于0.3mm,不低于0.25mm ;所述基礎(chǔ)面的平面度誤差不高于0.lum。
[0018]上述單筋工作臺還包括設(shè)置在凸棱一側(cè)或兩側(cè)的用于防止三針滑落的輔助承載臺。
[0019]上述斧型測頭與待測三針的接觸的部位設(shè)置有條狀測量面或帶狀測量面。
[0020]上述條狀測量面或帶狀測量面的長度不低于三針的直徑；所述條狀測量面或帶狀測量面的寬度不大于0.2mm。
[0021]上述長度計(jì)測力調(diào)節(jié)器是具有連續(xù)調(diào)節(jié)能力的長度測力調(diào)節(jié)器。
[0022]上述長度計(jì)測力調(diào)節(jié)器包括控制芯片、電壓輸出器以及旋轉(zhuǎn)編碼器；所述旋轉(zhuǎn)編碼器通過控制芯片接入電壓輸出器；所述電壓輸出器通過長度計(jì)帶動測頭進(jìn)行輔助測試。
[0023]上述電壓輸出器包括積分電路以及脈沖寬度調(diào)制器；所述控制芯片依次通過積分電路以及脈沖寬度調(diào)制器與長度計(jì)相連；所述控制芯片是單片機(jī)或CPU。
[0024]本發(fā)明提供了一種三針輔助測試系統(tǒng)，該系統(tǒng)相對于現(xiàn)有技術(shù)而言，具有以下改進(jìn):
[0025]第一，自主研發(fā)了一套三針檢定裝置，該裝置包括斧型測頭以及單筋工作臺；斧型測頭具有寬度0.2_長度5_的帶狀測量面，方便配合單筋工作臺檢測圓柱狀的三針；單筋工作臺是由與測量面是由平面度極佳的單筋與斧型測頭構(gòu)成的條帶狀測量范圍，在與圓柱型三針接觸時(shí)，能夠保證最小接觸面，并保證三針前后移動時(shí)不影響測量結(jié)果；由于僅存在一個工作筋，其三針的直線度誤差無法影響直徑測量；使用本發(fā)明所提供的單一筋工作臺時(shí)，由于單筋工作臺本身比較窄，可以用手很方便的從兩側(cè)直接操作。
[0026]第二，自主研發(fā)了一套具有連續(xù)調(diào)節(jié)能力的無級別的長度測力調(diào)節(jié)器。該長度測力調(diào)節(jié)器是PWM波配合積分電路形成的可控的電壓輸出器，其主控采用單片機(jī)芯片，將兩個按鍵及一個旋轉(zhuǎn)編碼器接入芯片；由單片機(jī)直接處理按鍵和旋轉(zhuǎn)編碼器的輸入；對照測力一電壓一PWM波占空比的轉(zhuǎn)換關(guān)系，將所需測力對應(yīng)的特定占空的PWM波輸出到長度計(jì)，方向的轉(zhuǎn)換直接通過轉(zhuǎn)換輸出極性實(shí)現(xiàn)。在使用海德漢長度計(jì)進(jìn)行測量工作時(shí)，根據(jù)被測零件的測量要求，該長度測力調(diào)節(jié)器，本發(fā)明所提供的控制長度計(jì)以特定的測力進(jìn)行觸測，從而得到更加精確的測量結(jié)果，其中的旋轉(zhuǎn)編碼器可以從0.3N到5N以不大于0.05N的步距任意調(diào)節(jié)出自己需要的測力，向上扳動控制搖桿時(shí)，長度計(jì)測頭回縮，向下扳動控制搖桿時(shí)，長度計(jì)測頭以設(shè)定的測力伸出，由單片機(jī)控制輸出的測力對零件長度測量的測量結(jié)果準(zhǔn)確性的影響，可更精確與安全的測量不同材料，不同幾何尺寸的零件。
[0027]基于以上內(nèi)容，本發(fā)明能夠大幅提聞二針檢定工作的效率以及精度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]圖1是本發(fā)明所采用的單筋工作臺的正視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖2是本發(fā)明所采用的測頭的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖3是現(xiàn)有技術(shù)中測頭與三針檢定工作臺進(jìn)行協(xié)助配合時(shí)的示意圖；
[0031]圖4是本發(fā)明采用測頭與單筋工作臺進(jìn)行協(xié)助配合時(shí)的示意圖；
[0032]圖5是本發(fā)明所采用的長度計(jì)測力調(diào)節(jié)器的電路框架原理圖；
[0033]其中:
[0034]1-凸棱；2_基礎(chǔ)面；3_測頭；4_長度計(jì)；5_待測二針；6_控制芯片；7_旋轉(zhuǎn)編碼器；8_電壓輸出器；81_積分電路；82_脈沖寬度調(diào)制器。
【具體實(shí)施方式】
[0035]參見圖1以及圖2，本發(fā)明提供了一種三針輔助測試系統(tǒng)，包括長度計(jì)4、長度計(jì)測力調(diào)節(jié)器以及三針檢定裝置，該三針檢定裝置包括測頭3以及三針測量工作臺；三針測量工作臺是單筋工作臺；測頭3設(shè)置在長度計(jì)4的端部；測頭3是區(qū)別與傳統(tǒng)球形測頭和平面型測頭的斧型測頭；待測三針5置于測頭3與單筋工作臺之間；長度計(jì)測力調(diào)節(jié)器控制長度計(jì)4并通過長度計(jì)4帶動測頭3進(jìn)行輔助測試。
[0036]單筋工作臺包括基礎(chǔ)面2以及設(shè)置在基礎(chǔ)面2上的凸棱I ;凸棱I在基礎(chǔ)面2上形成單筋結(jié)構(gòu)；待測三針5的軸向與凸棱I所在的軸向是非平行的，且待測三針5置于測頭3與凸棱I之間。
[0037]凸棱I頂部的最高面與基礎(chǔ)面2之間的距離不高于0.3mm ;基礎(chǔ)面2的平面度不低于0.1um0
[0038]單筋工作臺還包括設(shè)置在凸棱I 一側(cè)或兩側(cè)的用于防止三針滑落的輔助承載臺。
[0039]測頭3是斧型測頭3，斧型測頭3與待測三針5的接觸的部位設(shè)置有條狀測量面或帶狀測量面。
[0040]條狀測量面或帶狀測量面的長度不低于三針的直徑；條狀測量面或帶狀測量面的寬度不大于0.2mm。
[0041]長度計(jì)測力調(diào)節(jié)器是具有連續(xù)調(diào)節(jié)能力的長度測力調(diào)節(jié)器。
[0042]參見圖3，是使用現(xiàn)有的帶筋工作臺進(jìn)行測量時(shí)，由于三針的幾種常見變形所造成的誤差示意圖。[0043]參見圖4，單筋工作臺時(shí)由與測量面是由平面度極佳的單筋與斧型測頭構(gòu)成的條帶狀測量范圍，在于圓柱型三針接觸時(shí)，能夠保證最小接觸面，并保證三針前后移動時(shí)不影響測量結(jié)果。由于僅存在一個工作筋，其三針的直線度誤差無法影響直徑測量。
[0044]參見圖5，長度計(jì)測力調(diào)節(jié)器包括控制芯片6、電壓輸出器8以及旋轉(zhuǎn)編碼器7 ;旋轉(zhuǎn)編碼器7通過控制芯片6接入電壓輸出器8 ；電壓輸出器8通過長度計(jì)4帶動測頭3進(jìn)行輔助測試。
[0045]電壓輸出器8包括積分電路81以及脈沖寬度調(diào)制器82 ;控制芯片6依次通過積分電路81以及脈沖寬度調(diào)制器82與長度計(jì)4相連；控制芯片6是單片機(jī)或CPU ;積分電路81是電學(xué)領(lǐng)域常用的各種積分電路81。
【權(quán)利要求】
1.一種三針輔助測試系統(tǒng)，包括長度計(jì)、長度計(jì)測力調(diào)節(jié)器以及三針檢定裝置，其特征在于:所述三針檢定裝置包括測頭以及三針測量工作臺；所述三針測量工作臺是單筋工作臺；所述測頭設(shè)置在長度計(jì)的端部；所述測頭是斧型測頭；待測三針置于測頭與單筋工作臺之間；所述長度計(jì)測力調(diào)節(jié)器控制長度計(jì)并通過長度計(jì)帶動測頭進(jìn)行輔助測試。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三針輔助測試系統(tǒng)，其特征在于:所述單筋工作臺包括基礎(chǔ)面以及設(shè)置在基礎(chǔ)面上的凸棱；所述凸棱在基礎(chǔ)面上形成單筋結(jié)構(gòu)；待測三針的軸向與凸棱所在的軸向是非平行的，且待測三針置于測頭與凸棱之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的三針輔助測試系統(tǒng)，其特征在于:所述凸棱頂部的最高面與基礎(chǔ)面之間的距離不高于0.3mm,不低于0.25mm ;所述基礎(chǔ)面的平面度誤差不高于0.lum。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的三針輔助測試系統(tǒng)，其特征在于:所述單筋工作臺還包括設(shè)置在凸棱一側(cè)或兩側(cè)的用于防止三針滑落的輔助承載臺。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的三針輔助測試系統(tǒng)，其特征在于:所述斧型測頭與待測三針的接觸的部位設(shè)置有條狀測量面或帶狀測量面。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的三針輔助測試系統(tǒng)，其特征在于:所述條狀測量面或帶狀測量面的長度不低于三針的直徑；所述條狀測量面或帶狀測量面的寬度不大于0.2mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的三針輔助測試系統(tǒng)，其特征在于:所述長度計(jì)測力調(diào)節(jié)器是具有連續(xù)調(diào)節(jié)能力的長度測力調(diào)節(jié)器。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的三針輔助測試系統(tǒng)，其特征在于:所述長度計(jì)測力調(diào)節(jié)器包括控制芯片、電壓輸出器以及旋轉(zhuǎn)編碼器；所述旋轉(zhuǎn)編碼器通過控制芯片接入電壓輸出器；所述電壓輸出器通過長度計(jì)帶動測頭進(jìn)行輔助測試。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的三針輔助測試系統(tǒng)，其特征在于:所述電壓輸出器包括積分電路以及脈沖寬度調(diào)制器；所述控制芯片依次通過積分電路以及脈沖寬度調(diào)制器與長度計(jì)相連；所述控制芯片是單片機(jī)或CPU。
【文檔編號】G01B21/10GK103499324SQ201310468862
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2013年9月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月30日
【發(fā)明者】李琳, 周宇濤, 項(xiàng)陽 申請人:西安航空動力控制科技有限公司