專利名稱：數(shù)顯卡卷尺的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是一種采用金屬反射鋼帶粗光柵原理采用數(shù)字顯示測(cè)量大長(zhǎng)度的精密卡卷尺。
通常，在各種生產(chǎn)與加工中所使用的長(zhǎng)度量具有卡尺、卷尺、千分尺等。卡尺的使用極為普遍，但如果量程超過(guò)500mm或者達(dá)到1－2m，這樣長(zhǎng)的長(zhǎng)尺不但制造困難而且價(jià)格昂貴，尤其是結(jié)構(gòu)笨重，操作使用極不方便，精度也難以保證，因而在實(shí)際生產(chǎn)中得不到推廣與普及。普通的鋼卷尺由于采用了柔性鋼帶，尺帶可通過(guò)卷帶盒任意伸長(zhǎng)或縮短，測(cè)量范圍能達(dá)到3－5m甚至更長(zhǎng)，并且體積小，重量輕、操作攜帶方便、價(jià)格低廉，故應(yīng)用范圍廣。然而鋼卷尺的精度很低，一般每米為±0.8mm，它比卡尺的精度(約為±0.08mm／m)差了一個(gè)數(shù)量級(jí)，而且每mm間僅有一條刻線分辨率是1mm，這樣在工業(yè)領(lǐng)域，特別是電控行業(yè)，開(kāi)關(guān)板行業(yè)，重大另件的機(jī)加工行業(yè)，隨著技術(shù)進(jìn)步實(shí)際要求加工另件的精度都在±0.1～0.2mm／m之間，對(duì)大長(zhǎng)度另件的測(cè)量，鋼卷尺雖然量程夠但精度不能滿足，卡尺雖然精度好，但量程又不能滿足，因而長(zhǎng)期以來(lái)一直存在著大長(zhǎng)度、高精度測(cè)量的實(shí)際困難。目前絕大多數(shù)場(chǎng)合對(duì)大長(zhǎng)度的測(cè)量只能用鋼卷尺勉強(qiáng)對(duì)付，由于測(cè)量精度低造成了生產(chǎn)加工的另部件精度差，產(chǎn)品合格率低，生產(chǎn)效率低產(chǎn)品質(zhì)量難以保證等一系列問(wèn)題。
本實(shí)用新型的目的在于提供一種新型的測(cè)量量具，它能綜合原卡尺與卷尺的優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)大長(zhǎng)度(3～5mm或更長(zhǎng))的高精度(約±0.1～0.15mm／m)測(cè)量，解決目前實(shí)際生產(chǎn)中存在的困難。
為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的，數(shù)顯卡卷尺在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上采取了以下技術(shù)措施1)去掉原鋼卷尺鋼帶上的刻度，取而代之的是在鋼卷尺表面刻制出黑白相間的粗光柵線紋。(線寬為0.1或0.2mm或根據(jù)使用要求設(shè)置)。
2)、在卷帶端頭設(shè)置了測(cè)量卡頭，它具有與卡尺頭相類似的結(jié)構(gòu)。
3)、在原卷帶機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上增加了測(cè)力機(jī)構(gòu)，以消除尺帶柔性帶來(lái)的測(cè)量誤差。
4)、在數(shù)顯卡卷尺內(nèi)部設(shè)置光電轉(zhuǎn)換，信號(hào)處理，計(jì)數(shù)與顯示部件。
當(dāng)尺帶拉出與收進(jìn)時(shí)，光電轉(zhuǎn)換器將尺帶上黑白相間的粗光柵條紋轉(zhuǎn)換成為電信號(hào)，經(jīng)信號(hào)處理形成加減計(jì)數(shù)脈沖，送到計(jì)數(shù)器記錄并顯示出實(shí)際測(cè)量值。
本實(shí)用新型的數(shù)顯卡卷尺具有以下優(yōu)點(diǎn)1)、能對(duì)大尺寸(3～5m)進(jìn)行數(shù)字化精度測(cè)量，解決卡尺長(zhǎng)度測(cè)量的困難。
2)、精度上比卷尺高出一個(gè)數(shù)量級(jí)(包括分辨率，重覆定位精度和測(cè)量精度)。
3)、體積小，重量輕，操作攜帶方便。
為了對(duì)實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)及優(yōu)點(diǎn)作出更清楚的了解，以及將結(jié)合一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，并參照附圖加以詳細(xì)說(shuō)明其附圖為

圖1本實(shí)用新型數(shù)顯卡卷尺的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的正面剖視圖2該數(shù)顯卡卷尺優(yōu)選實(shí)施例的測(cè)量卡頭；圖3該優(yōu)選實(shí)施例的一個(gè)后視圖；圖4該優(yōu)選實(shí)施例的光電轉(zhuǎn)換，信號(hào)處理、計(jì)數(shù)與顯示部分的電路框圖。
由圖1可以看到，該數(shù)顯卡卷尺的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的基本結(jié)構(gòu)，它是由測(cè)量卡頭1，尺帶10，光電轉(zhuǎn)換部分2，壓力機(jī)構(gòu)3，加力機(jī)構(gòu)6，卷帶盒12，殼體5，及電池盒4等組成。
其中尺帶10，即測(cè)量帶，它是卡卷尺測(cè)量精度的基礎(chǔ)，采用鋼帶粗光柵制造工藝，在鋼帶上刻制出線寬為0.1或0.2mm黑白等間矩的線紋，該測(cè)量帶的刻制精度每米≤0.1－0.15mm。
電子測(cè)量部分由圖1、圖3和圖4可見(jiàn)，由光電轉(zhuǎn)換部分2專用大規(guī)模集成電路8和液晶顯示部分9組成，其中光電轉(zhuǎn)換部分2包括光電轉(zhuǎn)換頭7，指示光柵11，和信號(hào)前置處理部分(包括發(fā)光管，光電管)組成；尺帶10與光電轉(zhuǎn)換器中指示光柵11之間具有確定的測(cè)量間隙，保證產(chǎn)生穩(wěn)定的光電信號(hào)，經(jīng)信號(hào)處理后形成兩路互為正交的位移方波信號(hào)；圖3是該實(shí)施例的后視圖，其中在外殼5的內(nèi)側(cè)面安裝了專用大規(guī)模集成電路8，它是為該數(shù)顯卡卷尺專門設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)的，它可以提高電路集成度，可靠性，減少功耗，縮小體積，降低成本；液晶顯示部分9通過(guò)導(dǎo)線排與集成電路8相連對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)以公制或英制方式作出顯示，該顯示器最小顯示單位為0.01或0.1mm，最大顯示長(zhǎng)度為1m或10m。
圖2描述了圖1中測(cè)量卡頭1的具體結(jié)構(gòu)，由圖可見(jiàn)它與卡尺卡頭相似，動(dòng)爪15與定爪16均設(shè)有導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，測(cè)頭還包括內(nèi)刀口13和圓測(cè)量頭14，該部件是提高該數(shù)顯卡卷尺重覆定位精度與測(cè)量精度的關(guān)鍵部件，其技術(shù)條件引用卡尺通用標(biāo)準(zhǔn)。
在圖1中還描述了測(cè)力機(jī)構(gòu)，當(dāng)按下壓力機(jī)構(gòu)3的按鈕時(shí)，尺帶可以自由伸長(zhǎng)或縮短，而通常情況下壓力機(jī)構(gòu)3始終對(duì)尺帶10壓緊，保證在≤1.5kg力作用下尺帶被鎖緊，加力時(shí)，微調(diào)加力機(jī)構(gòu)6的齒輪，連動(dòng)卷帶盒將尺帶10拉緊，對(duì)尺帶形成一定張力如為1－1.5kg。克服測(cè)量過(guò)程中由于尺帶柔性引起的測(cè)量誤差。測(cè)力機(jī)構(gòu)是該數(shù)顯卡卷尺的一項(xiàng)重要技術(shù)措施。
圖4為上述電子測(cè)量，信號(hào)處理和電子顯示部分地基本電路框圖，它表明了數(shù)顯卡卷尺電路部分的工作原理。首先，柔性尺帶10通過(guò)光電轉(zhuǎn)換頭7時(shí)產(chǎn)生出近似于正弦波形的光電信號(hào)，經(jīng)前置處理后形成兩路互為正交的脈沖方波，并傳送給集成電路8，該專用大規(guī)模集成電路由模數(shù)轉(zhuǎn)換82，細(xì)分插電路83，判向電路84，分辨率選擇電路85，加／減控制電路86及7位雙向可逆計(jì)數(shù)器87等組成。其中模數(shù)轉(zhuǎn)換電路82及細(xì)分內(nèi)插電路83用以形成足夠精度和分辨率的數(shù)字脈沖，判向電路84用以確定數(shù)字卡卷尺拉出或縮回的方向，加／減控制電路86根據(jù)上述向電路84的輸出控制信號(hào)，使雙向計(jì)數(shù)器87做加法或減法的計(jì)數(shù)。此外分辨率選擇電路85可預(yù)選數(shù)顯卡卷尺的分辨率；測(cè)頭“D”預(yù)置與清“O”端子用于實(shí)現(xiàn)對(duì)計(jì)數(shù)器87的精零和測(cè)量?jī)?nèi)徑時(shí)預(yù)置測(cè)頭直徑“力”的功能。
以上描述的僅是該新型數(shù)顯卡卷尺的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，本實(shí)用新型并非局限于該實(shí)施例。事實(shí)上，在本實(shí)用新型的構(gòu)思下，還可作出各種可能的改型，它們也屬于本實(shí)用新型的范圍，例如采用電子顯示部分與卡卷尺分離的結(jié)構(gòu)或其它形式的測(cè)力機(jī)構(gòu)以及根據(jù)用戶要求設(shè)置的各種測(cè)頭等。
權(quán)利要求1.數(shù)顯卡卷尺，它由殼體，尺帶，卷帶機(jī)構(gòu)，測(cè)頭等組成，其特征在于所述尺帶(10)的表面刻有黑白相間的等間矩粗光柵條紋。(線寬為0.2，0.1mm或更小)；在尺帶(10)的端部設(shè)置有測(cè)量卡頭(1)，它具有與卡尺頭類似的結(jié)構(gòu)；在所述卡卷尺殼體(5)的內(nèi)部設(shè)置了光電轉(zhuǎn)換器(2)指示光柵(7)及電子測(cè)量部分(8)液晶顯示部分(9)，在殼體一端有放置電池的電池盒(4)，該電池組給上述光電轉(zhuǎn)換與電子部分供電；光電轉(zhuǎn)換器(2)將尺帶(10)上的黑白線紋進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，經(jīng)電子線路處理形成計(jì)數(shù)脈沖送到計(jì)數(shù)器(87)計(jì)數(shù)在液晶顯示器(9)上顯示出被測(cè)物體的實(shí)際尺寸；測(cè)力機(jī)構(gòu)(3)、(6)能對(duì)尺帶產(chǎn)生一定預(yù)拉力，用來(lái)消除尺帶柔度引起的測(cè)量誤差，由此達(dá)到了對(duì)大長(zhǎng)度(3-5米或更長(zhǎng))高精度(±0.1～0.15mm/m)的測(cè)量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的數(shù)顯卡卷尺，其特征在于測(cè)量卡頭(15)、(16)上設(shè)置了內(nèi)刀口(13)與圓測(cè)量頭(14)的基本結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的數(shù)顯卡卷尺，其特征在于該測(cè)力機(jī)構(gòu)由尺帶壓力機(jī)構(gòu)3、加力微調(diào)機(jī)構(gòu)6組成，它能保證在測(cè)量過(guò)程中尺帶上形成1－1.5公斤張力。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的數(shù)顯卡卷尺，其特征在于其電子測(cè)量及信號(hào)處理部分由光電轉(zhuǎn)換器(7)，專用大規(guī)模集成電路(8)和液晶顯示器(9)組成，液晶顯示最低位的顯示單位為0.1，0.05mm或更小，最大顯示容量為1米或10米。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的數(shù)顯卡卷尺，其特征在于該專用大規(guī)模集成電路(8)由模數(shù)轉(zhuǎn)換電路(82)，細(xì)分內(nèi)插電路(83)，判向電路(84)，分辨率選擇電路(85)，加／減控制電路(86)及7位雙向可逆計(jì)數(shù)器電路(87)等組成，其連接方式基本為按上述順序串聯(lián)連接。
專利摘要本實(shí)用新型為一種將卡尺與卷尺有機(jī)結(jié)合而形成的數(shù)顯卡卷尺，其中尺帶表面刻制有黑白相間、等間矩的粗光柵線紋，在尺帶端頭設(shè)置了測(cè)量卡頭，卷尺內(nèi)部有光電轉(zhuǎn)換、信號(hào)處理和卷帶與測(cè)力機(jī)構(gòu)，測(cè)量結(jié)果以液晶顯示方式給出，整機(jī)由電池供電，測(cè)力機(jī)構(gòu)使尺帶在測(cè)量過(guò)程中受力拉直能補(bǔ)償尺帶柔度引起的誤差。
文檔編號(hào)G01B3/10GK2074902SQ90222529
公開(kāi)日1991年4月10日 申請(qǐng)日期1990年10月27日 優(yōu)先權(quán)日1990年10月27日
發(fā)明者王忠祜 申請(qǐng)人:王忠祜, 曲香泉, 張?zhí)m芬