一種圓度的自校準方法及其測量裝置的製作方法

2023-06-08 14:43:26

專利名稱：：一種圓度的自校準方法及其測量裝置的製作方法
技術領域：
：本發明涉及剛體的圓度測量
技術領域：
，主要是涉及--種圓度測量裝置及其利用該裝置進行圓度測量校準的方法。
背景技術：
：隨著工業、軍事等領域的不斷發展，對零部件等的要求越來越高，現有的圓度測量方法和裝置種類不少，有光掃描非接觸方法、勞埃德鏡千涉測量方法等，這些方法精度不高，無法達到目前的工業需求,且測量儀器成本高昂，性價比不高,而且測量過程太慢。至今未見有利用測量轉動慣量的方法埡測量其圓度方法的報導。
發明內容本發明目的是針對現有技術存在的缺陷提供一種圓度的自校準方法及其測量裝置。本發明為實現上述目的，採用如下技術方案本發明一種測量圓度的方法，其特徵在於包括如下步驟a、旋轉擺盤(3)至一定角度使其擺動，採用計數傳感器(1)測出擺盤(3)轉動10次的平均周期T。，此時擺盤(3)自身的轉動慣量為J。，得到J。=KT。2，K為常數,其中所述一定角度的範圍為IO。40°，下同；b、將標件(2)置於擺盤中心位置，旋轉擺盤一定角度使其擺動，採用計數傳感器測出標件(2)轉動10次的平均周期Ti，被測標件質量為iv此時已知標件(2)的轉動慣量為Js;由測量的數據(T。，J。)、(Ts，Js)得到Js=K(Ts2-T。2),則K=2，j,乂;2t02,]j=^2("-:r。2)，其中j為其它被測物體的轉動慣量，完成了圓度測量的儀器校準過程，其中T，J分別為其它被測物體的平均周期和轉動慣量。—種圓度的自校準方法，其特徵在於包括如F步驟1)旋轉擺盤(3)至一定角度使其擺動，採用計數傳感器(1)測出擺盤(3)轉動10次的平均周期T。，此時擺盤(3)自身的轉動慣量為J。，得到J。=KT。2,K為常數，其中所述-一定角度的範圍為IO。40°，下同；2)將被測物體置於擺盤(3)中心位置，旋轉擺盤(3)—定角度使其擺動，此時計數傳感器(4)測出被測物體轉動10次的平均周期1\，採用質量傳感器(4)檢測得到被測物體質量為m,此時擺盤(3)和被測物體的和轉動慣量為I;3)將被測物體置於偏離擺盤中心位置L處,旋轉擺盤(3)—定角度使其擺動，此時計數傳感器(1)測出被測物體轉動IO次的平均周期I，採用質量傳感器(4)檢測得到被測物體質量為m,此時擺盤(3)和被測物體的和轉動慣量J2=Ji+mL2;4)由數據OvTo)、(m，T》、(ni，T2)得到J、=K(1—T02)，則J2=l+niL2=K(T22—T。，由由H可求得:K-"2,(1)r22-7;2欲丄2，7將(1)帶入關係式J=K(T2_T。2)得j2t2("一7)即完成了該圓度測量儀器的自動校準功能，其中T，J分別為其它被測物體的平均周期和轉動慣量。--種測量圓度測量裝置，其特徵在於包括計數傳感器、標件、擺盤、質量傳感器、支架、底板、導線和數據處理及輸出系統，其中支架放置於可調節水平的底板上，計數傳感器放置在擺盤正上方，擺盤垂直懸掛於支架的橫杆上，質量傳感器貼於擺盤的中心處，計數傳感器與質量傳感器的輸出端分別通過導線與數據處理及輸出系統的輸入端相連接。—種測量圓度測量裝置，其特徵在於包括計數傳感器、擺盤、質量傳感器、支架、底板、導線和數據處理及輸出系統，其中支架放置於可調節水平的底板上，計數傳感器放置在擺盤正上方，擺盤垂直懸掛於支架的橫杆上，質量傳感器貼於擺盤的中心處，計數傳感器與質量傳感器的輸出端分別通過導線與數據處理及輸出系統的輸入端相連接。所述的一種圓度測量裝置，其特徵在於所述的計數傳感器為反射光偶或光電傳感器。所述的一種圓度測量裝置,其特徵在於所述的質量傳感器為壓力傳感器或稱重傳感器。所述的一種圓度測量裝置,其特徵在於所述的擺盤與支架相連接的線為長度不變的擺繩。所述的圓度測量裝置,其特徵在於所述的數據處理與輸出系統為單片機系統,包含數據測量模塊、記錄模塊、運算處理模塊和顯示模塊,其中測量模塊的輸入端分別接計數傳感器和質量傳感器的輸入端,測量模塊、記錄模塊的輸出端分別接運算處理模塊的輸入端，運算處理模塊的輸出端接顯示模塊的輸入端。本發明測量圓度的過程操作簡單，快速,可有效縮短測量時間，提高效率，且這種裝置成本較低，便於工業化生產。能過自動校準方法可以保證在儀器一定損耗的情況下能夠準備地測出物體的圓度，且精確度不受影響。圖1:本發明結構圖。圖2:本發明所述數據處理與輸出系統(8)結構圖。具體實施例方式下面結合附圖對發明的技術方案進行詳細說明實施例1參見圖l，本發明圓度測量裝置，由1計數傳感器、2標件、3擺盤、4質量傳感器、5支架、6底板、7導線、8數據處理與輸出系統所組成。其中計數傳感器1採用蘇州電子儀器產的霍爾傳感器,傳感器兩端通過導線7連接到數據處理與輸出系統8上；標件，直徑為5cm,高度為5cm，可計算出其轉動慣量J為^,2，g卩J=2.5kg/cra2;擺盤3半徑為lcra，用質量較輕的鋁製成，擺盤垂直懸掛於支架5;質量傳感器4用駿融企業有限公司的型號10027重力感測器，傳感器貼於擺盤3上，其兩端通過導線7連接到數據處理與輸出系統8....匕；儀器支架5高為60cm，由一般鋼鐵材料製成，支架垂直置於底板上；底板6上附有可調水平的螺絲，螺絲可順時針或逆時針旋轉，以調節其高度,底板形狀為"A"字型，兩角長度大約lcm;導線7為一般的銅導線；數據處理與輸出系統8為單片機系統，可以傳輸，存儲,運算及顯示模塊。實施例2參見圖l，本發明圓度測量裝置，由l計數傳感器、2標件、3擺盤、4質量傳感器、5支架、6底板、7導線、8數據處理與輸出系統所組成。其中計數傳感器1採用深圳市偉博電子科技有限公司的對射式傳感器，其大小為2*2mra*15ram，傳感器兩端通過導線7連接到數據處理與輸出系統8上；標件(2)由鐵製成，質量為400g，直徑為10cm，高度為5cm,可計算出其轉動慣量J為|附一，即J=20.0kg/cm2;擺盤3半徑為lOcm，用質量較輕的鋁製成，擺盤垂直懸掛於支架5;質量傳感器4用蘇州聯科自動化控制工程有限公司的測力傳感器，傳感器貼於擺盤3上，其兩端通過導線7連接到數據處理與輸出系統8上；儀器支架5高為6cra，由-一般鋼鐵材料製成，支架垂直置於底板上；底板6上附有可調水平的螺絲，螺絲可順時針或逆時針旋轉，以調節其高度，底板形狀為"A"字型，兩角長度大約12cm;導線7為一般的銅導線；數據處理與輸出系統8為單片機系統，可以傳輸,存儲，運算及顯示模塊。實施例3實施例1參見圖l，本發明圓度測量裝置，由1計數傳感器、2標件、3擺盤、4質量傳感器、5支架、6底板、7導線、8數據處理與輸出系統所組成。其中計數傳感器1採用蘇州電子儀器產的霍爾傳感器，傳感器兩端通過導線7連接到數據處理與輸出系統8上；標件2由鐵製成，質量為200g，直徑為5cm，高度為5cm，可計算出其轉動慣量J為會膠2，即J=2.5kg/cm2;擺盤(3)半徑為lOcm,用質量較輕的鋁製成，擺盤垂直懸掛於支架5;質量傳感器4用駿融企業有限公司的型號10027重力感測器，傳感器貼於擺盤3上，其兩端通過導線7連接到數據處理與輸出系統8上；儀器支架5高為60cm,由一般鋼鐵材料製成,支架垂直置於底板上；底板6上附有可調水平的螺絲，螺絲可順時針或逆時針旋轉，以調節其高度，底板形狀為"A"字型，兩角長度大約10cm;導線7為一般的銅導線；數據處理與輸出系統8為單片機系統，可以傳輸，存儲,運算及顯示。。首先通過方法一進行物體圓度的測量及其校準。在測量之前，首先打開數據處理與輸出系統開關，按下"方法l"按扭，旋轉擺盤一定角度使其擺動，此時計數傳感器測出物體轉動10次時所算的周期0.402s;將標件置於儀器上，測量得到此時的周期為0.528s,即轉動慣量為Js=1/2mr2=6.25kg/cm2，即此時k-T2t2=53.34，從而求出2"("-W);將被測物體置於擺盤上，測出其轉動10^—0々一々次時所算的周期T，重複8次，數據參見表1:表1tableseeoriginaldocumentpage7實施例4參見圖l，本發明圓度測量裝置，由1計數傳感器、2標件、3擺盤、4質量傳感器、5支架、6底板、7導線、8數據處理與輸出系統所組成。其中計數傳感器1採用深圳市偉博電子科技有限公司的對射式傳感器，其大小為20mm*20mm*15mm，傳感器兩端通過導線7連接到數據處理與輸出系統8上；標件2由鐵製成，質量為400g,直徑為10cm,高度為5cm，可計算出其轉動慣量J為|附一，即J=20.kg/cm2;擺盤3半徑為lcm，用質量較輕的鋁製成，擺盤垂直懸掛於支架5;質量傳感器4用蘇州聯科自動化控制工程有限公司的測力傳感器，傳感器貼於擺盤3上,其兩端通過導線7連接到數據處理與輸出系統8上；儀器支架5高為60cm，由一般鋼鐵材料製成，支架垂直置於底板....匕；底板6上附有可調水平的螺絲，螺絲可順時針或逆時針旋轉，以調節其高度，底板形狀為"A"字型,兩角長度大約12cm;導線7為一般的銅導線；數據處理與輸出系統8為單片機系統,可以傳輸，存儲,運算及顯示。首先通過方法二對物體的圓度進行測量及其儀器的校準。在測量之前，首先打開數據處理與輸出系統開關，按下"方法2"按扭，旋轉擺盤一定角度使其擺動，此時計數傳感器測出物體轉動10次時所算的周期0.德;將被測物體置於擺盤上，測出其轉動10次時所算的周期t及偏離中心時的周期':r，重複8次，由計數傳感器測出的周期t與物體轉動慣量J之間關係式J=K(T2-T。2)，其中K為與擺盤質量m。及擺盤的形狀材料有關，為某-未知的定值。根據測量得到的三種數據(m。，0.402)、(m，T》、(m，T2)代入關係式J。=KT。2，J=K(T2-T。2)，J，=J+mL2，分別求出K-^^，得^^^^(r2—j;2)數據參見表2:表2tableseeoriginaldocumentpage7權利要求一種圓度的自校準方法，其特徵在於包括如下步驟a、旋轉擺盤(3)至一定角度使其擺動，採用計數傳感器(1)測出擺盤(3)轉動10次的平均周期T0，此時擺盤(3)自身的轉動慣量為J0，得到J0＝KT02，K為常數，其中所述一定角度的範圍為10°～40°，下同；b、將標件(2)置於擺盤中心位置，旋轉擺盤一定角度使其擺動，採用計數傳感器測出標件(2)轉動10次的平均周期T1，被測標件質量為ms，此時已知標件(2)的轉動慣量為Js；由測量的數據(T0，J0)、(Ts，Js)得到Js＝K(Ts2-T02)，則即其中J為其它被測物體的轉動慣量，完成了圓度測量的儀器校準過程，其中T，J分別為其它被測物體的平均周期和轉動慣量。F2009102327712C0000011.tif,F2009102327712C0000012.tif,F2009102327712C0000013.tif2.-種圓度的自校準方法,其特徵在於包括如下步驟1)旋轉擺盤(3)至一定角度使其擺動，採用計數傳感器(1)測出擺盤(3)轉動10次的平均周期T。,此時擺盤(3)自身的轉動慣量為J。，得到J。=KT。2,K為常數，其中所述一定角度的範圍為:10°4°，下同;2)將被測物體置於擺盤(3)中心位置,旋轉擺盤(3)—定角度使其擺動，此時計數傳感器(4)測出被測物體轉動10次的平均周期Ti，採用質量傳感器(4)檢測得到被測物體質量為m,此時擺盤(3)和被測物體的和轉動慣量為1;3)將被測物體置於偏離擺盤中心位置L處,旋轉擺盤(3)—定角度使其擺動，此時計數傳感器(1)測出被測物體轉動10次的平均周期l，採用質量傳感器(4)檢測得到被測物體質量為m，此時擺盤(3)和被測物體的和轉動慣量J2=.L+mL2;4)由數據(m。，T0)、(m,T》、(m，T2)得到J丄=K(T/-T。2)，則J2=l+mL2=K(T22-T。，由由J2-Ji可求得r22—7;2將(i)帶入關係式J:K(T2-T。2)得>^("-t)即完成了該圓度測量儀器的自』2一A動校準功能，其中T，J分別為其它被測物體的平均周期和轉動慣量。3.--種基於權利要求1所述的-一種圓度的自校準方法的圓度測量裝置，其特徵在於包括計數傳感器(1)、標件(2)、擺盤(3)、質量傳感器(4)、支架(5)、底板(6)、導線(7)和數據處理及輸出系統(8),其中支架(5)放置於可調節水平的底板(6)上，計數傳感器(1)放置在擺盤(3)正上方，擺盤(3)垂直懸掛於支架(5)的橫杆上，質量傳感器(4)貼於擺盤(3)的中心處，計數傳感器(1)與質量傳感器(4)的輸出端分別通過導線(7)與數據處理及輸出系統(8)的輸入端相連接。4.一種基於權利要求2所述的一種圓度的自校準方法的圓度測量裝置，其特徵在於包括計數傳感器(1)、擺盤(3)、質量傳感器(4)、支架(5)、底板(6)、導線(7)和數據處理及輸出系統(8)，其中支架(5)放置於可調節水平的底板(6)上,計數傳感器(1)放置在擺盤(3)正上方，擺盤(3)垂直懸掛於支架(5)的橫杆上，質量傳感器(4)貼於擺盤(3)的中心處，計數傳感器(1)與質量傳感器(4)的輸出端分別通過導線(7)與數據處理及輸出系統(8)的輸入端相連接。5.根據權利要求3或4所述的一種圓度測量裝置,其特徵在於所述的計數傳感器(1)為反射光偶或光電傳感器。6.根據權利要求3或4所述的-種圓度測量裝置，其特徵在於所述的質量傳感器(4)為壓力傳感器或稱重傳感器。7.根據權利要求3或4所述的一種圓度測量裝置，其特徵在於所述的擺盤(3)與支架(5)相連接的線為長度不變的擺繩。8.根據權利要求3或4所述的圓度測量裝置，其特徵在於所述的數據處理與輸出系統(8)為單片機系統，包含數據測量模塊、記錄模塊、運算處理模塊和顯示模塊，其中測量模塊的輸入端分別接計數傳感器(1)和質量傳感器(4)的輸入端,測量模塊、記錄模塊的輸出端分別接運算處理模塊的輸入端，運算處理模塊的輸出端接顯示模塊的輸入端。全文摘要本發明公布了一種圓度的自校準方法及其測量裝置，本發明方法包括兩種方法一種方法是在測量前將標件放在於擺盤上，進行儀器校準；另一種方法是通過測量時，先將被測物體置於中心處測量，再將被測物體置於偏離中心D處再次測量，從而完成自動校準的過程。本發明裝置包括計數傳感器，標件，擺盤，質量傳感器，支架，底板，導線，數據處理及輸出系統。本發明減小了在實際中因為儀器破壞而產生的系統誤差，且測量方法簡便快速，精度高。在工業生產、科學研究、軍事應用等領域都有極具廣泛的應用前景。文檔編號G01B21/20GK101701812SQ20091023277公開日2010年5月5日申請日期2009年11月30日優先權日2009年11月30日發明者劉明熠,常曼,張開驍,徐燕,朱衛華,顏全椿申請人:河海大學