量塊自動檢定系統的製作方法

2023-08-10 07:13:36

專利名稱：量塊自動檢定系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種量塊自動檢定系統。
背景技術：
傳統的量塊檢定系統大多是目視儀器，以光譜燈氪燈作為光源，量塊測量不僅需 要用肉眼判讀幹涉條紋、讀取環境測量儀器的讀數，還需要經過繁瑣、複雜的計算，而且測 量不確定度受到限制。國內在量塊檢定系統的研製方面做了大量的艱苦工作，主要有基於 非接觸式小數重合法原理的光波幹涉儀和接觸式雷射量塊測長儀，以及用於3等及以下量 塊測量的儀器。現在工業領域中最常用的立式接觸式幹涉儀，是以光波幹涉原理為基礎，以 微小尺寸變化轉換成幹涉條紋的移動和測量的方法。傳統的量塊檢定系統存在以下不足1、由幹涉條紋標尺結構特點，決定了原有幹涉儀在設定標準塊零位後，測量範圍 是士200 y m,只能採取近乎「一對一」的測量策略，即一個標準塊對應一個被檢量塊，同時需 要根據被檢量塊的尺寸和標準量塊的尺寸，手工進行量塊的分類和排序；這樣大大限制了 檢定效率的提高；2、量塊這樣的高精度量具，對檢定的環境要求高，如溫度等因素對其測量精度影 響很大；3、量塊檢定時是通過目視觀察瞄準讀數，易引入瞄準讀數誤差，而且測量數據繁 多，判別量塊等級的工作量大。
發明內容本實用新型的目的在於克服現有技術的缺陷，提供一種量塊自動檢定系統及檢定 方法，本實用新型可以實現量塊的自動檢定，並可由系統自動選定對應的標準量塊，效率更 高，工作量小。其技術方案如下一種量塊自動檢定系統，包括工作檯、雷射幹涉裝置及信號處理裝置，還包括有攝 像頭，雷射幹涉裝置包括測頭，測頭設於工作檯的上方且與工作檯相對，攝像頭朝向工作檯 的上方，雷射幹涉裝置及攝像頭均與信號處理裝置連接。本實用新型所採用的量塊自動檢定方法包括如下步驟A、將待檢定量塊置於工作檯；B、通過攝像頭對待檢定量塊進行攝像並將所攝影像 輸入信號處理裝置，由信號處理裝置進行處理並判定待檢定量塊的初步尺寸，並以此選定 對應的標準量塊；C、調整測頭使其靠近待檢定量塊，並將雷射幹涉裝置所產生的信號輸入 信號處理裝置，並與B步驟中所選定標準量塊的尺寸值進行比較，確定該待檢定量塊的實 際尺寸或誤差。本實用新型由於加設有攝像頭，並由信號處理裝置對攝像頭所輸出的影像進行預 處理，以確定待檢定量塊的初步尺寸，並根據該初步尺寸選定相應的標準量塊，在測量時可以實現「一對多」的檢測，克服現有量塊檢定系統中「一對一」檢測所帶來的缺陷，檢定的效 率更高；另一方面，通過攝像頭將待檢定量塊的影像輸入信號處理裝置，而不是通過人工的 方式進行觀測，降低了檢定時的勞動強度，精度更高。在所述A步驟之前還有如下步驟a 將標準量塊置於工作檯上；b、通過攝像頭對標準量塊進行攝像並將所攝影像 輸入信號處理裝置，由信號處理裝置進行處理並判定該標準量塊的初步尺寸；c、調整測頭 使其靠近標準量塊，並將雷射幹涉裝置所產生的信號輸入信號處理裝置，並將該標準量塊 的尺寸值進行儲存。前述步驟主要是用於對系統中的標準量塊的數值進行校正，因為本實用新型所涉 及的是一種高精度的檢測，但系統在使用一段時間之後，由於其所處環境、系統誤差等因 素，會導致系統中所存儲的標準量塊的尺寸值存在偏差；所以，為保證檢定的準確性，需要 根據需要定期或不定期的對系統中的標準量塊的數值進行校正。前述技術方案進一步細化的技術方案可以是還包括有立柱、滑塊及定位旋鈕，所述雷射幹涉裝置固定在滑塊上，滑塊設於立柱 上並能相對於立柱滑動，定位旋鈕設於立柱與滑塊之間。雷射飄渺裝置可通過滑塊來調整 其高度，在調整到位後可通過定位旋鈕進行鎖定。所述雷射幹涉裝置還包括有殼體、輸入耦合器、參考用角耦稜鏡、分光鏡、測量用 角耦稜鏡及傳輸光纖，測量用角耦稜鏡通過測杆與所述測頭連接且能相對於殼體滑動；輸 入耦合器、分光鏡、參考用角耦稜鏡及傳輸光纖之間形成參考光傳輸線路，輸入耦合器、測 量用角耦稜鏡、分光鏡、傳輸光纖之間形成測量光傳輸線路，傳輸光纖與所述信號處理裝置 連接，在分光鏡與傳輸光纖之間還設有反光稜鏡。雷射通過輸入耦合器進入，雷射經分光 鏡、參考用角耦稜鏡、反光稜鏡後從傳輸光纖輸出作為參考光信號，雷射同時經分光鏡、測 量用角耦稜鏡、分光鏡、反光稜鏡後從傳輸光纖輸出作為測量光信號，信號處理裝置對參考 光信號及測量光信號進行比對，以確定測量用角耦稜鏡移動的距離，進而確定待檢定量塊 的尺寸。在所述殼體內設有溫度傳感器，該溫度傳感器與所述信號處理裝置連接。在對量 塊進行檢定時，溫度傳感器可將系統所處的溫度傳輸至信號處理裝置，由信號處理裝置根 據系統所處溫度對所檢定的值進行修正，以克服系統溫度對檢定精度造成的影響。所述雷射幹涉裝置還包括有對所述測頭進行驅動的驅動機構，該驅動機構與所述 信號處理裝置連接。在所述C步驟中，在調整測頭位置時，信號處理裝置對測頭的移動距離 進行實時的記錄。所述信號處理裝置可包括計算機及信號處理箱，在信號處理裝置中設有量塊識別 模塊、動作控制模塊、校對模塊、測量模塊、存儲模塊、數據處理模塊。綜上所述，本實用新型的優點是本實用新型可以實現量塊的自動檢定，並可由系 統自動選定對應的標準量塊，效率更高，工作量小。

圖1是本實用新型實施例中，量塊檢定系統的結構示意圖；圖2是雷射幹涉裝置的結構示意圖；[0025]圖3是信號處理裝置的原理框圖；附圖標記說明1、工作檯，2、雷射幹涉裝置，3、信號處理裝置，4、信號處理箱，5、計算機，6、攝像 頭，7、測頭，8、立柱，9、滑塊，10、定位旋鈕，11、殼體，12、輸入耦合器，13、參考用角耦稜鏡， 14、分光鏡，15、測量用角耦稜鏡，16、傳輸光纖，17、反光稜鏡，18、溫度傳感器，19、動作控制 模塊，20、系統設置模塊，21、實時顯示模塊，22、校對模塊，23、測量模塊，24、存儲模塊，25、數據處理模塊，26、不確定度計算模塊，27、列印模塊，28、歷史查詢模塊，29、幫助模塊，30、 待檢定量塊，31、測杆，32、量塊識別模塊。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型的實施例進行詳細說明如圖1至圖3所示，一種量塊自動檢定系統，包括工作檯1、雷射幹涉裝置2及信號 處理裝置3，還包括有攝像頭6，雷射幹涉裝置2包括測頭7，測頭7設於工作檯1的上方且 與工作檯1相對，攝像頭6朝向工作檯1的上方，雷射幹涉裝置2及攝像頭6均與信號處理 裝置3連接。其中，該系統還包括有立柱8、滑塊9及定位旋鈕10，所述雷射幹涉裝置2固定在 滑塊9上，滑塊9設於立柱8上並能相對於立柱8滑動，定位旋鈕10設於立柱8與滑塊9之 間；所述雷射幹涉裝置2還包括有殼體11、輸入耦合器12、參考用角耦稜鏡13、分光鏡14、 測量用角耦稜鏡15及傳輸光纖16，測量用角耦稜鏡15通過測杆31與所述測頭7連接且能 相對於殼體11滑動；輸入耦合器12、分光鏡14、參考用角耦稜鏡13及傳輸光纖16之間形 成參考光傳輸線路，輸入耦合器12、測量用角耦稜鏡15、分光鏡14、傳輸光纖16之間形成測 量光傳輸線路，傳輸光纖16與所述信號處理裝置3連接；在所述殼體11內設有溫度傳感器 18，該溫度傳感器18與所述信號處理裝置3連接；所述雷射幹涉裝置2還包括有對所述測 頭7進行驅動的驅動機構，該驅動機構與所述信號處理裝置3連接。所述信號處理裝置3可包括計算機5及信號處理箱4，在信號處理裝置3中設有 量塊識別模塊32、動作控制模塊19、校對模塊22、測量模塊23、存儲模塊24、數據處理模塊 25、歷史查詢模塊28、幫助模塊29、系統設置模塊20、實時顯示模塊21、不確定度計算模塊 26及列印模塊27;其中量塊識別模塊32用於採集攝像頭6的影像來初步識別量塊的初步尺寸值；動作 控制模塊19用於控制驅動機構的動作，且具有狀態復位、手動/自動狀態選擇、啟動測量、 靠近、測量、暫停、重新測量等功能；校對模塊22用於根據量塊識別模塊32識別的量塊初 步尺寸或數值輸入標準量塊，並能根據輸入被檢量塊的數值或範圍，自動提示標準量塊，按 照輸入校對次數進行校對；測量模塊23能選擇手動/自動兩種狀態，輸入測量次數，選擇 被測對象類型，以量塊標稱值列表或勾選的形式選擇被測對象範圍及其標稱，可選、可刪； 存儲模塊24用於保存被檢儀器的送檢單據編號、證書單位、證書單號、原始記錄號、儀器型 號規格、儀器編號、檢測時間、檢測人員、溫度、溼度等信息，可通過資料庫形式查尋。分類實 時存儲過程數據信息並生成可被重複調用的文件，並留有相應的數據輸出接口，做實驗後 續數據處理或驗證用途，數據以「年月日+原始記錄號」形式保存並可以修改；數據處理模 塊25用於顯示量塊定級評定的圖標、數據等依據，其中數據依據可修改編輯，得到的測量結果包括「量塊標稱值、長度、長度變動量、長度穩定性、平面度、研合性等(可勾選)」，對檢 測結果進行等級評定，同時可輸入精度等級和公差值，計算機自動給出量塊的評定等級 』歷 史查詢模塊28用於按欄位或時間等查詢歷史檢測文件；系統設置模塊20用於對系統進行 設置，如設置被測對象類型選擇、測速等；實時顯示模塊21能實時顯示幹涉儀狀態，測頭類 型、位置，並有操作提示，並以圖片、文字、動畫等形式實現簡單可視化；不確定度計算模塊 26用於對主要的不確定度分量計算，對分量合成及擴展不確定度計算，並生成可編輯的不 確定度報告；列印模塊27用於實時打開、保存文件，按模板生成證書封面、證書首頁、證書 內頁，調入檢測數據、被檢儀器的送檢單據編號、證書單位、證書單號、原始記錄號、儀器型 號規格、儀器編號、檢測時間、檢測人員、溫度、溼度、不確定度等信息，可添加證書內頁、打 印WORD格式的附件。能對量塊標稱值、長度、長度變動量、長度穩定性、平面度、研合性(可 勾選)等測量結果進行列印預覽，還可以重複編輯、列印。具有電子籤名功能(在制定位置 插入調用圖片)，可列印檢定證書。本實施例中，採用的量塊自動檢定方法包括如下步驟A、將待檢定量塊30置於工作檯1 ；B、通過攝像頭6對待檢定量塊30進行攝像並將所攝影像輸入信號處理裝置3，由 信號處理裝置3進行處理並判定待檢定量塊30的初步尺寸，並以此選定對應的標準量塊；C、調整測頭7使其靠近待檢定量塊30 (在調整測頭7位置時，信號處理裝置3對 測頭7的移動距離進行實時的記錄)，並將雷射幹涉裝置2所產生的信號輸入信號處理裝置 3，並與B步驟中所選定標準量塊的尺寸值進行比較，確定該待檢定量塊30的實際尺寸或誤 差。操作者可根據需要，定期或不定期的對本實施例所述檢定系統進行校正，即在所 述A步驟之前還有如下步驟a 將標準量塊置於工作檯1上；b、通過攝像頭6對標準量塊進行攝像並將所攝影 像輸入信號處理裝置3，由信號處理裝置3進行處理並判定該標準量塊的初步尺寸；c、調整 測頭7使其靠近標準量塊，並將雷射幹涉裝置2所產生的信號輸入信號處理裝置3，並將該 標準量塊的尺寸值進行儲存。光幹涉裝置的工作原理是雷射通過輸入耦合器12進入，雷射經分光鏡14、參考 用角耦稜鏡13、反光稜鏡17後從傳輸光纖16輸出作為參考光信號，雷射同時經分光鏡14、 測量用角耦稜鏡15、分光鏡14、反光稜鏡17後從傳輸光纖16輸出作為測量光信號，信號處 理裝置3對參考光信號及測量光信號進行比對，以確定測量用角耦稜鏡15移動的距離，進 而確定待檢定量塊30的尺寸。本實施例由於加設有攝像頭6，並由信號處理裝置3對攝像頭6所輸出的影像進行 預處理，以確定待檢定量塊30的初步尺寸，並根據該初步尺寸選定相應的標準量塊，在測 量時可以實現「一對多」的檢測，克服現有量塊檢定系統中「一對一」檢測所帶來的缺陷，檢 定的效率更高；另一方面，通過攝像頭6將待檢定量塊30的影像輸入信號處理裝置3，而不 是通過人工的方式進行觀測，降低了檢定時的勞動強度，精度更高。以上僅為本實用新型的具體實施例，並不以此限定本實用新型的保護範圍；在不 違反本實用新型構思的基礎上所作的任何替換與改進，均屬本實用新型的保護範圍。
權利要求一種量塊自動檢定系統，包括工作檯、雷射幹涉裝置及信號處理裝置，其特徵在於，還包括有攝像頭，雷射幹涉裝置包括測頭，測頭設於工作檯的上方且與工作檯相對，攝像頭朝向工作檯的上方，雷射幹涉裝置及攝像頭均與信號處理裝置連接。
2.如權利要求1所述量塊自動檢定系統，其特徵在於，還包括有立柱、滑塊及定位旋 鈕，所述雷射幹涉裝置固定在滑塊上，滑塊設於立柱上並能相對於立柱滑動，定位旋鈕設於 立柱與滑塊之間。
3.如權利要求1所述量塊自動檢定系統，其特徵在於，所述雷射幹涉裝置還包括有殼 體、輸入耦合器、參考用角耦稜鏡、分光鏡、測量用角耦稜鏡及傳輸光纖，測量用角耦稜鏡通 過測杆與所述測頭連接且能相對於殼體滑動；輸入耦合器、分光鏡、參考用角耦稜鏡及傳輸 光纖之間形成參考光傳輸線路，輸入耦合器、測量用角耦稜鏡、分光鏡、傳輸光纖之間形成 測量光傳輸線路，傳輸光纖與所述信號處理裝置連接。
4.如權利要求3所述量塊自動檢定系統，其特徵在於，在所述殼體內設有溫度傳感器， 該溫度傳感器與所述信號處理裝置連接。
5.如權利要求3所述量塊自動檢定系統，其特徵在於，所述雷射幹涉裝置還包括有對 所述測頭進行驅動的驅動機構，該驅動機構與所述信號處理裝置連接。
6.如權利要求1至5中任一項所述量塊自動檢定系統，其特徵在於，所述信號處理裝置 中設有量塊識別模塊、動作控制模塊、校對模塊、測量模塊、存儲模塊、數據處理模塊。
專利摘要本實用新型公開了一種量塊自動檢定系統，其包括工作檯、雷射幹涉裝置及信號處理裝置，其特徵在於，還包括有攝像頭，雷射幹涉裝置包括測頭，測頭設於工作檯的上方且與工作檯相對，攝像頭朝向工作檯的上方，雷射幹涉裝置及攝像頭均與信號處理裝置連接。本實用新型可以實現量塊的自動檢定，並可由系統自動選定對應的標準量塊，效率更高，工作量小。
文檔編號G01B11/02GK201600124SQ20092027226
公開日2010年10月6日 申請日期2009年11月20日 優先權日2009年11月20日
發明者古耀達, 周倫彬, 楊昭信, 林冬青, 蔡永洪, 郭彤, 高順民, 黃志斌 申請人:廣州市計量檢測技術研究院