圓球面精度值量測方法
2023-04-26 10:59:21
專利名稱：圓球面精度值量測方法
技術領域：
本發明是一種運用量測圓球曲率半徑及面精度值的測方法，尤指一種利用簡單的接觸式球面量測器快速便利地量測出圓球表面精度值的圓球面精度值量測方法。
背景技術：
目前對於物體的曲率半徑及薄層物質的厚度的量測工作，一般是利用如圖10所示的球徑計來進行，該等球徑計90的構造和原理很類似於螺旋測微計，其是將一條直尺91置於三角架92，該三角架92的三個頂點分別設有一探腳93，並於該三角架92頂部設有一螺旋器94，該螺旋器94的周邊設有一盤邊具刻度的圓盤95。如此，欲測量球面的曲率半徑時，先將球徑計90的三個腳93抵靠於待測球面上，再調整螺旋器94使探測頭96剛好頂住球面，即可利用相似三角形的原理，計算出待測球面的曲率半徑。
現有的接觸式球徑計雖然已經能夠提供量測物體曲率半徑的功能，但是其整體的組成結構顯然較為複雜，並且操作使用相當地麻煩不便，特別是在量得探測頭的高度落差距離後，必須再經過人工換算方能獲知待測球面的曲率半徑，不僅整個操作量測作業極為費工費事，並且只要有任何的疏失或不留意，即會造成量測上的嚴重誤差，實在難以運用於圓球表面精度值的量測作業。
再者，目前雖然已經有大型的光學式量測儀器，能夠提供量測球面曲率半徑及表面精度值的功能，然而這些光學式量測儀器的機體龐大、設備成本極高，並且安裝及操作條件嚴苛，根本無法滿足一般的圓球曲率半徑及表面精度值量測作業的需求，誠有尋求適當解決方法的必要。
發明內容
有鑑於目前缺乏簡便型圓球面精度值量測方法及相關裝置的缺弊及限制，本發明的主要目的是在於提供一種能夠直接利用接觸式球面量測器快速且正確地量測出圓球面精度值的圓球面精度值量測方法，藉以滿足一般圓球量測及檢驗作業的需要。
基於前述目的，本發明所運用的技術手段是在於提供一種圓球面精度值量測方法，其操作流程是包括選用量測座選用一規格合適的量測座結合於一接觸式球面量測器，該接觸式球面量測器是設有一數字式量表，該量測座是結合於該數字式量表，並有一可伸縮量測的探測杆由該量測座的軸心位穿出，該量測座設有一環形量罩，該量罩的環形端緣是設為具圓截面的球形環面，並預先查知該量測座的球形環面直徑D值及圓截面半徑r值；平面歸零將前述的接觸式球面量測器置於一平面標準片，讓前述的量測座的球形環面抵靠於該平面標準片，將數字式量表歸零；量測以前述的接觸式球面量測器對待測對象進行量測作業，由探測杆的探測頭測得待測對象的H值，配合已知的換算公式、D值及r值，自動由運算裝置換算出待測對象的曲率半徑R值；將接觸式球面量測器持續移動，讓探測杆的探測頭牴觸到待測對象表面的不同位置，配合運算裝置換算出待測球的面精度值RZ值。
本發明可以進一步於接觸式球面量測器完成平面歸零步驟後，再利用一標準球進行標準球校正步驟，透過所述的探測杆量測換算求得標準球的球徑R值，並輸入標準球正確的球徑數據進行比對校正作業。
本發明所運用的運算裝置是可以直接設於數字式量表內部，或者是透過訊號接頭及訊號線連結至一具運算裝置的計算機，由運算裝置運算裝置將量測訊號換算顯示出相關的量測結果。
本發明運用前述的圓球面精度值量測方法，可以獲得的顯著功效增進包括有一、本發明的量測作業簡便快速，大幅簡化圓球曲率半徑及球面精度值的量測作業，深具產業利用價值。
二、本發明直接利用一結構精簡的接觸式球面量測器，即可快速地完成圓球面精度值的量測作業，大幅降低量測作業所需要的設備成本低，充分滿足一般的圓球曲率半徑及表面精度值量測作業的需求，深具便利性及經濟效益。
三、本發明所運用的接觸式球面量測器的體積小，攜帶使用簡便，並且量測操作快速容易。
四、本發明能夠自由選用不同的量測座來進行量測作業，操作利用靈活簡便。
五、本發明利用數字式量表搭配計算機等運算裝置，可以快速且正確地換算出量測結果，大幅提高量測的精確度及量測效率，有效簡化圓球曲率半徑及表面精度值的量測作業。
圖1是本發明所運用接觸式球面量測器的結構分解圖。
圖2是本發明所運用接觸式球面量測器的組合剖面圖。
圖3是本發明所運用接觸式球面量測器可以配合不同量測座及計算機實施使用的示意圖。
圖4是球徑基本量測三角形原理的示意圖。
圖5是本發明平面歸零步驟的操作示意圖。
圖6是本發明標準球校正步驟的操作示意圖。
圖7是本發明量測步驟的操作示意圖。
圖8是本發明利用接觸式球面量測器對凹球面進行量測的操作示意圖。
圖9是本發明利用接觸式球面量測器對凹槽底平面進行量測的操作示意圖。
圖10是習用球徑計的結構示意圖。
附圖中A--接觸式球面量測器 B--平面標準片C--標準球 D--待測球10--數字式量表11--軸柱12--探測杆13--顯示屏14--設定按鈕 15--訊號插槽20--握持座21--柱孔22--接頭30--量測座31--螺接部32--杆孔 33--量罩34--球形環面 35--接觸環面40--訊號接頭 41--訊號線50--計算機90--球徑計91--直尺92--三角架93--探腳
94--螺旋器95--圓盤96--探測頭具體實施方式
為能詳細了解本發明的技術特徵及突出顯著的功效，茲進一步以如圖式所示的較佳實施方式，詳細說明如後本發明的圓球面精度值量測方法是配合利用一如圖1、2所示的接觸式球面量測器A來進行，請參看圖1、2所示，該接觸式球面量測器A是包括有一設具探測杆12的數字式量表10、一供數字式量表10結合的握持座20、一結合於數字式量表10的量測座30及一可供數字式量表10連接傳訊至計算機等運算裝置的訊號接頭40；其中該數字式量表10於底側設有一圓柱型軸柱11，一探測杆12由該軸柱11的軸心位穿出且呈可伸縮型態，該數字式量表10於表面設有數字式的顯示屏13及數個設定按鈕14，並於數字式量表10的側邊設有一可供訊號接頭40插接連結的訊號插槽15；該握持座20是供使用者握持操作該接觸式球面量測器A，於該握持座20設有一可供數字式量表10所設軸柱11密合穿掣的柱孔21，並且於該軸柱11穿出該柱孔21的端部結合有一接頭22，讓數字式量表10穩固地結合於該握持座20；該量測座30是以可拆換型態螺接於前述的接頭22，於該量測座30的軸心位設有一供探測杆12穿過的杆孔32，該量測座30是設有呈錐斜型態的量罩33，該量罩33的環形端緣是設為具已知半徑的球形環面34，並於該量罩33的內面形成斜錐型的接觸環面33，本發明所選用的量測座30可以為如圖3所示各種不同的規格型態，並且各量測座30均已預先精確量測得知球形環面34的直徑D值及圓截面半徑r值；該訊號接頭40是可對正插設於數字式量表10所設的訊號插槽15，如圖3所示，能夠透過訊號線41將量測訊號傳送到計算機50等各種運算裝置，直接將量測訊號轉換成各種成凸球曲率半徑及球面精度值等各種不同的數據型態來呈現。
如圖4所示是目前已知的接觸式球面量測原理，其所歸納的公式為
凸球面的待測面曲率半徑R=(D2+4H2)8H-r]]>其中D為量測座所設球形環面的直徑H為探測頭測得的高度差r為量測座所設球形環面的圓截面半徑凹球面的待測面曲率半徑R=(D2+4H2)8H+r]]>其中D為量測座所設球形環面的直徑H為探測頭測得的高度差r為量測座所設球形環面的圓截面半徑請參看圖5、6、7所示，本發明的圓球面精度值量測方法的量測操作流程是包括一、選用量測座選用一個規格合適的量測座30結合於接觸式球面量測器A，並查知該量測座30的球形環面34直徑D值及圓截面半徑r值。
二、平面歸零如圖5所示，將接觸式球面量測器A置於平面標準片B，讓量測座30的球形環面34密合抵靠於平面標準片B，並利用數字式量表10所設的設定按鈕14將數字式量表10歸零。
三、標準球校正如圖6所示，利用一個標準球C進行量測校正，透過探測杆12量測求得標準球C讓探測杆12縮回的高度差H值，透過前揭的換算公式及運算裝置，可以求得所量測的標準球C的球徑R值，此時再輸入標準球C正確的球徑數據，對接觸式球面量測器A進行校正作業，藉以提高量測的精確性。
四、量測接觸式球面量測器A於完成校正作業後，即可如圖7所示，對待測球D進行量測作業，當探測杆12的探測頭122測得待測球D的H值後，即可透過前揭的換算公式及數字式量表10內部或所連結計算機50的運算裝置，快速地換算測得待測球D的曲率半徑R值；再將待測球D持續轉動，讓探測杆12的探測頭牴觸到待測球03球面的不同位置，透過運算裝置的換算，即可進一步獲得待測球D的面精度值RZ值即表面粗糙度、最大的曲率半徑、最小的曲率半徑及平均的曲率半徑…等數據，並由數字式量表10的顯示屏13或計算機屏幕清楚地以圖表展現出來。
如此，即可快速地完成圓球的曲率半徑及球面精度值的量測作業，大幅簡化圓球曲率半徑及球面精度值的量測作業，深具產業利用價值。
本發明除了可以如圖5、6、7所示，對於球形的待測球D進行量測之外，只要配合相對應的計算公式，也可以如圖8所示，對於待測對象的凹球面進行量測作業，或者是如圖9所示，對於待測對象的凹槽平面的面精度值進行量測，本發明的實施運用相當地靈活簡便。
權利要求
1.一種圓球面精度值量測方法，其特徵在於，其操作流程是包括選用量測座選用一規格合適的量測座結合於一接觸式球面量測器，該接觸式球面量測器是設有一數字式量表，該量測座是結合於該數字式量表，並有一可伸縮量測的探測杆由該量測座的軸心位穿出，該量測座設有一環形量罩，該量罩的環形端緣是設為具圓截面的球形環面，並預先查知該量測座的球形環面直徑D值及圓截面半徑r值；平面歸零將前述的接觸式球面量測器置於一平面標準片，讓前述的量測座的球形環面抵靠於該平面標準片，將數字式量表歸零；量測以前述的接觸式球面量測器對待測對象進行量測作業，由探測杆的探測頭測得待測對象的H值，配合已知的換算公式、D值及r值，由運算裝置換算出待測對象的曲率半徑R值；將接觸式球面量測器持續移動，讓探測杆的探測頭牴觸到待測對象表面的不同位置，由運算裝置換算出待測球的面精度值RZ值。
2.如權利要求第1項所述的圓球面精度值量測方法，其特徵在於，所述的接觸式球面量測器於完成平面歸零步驟後，再利用一標準球進行標準球校正步驟，透過所述的探測杆量測換算求得標準球的球徑R值，並輸入標準球正確的球徑數據進行比對校正作業。
3.如權利要求第1或2項所述的圓球面精度值量測方法，其特徵在於，所述的運算裝置是設於所述的數字式量表的內部，直接由數字式量表顯示出相關的量測結果。
4.如權利要求第1或2項所述的圓球面精度值量測方法，其特徵在於，所述的數字式量表透過訊號接頭及訊號線連結至一計算機，由計算機的運算裝置將量測訊號換算顯示出相關的量測結果。
全文摘要
一種圓球面精度值量測方法，其主要是利用一具數字式量表及環錐形量測座的接觸式球面量測器，對圓球進行量測圓球，當接觸式球面量測器利用探測杆測得待測球於量測座產生的高度差H值後，透過環錐形量罩已知換算公式及球形環面的直徑D值及圓截面半徑r值，配合運算裝置的自動換算，即可簡便快速地直接換算出待測球的曲率半徑R值及待測球的面精度值，大幅簡化圓球曲率半徑及球面精度值的量測作業。
文檔編號G01B5/213GK1707218SQ20041004652
公開日2005年12月14日 申請日期2004年6月8日 優先權日2004年6月8日
發明者遊家富 申請人:勝品科技股份有限公司