數顯量具及其測量數據修正方法和測量方法
2023-05-13 16:41:01 2
數顯量具及其測量數據修正方法和測量方法
【專利摘要】本發明提供一種數顯量具，包括機械測量結構及固定至所述機械測量結構上以輸出機械測量結構的測量數據的輸出裝置。所述輸出裝置包括與所述機械測量結構連接的傳感器、連接傳感器的數字測量電路模塊、與所述數字測量電路模塊連接的顯示器以及輸入模塊。所述輸出裝置還包括連接在所述數字測量電路模塊和顯示器之間並保存有調整值以對機械測量結構的測量數據進行修正處理的處理器，從而可有效提高本發明數顯量具的測量精度。
【專利說明】數顯量具及其測量數據修正方法和測量方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種數顯量具，尤其涉及一種可對機械測量結構的誤差進行修正的數顯量具及其測量數據修正方法和測量方法。
【背景技術】
[0002]量具，例如千分尺、卡尺、千分表等是工業生產中必不可少的工具。隨著科技的發展，人們對量具測量的精度要求也逐漸提高，往往要求達到Ium的精度，從而市場上的量具數位化發展的趨勢也越來越明顯，現有市場上用於量具內的數字測量電路晶片的性能已基本上可以滿足高精度的測量需求。但是，當將該數字測量電路晶片安裝至機械測量結構上後，因各方面的誤差導致量具的整體性能卻仍舊不能達到高精度需求。其中原因不乏有受到量具中傳感器的製作工藝、機械測量結構加工的精度以及裝配工藝水平等等方面的影響，由此導致量具在生產和檢驗過程中因為不合格而增加重複性的勞動，進而導致量具的生產製造合格率較低、成本較高、且難以滿足高精度的測量要求。
[0003]因此，有必要提供一種改進的數顯量具及其測量數據修正方法和測量方法以解決上述問題。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在於提供一種可對量具生產製造中的誤差進行修正以提高生產效率、同時降低生產成本、並且還可滿足高精度測量需求的數顯量具及其測量數據修正方法和測量方法。
[0005]為實現上述發明目的，本發明提供了一種數顯量具，包括機械測量結構及固定至所述機械測量結構上以輸出機械測量結構的測量數據的輸出裝置，所述輸出裝置包括與所述機械測量結構連接的傳感器、連接傳感器的數字測量電路模塊、與所述數字測量電路模塊連接的顯示器以及輸入模塊，所述輸出裝置還包括連接在所述數字測量電路模塊和顯示器之間並保存有調整值以對機械測量結構的測量數據進行修正處理的處理器。
[0006]作為本發明的進一步改進，所述輸入模塊包括設置於顯示器一側以進行操作的操作鍵盤，所述操作鍵盤與處理器電性連接。
[0007]作為本發明的進一步改進，所述機械測量結構為千分尺、卡尺、千分表或者其他長度測量器具。
[0008]作為本發明的進一步改進，所述數顯量具還包括連接所述處理器的電源。
[0009]為實現上述發明目的，本發明還提供了一種數顯量具的測量數據修正方法，包括如下步驟，
首先，將機械測量結構移動至零點，通過輸入模塊在處理器中記錄機械測量結構處於零點時傳感器的零點測量數據xO及真實的零值y0 ；
然後，移動機械測量結構，並通過輸入模塊在處理器中記錄機械測量結構處於各採樣點yn時的傳感器的測量數據xn，同時利用一標準量塊檢測所述各採樣點的真實數值yn』，並將各採樣點的真實數值yn』與傳感器的測量數據xn—一對應存儲至處理器中；
最後，處理器對各測量數據xn與真實數值yn』的採樣交集點(xn，yn』 )與零點(xO，yO)分別進行線性化處理，同時根據該採樣交集點(xn，yn』)與零點(xO，yO)連接線條的線條屬性獲取對傳感器的測量數據進行修正的調整值並進行存儲。
[0010]作為本發明的進一步改進,當所述採樣交集點(xn, yn』)與零點(xO, yO)之間為直線連接，所述調整值為該直線的斜率。
[0011]作為本發明的進一步改進,當所述採樣交集點(xn, yn』)與零點(xO, yO)之間為曲線連接，所述調整值為處理器通過曲線擬合計算而得。
[0012]為實現上述發明目的，本發明還提供了一種數顯量具的測量方法，包括以下步驟， 首先，利用機械測量結構對一待測物體進行測量；
其次，傳感器接收測量數據並通過數字測量電路模塊將測量數據傳遞給處理器；
然後，處理器根據預先存儲的調整值對傳感器測得的測量數據進行修正，並將修正後的測量數據傳送給顯示器；
最後，顯示器接收修正後的測量數據並進行輸出顯示。
[0013]本發明的有益效果是:本發明數顯量具通過內置處理器，由此可利用該處理器對機械測量結構測量並由傳感器輸出的測量數據進行修正，從而可對量具生產製造中的誤差進行有效修正，進而提高生產效率、同時降低生產成本、並且還可滿足高精度的測量需求。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]圖1是本發明數顯量具的結構框圖。
【具體實施方式】
[0015]以下將結合附圖所示的各實施方式對本發明進行詳細描述。但這些實施方式並不限制本發明，本領域的普通技術人員根據這些實施方式所做出的結構、方法、或功能上的變換均包含在本發明的保護範圍內。
[0016]請結合圖1所示，本發明數顯量具包括機械測量結構及固定至所述機械測量結構上以輸出機械測量結構的測量數據的輸出裝置。所述輸出裝置包括與所述機械測量結構連接的傳感器、連接傳感器的數字測量電路模塊、與所述數字測量電路模塊連接的顯示器、輸入模塊、以及連接在所述數字測量電路模塊和顯示器之間以對機械測量結構的測量數據進行修正處理的處理器。所述處理器中保存有預先設置以在實際測量時對傳感器的測量數據進行修正處理的調整值。所述輸入模塊包括設置於顯示器一側以進行操作的操作鍵盤。所述操作鍵盤與處理器電性連接。所述數顯量具還包括連接所述處理器的電源。所述機械測量結構可以為千分尺、卡尺、千分表或者其他長度測量器具等。
[0017]本發明數顯量具進行測量數據修正的方法包括如下步驟，
首先，將所述機械測量結構移動至零點，並通過輸入模塊在處理器中記錄該機械測量結構處於零點時傳感器輸出給處理器的零點測量數據xO及真實的零值yO ；
然後，移動機械測量結構，並通過輸入模塊在處理器中記錄機械測量結構處於各採樣點yn時的傳感器的測量數據xn，同時利用一標準量塊檢測所述各採樣點的真實數值yn』，並將各採樣點的真實數值yn』與傳感器的測量數據xn—一對應存儲至處理器中； 最後，處理器對各測量數據xn與真實數值yn』的採樣交集點(xn，yn』 )與零點(xO，yO)分別進行線性化處理，同時根據該採樣交集點(xn，yn』)與零點(xO，yO)連接線條的線條屬性獲取對傳感器的測量數據進行修正的調整值並進行存儲，以利用該調整值對測量過程中的測量數據進行修正。
[0018]例如，在數顯量具的生產製造過程中，有一個標定過程，在此時，操作員(未圖示)先將機械測量結構移動到零點，並通過輸入模塊通知處理器記錄零點的傳感器的測量數據xO,同時對應記錄零點的真實數值y0=0 ;然後，移動機械測量結構至採樣點yl，同時記錄在採樣點yl時傳感器的測量數據xl，再使用標準量塊檢測所述採樣點的真實數值yl』，並通過輸入模塊將該真實數值yl』輸入處理器並將數據記錄為採樣交集點(xl，yl』)；最後，處理器根據嵌入式軟體算法將採樣交集點(xl，yl』)與零點(xO，yO)連成一條直線，直線的斜率用kl表示，由此可知:yl』 -yl=kl*(xl-x0);而式中的yl』、yO、xO、xl均為已知數,可以得到kl=( yl』 -yl)/(xl-x0);從而對於該條直線上的任意一點yl=y0+kl*(xl_x0),即處理器可利用該斜率kl對該yl點處的測量數據xl進行修正以獲取待測物體的真實測量數值。即在本實施方式中，該斜率kl即為處理器用以對本發明數顯量具的傳感器的輸出測量數據進行修正的調整值。在上述實施方式中，採樣交集點(xl，yl』)與零點(xO，yO)之間用直線連接，並以該直線的斜率kl為調整值來進行實際測量數據的修正計算；誠然，在其他實施中，所述處理器也可被設置為通過採用2次曲線或3次曲線連接，從而利用2次或3次曲線擬合計算獲取可以對傳感器輸出的測量數據進行修正的調整值，進而使得本發明數顯量具可以輸出精確的測量數據。
[0019]本發明數顯量具的測量方法包括以下步驟，
首先，利用機械測量結構對一待測物體(未圖示)進行測量；
其次，傳感器接收測量數據並通過數字測量電路模塊將測量數據傳遞給處理器；
然後，處理器根據預先存儲的調整值對傳感器測得的測量數據進行修正，並將修正後的測量數據傳送給顯示器；
最後，顯示器接收修正後的測量數據並進行輸出顯示。
[0020]綜上所述，本發明數顯量具通過內置處理器，由此可利用該處理器的嵌入式軟體算法獲取對該數顯量具的機械結構誤差或其他裝配誤差進行修正補償的調整值，使得本發明數顯量具可對機械測量結構測量並由傳感器輸出的測量數據進行有效修正，進而提高生產效率，同時降低生產成本,並且還可滿足高精度的測量需求。
[0021]應當理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但並非每個實施方式僅包含一個獨立的技術方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領域技術人員應當將說明書作為一個整體，各實施方式中的技術方案也可以經適當組合，形成本領域技術人員可以理解的其他實施方式。
[0022]上文所列出的一系列的詳細說明僅僅是針對本發明的可行性實施方式的具體說明，它們並非用以限制本發明的保護範圍，凡未脫離本發明技藝精神所作的等效實施方式或變更均應包含在本發明的保護範圍之內。
【權利要求】
1. 一種數顯量具，包括機械測量結構及固定至所述機械測量結構上以輸出機械測量結構的測量數據的輸出裝置，所述輸出裝置包括與所述機械測量結構連接的傳感器、連接傳感器的數字測量電路模塊、與所述數字測量電路模塊連接的顯示器以及輸入模塊，其特徵在於:所述輸出裝置還包括連接在所述數字測量電路模塊和顯示器之間並保存有調整值以對機械測量結構的測量數據進行修正處理的處理器。
2.如權利要求1所述的數顯量具，其特徵在於:所述輸入模塊包括設置於顯示器一側以進行操作的操作鍵盤，所述操作鍵盤與處理器電性連接。
3.如權利要求1所述的數顯量具，其特徵在於:所述機械測量結構為千分尺、卡尺、千分表或者其他長度測量器具。
4.如權利要求1所述的數顯量具，其特徵在於:所述數顯量具還包括連接所述處理器的電源。
5.一種如權利要求1所述的數顯量具的測量數據修正方法，其特徵在於:所述測量數據修正的方法包括如下步驟， 首先，將機械測量結構移動至零點，通過輸入模塊在處理器中記錄機械測量結構處於零點時傳感器的零點測量數據xO及真實的零值y0 ； 然後，移動機械測量結構，並通過輸入模塊在處理器中記錄機械測量結構處於各採樣點yn時的傳感器的測量數據xn，同時利用一標準量塊檢測所述各採樣點的真實數值yn』，並將各採樣點的真實數值yn』與傳感器的測量數據xn—一對應存儲至處理器中； 最後，處理器對各測量數據xn與真實數值yn』的採樣交集點(xn，yn』 )與零點(xO，y0)分別進行線性化處理，同時根據該採樣交集點(xn，3^』)與零點(別，y0)連接線條的線條屬性獲取對傳感器的測量數據進行修正的調整值並進行存儲。
6.如權利要求5所述的數顯量具的測量數據修正方法，其特徵在於:當所述採樣交集點(xn，711』)與零點0^0，y0)之間為直線連接，所述調整值為該直線的斜率。
7.如權利要求5所述的數顯量具的測量數據修正方法，其特徵在於:當所述採樣交集點(xn，yn』)與零點(xO，y0)之間為曲線連接，所述調整值為處理器通過曲線擬合計算而得。
8.—種數顯量具的測量方法，其特徵在於:所述測量方法包括以下步驟， 首先，利用機械測量結構對一待測物體進行測量； 其次，傳感器接收測量數據並通過數字測量電路模塊將測量數據傳遞給處理器； 然後，處理器根據預先存儲的調整值對傳感器測得的測量數據進行修正，並將修正後的測量數據傳送給顯示器； 最後，顯示器接收修正後的測量數據並進行輸出顯示。
【文檔編號】G01B5/02GK103575174SQ201210248982
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2012年7月18日 優先權日:2012年7月18日
【發明者】趙洪濤 申請人:上海潛龍電子科技有限公司