用於校準測量裝置的校準量規以及校準測量裝置的方法
2023-07-14 05:34:26
專利名稱：用於校準測量裝置的校準量規以及校準測量裝置的方法
技術領域：
本發明涉及一種用於校準一種測量裝置的校準量規。本發明還涉及有關根據本發明的校準量規的校準方法。
背景技術：
測量裝置具有可向一或多個方向移動的一可移動臂，且其位置可通過測量系統的裝置精確確定，這種測量系統的裝置可以是電容性的、電感性的，磁阻效應的或光電的，在該臂的末端安裝著一大致為球形的探針頭。該測量工具的該臂在沿一確定的軌跡的空間內移動，直到一確定的測量點，例如一表面，一邊或一測量構件的一精確點。該點的坐標或者由操作者人工記錄，或者由該測量裝置所附的軟體記錄。這樣一種軟體例如可計算該測量點相對於工作面或任何其它基準面的高度，計算一物體的直徑，或在某種情況下，通過採用一系列測量點的方法表示待測物體的兩維或三維尺度。
為了保證測量精度，該測量裝置必須定期校準，以糾正例如由於外界條件變化，由探針頭直徑的改變等等而可能產生的誤差。這種校準至少在其每次再次進行操作和可執行新的測量之前進行。
通常用於校準一測量裝置的是一校準量規。該校準量規通常具有一校準叉，用於沿一確定軸校準該測量裝置。該叉環繞該探針頭放置。該測量裝置的該臂沿確定的軸移動直到該探針頭與該叉的一第一表面接觸，因而確定一第一測量點。然後該測量裝置的該臂沿相反方向移動直到它與該叉的另一表面接觸，因而確定一第二測量點。由於該測量裝置的軟體知道該校準叉的確切尺寸，該叉的移動量以及在某些情況下該探針頭的確切尺寸，因而它可計算出該校驗參數，例如偏差和這樣一機械系統在方向變換時存在的滯後現象。該校準過程必須在其每次進行操作之後和執行新的測量之前重複進行。
為了提高該校準叉尺寸的測量質量，希望限定該叉本身的尺寸。這種減小具有的缺陷在於不能應用具有或多或少等於或大於該校準叉尺寸的尺寸的探針頭。因而該叉的尺寸必須處於該測量的選定精密度與可能選用的校準量規所帶慣用探針頭的最大選擇的之間。因而，根據被採用的測量系統，現有使用的該量規全都具有或者為20毫米或者為25.4毫米(1英寸)的校準尺度。
發明內容
本發明的一個目的在於，提供一種無論該測量裝置的探針頭的尺寸為多少，都能比現有量規提供更精確校準的校準量規。
根據本發明，該目的是通過一校準量規實現的，該校準量規的校準尺度通過其內尺寸和外尺寸都可被測量。如上所述，該校準尺度的測量可通過測量該測量裝置的臂在定界一校準叉的兩個參考表面的線性位移進行，或通過測量在一量規塊的一側的一第一測量點與該同一量規塊的該相對一側的一第二測量點之間的距離進行。用於該校準尺度的該尺度選擇小於20毫米，優選小於15毫米，最好小於7毫米。
根據本發明的校準量規具有兩項顯著優點1.該校準尺寸相對於現有量規大為減小，因而限定了該測量裝置的臂在校準過程中的移動量；2.該校準尺度可通過一校準叉(10)的內尺寸進行測量，也可通過一凸出量的外尺寸進行測量，因而該同一個校準量規可用於校準採用了任何直徑的探針頭的測量裝置。
通過閱讀對作為例子的一種最佳實施方式的描述和所示附圖，本發明將會被更好地理解，附圖如下圖1為根據本發明的一校準量規的透視圖，適於校準高度測量柱；圖2為圖1所示量規的截面圖。
具體實施例方式
根據本發明的該校準量規的該最佳實施例是一種設計用於校準高度測量柱的校準量規。高度測量柱是一種只測量沿豎向軸的距離的測量裝置。該高度測量柱一般放置在一非常平的工作面上，因而可測得兩個測量點間的豎向距離或一測量點相對於這個工作面的高度。因而設計用於校準一高度測量柱的校準量規的校準尺度要朝向相對於該工作面的垂直面。
構成一根據本發明的最佳實施例的校準量規的主要構件為三個量規塊1，一個基部2和一個覆蓋蓋3。
該量規塊1適宜為平行六面體機械構件，由不易受環境變化影響的堅硬材料製成，具有至少一個由通過極其精確地加工製成的兩個相對表面的最大精密度所確定的尺度。在本發明的一個最佳實施例中，由於簡化與降低成本的原因，該三個量規塊是相同的。該選定的校驗尺寸d等於6.35毫米(1/4英寸)，該尺度既適於用公制進行計算又適於用英國度量衡標準進行計算。該校準叉10由三個量規塊1疊置構成，該中間的一個可相對於其餘兩個做很大移動。用這種方法，對應的該校準叉10，該三個量規塊1的組合具有一中間塊的凸出部分13，設計用於校準採用的探針頭的尺寸大於插入該校準叉10的測量裝置。
該基部2具有一底座20，該校準量規通過該底座接觸該工作面。該基部2為該量規提供穩定性。它很重並相對於校準尺寸d具有大的尺寸。該基部2確定了該校準叉10或該凸出量13與該工作面之間的距離，且該距離必須大到能使該測量柱的臂測量該校準叉而不會到達其垂向量程的端部。優選地，該基部的高度處於該高度測量柱高度的5％～20％之間。該基部的底座還確定了該校準叉10和該凸出量13與該工作面方向。
該覆蓋蓋3將該量規塊保持在基部上，同時圍繞該校準叉10和該凸出量13確定出一足夠大的表面，以便在校準期間使該探針頭自由地進入。該覆蓋蓋3通過採用兩個螺釘5螺入該基部，並且一個彈簧4被插入該覆蓋蓋與該量規塊1之間，來確保一固定的壓力作用在該量規塊1上，以便避免該校準量規的任何誤調。
根據本發明的該校準量規的該最佳實施方式採用了三個疊置的量規塊1，該中間的一個被相對於其它的進行了移動，以便構成該校準叉10並具有該中間量規塊部分13的凸出部。在一種變型的實施方式中(未畫出)，也可將該上下量規塊更換為，例如，僅具有一個非常平的表面的機械構件。每個這種構件的非常平的表面與該中間的量規塊接觸，因此構成一表面非常平的校準叉。但是該構件的尺寸必須可使該量規塊的一部分相對於該構件保持凸出。也可將該基部的上表面或該覆蓋蓋的下表面，或者兩者全都以最大的精確度製成，因而這些表面的一或兩個用作該校準叉一側的交界表面。
根據本發明的該最佳實施例所採用的校準量規在上述以例子的方式通過對一高度測量柱校準進行介紹的。但是本領域的技術人員容易理解，這樣的一量規也可用於沿一豎向軸校準任意兩維或三維的測量裝置。
在根據本發明的該校準量規的第二種實施方式(未畫出)中，在最佳實施例中由一校準叉和一凸出量所知的該校準尺度是朝向一水平面的，這樣就可以使——維、二維或三維的測量裝置可沿位於水平面內的任意軸被校準。
在一第三種實施方式中，該校準量規至少有兩個校準尺度，每個尺度都被該校準叉和該一凸出量表示，至少兩個校準尺度中的一個朝向一垂直面，至少兩個校準尺度中的另一個朝向一水平面，因此可使該同一個量規用於沿該垂直軸和沿至少一個水平軸校準兩維或三維測量裝置。
有關使用根據本發明的校準量規來校準一測量裝置的方法有兩種變型。
當該測量裝置的探針頭的直徑遠遠小於該校準尺度d時，定界該校準叉的兩個表面位於沿該待校準的測量裝置為軸的該探針頭的兩側。然後該測量裝置的臂沿該軸移動，直到該探針頭與一第一表面11或12接觸，因而確定了一第一探測點。然後該測量裝置的臂沿同一軸反向移動，直到它與定界該校準叉的另一表面12或11接觸，因而確定了該第二探測點。因而該校準參數可通過該已知的校準尺度d、該測量裝置臂移動的測量以及如果精確獲知的該探針頭的直徑計算出來。
當該測量裝置的探針頭的直徑或多或少等於或者大於該校準尺度d時，該凸出量靠近該探針頭被放置在準確確定的位置上，它的表面14或15朝向垂直於該測量裝置的必須測量的軸的平面，然後該測量裝置的臂沿該軸移動，直到該探針頭與一第一表面14或15接觸，因而確定了一第一探測點。然後該測量裝置的臂向反方向稍作移動，以便使該校準量規可抽出，然後再次沿初始方向移動一遠大於d的距離。該量規被精確地放置在它的初始位置。然後該測量裝置的臂沿同一軸反向移動，直到它與定界該凸出量的另一表面15或14接觸，因而確定了該第二探測點。因而該校準參數可通過該已知的校準尺度d、該兩個測量點之間的測量距離以及如果精確獲知的該探針頭的直徑計算出來。
權利要求
1.具有至少一個校準尺度(d)用於校準一測量裝置的一給定參考系的校準量規，其特徵在於所述至少一個校準尺度(d)可通過測量一校準叉(10)的該內表面(11，12)之間的距離進行測量，也可通過測量一凸出量(13)的該兩個外表面(14，15)之間的距離進行測量。
2.如權利要求1所述的校準量規，其特徵在於所述至少一個校準尺度(d)小於15毫米。
3.如權利要求1所述的校準量規，其特徵在於所述至少一個校準尺度(d)由一量規塊(1)確定。
4.如權利要求1所述的校準量規，其特徵在於所述校準叉(10)和所述凸出量(13)由安裝在兩個平的平面之間的一量規塊(1)構成。
5.如權利要求4所述的校準量規，其特徵在於所述校準叉(10)和所述凸出量(13)由疊置的三個量規塊(1)構成。
6.具有至少一個校準尺度(d)用於校準一測量裝置的一給定參考系的校準量規，其特徵在於所述至少一個校準尺度(d)小於15毫米。
7.如權利要求1所述的校準量規，其特徵在於具有一基部(2)，該基部的底座(20)可使所述校準量規在一平的表面採用一穩定的位置。
8.如權利要求7所述的校準量規，其特徵在於所述至少一個校準尺度(d)處於相對於所述基部(20的所述底座(20)垂直的方向。
9.如權利要求7所述的校準量規，其特徵在於所述至少一個校準尺度(d)處於相對於所述基部(20的所述底座(20)水平的方向。
10.校準一測量裝置的方法，包括測量一小於15毫米的校準尺度(d)。
11.校準一測量裝置的方法，包括測量一凸出量(13)的兩個外表面(14，15)之間的該校準距離。
全文摘要
用於校準測量裝置的校準量規，它的校準尺度可通過它的內尺寸進行測量，也可通過外尺寸進行測量，因此可使該校準尺度小於15毫米，甚至用於校準安裝了探針頭大於該尺寸的測量裝置。依賴這樣一校準量規的該校準方法在某種特定情況下包括測量一凸出量的兩個外表面之間的該校準測量。
文檔編號G01B21/02GK1424634SQ02151590
公開日2003年6月18日 申請日期2002年12月11日 優先權日2001年12月12日
發明者P·喬爾迪爾, A·扎尼爾, C·-H·祖菲裡 申請人:布朗和沙普·特薩有限公司