一種測量大尺寸機械零件平面度的高精度檢測儀及方法
2023-06-08 01:32:01
專利名稱：一種測量大尺寸機械零件平面度的高精度檢測儀及方法
技術領域：
本發明涉及一種檢測儀及方法，尤其涉及一種測量大尺寸機械零件平面度的高精度檢測儀及測量方法。
背景技術：
一直以來，對於一些尺寸大(> 2000mm)、重量大(> IOOOKg)、精度要求高 (< O. Olmm)的機械零件上的平面度檢測是機械裝備製造過程中的難題。
當前，高精度機械零件的平面度測量方法主要有「三坐標測量機法」、 CCD (Charge-coupled Device-光電圖像傳感器)測量法和百分表法,對於大尺寸機械零件的平面度高精度測量，三坐標測量機法和CCD測量法都存在許多難以克服的不足。因而，對於大尺寸機械零件的高精度平面度測量，成為長期以來難以解決的實際問題。
其中大型三坐標測量機從理論上講，可以測量大尺寸零件的平面度，但受其測量頭關節臂間隙和重複定位精度的影響，其測量精度難以達到小於O. 02毫米以上精度要求， 而且，大尺寸機械零件自身尺寸大，重量大，移動調整需要吊車等起重設備，三坐標測量機的使用環境和儀器自身空間經常受到限制；百分表法屬傳統測量方法，其精度和數位化程度存在不足；CCD測量法屬非接觸測量法，沒有三坐標測量機和百分表法的上述不足，但 CCD測量法操作複雜、儀器價格高，測量成本高。因此急需一種新的測量大尺寸機械零件平面度的高精度檢測儀及測量方法發明內容
為了解決上述問題中的不足之處，本發明提供了一種測量大尺寸機械零件平面度的高精度檢測儀及方法。
本發明採用的技術方案為一種測量大尺寸機械零件平面度的高精度檢測儀，它由位移傳感器裝置、信息通信與處理模塊和儀器座三部分組成；
儀器座由底座和支架組成；所述支架固定在底座上；位移傳感器裝置由高精度位移傳感器和信息通信與處理模塊構成；高精度位移傳感器固定在支架上，高精度位移傳感器為3個或多個。
檢測儀的測量方法為
第I步儀器校準
首先將校準用的大理石標準塊、本檢測儀放置在檢測用大理石平臺上，使高精度位移傳感器與「校準平面」接觸，電腦顯示屏會實時顯示各高精度位移傳感器的接觸狀態， 當電腦屏幕上各高精度位移傳感器顯示均不為零時，用滑鼠點擊「校準按鈕」，儀器自動將所有傳感器的當前位置記憶為零點位置，完成儀器校準；
第2步檢測
將待檢零件放置在大理石平臺上，已經校準的平面檢測儀的高精度位移傳感器觸頭與待測平面接觸，電腦顯示屏會實時顯示各傳感器的接觸狀態，當電腦屏幕上各傳感器顯示均不為零時，用滑鼠點擊「檢測按鈕」，信息通信與處理模塊會自動計算出平面度的數值，並顯示在電腦顯示屏上，完成工件的平面度測量。
本發明提供的檢測儀結構簡單、自動化和數位化程度高、測量精度高，使用方便、 除傳感器外，儀器精度不受儀器自身製造精度的影響，儀器製造簡單、造價低和測量成本低，使用方法簡便。使用該儀器示值精度為0.001mm，為當前最高宏觀測量精度。儀器經久耐用，壽命長，維護費用低。
下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步詳細的說明。
圖I為本發明的整體結構示意圖。
圖2為使用時儀器校準演示示意圖。
圖3為使用時儀器檢測演示示意圖。
圖4為顯示屏上的測量界面視圖。
圖中1、高精度位移傳感器；2、信息通信與處理模塊；3、底座；4、支架；5、大理石標準塊；6、大理石平臺；7、零件；8、待測平面；9、滑座。
具體實施方式
如圖I所示，本檢測儀由位移傳感器裝置、信息通信與處理模塊2和儀器座三部分組成。
儀器座由底座(圓盤部分)3和支架4組成。支架4固定在底座3上，儀器座對位移傳感器起固定和支撐作用，材料均為普通金屬結構鋼。
位移傳感器裝置由高精度位移傳感器I和信息通信與處理模塊2組成。高精度位移傳感器I固定在支架4上，高精度位移傳感器視待測面的大小為3個或多個，高精度位移傳感器通過滑座9套裝在支架上形成可調式連接，可根據測量零件的具體尺寸和結構做適應性調整。高精度位移傳感器的主要作用一是接受信息通信與處理模塊的指令實現自整定，二是通過與被測表面接觸將位移量轉換為數位訊號輸出至信息通信與處理模塊。高精度位移傳感器與儀器座是可調式連接，可根據測量零件的具體尺寸和結構做適應性調整。
信息通信與處理模塊主要由內嵌專用軟體的PC組成。主要作用一是將操作人員的控制指令發送至各個高精度位移傳感器，二是接收各個高精度位移傳感器反饋的信息並按要求進行處理(計算測量數據結果，實時顯示結果，存儲信息、輸出列印信息等)。信息通信與處理模塊的PC與高精度位移傳感器分為無線傳輸和有線傳輸兩種模式可選。
本檢測儀的使用方法
本檢測儀按照GB1958-2004《形狀和位置公差檢測規定》的五條原則與理想要素的比較原則、測量坐標值原則、測量特徵參數原則、測量跳動原則、控制實體邊界原則設計製造，綜合「與理想要素的比較原則」和「測量特徵參數原則」直接測量法檢測待測表面的平面度誤差，測量原理符合國標要求。
第I步儀器校準
如圖2所示，將校準用的大理石標準塊5 (其校準平面平面度為00級)、本檢測儀放置在檢測用大理石平臺6上，不拘限於大理石平臺，可以放置在任何安全穩定的平臺上，使高精度位移傳感器與「校準平面」接觸，電腦顯示屏會實時顯示各高精度位移傳感器的接觸狀態，當電腦屏幕上各高精度位移傳感器顯示均不為零時，用滑鼠點擊「校準按鈕」，儀器自動將所有傳感器的當前位置記憶為零點位置，完成儀器校準。原理是通過校準功能(自動記憶傳感器的零點位置)，儀器建立起了一個以各傳感器零點為參考點的「標準測量平面」，該「標準測量平面」的平面度取決於「校準平面」的平面度，「校準平面」為「標準方箱、 標準塊規」等「國標」標準件。
第2步檢測
如圖3所示，將待檢零件7放置在大理石平臺6上(不拘限於大理石平臺，可以放置在任何安全穩定的地方)，已經校準的平面檢測儀的高精度位移傳感器觸頭與待測平面 8接觸，電腦顯示屏會實時顯示各傳感器的接觸狀態(圖4)，當電腦屏幕上各傳感器顯示均不為零時，用滑鼠點擊「檢測按鈕」，信息通信與處理模塊會自動計算出平面度的數值，並顯示在電腦顯示屏上，完成工件的平面度測量。
本發明具有以下優點
測量原理符合國標要求。本檢測儀按照GB1958-2004《形狀和位置公差檢測規定》 的設計製造，符合國標要求。
測量精度高。採用比較測量原理，不存在重複定位誤差、不受儀器自身精度等影響，採用光電測微技術，可達到現有宏觀測量的最高精度達到±0. OOlmm ；
數位化程度高。採用計算機數位化通信與數據處理技術，具有測量數據實時顯示和數據通信與處理(結果計算、存儲、列印)等功能。
測量成本低。由於本發明的測量儀，與大型三坐標測量機和CCD測量系統相比儀器結構簡單，除傳感器以外，儀器精度不受儀器製造精度影響，製造費用低；
檢測成本低。儀器自身尺寸小(移動便捷)，不需要移動調整大型工件，移動儀器可以實現現場測量，省去了大型工件的吊裝調整等過程；使用便捷，不需要特殊使用環境 (溫度、溼度、光線、噪聲等)，使用者不需要特別專門培訓即可使用儀器。
上述實施方式並非是對本發明的限制，本發明也並不僅限於上述舉例，本技術領域的技術人員在本發明的技術方案範圍內所做出的變化、改型、添加或替換，也均屬於本發明的保護範圍。
權利要求
1.一種測量大尺寸機械零件平面度的高精度檢測儀，其特徵在於它由位移傳感器裝置、信息通信與處理模塊和儀器座三部分組成； 所述儀器座由底座和支架組成；所述支架固定在底座上；所述位移傳感器裝置由高精度位移傳感器和信息通信與處理模塊構成；所述高精度位移傳感器固定在支架上，高精度位移傳感器為3個或多個。
2.根據權利要求I所述的測量大尺寸機械零件平面度的高精度檢測儀，其測量方法為 第I步儀器校準 首先將校準用的大理石標準塊、本檢測儀放置在檢測用大理石平臺上，使高精度位移傳感器與「校準平面」接觸，電腦顯示屏會實時顯示各高精度位移傳感器的接觸狀態，當電腦屏幕上各高精度位移傳感器顯示均不為零時，用滑鼠點擊「校準按鈕」，儀器自動將所有傳感器的當前位置記憶為零點位置，完成儀器校準； 第2步檢測 將待檢零件放置在大理石平臺上，已經校準的平面檢測儀的高精度位移傳感器觸頭與待測平面接觸，電腦顯示屏會實時顯示各傳感器的接觸狀態，當電腦屏幕上各傳感器顯示均不為零時，用滑鼠點擊「檢測按鈕」，信息通信與處理模塊會自動計算出平面度的數值，並顯示在電腦顯示屏上，完成工件的平面度測量。
全文摘要
本發明公開了一種測量大尺寸機械零件平面度的高精度檢測儀，它由位移傳感器裝置、信息通信與處理模塊和儀器座三部分組成；儀器座由底座和支架組成；所述支架固定在底座上；位移傳感器裝置由高精度位移傳感器和信息通信與處理模塊構成；高精度位移傳感器固定在支架上，高精度位移傳感器為3個或多個。檢測儀的測量方法為第1步儀器校準；第2步檢測。本發明提供的檢測儀結構簡單、使用方便、自動化和數位化程度高、測量精度高，儀器造價低和測量成本低，使用方法簡便。使用該儀器示值精度為0.001mm，為當前最高宏觀測量精度。儀器經久耐用，壽命長，維護費用低。
文檔編號G01B21/20GK102980550SQ201210484768
公開日2013年3月20日 申請日期2012年11月26日 優先權日2012年11月26日
發明者王信友, 王茂旗, 潘海青 申請人:青島港灣職業技術學院