CN105783791A - 一种精密小角度测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种精密小角度测量装置，属于计量技术领域。本发明利用正弦原理实现小角度的测量，结构包括平板(1)、悬臂梁(2)及转动机构(3)、微调机构(4)及传感装置(6)、数显箱(5)；转动机构(3)、微调机构(4)、传感装置(6)和数显箱(5)固定安装于平板(1)上，悬臂梁(2)一端固定安装于转动机构(3)，一端置于微调机构(4)上，传感装置(6)位于微调机构(4)上方，可以测量悬臂梁(2)一端升降的高度，并将高度值传送给数显箱(5)，由数显箱(5)根据悬臂梁(2)一端升降的高度和悬臂梁(2)有效长度计算并显示角度值。对比现有技术，本发明具有操作简单，读数稳定，结构紧凑，抗干扰能力强等优点。

Description

一种精密小角度测量装置

技术领域

本发明涉及一种测量仪器，特别涉及一种精密小角度测量仪器，属于计量技术领域。

背景技术

目前，小角度测量装置广泛应用于各个科研计量场所。对角度类仪器检查起着至关重要的作用，是科研计量工作中不可缺少的检定仪器。传统的小角度检查仪，是在桥形工作台固定轴间距上装配测微计、光学计等指示装置，并配合量块调整工作台倾斜，从而复现某一标准角度。在每调整一角度时，需要组合不同的量块，且所复现的小角度量值是离散间断的，操作步骤复杂，读数不直观，后期计算处理过程复杂，大大制约了小角度检测的质量和效率。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有的小角度测量装置使用麻烦，操作繁琐，耗时费力，不便于准确的读数与使用的问题，提出了一种精密小角度测量装置，利用该装置可以方便稳定地直接测出角度值。

本发明的思想是利用正弦原理α＝asin(H/L)设计实现小角度测量装置，在一套设备上完成H以及L的测量，并直接按公式计算并显示结果，其中asin()为反正弦函数。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种精密小角度测量装置，包括平板、悬臂梁及转动机构、微调机构及传感装置、数显箱；转动机构、微调机构、传感装置和数显箱固定安装于平板上，悬臂梁一端固定安装于转动机构，一端置于微调机构上，传感装置位于微调机构上方，可以测量悬臂梁一端升降的高度，并将高度值传送给数显箱，由数显箱根据悬臂梁一端升降的高度和悬臂梁长度计算并显示角度值；

平板用于安装固定悬臂梁及转动机构、微调机构及传感装置、数显箱，测量过程中用于放置被测仪器；

悬臂梁用于提供测量过程中的升降高度H和有效长度L，以及被测水平仪放置的研磨平台；

转动机构用于提供悬臂梁在工作过程中一端的转动支撑；

微调机构用于提供悬臂梁在工作过程中另一端的升降以实现其微小角度变化；

传感装置用于测量悬臂梁在工作过程中升降的位移量H，并将之传送到数显箱；

数显箱用于对接收的位移量H，根据悬臂梁的有效长度L，按照公式α＝asin(H/L)进行计算得到角度值α并显示；

工作过程：将被测的水平仪放置在悬臂梁上并调整好位置，转动微调机构，实现悬臂梁一端绕另一端抬起或降低H，H值通过传感装置测量并传送给数显箱，数显箱依据公式α＝asin(H/L)计算出角度变化量α并显示。

作为优选，为了扩大校准范围，所述悬臂梁上还带有反射镜，用于自准直仪的校准。

作为优选，所述反射镜可以在竖直方向上上下移动，以适应不同型号的自准直仪的校准。

作为优选，所述转动机构主要含有两个V型槽和一根芯轴，芯轴置于V型槽上，可自由转动，两端通过限位块限定，使其不发生轴向位移。

作为优选，所述悬臂梁为L型结构，其上端设有研磨平台，研磨平台安装有2个V型限位块，用于安装固定被测水平仪。

作为优选，为了使所述悬臂梁与所述微调机构始终紧密接触，增强本装置的灵敏度，在所述悬臂梁与所述微调机构接触的一端，通过拉簧将所述悬臂梁固定于所述平板上。

有益效果

本发明装置与现在的小角度检查仪相比，在小角度测量范围内操作更加简单快捷，读数更加稳定，结构更加紧凑，避免了操作上引入的人为误差，由于被测物与装置同处于一块平板上，抗干扰能力更强。该装置能产生±50′标准角度，可用于检定自准直仪、合像水平仪、电子水平仪等角度计量器具，也可用于其他需要产生小角度的科研生产场所。它具有性能稳定，重复性好，使用方便等优点。

附图说明

图1是本发明实施例一种精密小度测量装置原理示意图。

图2是本发明实施例一种精密小度测量装置结构正视图。

图3是本发明实施例一种精密小度测量装置结构侧视图。

图4是悬臂梁结构示意图

图5是转动机构结构示意图。

图6是微调机构结构示意图

图7是传感装置结构示意图

附图标记：1-平板，2-悬臂梁，3-转动机构，4-微调机构，5-数显箱，6-传感装置，21-反射镜，22-研磨平台，23-顶块，31-芯轴，32-限位块，33-V型槽，41-拉钩，42-拉簧，43-旋转旋钮，44-固定机构，61-传感器座，62-传感器罩，63-安装孔。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明加以详细说明。

实施例1

如图1所示为本发明装置原理示意图，基于小角度测量公式α＝asin(H/L)，当已知H和L的时候，就可以计算出小角度值。如图2、图3所示为一种精密小角度测量装置结构示意图，由图中可以看出，该装置包括平板1、悬臂梁2及转动机构3、微调机构4及传感装置6、数显箱5；转动机构3、微调机构4、传感装置6和数显箱5固定安装于平板1上，悬臂梁2一端固定安装于转动机构3，一端置于微调机构4上，传感装置6位于微调机构4上方，可以测量悬臂梁2一端升降的高度，并将高度值传送给数显箱5，由数显箱5根据悬臂梁2一端升降的高度和悬臂梁2长度计算并显示角度值；

测量过程：

转动微调机构4，实现悬臂梁2一端抬起或降低H，H的具体数值通过传感装置6测得，依据原理公式，数显箱5预设了悬臂梁2的有效长度L，根据公式计算出角度变化量α。

平板1用于安装固定悬臂梁2及转动机构3、微调机构4及传感装置6、数显箱5等，测量过程中用于放置被测仪器。一般采用花岗岩大理石或铸铁制成，本装置采用花岗岩大理石。

如图4所示，悬臂梁2用于提供测量过程中的升降高度H和有效长度L，以及被测水平仪放置的研磨平台22，其一端带有顶块23，用于与传感装置6位置相对应。研磨平台22安装有2个V型限位块，用于安装固定被测水平仪。此外，为了扩大本装置的测量范围，悬臂梁2上还装有反射镜21，用于自准直仪的测量。为使其能够测量的自准直仪型号尽可能多，使反射镜21可以在一定范围内容上下移动。

如图5所示，转动机构3用于提供悬臂梁在工作过程中一端的转动支撑，主要包括芯轴31，限位块32和V型槽33，V型块33固定安装于平板1上，芯轴31置于V型块33上，两端通过限位块32限位，使其不能轴向移动，但可以在V型块33上自由转动，芯轴31上开有安装孔，用于固定安装悬梁臂2。工作过程中悬臂梁2以芯轴31为支点围绕芯轴31转动。

如图6所示，微调机构4用于工作过程中将悬臂梁2一端根据需要升降，实现小角度变化，包括旋转旋钮43和固定机构44，固定机构44固定安装在平板1上，对旋转旋钮43及其上的悬臂梁2起支撑作用，旋转旋钮43实现上下升降，从而带动悬臂梁2位于微调机构4上方端部的升降。为提高悬臂梁2端部升降随旋转旋钮43旋转的灵敏度，在固定机构44和悬臂梁2上各固定一个拉钩41，通过将拉簧42挂接在两个拉钩41之间，实现旋转旋钮43在旋转的过程中保持悬臂梁2与旋转旋钮43的紧密接触。

数显箱5预设了悬臂梁2的有效长度L，通过线缆与传感器63相连，获取其位移变化量H，根据原理公式计算的出角度变化量α。

如图7所示，传感装置6用于记录微调机构工作过程中悬臂梁抬起或降低的位移量H，以便带入原理公式计算，包括传感器座61、和传感器62，传感器62通过安装孔63紧固安装于传感器座61上，传感器座61固定安装于平板1上，其位置与悬臂梁2上的顶块23对应，传感器62与顶块23接触，使传感器63测量微调机构升降的位移L，即悬臂梁升起或降低的高度L，本实施例中采用的传感器是光栅测长传感器。此外，为保护传感器，通过增加保护罩可以有效对其进行保护。

本发明的工作过程：将被测的水平仪放置在悬臂梁2的研磨平台22上并调整好位置或将自准直仪放置在平板1上并调整好位置使其发出的光能被悬臂梁2上的反射镜21反射，通过旋转旋钮43，产生上下升降，带动悬臂梁2围绕芯轴31转动，传感器62可以测得升降的距离H，并将H通过线缆传送到数显箱5，数显箱5中已经预置了悬臂梁的臂长L，当H变化时，数显箱5即根据公式计算、显示出角度变化值α。将本发明装置的测量结果α与被测仪器的测量结果相比较即可获知被测仪器的误差情况。

以上所述的具体描述，对发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种精密小角度测量装置，其特征在于，包括平板(1)、悬臂梁(2)及转动机构(3)、微调机构(4)及传感装置(6)、数显箱(5)；转动机构(3)、微调机构(4)、传感装置(6)和数显箱(5)固定安装于平板(1)上，悬臂梁(2)一端固定安装于转动机构(3)，一端置于微调机构(4)上，传感装置(6)位于微调机构(4)上方，可以测量悬臂梁(2)一端升降的高度，并将高度值传送给数显箱(5)，由数显箱(5)根据悬臂梁(2)一端升降的高度和悬臂梁(2)有效长度计算并显示角度值；

平板(1)用于安装固定悬臂梁(2)及转动机构(3)、微调机构(4)及传感装置(6)、数显箱(5)，测量过程中用于放置被测仪器；

悬臂梁(2)用于提供测量过程中的升降高度H和有效长度L，以及被测水平仪放置的研磨平台；

转动机构(3)用于提供悬臂梁(2)在工作过程中一端的转动支撑；

微调机构(4)用于提供悬臂梁(2)在工作过程中另一端的升降以实现其微小角度变化；

传感装置(6)用于测量悬臂梁(2)在工作过程中升降的位移量H，并将之传送到数显箱(5)；

数显箱(5)用于对接收的位移量H，根据悬臂梁(2)的有效长度L，按照公式α＝asin(H/L)进行计算得到角度值α并显示；

工作过程：将被测的水平仪放置在悬臂梁(2)上并调整好位置，转动微调机构(4)，实现悬臂梁(2)一端绕另一端抬起或降低H，H值通过传感装置(6)测量并传送给数显箱(5)，数显箱(5)依据公式α＝asin(H/L)计算出角度变化量α并显示。

2.根据权利要求1所述的一种精密小角度测量装置，其特征在于，为了扩大校准范围，所述悬臂梁(2)上还带有反射镜(21)，用于自准直仪的校准。

3.根据权利要求2所述的一种精密小角度测量装置，其特征在于，所述反射镜(21)可以在竖直方向上上下移动，以适应不同型号的自准直仪的校准。

4.根据权利要求1所述的一种精密小角度测量装置，其特征在于，所述转动机构(3)包括V型槽(33)、芯轴(31)和限位块(32)，芯轴(31)置于V型槽(33)上，可自由转动，两端通过限位块(32)限定，使其不发生轴向位移。

5.根据权利要求1所述的一种精密小角度测量装置，其特征在于，所述悬臂梁(2)为L型结构，其上端设有研磨平台(22)，研磨平台(22)安装有2个V型限位块，用于安装固定被测水平仪。

6.根据权利要求1-5任一所述的一种精密小角度测量装置，其特征在于，为了使所述悬臂梁(2)与所述微调机构(4)始终紧密接触，增强本装置的灵敏度，在所述悬臂梁(2)与所述微调机构(4)接触的一端，通过拉簧(42)将所述悬臂梁(2)紧压于所述微调机构(4)上。