CN106289027A - 真圆度量测装置及真圆度量测方法 - Google Patents

Abstract

一种真圆度量测方法包括以下步骤。承载并转动待测物于转盘上。驱动二量测单元的二量测平面而分别抵接于待测物的相对两侧，其中二量测单元设置于转盘的相对两侧，且二量测平面彼此平行且垂直转盘的顶面。在转动转盘一圈时，间隔的量测二量测平面的最短直线距离而产生一变化信息。在转盘转动一圈后，经由处理单元接收变化信息而产生量测信息。另外，本发明还揭露一真圆度量测装置的实施例。

Description

真圆度量测装置及真圆度量测方法

技术领域

本发明关于一种量测装置及量测方法，且特别是关于一种真圆度量测装置及真圆度量测方法。

背景技术

真圆度测量装置通过将圆筒物等具有圆形截面的被测物(工件)装载在可转动的载物台上，使测量端子接触工件的表面，测量检出随着工件转动而产生的测量端子的位移，来测量圆形截面的外形形状。

就目前一般真圆度量测仪有两种不同设计：一为旋转量测器式(Rotatingsensor type)；一为旋转工作台式(Rotating table type)，即工件旋转，探头固定。不论使用那一种真圆度量测仪，该真圆度量测仪之机构必包含一旋转轴。在使用真圆度量测仪时，不可避免的，一台高精度的真圆度量测仪，仍存在部分的旋转轴误差。

举例来说，目前常用的真圆度仪的量测方法系将待测件夹紧于一旋转台中心上并用单一接触或非接触式位移计量测旋转时的轮廓变化量，但是，通常没考虑到旋转平台径向跳动或偏心置放时所产生的误差。

详细而言，由于目前的真圆度仪只有一个探针，需假设旋转待测物旋转180度时没有偏心现象才可进行真圆度的量测。因此，当待测物放置于旋转工作台上，待测物的转轴与旋转平台的轴心不同时，不能知道待测物的实际直径或半径，只能量得半径的变化量。

发明内容

本发明提供了一种真圆度量测装置及真圆度量测方法，以解决先前技术所造成的问题。

根据本发明一实施例，其揭露了一种真圆度量测方法包括以下步骤。承载并转动待测物于转盘上。驱动二量测单元的二量测平面而分别抵接于待测物的相对两侧，其中二量测单元设置于转盘的相对两侧，且二量测平面彼此平行且垂直转盘的顶面。在转动转盘一圈时，间隔的量测二量测平面的最短直线距离而产生一变化信息。在转盘转动一圈后，经由处理单元接收变化信息而产生量测信息。

根据本发明另一实施例，其揭露了一种真圆度量测装置，包括：转盘、二量测单元以及一处理单元。一转盘用以承载并转动一待测物。二量测单元设置于转盘的相对两侧，每一量测单元具有量测平面，二量测平面彼此平行且垂直转盘的顶面，用以分别抵接于待测物的相对两侧，其中当转盘转动一圈时，二量测单元间隔的量测二量测平面的最短直线距离而产生一变化信息。处理单元电性连接量测单元，用以在转盘转动一圈后，接收变化信息而产生量测信息。

本发明实施例的真圆度量测装置经由两相对的量测平面来抵推地夹持待测物，并在待测物转动时量测待测物的真圆度，量测平面可避免待测物上下移动时待测物的量测点偏位而产生的量测误差，同时，还可避免待测物与转盘不同轴心时产生的误差，是故，真圆度量测装置可准确的量测待测物的平均直径、待测物的平均半径及待测物的转动时的半径变化量，进一步地，真圆度量测装置还可得到待测物的轴心与转盘的轴心的最短直线距离，也就是待测物的轴心与转盘的轴心的偏心距离。另一方面，本实施例的真圆度量测装置在待测物的轴心与转盘的轴心未同心时，仍可准确的测量出待测物的真圆度。

为让本发明的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

附图说明

图1系绘示依照本发明一实施例的一种真圆度量测装置的立体图。

图2系绘示沿图1之真圆度量测装置的上视图。

图3A～3C系绘示本发明一实施例的一种真圆度量测方法的步骤流程图。

具体实施方式

请参照图1，其绘示依照本发明一实施例的一种真圆度量测装置的立体图。如图1所示，一种真圆度量测装置100，包括：转盘110、二量测单元120以及一处理单元130。

转盘110用以承载并转动一待测物200，也就是说待测物200可承载于转盘110上。在本实施例中，待测物200可为一圆柱体或一圆球体，但不以此为限。

二量测单元120设置于转盘110的相对两侧，每一量测单元120具有量测平面122，二量测平面122彼此平行且垂直转盘110的顶面。量测平面122可分别抵接于待测物200的相对两侧，当转盘110转动一圈时，二量测单元120间隔的量测二量测平面122的最短直线距离而产生一变化信息。在本实施例中，量测平面122可为硬质平面，且每一量测单元120具有一弹性件124，连接对应的量测平面122，量测单元120可透过弹性件124弹性地抵推量测平面122，使得量测平面122可稳定的抵接于待测物200。

另一方面，每一量测单元120可包含测量件126，用以量测对应的量测平面122在间隔地转动角度时的位移变化，位移变化可为平行待测物200接触二量测平面122的相对两端点的连线的位移量的变化，其中，位移变化也就是变化信息的其中一种参数，但不以此为限。也就是说，当转盘110旋转而带动待测物200转动时，测量件126可量测待测物200转动时的位移变化。在本实施例中，测量件126可为接触式测量件也可为非接触式测量件，举例来说，测量件126可为光学式测量件，但不以此为限。

处理单元130电性连接量测单元120，用以在转盘110转动一圈后，接收变化信息而产生量测信息，而可得知待测物200的真圆度及其它相关的信息。举例来说，该量测信息为待测物200的平均直径、待测物200的平均半径、待测物200的转动时的半径变化量或待测物200的轴心与转盘110的轴心的最短直线距离。在本实施例中，处理单元130可为一计算机，但不以此为限。

应了解到，由于本实施例是以量测平面122来量测待测物200的真圆度，当待测物200的量测点因其轴心与转盘110轴心偏移或待测物200本身构形的关系而使得量测平面122与待测物200的量测点上下移动时，待测物200的量测点仍可稳定的抵接于量测平面122上，使得本实施例的量测单元120可稳定的量测待测点的位移变化。同时地，以量测平面122来量测待测物200的量测点，也可使本实施例的真圆度量测方法不需考虑待测物200的量测点上下移动时的位移变化即可量测待测物200的真圆度。

请进一步参照图3A～3C，其绘示本发明一实施例的一种真圆度量测方法的步骤流程图。

如图3A所示，将两个量测单元120可定义为第一量测单元120a具有第一量测平面122a及第二量测单元120b具有第二量测平面122b，其中第一量测平面122a及第二量测平面122b彼此紧贴并位于转盘110的轴心点或此点的邻近位置，因此第一量测平面122a与第二量测平面122b接触点的最短距离Ra及第二量测平面122b与第一量测平面122a接触点的最短距离Rb读值都设为0。应了解到，此为限图3A中第一量测平面122a与第二量测平面122b两平面的接触位置可不必在轴心上，可如图3B的右偏位置，但不以此为限。

之后，如图3B所示，先将第一量测平面122a与第二量测平面122b各自分别沿一直线方向彼此远离地外移，将待测物200置入于转盘110靠近轴心位置，然后，第一量测平面122a与第二量测平面122b分别沿直线方向移回直到分别接触待测物200两的相对侧面，此时转盘110尚未带动待测物200转动，故待测物200的转动角θ＝0，此时，第一量测单元120a的读值为Ra(0)，Ra(0)也就是指第一量测平面122a上的待测物200的量测点与原始Ra设为0点的间距，第二量测单元120b的读值为Rb(0)，Rb(0)也就是指第二量测平面122b上的待测物200的量测点与原始Rb设为0点的间距。待测物200的轴心O位置于Xo(0)处。之后，转盘110开始进行旋转量测，于转动各θ角位置时读取第一量测单元120a的读值Ra(θ)及第二量测单元120b的读值Rb(θ)。

之后，经由处理单元130将第一量测单元120a的读值Ra(θ)及第二量测单元120b的读值Rb(θ)量测值进行数据的处理，首先，将改成以Ra(0)为基准值，也就是将Ra(0)的值设为0，因此，第一量测单元120a的在待测物200未转动时的更改后的读值Ra’(0)＝Ra(0)–Ra(0)＝0；

第一量测单元120a的在待测物200转动θ角时的更改后的读值Ra’(θ)＝Ra(θ)–Ra(0)；第二量测单元120b的在待测物200转动θ角时的更改后的读值Rb’(θ)＝Ra(0)+Ra(0)+Rb(0)–Rb(θ)；

因此，可由上式得到待测物200的平均直径Davg＝SUM[Ra’(θ)+Rb’(θ)]/N(N总量测点数)，也就是说，平均直径Davg为在待测物200转动一圈的过程中量测N次Ra’(θ)+Rb’(θ)的值，并将其平均而可得到待测物200的平均直径Davg，因此，待测物200的平均半径Ravg＝Davg/2，也就是说，待测物200的平均半径为平均直径的一半。

此时，将未转动(θ＝0)时的待测物200的轴心设为一基准点，且θ＝0是设定在待测物200的轴心指向Ra的方向，也就是说，未转动(θ＝0)时的待测物200的半径变化量△r(θ＝0)＝△r(0)为0，则Ra’(0)+Rb’(0)＝Davg+△r(180)(△r(180)为待测物200未转动时θ＝180度位置点的半径变化量)，而可得知待测物200未转动时θ＝180度位置点的半径变化量△r(180)＝Ra’(0)+Rb’(0)-Davg。同时，待测物200的轴心O位置Xo＝Rb’(0)–△r(180)–Ravg (式1)。

如图3C所示，当待测球转动θ角时因转盘110的转轴与待测物200的转轴不平行产生的径向运动(Radial motion)或待测物200的轴心的位置与转盘110的轴心不同心而产生的偏心(Centering error)现象，则待测物200的轴心会偏移E(θ)的距离而到O’的位置，此时

转动θ角的待测物200的轴心O’位置为：

Xo’(θ)＝Xo+E(θ)＝Rb’(θ)–△r(θ)–Ravg (式2)；

同时，第一量测单元120a的在待测物200转动θ角时的更改后的读值Ra’(θ)还可表示为：

Ra’(θ)＝Ra’(0)–E(θ)+△r(θ) (式3)；

第二量测单元120b的在待测物200转动θ角时的更改后的读值Rb’(θ)还可表示为：

Rb’(θ)＝Rb’(0)+E(θ)+△r(θ+180)–△r(180) (式4)；

此时未知数为待测物200的轴心偏移距离E(θ)、转动θ时的待测物200的半径变化量△r(θ)、待测物200转动(θ+180)度时的待测物200的半径变化量△r(θ+180)，

由(式1)可知

Xo＝Rb’(0)–△r(180)–Ravg

由(式2)可知

Xo’(θ)＝Xo+E(θ)＝Rb’(θ)–△r(θ)–Ravg；

故

Rb’(0)–△r(180)–Ravg+E(θ)＝Rb’(θ)–△r(θ)–Ravg。

由上式可得：E(θ)+△r(θ)＝Rb’(θ)–Rb’(0)+△r(180) (式5)；同理，由(式3)可知：-E(θ)+△r(θ)＝Ra’(θ)–Ra’(0)….(式6)

故由(式5)加上(式6)可得待测物200转动θ度时的半径变化量△r(θ)。

待测物200转动θ度时的半径变化量△r(θ)可表示为△r(θ)＝[Ra’(θ)+Rb’(θ)–Ra’(0)–Rb’(0)+△r(180)]/2 (式7)

将(式7)带入(式3)可得到待测物200在转动θ度时的轴心偏移量E(θ)可表示为E(θ)＝Ra’(0)–Ra’(θ)+△r(θ) (式8)

因此，待测物200的半径变化量可由(式7)得知，且待测物200的轴心偏移量E(θ)，也就是指待测物200的径向误差可由(式8)得知。

由上述本发明实施例可知，应用本发明具有以下优点。本发明实施例的真圆度量测装置经由两相对的来抵推地夹持待测物，并在待测物转动时量测待测物的真圆度，量测平面可避免待测物上下移动时待测物的量测点偏位而产生的量测误差，同时，还可量测出待测物与转盘不同轴心时产生的误差，是故，真圆度量测装置可准确的量测待测物的平均直径、待测物的平均半径及待测物的转动时的半径变化量，进一步地真圆度量测装置还可得到待测物的轴心与转盘的轴心的最短直线距离，也就是待测物的轴心与转盘的轴心的偏心距离。另一方面，本实施例的真圆度量测装置在待测物的轴心与转盘的轴心未同心时，仍可准确的测量出待测物的真圆度。

以上所述，仅是本发明的实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种真圆度量测方法，其特征在于包括：

承载并转动一待测物于一转盘上；

驱动二量测单元的二量测平面而分别抵接于所述待测物的相对两侧，其中所述二量测单元设置于所述转盘的相对两侧，且所述二量测平面彼此平行且垂直所述转盘的顶面；

在转动所述转盘一圈时，间隔的量测所述二量测平面的最短直线距离而产生一变化信息；以及

在所述转盘转动一圈后，经由一处理单元接收所述变化信息而产生一量测信息。

2.如权利要求1所述的真圆度量测方法，其特征在于：所述量测信息为所述待测物的平均直径、所述待测物的平均半径、所述待测物的转动时的半径变化量以及所述待测物转动时的轴心偏移量。

3.如权利要求1所述的真圆度量测方法，其特征在于：所述待测物为一圆球体或一圆柱体。

4.如权利要求1所述的真圆度量测方法，其特征在于：每一所述量测单元具有一弹性件，连接对应的所述量测平面，用以弹性地抵推所述量测平面。

5.如权利要求1所述的真圆度量测方法，其特征在于：每一所述量测单元包含一测量件，用以量测对应的所述量测平面在间隔地转动所述角度时一位移的位移变化，所述位移平行所述待测物接触所述二量测平面的相对两端点的连线。

6.一种真圆度量测装置，包括：

一转盘，用以承载并转动一待测物；

二量测单元，设置于所述转盘的相对两侧，每一所述量测单元具有一量测平面，所述二量测平面彼此平行且垂直所述转盘的顶面，用以分别抵接于所述待测物的相对两侧，其中当所述转盘转动一圈时，所述二量测单元间隔的量测所述二量测平面的最短直线距离而产生一变化信息；以及

一处理单元，电性连接所述量测单元，用以在所述转盘转动一圈后，接收所述变化信息而产生一量测信息。

7.如权利要求6所述的真圆度量测装置，其特征在于：所述量测信息为所述待测物的平均直径、所述待测物的平均半径、所述待测物的转动时的半径变化量以及所述待测物转动时的轴心偏移量。

8.如权利要求6所述的真圆度量测装置，其特征在于：所述待测物为一圆球体或一圆柱体。

9.如权利要求6所述的真圆度量测装置，其特征在于：每一所述量测单元具有一弹性件，连接对应的所述量测平面，用以弹性地抵推所述量测平面。

10.如权利要求6所述的真圆度量测装置，其特征在于：每一所述量测单元包含一测量件，用以量测对应的所述量测平面在间隔地转动所述角度时一位移的位移变化，所述位移平行所述待测物接触所述二量测平面的相对两端点的连线。