CN114636362A - 一种三等标准金属线纹尺校准装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于量具校准装置技术领域，涉及一种三等标准金属线纹尺校准装置，包括工作台；调节组件，用于放置和调平待检三等标准金属线纹尺，设置在工作台上；激光校正***，设置在工作台上，激光校正***包括对正组件和依次设置的激光干涉仪、分光镜、反射镜，其中，激光干涉仪与控制器电连接，控制器通过控制开关与供电电源电连接；移动平台，设置在调节组件的上侧，反射镜和对正组件设置在移动平台的移动体上，用于带动反射镜和对正组件沿着待检三等标准金属线纹尺的长度方向移动。本发明减小了阿贝测量误差，提高了对线精度，加快了检定效率，装置结构可靠，实用性强，值得推广。

Description

一种三等标准金属线纹尺校准装置

技术领域

本发明属于量具校准装置技术领域，具体涉及一种三等标准金属线纹尺校准装置。

背景技术

线纹尺作为线纹标准被用于长度量值的溯源与传递，其分为一等标准金属线纹尺、二等标准金属线纹尺和三等标准金属线纹尺，其中，一等标准金属线纹尺和二等标准金属线纹尺属于高等别线纹尺。高等别线纹尺的精度高，主要用于检定万能工具显微镜、投影仪、线纹比较仪等精密计量仪器和低等别线纹尺，而三等标准金属线纹尺的用途广泛，多用于日常生产生活中钢直尺、水准标尺及其他线纹尺长度量值的溯源与量传工作。

目前，对三等标准金属线纹尺计量性能的检定方法还停留在传统的比较测量法上，即将测长机和二等标准金属线纹尺组成串联或并联纵动，再利用分度值为0.001mm的读数显微镜对三等标准金属线纹尺和二等标准金属线纹尺的刻线进行比较，然后读出被检三等标准金属线纹尺的误差。在实际的检定过程中，由于比较测量法需要对大型测长机进行装置改造，存在改造难度大、间接测量法测量误差大、读数显微镜比对读数不方便和违背阿贝原则引起的标准不确定度等问题，因此，校准工作过程繁琐且效率低。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种三等标准金属线纹尺校准装置，以便解决上述提到的技术问题。

本发明的技术方案是：

一种三等标准金属线纹尺校准装置，包括：

工作台；

调节组件，用于放置和调平待检三等标准金属线纹尺，设置在所述的工作台上；

激光校正***，设置在所述工作台上，所述激光校正***包括对正组件和依次设置的激光干涉仪、分光镜、反射镜，其中，所述激光干涉仪与控制器电连接，所述控制器通过控制开关与供电电源电连接；

移动平台，设置在所述调节组件的上侧，反射镜和对正组件设置在所述移动平台的移动体上，用于带动反射镜和对正组件沿着待检三等标准金属线纹尺的长度方向移动。

进一步的，所述调节组件包括：

两个贝塞尔支撑筋，分别间隔设置在第一凹槽内底面上，所述第一凹槽开设在所述工作台上；

支撑组件，位于所述第一凹槽的其中一个侧面上；

调节构件，设置在所述第一凹槽的另一个侧面上，且与所述支撑组件相对设置。

进一步的，所述贝塞尔支撑筋的横截面是一半圆柱，所述半圆柱的弧面位于远离工作台的一侧，所述贝塞尔支撑筋位于距离第一凹槽两侧的0.5594L处，其中，L是第一凹槽的长度。

进一步的，所述支撑组件包括至少两组支撑结构，所述支撑结构包括：

至少一个弹性件，所述弹性件的一端与所述第一凹槽的侧面固定，另一端与片体固定。

进一步的，所述调节构件包括至少两组调节结构，所述调节结构包括：

至少一个调节螺钉，与所述支撑结构相对设置，穿设在所述工作台上且经所述第一凹槽侧面延伸至所述第一凹槽内。

进一步的，所述移动平台包括：

两个导轨，用于导向，分别设置在所述第一凹槽的两侧，且其长度方向与所述第一凹槽的长度方向平行；

齿条，设置在所述第一凹槽的其中一侧，且其长度方向与所述第一凹槽的长度方向平行；

第一拖板，设置在所述两个导轨的上侧，且与所述导轨滑动连接，所述第一拖板的下表面上开设有第二凹槽，所述第二凹槽内固定有第一支架；

齿轮，架设在所述第一支架上，与所述齿条啮合，所述齿轮的转轴延伸至第一拖板外后在其末端设置有第一手持部；

第二支架和第三支架，固定在所述第一拖板上侧；

丝杆，架设在所述第二支架和第三支架上，所述丝杆的长度方向与所述第一凹槽的长度方向平行，所述丝杆的一端设置有第二手持部，所述丝杆上套装有螺母座；

第二拖板，与所述螺母座固定连接，所述第二拖板与所述第一拖板滑动连接。

进一步的，所述对正组件包括：

两个CCD镜头，设置在所述第二拖板远离所述激光干涉仪的一侧，分别与所述第二拖板固定，且所述CCD镜头与第二拖板的上表面之间的夹角呈45度，所述CCD镜头与控制器电连接。

进一步的，所述激光干涉仪和分光镜分别位于调整平台上，所述调整平台的高度和位置可调。

本发明提供的一种三等标准金属线纹尺校准装置，其有益效果有：

1、通过使用精度更高的激光干涉仪直接对三等金属线纹尺的示值进行校准，极大地减小了误差，提高了校准结果的准确性；

2、专用的金属线纹尺放置装置与稳定可靠的移动平台保障了测量轴线的精准，在一定程度上保障并适当地减小了阿贝测量误差；

3、提高了对线精度，加快了校准效率；

4、装置结构可靠，实用性强，值得推广。

附图说明

图1为本发明的整体结构的立体图；

图2为本发明的整体结构的主视图；

图3为本发明的整体结构的俯视图；

图4为本发明的整体结构的右视图；

图5为本发明的对线示意图。

附图标记：

1-工作台；2-激光干涉仪；3-分光镜；4-反射镜；5-贝塞尔支撑筋；6-弹性件；7-片体；8-调节螺钉；9-导轨；10-齿条；11-第一拖板；12-第一手持部；13-丝杆；14-第二手持部；15-第二拖板；16-CCD镜头；17-调整平台；18-控制器。

具体实施方式

本发明提供了一种三等标准金属线纹尺校准装置，下面结合图1到图5的结构示意图，对本发明进行说明。

实施例1

一种三等标准金属线纹尺校准装置，如图1到图4所示，其结构包括用作主体支撑的工作台1，工作台1上开设有矩形的第一凹槽，第一凹槽的长度方向与工作台1的长度方向平行，为了调节三等标准金属线纹尺的姿态，还在第一凹槽上设置有用于调平待检三等标准金属线纹尺的调节组件，

进一步的，调节组件的结构包括分别间隔设置在第一凹槽内底面上的两个贝塞尔支撑筋5。

进一步具体的，贝塞尔支撑筋5的横截面是一半圆柱，半圆柱的弧面位于远离工作台1的一侧，因线刻度标准器支点在其全长的0.5594L位置时，三等标准金属线纹尺的全长弯曲误差量最小，故将贝塞尔支撑筋5设置在位于距离第一凹槽两侧的0.5594L处，其中，L是第一凹槽的长度。

在第一凹槽的其中一个侧面上设置支撑组件，支撑组件包括至少两组支撑结构，支撑结构的结构具体包括至少一个弹性件6，弹性件6的一端与第一凹槽的侧面固定，另一端与片体7固定。

其中，弹性件6可以选择是弹簧。

在第一凹槽的另一个侧面上设置调节构件，调节构件与支撑组件相对设置。调节构件包括至少两组调节结构，调节结构包括至少一个调节螺钉8，与支撑结构相对设置，穿设在工作台1上且经第一凹槽侧面延伸至所第一凹槽内。

在使用中，将三等标准金属线纹尺置于片体7和调节螺钉8中间，通过旋进调节螺钉8可对三等标准金属线纹尺进行调平处理，以确保位移移动轨道与三等标准金属线纹尺的刻线保持水平，减小测量轴线误差。

激光校正***，设置在工作台1上，激光校正***包括对正组件和依次设置其位于同一直线上的激光干涉仪2、分光镜3和反射镜4，激光校正***主要用于架设激光干涉仪2及激光的调节对光，其中，激光干涉仪2与控制器18电连接，控制器18通过控制开关与供电电源电连接。

其中，进一步的，为了方便调整激光干涉仪2、分光镜3和反射镜4的相对位置，激光干涉仪2和分光镜3分别位于调整平台17上，调整平台17的高度和位置可调。

使用中，调整平台17可以利用单独的一个磁力表座实现，也可以选择小型的千斤顶做底座，千斤顶的结构包括了用作主体支撑的座子，在座子上表面中心打了螺纹孔，螺纹孔内穿设有竖直设置的螺杆，螺杆的顶端固定连接有支撑用盘体，盘体水平设置。盘体周向还可以设置便于拨动盘体的网纹，使用中，可以通过旋转盘体，使得盘体的高度发生变化。使用前在千斤顶顶面上吸附磁力表座，激光干涉仪2和分光镜3分别固定在磁力表座的表臂上即可。调整千斤顶的高度，实现对调整平台17上的激光干涉仪2和分光镜3的高度的调整，调整磁力表座上的表臂的角度即可实现对激光干涉仪2和分光镜3的位置的调整。

在调节组件的上侧设置移动平台，反射镜4和对正组件设置在移动平台的移动体上，用于带动反射镜4和对正组件沿着待检三等标准金属线纹尺的长度方向移动，以方便采集金属线纹尺刻度线图像信息。

进一步的，移动平台的具体结构包括位移粗调和精细化微动调节两部分，位移粗调的结构包括：分别设置在第一凹槽的两侧且用于导向的两个导轨9，导轨9的长度方向与第一凹槽的长度方向平行，齿条10设置在第一凹槽的其中一侧，且其长度方向与第一凹槽的长度方向平行；第一拖板11设置在两个导轨9的上侧，且与导轨9滑动连接，第一拖板11的下表面上开设有第二凹槽，第二凹槽内固定有第一支架；齿轮与齿条10啮合，设在第一支架上，齿轮的转轴延伸至第一拖板11外后在其末端设置有第一手持部12。

具体的，第一手持部12是手轮。

使用中，当转动第一手持部12时，即可带动齿轮转动，齿轮沿着齿条10的长度方向移动，带动第一拖板11沿着两个导轨9移动。

精细化微动调节部分的结构包括固定在第一拖板11上侧的第二支架和第三支架，丝杆13架设在第二支架和第三支架上，丝杆13的长度方向与第一凹槽的长度方向平行，丝杆13的一端设置有第二手持部14，丝杆13上套装有螺母座。第二拖板15与螺母座固定连接，第二拖板15与第一拖板11滑动连接。

具体的，第二手持部14是鼓轮。

使用中，当转动第二手持部14时，即可带动丝杆13同步转动，螺母座在丝杆13上同步移动带动第二拖板15在第一拖板11上表面移动。

进一步具体的，对正组件的结构包括设置在第二拖板15远离激光干涉仪2的一侧的两个CCD镜头16，CCD镜头16用于采集金属线纹尺刻线图像，两个CCD镜头16分别与第二拖板15固定，且CCD镜头16与第二拖板15的上表面之间的夹角呈45度，CCD镜头16与控制器18电连接。其中，因三等标准金属线纹尺的左右两侧分别为分度值为1mm的刻线面和分度值为0.2mm的刻线面，两侧的刻线示值均需要校准，故设置两个相互独立的CCD镜头16分别用于采集金属线纹尺两侧的刻线。此外，由于三等金属线纹尺的刻线在两个与地面成45°角的斜面上故需将两个CCD镜头16设置为倾斜45°。同时，为了便于校准对线，CCD镜头16上自带十字分化线18-3，如图5所示。

三等标准金属线纹尺的校准包括以下步骤：

1.架设激光校正***。如图1所示，首先将激光干涉仪2安装至调整平台17上方，然后将分光镜3也安装至另一个调整平台17上方，再将装有反射镜4的磁力表座吸附在第二拖板15上表面。

2.对激光校正***进行激光对光。如图1所示，由激光干涉仪2发射的激光光束进入分光镜3，光束在此被分成两束。由于这里的分光镜3的结构包括一个反射镜和一个透射镜，一束光又称为参考光束被引向装在分光镜3上的反射镜，另一束光又称测量光束则穿过分光镜3到达反射镜4上。此时，通过调节激光干涉仪2、分光镜3和反射镜4的相对位置使得这两束光都被反射回分光镜3，并在此重新组合导回至激光干涉仪2。

在三等标准金属线纹尺的测量过程中，保持激光干涉仪2和分光镜3静止不动，分别转动第一手持部12和第二手持部14来产生位移，通过激光干涉仪2内的探测器监测测量光束和参考光束之间的光路差异的变化，产生定位精度测量值。

3.放置三等标准金属线纹尺并进行水平对线调节。如图1所示，将待检测的三等标准金属线纹尺置于第一凹槽内两侧的贝塞尔支撑筋5上，通过旋进调节螺钉8可对三等标准金属线纹尺进行调平处理，以确保位移移动轨道与三等标准金属线纹尺的刻线保持水平，减小对线测量误差。然后分别转动第一手持部12至三等标准金属线纹尺的首末位置，在控制器18的显示器中观察CCD镜头16内十字分划线的纵线是否与三等标准金属线纹尺的首末位置(0刻度线与1000刻度线)的刻度线重合。若不重合，则说明三等标准金属线纹尺的刻度水平线与激光干涉仪2测量测量轴线之间存在一定的阿贝误差。此时，通过旋进旋出两侧的调节螺钉8调整三等标准金属线纹尺的相对位置以使得十字分划线的纵线与线纹尺首末位置的刻度线重合。如图5所示，将三等标准金属线纹尺的十字分化线18-3由18-1调整至18-2。

4.通过移动平台对三等标准金属线纹尺的刻线示值进行读数校准。这里，以0.2mm刻线面为例，说明刻线示值的读数校准过程：首先进行位移粗调，转动第一手持部12至三等标准金属线纹尺的0mm刻线附近。然后，进行位移精细化调整，转动第二手持部14将CCD镜头16的十字分划线的纵线与0mm刻度线完全重合，此时在激光干涉仪2测量软件进行置零操作。按照国家计量检定规程JJG 71——2005《三等标准金属线纹尺》中的对于校准刻线的相关规定，依次转动第一手持部12和第二手持部14将十字分划线的纵线移动至100mm、200mm、1000mm处，并分别读取激光干涉仪2在这些位置的示值，则三等标准金属线纹尺的刻线校准示值误差即为三等标准金属线纹尺的刻线读数与激光干涉仪2的示值差。

本发明提供的一种三等标准金属线纹尺校准装置，通过使用精度更高的激光干涉仪直接对三等金属线纹尺的示值进行校准，极大地减小了误差，提高了检定结果的准确性；专用的金属线纹尺放置装置与稳定可靠的移动平台保障了测量轴线的精准，在一定程度上保障并适当地减小了阿贝测量误差；本发明提高了对线精度，加快了检定效率，装置结构可靠，实用性强，值得推广。

以上公开的仅为本发明的较佳具体实施例，但是，本发明实施例并非局限于此，任何本领域技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种三等标准金属线纹尺校准装置，其特征在于，包括：

工作台(1)；

调节组件，用于放置和调平待检三等标准金属线纹尺，设置在所述的工作台(1)上；

激光校正***，设置在所述工作台(1)上，所述激光校正***包括对正组件和依次设置的激光干涉仪(2)、分光镜(3)、反射镜(4)，其中，所述激光干涉仪(2)与控制器(18)电连接，所述控制器(18)通过控制开关与供电电源电连接；

移动平台，设置在所述调节组件的上侧，反射镜(4)和对正组件设置在所述移动平台的移动体上，用于带动反射镜(4)和对正组件沿着待检三等标准金属线纹尺的长度方向移动。

2.根据权利要求1所述的一种三等标准金属线纹尺校准装置，其特征在于，所述调节组件包括：

两个贝塞尔支撑筋(5)，分别间隔设置在第一凹槽内底面上，所述第一凹槽开设在所述工作台(1)上；

支撑组件，位于所述第一凹槽的其中一个侧面上；

调节构件，设置在所述第一凹槽的另一个侧面上，且与所述支撑组件相对设置。

3.根据权利要求2所述的一种三等标准金属线纹尺校准装置，其特征在于，所述贝塞尔支撑筋(5)的横截面是一半圆柱，所述半圆柱的弧面位于远离工作台(1)的一侧，所述贝塞尔支撑筋(5)位于距离第一凹槽两侧的0.5594L处，其中，L是第一凹槽的长度。

4.根据权利要求2所述的一种三等标准金属线纹尺校准装置，其特征在于，所述支撑组件包括至少两组支撑结构，所述支撑结构包括：

至少一个弹性件(6)，所述弹性件(6)的一端与所述第一凹槽的侧面固定，另一端与片体(7)固定。

5.根据权利要求2所述的一种三等标准金属线纹尺校准装置，其特征在于，所述调节构件包括至少两组调节结构，所述调节结构包括：

至少一个调节螺钉(8)，与所述支撑结构相对设置，穿设在所述工作台(1)上且经所述第一凹槽侧面延伸至所述第一凹槽内。

6.根据权利要求2所述的一种三等标准金属线纹尺校准装置，其特征在于，所述移动平台包括：

两个导轨(9)，用于导向，分别设置在所述第一凹槽的两侧，且其长度方向与所述第一凹槽的长度方向平行；

齿条(10)，设置在所述第一凹槽的其中一侧，且其长度方向与所述第一凹槽的长度方向平行；

第一拖板(11)，设置在所述两个导轨(9)的上侧，且与所述导轨(9)滑动连接，所述第一拖板(11)的下表面上开设有第二凹槽，所述第二凹槽内固定有第一支架；

齿轮，架设在所述第一支架上，与所述齿条(10)啮合，所述齿轮的转轴延伸至第一拖板(11)外后在其末端设置有第一手持部(12)；

第二支架和第三支架，固定在所述第一拖板(11)上侧；

丝杆(13)，架设在所述第二支架和第三支架上，所述丝杆(13)的长度方向与所述第一凹槽的长度方向平行，所述丝杆(13)的一端设置有第二手持部(14)，所述丝杆(13)上套装有螺母座；

第二拖板(15)，与所述螺母座固定连接，所述第二拖板(15)与所述第一拖板(11)滑动连接。

7.根据权利要求6所述的一种三等标准金属线纹尺校准装置，其特征在于，所述对正组件包括：

两个CCD镜头(16)，设置在所述第二拖板(15)远离所述激光干涉仪(2)的一侧，分别与所述第二拖板(15)固定，且所述CCD镜头(16)与第二拖板(15)的上表面之间的夹角呈45度，所述CCD镜头(16)与控制器(18)电连接。

8.根据权利要求7所述的一种三等标准金属线纹尺校准装置，其特征在于，所述激光干涉仪(2)和分光镜(3)分别位于调整平台(17)上，所述调整平台(17)的高度和位置可调。

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