CN2167355Y

CN2167355Y - 便携式智能化垂直度测量仪

Info

Publication number: CN2167355Y
Application number: CN 93238246
Authority: CN
Inventors: 汪笑梅; 梁平安
Original assignee: DONGFANG ELECTRICAL MACHINERY PLANT
Current assignee: Dongfang Electric Machinery Co Ltd DEC
Priority date: 1993-02-22
Filing date: 1993-02-22
Publication date: 1994-06-01
Anticipated expiration: 2003-02-22

Abstract

一种可供实验室及工业现场两用的便携式、高精度、智能化垂直度测量仪，以满足大型直角尺检定及工业现场大型精密设备安装和精密机械加工的需要。

本实用新型利用上、下两工作平面翻转180°，来消除不变***误差的原理，将传感器、单片机有机地结合在一起，改变过去定性估计的机械测量方法，为定量直观精确的数字测量。仪器配有LCD液晶显示器，镍镉电池组，面板式微型打印机及触摸按键、薄膜开关，使其能克服测力、人工读数及温度对测量结果的影响，提高了测量精度及效率，并具有记忆、显示、打印功能，操作简单，使用方便，直观性强，测量速度快，性能稳定。是当前国内外优秀的测量垂直度仪器。

Description

本实用新型是一种便携式智能化垂直度测量仪，属形位误差测量领域。

目前在国内用于计量部门测量垂直度的专用精密计量仪器，绝大多数应用补角测量原理，由多级杠杆传动机构组成，测量误差大，而且局限于恒温条件下作业，在生产一线普遍采用直角尺、方箱等专用计量器具，用光隙法对垂直度误差作出估计，不能直观精确地反映被测要素实际误差大小，最近国内出现的电指示直角尺测量仪未实现智能化，也不能应用于工业现场，在国外比较先进的是用三座标测量机测量垂直度，但对环境要求严格，不能应用于工业现场，而引进一台至少200万元以上，价格相当昂贵。

本实用新型的目的就在于提供一种可供实验室及工业现场两用的便携式、高精度、智能化垂直度测量仪，以满足大型直角尺检定及工业现场大型精密设备安装和精密机械加工的需要。

本实用新型利用上、下两工作平面翻转180°来消除不变***误差的原理，将传感器、单片机结合在一起，改变过去定性估计的机械测量方法为定量直观精确的数字测量，仪器配有LCD液晶显示器、镍镉电池组、面板式微型打印机及触摸按键、薄膜开关，使其能克服测力及温度的影响，提高测量精度及效率，并具有记忆显示，打印功能，在实验室及工业现场均可使用，具有很高的性能价格比。

本实用新型的测量原理如下：

垂直度测量仪传感器1、传感器2在水平方向相距ΔX，在竖直方向相距h（定值）

1.设直角尺的外角在H高度上的线值误差（即垂直度误差）为L，在h高度上的线值误差为L1，外角偏小于90°（如图2所示）。

用垂直度测量仪检测直角尺的垂直度误差。当L1＞ΔX时：将直角尺放在基准平台上不动，使垂直度测量仪沿基准平台和定位夹具轻轻地向直角尺方向移动，当传感器2的触头刚接触直角尺长边（即H边），处于要动而又未动的状态时（即临界状态），传感器1的测头早已接触到直角尺的长边，其位移量已由传感器1反映出来，读数a₁则a₁＝L1－ΔX。若垂直度测量仪再向直角尺长边方向轻轻移动，这时传感器2上有位移量，其数为b，那么：a₁＝L1－ΔX＋b₁经整理得

b₁＝a₁－L1＋ΔX……………（1）

将垂直度测量仪翻转180°，（如图3所示）直角尺仍在原来位置保持不动，按上述测量方法，轻轻移动垂直度测量仪，传感器1的测头刚接触直角尺的长边，处于要动而未动的状态时，（即临界状态）传感器2的测头早已接触到直角尺的长边，其位移量已由传感器2反映出来，读数为b₂，则b₂＝L1＋ΔX，若将垂直度测量仪再向直角尺长边轻轻移动，这时传感器1上已有位移量，读数为a₂，那么：

b₂＝L1＋ΔX＋a₂……… （2）

由（2）－（1）得：b₂－b₁＝L1＋ΔX＋a₂－a₁＋L1－ΔX

L1＝1／2［（b₂－b₁）－（a₂－a₁）］……………（3）

式（3）即为直角尺外角在h高度上的垂直度误差的数学表达式。同时，当L1＜ΔX时，按上述测量方法和步骤，可得同样公式。ΔX无论是大于L1或是小于L1，都在测量过程中通过将测量仪翻转180°，把误差完全消除掉了，这就是这种垂直度新测量方法最突出的优越性。

（2）设直角尺的外角偏大于90°的方向，同理可推导出：

L1＝－1／2［（［（b₂－b₁）－（a₂－a₁）］……………………（4）

式（3）和式（4）中的符号“＋”表示直角尺外角偏小于90°的方向；“－”表示直角尺外角偏大于90°的方向。

（3）由初等几何关系可得：L／L1＝H／h L＝H×L1／h

将式（3）代入上式得：

L＝H／2h［（b₂－b₁）－（a₂－a₁）］…………………（5）

式（5）就是垂直度新测量方法的测量原理的数字表达式。它标志着L是H（直角尺长边已知定值）、b（传感器1、2在Y方向距离已知定值）和两传感器读数a₁、a₂、b₁、b₂的函数，即：

L＝f（H、h、a₁、a₂、b₁、b₂）

这样，通过传感器将a₁、a₂、b₁、b₂四个量测出，送到计算机，按式（5）进行数学处理，即可显示、打印和保存垂直度误值。

下面结合附图对本实用新型作进一步的描述。

图（1）本实用新型的结构示意图

图（2）、图（3）本实用新型数学原理说明图

图（4）本实用新型的原理框图

图（5）本实用新型的电路原理图

图（6）本实用新型的程序框图

参见图（1）：左图是本实用新型的面板图：1.传感器，2.传感器，二个传感器同在外壳4的一个侧面，水平方向相距ΔX，竖直方向相距一定值h、3.电源电压指示、4.测量支架及外壳，外壳可180°翻转、5.十六位液晶显示屏、6.薄膜开关触摸按键（包括［节电］、［打印］、［复位］、［加－］、［500］、［测量］和一个备用键共8个键），图1右图是本实用新型的内部结构示意图：传感器1、传感器2分别与V／F转换板11的二路AD650相连，二路AD650分别连接MCS－51单片机14接口TO、TI、MCS－51单片机***板14（包括单片机80C31、存储器27C64、锁存器74HC373及与非门74LS00）的接口P0、P1、P2分别与液晶显示5、面板式微型打印机9、键盘接口相连，±12V可充电镉镍电池组10、12经接插件将电压送到V／F转换板11，＋5V镉镍电池组13经接插件送到MCS－51单片机***板14及面板上的液晶显示屏5、薄膜开关6及微型打印机9，各电池组还经接插件与面板上的充电插孔7和电源／充电选择开关8相连。

测量时，位移信号分别进入传感器1、2，由传感器1、2将其变为电压信号送到V／F转换板11，V／F转换板11将电压信号变为脉冲信号送到MCS－51单片机***板14，由单片机***板将脉冲信号采样计数，进行数学处理后，通过接插件送到面板上的液晶显示屏5及微型打印机9进行输出。

现以直角尺为例，说明测量步骤：

1.如图2：将直角尺放在基准平台上不动，使垂直度测量仪沿基准平台和定位夹具轻轻地向直角尺方向移动，当传感器测头刚接触直角尺长边（即H边）时，按下测量键，这时屏显“MEASURING－1－”，表示正在进行第一步测量，约一秒后，屏显测量值。

2.将垂直度测量仪翻转180°（如图3）直角尺仍在原来位置保持不动，按上述测量方法，轻轻移动测量仪，当传感器1测头刚接触直角边的长边（即H边）时，按下测量键，这时屏显：“MEASURIN”G－2－”，表示正在进行第二步测量。约一秒钟后，屏显测量值。

3.再按测量键，屏幕即显所测量垂直度误差值：“L＝－－－mm”，按打印键即打印。

这样，一个测量过程即告完成，如要进行另一次测量，则按复位键即可。

如果测量其它垂直度误差，无论是检测专用计量器具，还是测量机床各部件相互位置的垂直度误差，均可将该测量仪放在基准平台上，或利用被测件本身的基准母线等，沿定位夹具，按上述测量方法和步骤进行。

本实用新型实际达到的技术指标均优于理论推导值。

分辨率：0.001mm 不确定度：0.004mm

重复性：±1um 测量范围：500mm（也可做成范围更大可调的）

本实用新型与现有技术相比具有如下优点：

1.利用测量仪的工作平面翻转180°消除不变***误差。

2.利用计算机技术消除温度对测量精度的影响，恒温、常温下均能正常工作。

3.利用计算机技术及传感器技术消除了测力大小及人工读数对测量结果的影响，操作简单，使用方便，不选择操作者，完全用数据说话。

4.选用了可充电池供电，免除电网电压对测量结果的影响，并采用多种抗干扰技术，可用于工业现场。

5.直观性强，测量速度快，性能稳定。

Claims

1、一种用于测量垂直度的便携式智能化垂直度测量仪，由传感器1、2、电源形电压指示3、测量支架及外壳4，LCD液晶显示器5、触摸按键薄膜开关6、充电插孔7、电源/充电选择开关8、面板式微型打印机9、±12V镍镉电池组10、12、+5V镍镉电池组13、V/F转换板11及Mcs-51单片机14组成，其特征在于分别与V/F转换板11相接的传感器1、传感器2同在具有上、下两测量基准面，可180°翻转的外壳4的一个侧面，水平方向相距△X，垂直方向相距一定值h。