一種同軸度偏差測量數(shù)顯裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及的是一種測量數(shù)顯裝置，特別是涉及一種同軸度偏差測量數(shù)顯裝 置。
【背景技術】
[0002] 在現(xiàn)有技術中，公知的技術有：位移傳感器可以測量機械位移并將機械位移量轉 化為電子數(shù)據(jù)信號，常用位移傳感器有電位器式、電容式、差動電感式、電阻應變式、差動變 壓器式、渦流式、霍爾式、光柵、容柵、磁柵、感應同步器和激光位移傳感器等。目前各種數(shù)顯 表(數(shù)顯杠桿表、數(shù)顯百分表、數(shù)顯千分表等)、線性測微計、容柵測微計、光柵尺等各種位移 傳感器通過測量觸頭可以精確測量出被測物體的位移，并可以將位移數(shù)值顯示或輸出。激 光位移傳感器可精確非接觸測量被測物體的位置、位移等變化，主要應用于檢測物的位移、 厚度、振動、距離、直徑等幾何量的測量。按照測量原理，激光位移傳感器原理分為激光三角 測量法和激光回波分析法，激光三角測量法一般適用于高精度、短距離的測量，而激光回波 分析法則用于遠距離測量。
[0003] 在機械加工中為了確定工件坐標系與機床坐標系之間的空間位置關系，可利用工 件上的某一個特征來找正機床主軸的位置，現(xiàn)有的找正方法有利用尋邊器探測工件上的兩 個平面，得到機床主軸相對于工件的X、Y坐標位置，或者利用杠桿表、百分表、千分表測量 工件上的一個軸、銷或者孔來找正機床主軸的位置，通常做法是把杠桿表(或百分表、千分 表）用磁力表座固定在機床主軸上，并手動旋轉機床主軸，使杠桿表(或百分表、千分表）測 頭多次反復測量孔或軸、銷的內(nèi)、外圓，根據(jù)測量過程中杠桿表(或百分表、千分表）讀數(shù)的 變化多次調(diào)整機床主軸位置，最終使杠桿表在測量孔或軸、銷的內(nèi)、外圓過程中讀數(shù)變化值 趨于零，從而認為機床主軸中心軸線與孔或軸、銷同軸，得到機床主軸相對于工件的X、Y坐 標位置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本實用新型涉及一種同軸度偏差測量數(shù)顯裝置及一種空間中兩個特征點在一個 坐標系下位置偏差的計算方法。
[0005] 本實用新型涉及的一種空間中兩個特征點在一個坐標系下位置偏差的計算方法， 原理是：眾所周知一個任意三角形，如果已知其中兩邊長a、b及底邊長D可利用勾股定理結 合數(shù)學方程式計算得出此三角形的高H和高的垂足到底邊兩點的距離D1、D2。根據(jù)三角形 形狀不同，對于底邊上其中一個頂點到垂足的距離D2及高H的計算，可歸納出以下三種： [0006] 形狀一（附圖1):
[0007]
[0008] 形狀二（附圖2):
[0010] 形狀三（附圖3):
[0012] 根據(jù)三種計算結果可知，在三角形形狀為一和二時，D2結果為
，當 形狀為三時，D2結果為
，其中當三角形為直角三角形時計算同樣適用。
[0013] 現(xiàn)將三角形的底邊和高視為一個坐標系的X、Y軸，根據(jù)以上計算可知三角形三個 頂點在此坐標系下的相對位置值。即可轉化為空間中兩個特征點在一個平面坐標系下相對 位置偏差值的計算方法：在空間中，利用一個特征點在兩個不同位置時與另一個特征點之 間的兩個距離值及這兩個位置之間的距離值，根據(jù)勾股定理結合數(shù)學方程式計算得出兩個 特征點在一個平面P上的已知坐標系下的相對位置偏差值，此已知坐標系為過這兩個不同 位置點的直線X和過另一個特征點且垂直于直線X的直線Y在平面P上的投影所構成的坐 標系，此三個距離值為在平面P上的投影值。
[0014] 當將三角形的底邊和高視為一個坐標系的X、Y軸時，對于其中底邊上一個頂點到 垂足的距離D2及高H的計算可視為兩個特征點在一個平面坐標系下相對位置偏差值的計 算，可將公式轉換為：
[0015]
[0016] 其中可利用Lx計算結果的正負來判斷特征點1在X軸上的位置，當Lx計算結果 為正值時，即三角形為形狀三時（附圖3)，表示在B位置上的特征點1位于X軸的負軸上， 當Lx計算結果為負值時，即在三角形形狀為一和二時（附圖1、附圖2)，表示在B位置上的 特征點1位于X軸的正軸上。
[0017] 針對現(xiàn)有機床主軸在相對于工件的位置上的找正方法繁瑣、耗時長、對于無經(jīng)驗 的加工人員不易掌握的問題，利用以上發(fā)明的計算方法，可迅速準確的找到機床主軸相對 于工件的坐標位置。解決技術問題的技術方案是：假設機床上坐標系為X、Y、Z三個軸組成， 機床主軸中心軸線方向為機床坐標系的Z軸，如果需要調(diào)整機床主軸中心點相對于工件在 X、Y軸上的位置，只需要首先測量出機床主軸在位置A上時主軸中心點與工件上一個特征 點在機床XY坐標平面上的距離a，然后將機床主軸沿X(或Y)軸方向移動一個距離D后到 達位置B，再次測量機床主軸中心點與此一個特征點在機床XY坐標平面上的距離b，即可根 據(jù)a、b、D三個距離值，利用勾股定理結合數(shù)學方程式推算出的公式
[0020] 計算得出機床主軸在位置B上時主軸的中心點與工件上此特征點在機床XY平面 坐標系下的位置偏差Lx、Ly，機床操作者利用Lx、Ly這兩個數(shù)值可迅速準確的將機床主軸 定位到工件上此特征點的位置上(其中當Lx為正值時，表示需按照移動方向沿X(或Y)軸 移動主軸Lx距離，當Lx為負值時，表示需按照移動方向的相反方向沿X(或Y)軸移動主軸 Lx距離)。此方法不僅只限用于機床主軸在工件上的定位，任何空間中兩個特征點在一個坐 標系下的相對位置計算都可采用此方法。
[0021] 本實用新型一種同軸度偏差測量數(shù)顯裝置，可被安裝于機床主軸上，針對現(xiàn)有機 床主軸在相對于工件的位置上的找正方法繁瑣、耗時長、對于無經(jīng)驗的加工人員不易掌握 的問題，解決技術問題所采取的技術方案是：
[0022] 主要部件包括電子測量裝置、測量數(shù)據(jù)處理電路、顯示屏、電源、夾持柄及裝置主 體，其中電子測量裝置、夾持柄、裝置主體三個部件，可以是各自分開的獨立部件并且三者 之間剛性連接，可以是任意兩個部件結合為一體并且與第三個部件剛性連接，可以是三者 結合為一體；測量數(shù)據(jù)處理電路、顯示屏、電源等部件直接或間接連接于裝置主體上，使之 連為一個整體；測量數(shù)據(jù)處理電路用于儲存和計算電子測量裝置測量所得的數(shù)據(jù)，測量數(shù) 據(jù)處理電路與電子測量裝置的電路可以結合為一體，也可以為兩個單獨電路并通過傳輸線 連接；測量數(shù)據(jù)處理電路中包含控制按鈕；顯示屏用于顯示測量數(shù)據(jù)處理電路輸出的數(shù)據(jù) 結果；電源用于裝置電器部件的供電，可以采用裝置內(nèi)部電池供電，也可采用外部電源供 電；電子測量裝置為能夠測量出位移或距離并將測量值轉化為電子信號的裝置，電子測量 裝置能夠測量出工件上點、線、面特征與夾持柄中心軸線之間的相對位移或距離并將測量 值轉化為電子信號。
[0023] 電子測量裝置可利用位移傳感器，結合測頭、測桿等部件來實現(xiàn)。根據(jù)位移傳感器 及測頭測桿形式不同，電子測量裝置可以有多種實現(xiàn)方式。位移傳感器可采用電位器式、電 容式、差動電感式、電阻應變式、差動變壓器式、渦流式、霍爾式、光柵、容柵、磁柵、感應同步 器和激光位移傳感器等形式，測頭形式可根據(jù)需要更改不同形狀，測桿可有直線式、杠桿式 等形式，當采用非接觸式測量形式時(如激光位移傳感器等)可以無測頭、測桿等部件。電子 測量裝置也可以完全或部分采用現(xiàn)有已制成產(chǎn)品如帶數(shù)據(jù)輸出功能的電子杠桿表、電子百 分表、電子千分表、線性測微計、容柵測微計、光柵尺等來實現(xiàn)。電子測量裝置的電路和測量 數(shù)據(jù)處理電路可以結合為一體，也可以為兩個單獨電路并通過傳輸線連接，用于數(shù)據(jù)和電 量傳輸。
[0024] 方案原理是：
[0025] 利用一個特征點在兩個不同位置時與另一個特征點之間的兩個距離值及這兩個 位置之間的距離值，根據(jù)勾股定理結合數(shù)學方程式計算得出兩個特征點在一個平面P上的 已知坐標系下的相對位置值，此已知坐標系為過這兩個不同位置點的直線X和過另一點且 垂直于直線X的直線Y在平面P上的投影所構成的坐標系，此三個距離值為在平面P上的 投影值。
[0026] 假設機床上坐標系為X、Y、Z三個軸組成，機床主軸中心軸線方向為機床坐標系的 Z軸，如果需要調(diào)整機床主軸中心點相對于工件在X、Y軸上的位置，只需要首先測量出機床 主軸在位置A上時主軸中心點與工件上一個特征點在XY平面上的距離a，然后將機床主軸 沿X(或Y)軸方向移動一個距離D后到達位置B，再次測量機床主軸中心點與此一個特征 點在XY平面上的距離b，即可根據(jù)a、b、D三個距離值，利用勾股定理結合數(shù)學方程式推算 出的公式
[0029] 計算得出機床主軸在位置B上時主軸的中心點與工件上此特征點在機床XY坐標 系下的位置偏差Lx、Ly，機床操作者利用Lx、Ly這兩個數(shù)值可迅速準確的將機床主軸定位 到工件上此特征點的位置上(其中當Lx為正值時，表示需按照移動方向沿X(或Y)軸移動 主軸Lx距離，當Lx為負值時，表示需按照移動方向的相反方向沿X(或Y)軸移動主軸Lx 距離)。
【附圖說