專(zhuān)利名稱：曲面測(cè)量?jī)x的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及現(xiàn)代加工中的一種精密測(cè)量?jī)x器，特別是涉及一種精確測(cè)量任意凸凹曲面曲率半徑或曲率的測(cè)量?jī)x器。
技術(shù)背景20世紀(jì)50年代出現(xiàn)的三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x，經(jīng)過(guò)半個(gè)世紀(jì)的發(fā)展，基本上能滿足測(cè)量復(fù)雜曲面幾何形狀的要求，但是現(xiàn)行的三坐標(biāo)曲面測(cè)量?jī)x體積大、造價(jià)高、固定安裝，而且對(duì)環(huán)境有一定要求，因此，設(shè)計(jì)一種造價(jià)低、既可固定安裝測(cè)量大型曲面，也可攜帶至現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量中小型曲面的儀器勢(shì)在必行，實(shí)用新型專(zhuān)利(ZL01117999.6和ZL02109514.0)，在針狀原理和結(jié)構(gòu)上還存在一些缺點(diǎn)，其原理，如圖8所示，理論公式的導(dǎo)出如下ρ2＝R2+(ρ-H)2(1)則有ρ=R2+H22H---(2)]]>且r2=l02-h2---(3)]]>由圖1可知R＝r0+r(4)h＝l0-Δh (5)r=l02-h2---(6)]]>把(5)式代入(6)式，然后把結(jié)果代入(4)式，得R=r0+2l0Δh-Δh2---(7)]]>把(7)式代入(2)式得ρ=H2+r02-Δh2+2l0Δh+2r02l0Δh-Δh22H---(8)]]>可見(jiàn)，r0和l0為已知，Δh可在測(cè)量時(shí)確定，因此只要求得H，曲率半徑ρ或曲率 即可求得，但是測(cè)腳為針狀，一則在測(cè)量曲率半徑很小的曲面時(shí)，不是測(cè)腳的針頭與曲面接觸，而是兩測(cè)腳的內(nèi)側(cè)面與曲面接觸，這就在理論上必然產(chǎn)生誤差；再則，測(cè)腳針頭也會(huì)劃傷被測(cè)件的表面。此外，ZL02109514.0專(zhuān)利的機(jī)械結(jié)構(gòu)限制了兩測(cè)腳張合的范圍，調(diào)節(jié)部分存在難以克服的加工誤差，其測(cè)量精度低，結(jié)構(gòu)也不緊湊。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是為了解決上述原理和結(jié)構(gòu)存在的問(wèn)題，提供一種既能測(cè)量任意大小凸凹曲面的曲率半徑，結(jié)構(gòu)合理緊湊，且不劃傷被測(cè)件表面的新型曲率測(cè)量?jī)x。
本實(shí)用新型的上述目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，結(jié)合附圖說(shuō)明如下。
首先在原理上做了如下的改進(jìn)，現(xiàn)結(jié)合圖1(a)提出球形測(cè)頭測(cè)量凸形曲面曲率半徑的測(cè)量公式b＝b′-AB(9)h＝h′-GE(10)根據(jù)ΔABC、ΔAEF相似有如下公式BCAB=EFAE---(11)]]>在三角形O1MC中有r2＝AB2+(r-BC)2(12)由(11)(12)式得BCAB=EFCE---(13)]]>r2＝AB2+(r-BC)2(14)r2=(r-BC)2+b′2h′2×BC2---(15)]]>BC=2rh′2b′2+h′2---(16)]]>GB=BC=2rh′2b′2+h′2---(17)]]>AB=2rh′b′b′2+h′2---(18)]]>現(xiàn)在只需求出b′b′＝d+y (19)y=l02-(l0-Δh)2---(20)]]>
將各個(gè)求得的數(shù)代入(2)式得出ρ=[d+l02-(l0-Δh)2]2+h′(h′-2r)2h′---(21)]]>同理，結(jié)合圖1(b)可求得凹形曲面的測(cè)量公式ρ=[d+l02-(l0-Δh)2]2+h′(h′+2r)2h′---(22)]]>由上可見(jiàn)，只要測(cè)得Δh和h′便可求得凸面或凹面的曲率半徑。
根據(jù)上述原理，本實(shí)用新型提供的曲面測(cè)量?jī)x是由機(jī)械部件、測(cè)量系統(tǒng)和顯示器組成，機(jī)械構(gòu)件中的測(cè)腳2、15、14分別裝在測(cè)桿4、12、13上，左、右測(cè)桿4、13分別緊固在兩端裝有齒輪的左、右齒輪軸的中間，左、右齒輪軸上的對(duì)應(yīng)齒輪相互嚙合，中測(cè)桿12旋緊在上固定板11中，齒輪軸裝在固定壓板上的軸套內(nèi)，固定壓板與上固定板11固定，測(cè)量系統(tǒng)中的位移測(cè)量采用光柵位移傳感器8，它裝在中測(cè)桿12中，其位移信號(hào)經(jīng)電子細(xì)分電路細(xì)分、放大送入微處理器進(jìn)行程序運(yùn)算，計(jì)算結(jié)果通過(guò)顯示器10顯示并存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中，測(cè)量完畢，測(cè)量數(shù)據(jù)通過(guò)USB接口傳輸?shù)接?jì)算機(jī)中進(jìn)一步處理。
所說(shuō)的測(cè)腳2、15、14的測(cè)頭為球形。
所說(shuō)的程序包括固件主體循環(huán)程序、時(shí)間中斷服務(wù)程序和USB接口中斷服務(wù)程序，主程序主要負(fù)責(zé)曲面測(cè)量?jī)x的初始化及按鍵輪詢響應(yīng)，時(shí)間中斷服務(wù)程序負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)計(jì)算、液晶顯示，USB接口中斷服務(wù)程序負(fù)責(zé)USB控制芯片的通信。
本實(shí)用新型的機(jī)械結(jié)構(gòu)由左、中、右測(cè)桿、左、中、右球形測(cè)頭、前后固定壓板、上固定板、左、右齒輪軸、左、右兩對(duì)齒輪和下封蓋組成。
左右兩側(cè)的結(jié)構(gòu)是對(duì)稱的，球形測(cè)頭1是壓合在測(cè)腳2的凹坑中，彼此過(guò)應(yīng)配合，左測(cè)腳2是插在左測(cè)桿4中，并用鎖緊螺釘3固緊，在左齒輪軸17的兩端裝有左齒輪19，左測(cè)桿4的上端是插在左齒輪軸17中，并用測(cè)桿固緊螺釘21固緊，左齒輪軸的兩端裝在前固定壓板6和后固定壓板16之間，并扣合在上固定板11上，并用螺釘7壓緊，中測(cè)桿12是通過(guò)左右兩對(duì)齒輪的中間旋緊在上固定板11中，下封蓋是穿過(guò)左中右測(cè)桿并膠合在上固定壓板11上，光柵位移傳感器可由上固定板的上方旋入并與中測(cè)桿12接觸。
位移測(cè)量系統(tǒng)采用千分表、電阻位移傳感器、電感位移傳感器、容柵位移傳感器等都可以測(cè)量曲面測(cè)量?jī)x中測(cè)腳的位移，但是都存在一些缺點(diǎn)，因此本實(shí)用新型采用光柵位移傳感器，由于電子細(xì)分電路的性能和光柵信號(hào)質(zhì)量相結(jié)合可得到所需位移的最小讀數(shù)，即使采用光柵的合理刻線密度與中等細(xì)分相結(jié)合的方法，也比前述的幾種位移傳感器的測(cè)量精度高得多，本實(shí)用新型是融入光柵技術(shù)的新型曲面測(cè)量?jī)x，其整體電路原理見(jiàn)圖3，它是由光柵傳感器、電子細(xì)分電路、微處理器、液晶顯示器、存儲(chǔ)器USB接口、PC機(jī)及輔助電路(直流穩(wěn)壓器、鍵盤(pán)等)組成，光柵傳感器的位移信號(hào)進(jìn)行電子細(xì)分、放大、送入微處理器，并對(duì)得出的位移數(shù)值通過(guò)運(yùn)算程序計(jì)算出曲率半徑值，之后通過(guò)液晶屏顯示出來(lái)，同時(shí)存儲(chǔ)到存儲(chǔ)器中，以便傳輸?shù)接?jì)算機(jī)中進(jìn)行進(jìn)一步處理，下面介紹電路的各個(gè)部分液晶顯示器液晶顯示器(LCD)是單片機(jī)系統(tǒng)常用的輸出設(shè)備，與LED相比功耗低，且可顯示豐富的字符、漢字、圖形，LCD分為字符LCD和點(diǎn)陣?yán)L圖LCD兩種類(lèi)型，本系統(tǒng)采用點(diǎn)陣?yán)L圖型液晶顯示器，其內(nèi)部分為行驅(qū)動(dòng)器和列驅(qū)動(dòng)器，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖4所示。
USB接口USB的出現(xiàn)不僅解決了I/O插口不夠的問(wèn)題，而且建立了一條連接和訪問(wèn)外設(shè)更有效的方法，這些方法可以有效地減少總體成本，增加可連接的外設(shè)數(shù)目，簡(jiǎn)化設(shè)備的連接和配置。
USB總線屬于一種新型高速的通用串行總線，主機(jī)控制端口初始化所有的數(shù)據(jù)傳輸，按照傳輸前制定好的原則，在每次傳送開(kāi)始時(shí)，主機(jī)控制器發(fā)送一個(gè)用于描述傳輸?shù)姆N類(lèi)和方向，USB設(shè)備地址和終端的USB數(shù)據(jù)包，USB設(shè)備從解碼后的數(shù)據(jù)包的適當(dāng)位置取出屬于自己的數(shù)據(jù)，在傳輸開(kāi)始時(shí)，由標(biāo)志包來(lái)標(biāo)志數(shù)據(jù)的傳輸方向，然后發(fā)送端開(kāi)始發(fā)送包含信息的數(shù)據(jù)包或表明沒(méi)有數(shù)據(jù)傳送；接收端也相應(yīng)地發(fā)送一個(gè)握手的數(shù)據(jù)包，表明是否傳送成功；發(fā)送端和接收端之間的USB數(shù)據(jù)傳輸，存在流和消息兩種類(lèi)型的通道，流的數(shù)據(jù)不像消息的數(shù)據(jù)，它沒(méi)有USB所定義的結(jié)構(gòu)，而且通道與數(shù)據(jù)帶寬、傳送服務(wù)類(lèi)型、端口特性(如方向和緩沖區(qū)大小)有關(guān)，多數(shù)通道在USB設(shè)備設(shè)置完成后即存在。
輔助電路輔助電路主要是電源穩(wěn)壓器電路和鍵盤(pán)電路。
程序設(shè)計(jì)固件設(shè)計(jì)固件就是整個(gè)單片機(jī)程序，它主要完成外圍電路的初始化、光柵傳感器的數(shù)據(jù)采集、液晶顯示器的數(shù)據(jù)顯示、數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)及USB協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)請(qǐng)求處理等，在程序設(shè)計(jì)中為保證曲面測(cè)量?jī)x的測(cè)量計(jì)算精度，在曲率計(jì)算公式中采用浮點(diǎn)數(shù)據(jù)類(lèi)型，計(jì)算量非常大，而且要求處理速度特別快，本實(shí)用新型專(zhuān)利的固件設(shè)計(jì)流程如圖5所示，其中圖5(a)是固件主體循環(huán)流程圖，圖5(b)是時(shí)間中斷服務(wù)流程圖，圖5(c)是USB接口中斷服務(wù)流程圖，主要結(jié)構(gòu)是前臺(tái)的主循環(huán)和后臺(tái)的中斷服務(wù)程序，為固件定義了兩個(gè)重要的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)事件標(biāo)志和數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，它們是主循環(huán)和中斷服務(wù)流程之間的橋梁，兩者之間的數(shù)據(jù)交換通過(guò)它們來(lái)實(shí)現(xiàn)，其任務(wù)分配為ISR負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)計(jì)算、液晶顯示和USB控制器的操作，人機(jī)接口采用菜單式的按鍵操作，雖然只有4個(gè)按鍵，卻能實(shí)現(xiàn)很多功能，四個(gè)按鍵分別定義為菜單上翻鍵、菜單下翻鍵、功能鍵1和功能鍵2，能實(shí)現(xiàn)位移的測(cè)量、曲率的測(cè)量、存儲(chǔ)和曲面測(cè)量?jī)x設(shè)置等功能。
USB控制器固件設(shè)計(jì)USB控制器固件主要是實(shí)現(xiàn)設(shè)備枚舉和數(shù)據(jù)傳輸兩個(gè)功能。
本實(shí)用新型的有益效果是1).儀器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于批量加工制造，造價(jià)低，周轉(zhuǎn)快和市場(chǎng)用量大。
2).既可測(cè)量凸面和凹面的曲率，也可測(cè)量孔的深度和凸起的高度；既可攜帶至待測(cè)廠所，對(duì)中小型零件進(jìn)行測(cè)量，也可安裝在固定廠所，對(duì)大型零件進(jìn)行測(cè)量。
3).測(cè)量精度高，操作簡(jiǎn)便，對(duì)操作人員無(wú)很高的技術(shù)要求，而且無(wú)公害和環(huán)境污染。


圖1(a)凸型曲面球狀測(cè)頭測(cè)量幾何原理圖、1(b)凹型曲面球狀測(cè)頭測(cè)量幾何原理圖。
圖2(a)曲面測(cè)量?jī)x主視圖；圖2(b)為圖2(a)的A-A剖視圖；圖2(c)為圖2(b)的B-B剖視圖；圖2(d)為圖2(a)的C-C剖視圖；圖2(e)為圖2(a)的D-D剖視圖。
圖3曲面測(cè)量?jī)x電路結(jié)構(gòu)總圖。
圖4LCD內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。
圖5(a)固件主循環(huán)流程圖；圖5(b)時(shí)間中斷服務(wù)流程圖；圖5(c)USB接口中斷服務(wù)流程圖。
圖6單片機(jī)及輔助電路圖。
圖7USB控制器PDIUSBD12電路圖。
圖8(a)凹型曲面針狀測(cè)頭測(cè)量幾何原理圖；圖8(b)凸型曲面針狀測(cè)頭測(cè)量幾何原理圖；圖8(c)兩側(cè)張角與中間高度差定位圖。
其中1.鋼球 2.左測(cè)腳 3.鎖緊螺釘 4.左測(cè)桿 5.左齒輪軸套 6.前固定壓板7.前固緊螺釘 8.光柵傳感器 9.導(dǎo)線 10.顯示器 11.上固定板 12.中測(cè)桿 13.右測(cè)桿 14.右測(cè)腳 15.中測(cè)腳 16.后固定壓板 17.左齒輪軸 18.下封蓋 19.左齒輪20.后固緊螺釘 21.測(cè)桿固緊螺釘 22.橡膠墊片具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖所示實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本實(shí)用新型的具體內(nèi)容及其使用方法。
測(cè)量?jī)x的機(jī)械結(jié)構(gòu)測(cè)量?jī)x的機(jī)械結(jié)構(gòu)如圖2(a)～2(e)所示，可根據(jù)被測(cè)對(duì)象的大小，按系列設(shè)計(jì)制造。
光柵傳感器本實(shí)用新型采用成都遠(yuǎn)恒精密測(cè)控公司的TG110光柵測(cè)微傳感器，也可以根據(jù)需要選擇德國(guó)海登哈思公司所制造的密封式透射光柵測(cè)量系列的傳感器。
單片機(jī)單片機(jī)選用C8051F020如圖6所示，C8051F020單片機(jī)內(nèi)部集成程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，功能齊全，性能優(yōu)異，是真正的混合信號(hào)片上系統(tǒng)，它已位于基于標(biāo)準(zhǔn)的8051器件的單片機(jī)系統(tǒng)更新?lián)Q代的前沿，將在儀器儀表、工業(yè)控制、嵌入式Internet等領(lǐng)域獲得廣泛的應(yīng)用，它的整體性能超過(guò)了很多16位單片機(jī)和一些低速的16位DSP器件。
液晶顯示屏本實(shí)用新型專(zhuān)利的液晶顯示屏選用深圳瑞特電子有限公司的RT12864I，具體包括指令寄存器(IR)、數(shù)據(jù)寄存器(DR)、忙標(biāo)志(RF)、顯示控制觸發(fā)器(DFF)、XY地址計(jì)數(shù)器、顯示數(shù)據(jù)RAM(DDRAM)和Z地址計(jì)數(shù)器。
由于液晶屏的驅(qū)動(dòng)電壓為5V，當(dāng)液晶顯示屏和C8051F020連接時(shí)，就存在電壓不匹配，雖然C8051F020單片機(jī)的數(shù)字輸入是5V兼容的，但輸出的最大電壓值為VDD 2.7V到3.6V，如果5V器件需要一個(gè)高于該VDD的輸入電壓才能工作，則需要進(jìn)行額外的配置，為了提供一個(gè)比VDD高的輸入電壓值，我們將端口引腳的輸出方式設(shè)置為漏極開(kāi)路，并將輸出端通過(guò)一個(gè)上拉電阻接到5V電源，這樣一來(lái)C8051F020的邏輯1輸出將被提升到5V，而邏輯0為地電平，C8051F020復(fù)位后端口引腳的缺省設(shè)置為漏極開(kāi)路。
IR是用來(lái)寄存指令碼，與數(shù)據(jù)寄存器寄存數(shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)，當(dāng)D/I＝1時(shí)，在E信號(hào)下降沿的作用下，指令碼寫(xiě)入IR；DR是用來(lái)寄存數(shù)據(jù)的，與指令寄存器寄存指令相對(duì)應(yīng)，當(dāng)D/I＝1時(shí)，在E信號(hào)的下降沿作用下，圖形顯示數(shù)據(jù)寫(xiě)入DR，或在E信號(hào)高電平作用下由DR讀到DB7~DBO數(shù)據(jù)總線，DR和DDRAM之間的數(shù)據(jù)傳輸是模塊內(nèi)部自動(dòng)執(zhí)行的；BF標(biāo)志提供內(nèi)部工作情況。BF＝1表示模塊在進(jìn)行內(nèi)部操作，此時(shí)模塊不接受外部指令和數(shù)據(jù)；BF＝0時(shí)，模塊為準(zhǔn)備狀態(tài)，隨時(shí)可接受外部指令和數(shù)據(jù)。利用STATUS READ指令，可以將BF讀到DB7總線，從而檢驗(yàn)?zāi)K之工作狀態(tài)；DDF是用于模塊屏幕顯示開(kāi)和關(guān)的控制，DFF＝1為開(kāi)，顯示(DISPLAY ON)，DDRAM的內(nèi)容就顯示在屏幕上，DDF＝0為關(guān)，顯示(DISPLAY OFF)；DDF的狀態(tài)是指令DISPLAY ON/OFF和RST信號(hào)控制的；XY地址計(jì)數(shù)器是一個(gè)9位計(jì)數(shù)器，高三位是X地址計(jì)數(shù)器，低6位為Y地址計(jì)數(shù)器，XY地址計(jì)數(shù)器實(shí)際上是作為DDRAM的地址指針，X地址計(jì)數(shù)器為DDRAM的頁(yè)指針，Y地址計(jì)數(shù)器為DDRAM的Y地址指針，X地址計(jì)數(shù)器是沒(méi)有記數(shù)功能的，只能用指令設(shè)置。Y地址計(jì)數(shù)器具有循環(huán)記數(shù)功能，各顯示數(shù)據(jù)寫(xiě)入后，Y地址自動(dòng)加1，Y地址指針從0到63；DDRAM是存貯圖形顯示數(shù)據(jù)的，數(shù)據(jù)為1表示顯示選擇，數(shù)據(jù)為0表示顯示非選擇，DDRAM與地址和顯示位置的關(guān)系見(jiàn)DDRAM地址表；Z地址計(jì)數(shù)器是一個(gè)6位計(jì)數(shù)器，此計(jì)數(shù)器具備循環(huán)記數(shù)功能，它是用于顯示行掃描同步。當(dāng)一行掃描完成，此地址計(jì)數(shù)器自動(dòng)加1，指向下一行掃描數(shù)據(jù)，RST復(fù)位后Z地址計(jì)數(shù)器為0。
USB接口控制器新型曲面測(cè)量?jī)xUSB接口控制芯片選用PHILIPS公司的PDIUSBD12器件(如圖7所示)，PDIUSBD12完全符合USB1.1規(guī)范也能適應(yīng)大多數(shù)設(shè)備類(lèi)規(guī)范的設(shè)計(jì)，如成像類(lèi)、大容量存儲(chǔ)類(lèi)、通信類(lèi)、打印類(lèi)和人工輸入設(shè)備等。因此PDIUSBD12非常適合做很多外圍設(shè)備如打印機(jī)、掃描儀、外部大容量存儲(chǔ)器Zip驅(qū)動(dòng)器和數(shù)碼相機(jī)等?，F(xiàn)在用SCSI實(shí)現(xiàn)的很多設(shè)備如果用USB來(lái)實(shí)現(xiàn)，可以直接降低成本。PDIUSBD12掛起時(shí)的低功耗以及LazyClock輸出符合ACPI OnNOW和USB電源管理設(shè)備的要求，低功耗工作允許實(shí)現(xiàn)總線對(duì)外圍設(shè)備供電；PDIUSBD12還集成了像SoftConnect、GoodLink、可編程時(shí)鐘輸出、低頻晶振和終端電阻等特性。所有這些特性都能在系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)時(shí)節(jié)省成本，同時(shí)在外圍設(shè)備上很容易實(shí)現(xiàn)更高級(jí)的USB功能。
PDIUSBD12
PDIUSBD12內(nèi)部結(jié)構(gòu)由模擬收發(fā)器、電壓調(diào)整器、PLL、位時(shí)鐘恢復(fù)電路、PHILIPS串行接口引擎、SoftConnect、GoodLink、存儲(chǔ)器管理單元(MMU)和集成RAM、并行和DMA接口和DMA傳輸組成。
端點(diǎn)描述PDIUSBD12的端點(diǎn)適用于不同類(lèi)型的設(shè)備，例如圖像打印機(jī)海量存儲(chǔ)器和通信設(shè)備端點(diǎn)可通過(guò)Set Mode命令配置為4種不同的模式模式0(Non-ISO)模式非同步傳輸模式1(ISO-OUT)模式同步輸出傳輸模式2(ISO-IN)模式同步輸入傳輸模式3(ISO-IO)模式同步輸入輸出傳輸輔助電路1)電源穩(wěn)壓電路，新型曲面測(cè)量?jī)x采用電池或220V市電變壓后來(lái)供電，體積小且重量輕，工作電壓為7V~16V。在這個(gè)電路中，C8051F020單片機(jī)和USB控制器PDIUSBD12使用的3.3V低電壓，液晶屏使用的是5V電壓，在電路中我們采用AMS1117和LM7805兩種型號(hào)的穩(wěn)壓器件，保證了電路的運(yùn)行穩(wěn)定、可靠。
2)鍵盤(pán)，鍵盤(pán)是系統(tǒng)中的一個(gè)重要的外部設(shè)備，它向單片機(jī)系統(tǒng)發(fā)布命令，傳輸數(shù)據(jù)。在本系統(tǒng)中，我們采用獨(dú)立連接式非編碼鍵盤(pán)，每個(gè)按鍵接一根輸入線，一根輸入線上的按鍵工作狀態(tài)不會(huì)影響其他輸入線上的工作狀態(tài)，按鍵時(shí)，程序采用輪詢方式，在去抖問(wèn)題上采用時(shí)間延時(shí)，這樣就避免了USB接口在批量傳輸數(shù)據(jù)的時(shí)候的中斷影響。單片機(jī)根據(jù)鍵碼查表，轉(zhuǎn)到對(duì)應(yīng)的處理程序入口，執(zhí)行相應(yīng)的操作。
本實(shí)用新型的測(cè)量方法是工件凸起高度和孔深的測(cè)量由圖1(a)或圖1(b)可知，當(dāng)凸起外緣的半徑或凹孔的半徑小于d時(shí)，先將測(cè)量?jī)x調(diào)零，然后將兩測(cè)腳支在凸起的外緣或凹孔的外圍，測(cè)得+Δh或-Δh，在顯示器顯示的值便為凸起高度或孔深的數(shù)值；當(dāng)凸起外緣或孔的外緣半徑大于d時(shí)，先將左右測(cè)腳適當(dāng)張開(kāi)，并置于平板玻璃上調(diào)零，同理可測(cè)得凸起高度或孔深。
曲率和曲率半徑的測(cè)量由圖1(a)或圖1(b)可知，由于r、d和l0均為已定，并固設(shè)在測(cè)量程序中，在測(cè)量前先將左右測(cè)腳張開(kāi)到適當(dāng)位置，在平板玻璃上調(diào)零，便可測(cè)得Δh，然后再將其置于被測(cè)的曲面，即可測(cè)得h′，如果被測(cè)的是凸型曲面，根據(jù)(21)式，經(jīng)本實(shí)用新型的測(cè)量系統(tǒng)和程序運(yùn)算便可在顯示器上顯示出曲率或曲率半徑的數(shù)值；同理根據(jù)(22)式，在顯示器上便顯示出凹型曲面的曲率和曲率半徑的數(shù)值；本實(shí)用新型的新型曲面測(cè)量?jī)x具有數(shù)據(jù)儲(chǔ)存、運(yùn)算和處理能力，在被測(cè)件的任意方向可截出一條曲線，該曲線可以通過(guò)上述的方法連續(xù)多點(diǎn)測(cè)量便能求得各點(diǎn)曲率的數(shù)值，若將其輸入計(jì)算機(jī)，該曲線的幾何形狀便顯示出來(lái)。
權(quán)利要求1.曲面測(cè)量?jī)x是由機(jī)械部件、測(cè)量系統(tǒng)和顯示器組成，其特征在于機(jī)械部件中的測(cè)腳(2、15、14)分別裝在測(cè)桿(4、12、13)上，左、右測(cè)桿(4、13)分別緊固在兩端裝有齒輪的左、右齒輪軸的中間，左、右齒輪軸上的對(duì)應(yīng)齒輪相互嚙合，中測(cè)桿(12)旋緊在上固定板(11)中，齒輪軸裝在固定壓板上的軸套內(nèi)，固定壓板與上固定板(11)固定，測(cè)量系統(tǒng)中的位移測(cè)量采用光柵位移傳感器(8)，它裝在中測(cè)桿(12)中，其位移信號(hào)經(jīng)電子細(xì)分電路細(xì)分、放大送入微處理器進(jìn)行程序運(yùn)算，計(jì)算結(jié)果通過(guò)顯示器(10)顯示并存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中，測(cè)量完畢，測(cè)量數(shù)據(jù)通過(guò)USB接口傳輸?shù)接?jì)算機(jī)中進(jìn)一步處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的曲面測(cè)量?jī)x，其特征在于所說(shuō)的測(cè)腳(2、15、14)的測(cè)頭為球形。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型特別是涉及一種精確測(cè)量任意凸凹曲面曲率半徑或曲率的測(cè)量?jī)x器。它由機(jī)械部件、測(cè)量系統(tǒng)和顯示器組成，機(jī)械部件中的測(cè)腳分別裝在測(cè)桿上，左、右測(cè)桿分別緊固在兩端裝有齒輪的左、右齒輪軸的中間，左、右齒輪軸上的對(duì)應(yīng)齒輪相互嚙合，中測(cè)桿旋緊在上固定板中，齒輪軸裝在固定壓板上的軸套內(nèi)，固定壓板與上固定板固定，測(cè)量系統(tǒng)中的位移測(cè)量采用光柵位移傳感器，它裝在中測(cè)桿中，其位移信號(hào)經(jīng)電子細(xì)分電路細(xì)分、放大送入微處理器進(jìn)行程序運(yùn)算，計(jì)算結(jié)果通過(guò)顯示器顯示并存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中，測(cè)量完畢，測(cè)量數(shù)據(jù)通過(guò)USB接口傳輸?shù)接?jì)算機(jī)中進(jìn)一步處理。測(cè)腳采用球形測(cè)頭。與已有測(cè)量?jī)x相比具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、測(cè)量精度高、便于批量生產(chǎn)等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01B5/213GK2867286SQ20052002876
公開(kāi)日2007年2月7日 申請(qǐng)日期2005年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月13日
發(fā)明者宋玉泉, 李達(dá), 楊申申, 俞卿云, 管志平 申請(qǐng)人:吉林大學(xué)