數(shù)控雜形多面體體積自動(dòng)測(cè)量裝置制造方法
【專利摘要】數(shù)控雜形多面體體積自動(dòng)測(cè)量裝置，本發(fā)明是體積自動(dòng)測(cè)量技術(shù)的一個(gè)領(lǐng)域。為能精確測(cè)量雜形多面體的體積，本發(fā)明采取了如下措施：在容器1內(nèi)裝入適量的液體和插入活塞3。活塞3的上端或容器1的下端內(nèi)面加工有一臺(tái)階用于限制活塞的最大行程?；钊?上有一個(gè)軸向通孔，通孔內(nèi)裝有測(cè)量桿4，測(cè)量桿的一端裝有電極，電極連接計(jì)算機(jī)。測(cè)量桿的另一端加工有內(nèi)螺紋并與步進(jìn)電機(jī)5軸上的螺桿6螺紋連接在一起，步進(jìn)電機(jī)連接電機(jī)控制器，電機(jī)控制器連接計(jì)算機(jī)；容器內(nèi)液體的體積大于容器的總?cè)莘e減去活塞最大行程所占去的容積時(shí)，容器1內(nèi)多余的液體將全部流入活塞的通孔內(nèi)。同樣體積的液體流入通孔后，在通孔內(nèi)的液面高度的變化更明顯。
【專利說(shuō)明】數(shù)控雜形多面體體積自動(dòng)測(cè)量裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是體積自動(dòng)測(cè)量技術(shù)的一個(gè)領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002]日常工作中常常要測(cè)量一些復(fù)雜的、不規(guī)則的、非常細(xì)小的多面體的體積。例如要知道金銀首飾的純度，人們常用計(jì)算它的比重的辦法。因?yàn)椴煌奈镔|(zhì)的比重不同，通過(guò)測(cè)量它的體積和計(jì)算它的比重可一定程度上得知物質(zhì)的純度。這樣的辦法簡(jiǎn)單易行，而且它對(duì)被測(cè)物體沒(méi)有任何的損傷，所以它被廣泛使用。但是，這種方法的前提是對(duì)飾的體積的測(cè)量要雙當(dāng)準(zhǔn)確，否則，參考價(jià)值不大。金銀首飾的外形不規(guī)則，形狀非常復(fù)雜多變，很難用尺對(duì)它進(jìn)行精確的直接測(cè)量。所以很難在保持原狀的前提下，求得它的精確的體積。為解決這個(gè)問(wèn)題，人們想出了一個(gè)簡(jiǎn)單的辦法來(lái)測(cè)量復(fù)雜多面體的體積。這就是將復(fù)雜多面體放入盛裝有液體的容器中，然后測(cè)量液面的高度變化，再根據(jù)容器的面積和液面高度的變化計(jì)算出復(fù)雜多面體的體積。這種辦法雖然理論上是可行的，但是，在操作上存在很多帶來(lái)誤差的因數(shù)。例如，金銀首飾的體積一般來(lái)說(shuō)都較小，容器的面積相對(duì)較大時(shí)，液面的變化相對(duì)不明顯。還有就是，液面的測(cè)量容易產(chǎn)生視覺(jué)上的誤差等。所有的這些因數(shù)都會(huì)直接影響著測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為能精確測(cè)量雜形多面體的體積，本發(fā)明采取了如下措施。
[0004]第一個(gè)措施是:在容器I內(nèi)裝入適量的液體和插入活塞3。活塞3的上端或容器I的下端內(nèi)面加工有一臺(tái)階用于限制活塞的最大行程。活塞3上有一個(gè)軸向通孔，通孔內(nèi)裝有測(cè)量桿4，測(cè)量桿的一端裝有電極，電極連接計(jì)算機(jī)。測(cè)量桿的另一端加工有內(nèi)螺紋并與步進(jìn)電機(jī)5軸上的螺桿6螺紋連接在一起,步進(jìn)電機(jī)連接電機(jī)控制器，電機(jī)控制器連接計(jì)算機(jī)。如圖1所示。
[0005]第二個(gè)措施是:在容器I內(nèi)裝入適量的液體和插入活塞3?；钊?的上端或容器I的下端內(nèi)面加工有一臺(tái)階用于限制活塞的最大行程?；钊?上有一個(gè)軸向通孔，通孔內(nèi)裝有測(cè)量桿4，測(cè)量桿的一端裝有電極，電極連接計(jì)算機(jī)。測(cè)量桿的另一端加工有內(nèi)螺紋并與電機(jī)7軸上的螺桿6螺紋連接在一起，尺身9安裝在測(cè)量桿4上。尺身9穿過(guò)或靠近直線位移傳感器8。電機(jī)7連接電機(jī)控制器，電機(jī)控制器連接計(jì)算機(jī)。如圖3所示。
[0006]這樣做的好處是:在容器I內(nèi)裝入適量的液體和安裝活塞3，活塞3的上端或容器I的下端內(nèi)面加工有一臺(tái)階用于限制活塞的最大行程。當(dāng)活塞3每次都以最大的行程插入容器I內(nèi)，當(dāng)容器內(nèi)液體的體積稍大于容器的總?cè)莘e減去活塞最大行程所占去的容積時(shí)，容器I內(nèi)多余的液體將全部流入活塞的通孔內(nèi)。這時(shí)容器內(nèi)液體體積的變化將全部反映在活塞的通孔上。由于活塞上的通孔的直徑或面積遠(yuǎn)比容器的直徑或面積小，所以同樣體積的液體流入通孔后，在通孔內(nèi)的液面高度的變化更明顯(更大)。它實(shí)現(xiàn)了用較大口徑的容器裝載被測(cè)量物，用較小口徑顯示液面的變化，大提高了測(cè)量的靈敏度。這樣的結(jié)構(gòu)對(duì)測(cè)量小體積的物件特別有利。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0007]圖1是數(shù)控雜形多面體體積測(cè)量裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0008]圖2是數(shù)控雜形多面體體積測(cè)量裝置測(cè)量狀態(tài)示意圖。
[0009]圖3是裝有直線位移傳感器的伺服控制雜形多面體體積測(cè)量裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0010]圖4是裝有直線位移傳感器的伺服控制雜形多面體體積測(cè)量裝置測(cè)量狀態(tài)示意圖。
[0011]圖中:容器1、入口 2、活塞3、測(cè)量桿4、步進(jìn)電機(jī)5、螺桿6、電機(jī)7、直線位移傳感器8、尺身9。
[0012]

【具體實(shí)施方式】
為了更精確地測(cè)量復(fù)雜多面體的體積，本發(fā)明采取了如下措施:在容器I內(nèi)裝入適量的液體和插入活塞3?；钊?的上端或容器I的下端內(nèi)面加工有一級(jí)臺(tái)階，用于限制活塞的最大行程。這樣，當(dāng)活塞3每次都以最大的行程插入容器I內(nèi)后，容器內(nèi)的容積都是一樣固定的，每次都只能容納相同體積的液本，為儀器的重復(fù)準(zhǔn)確性提供了有力的保障，如圖3所示。這樣為測(cè)量工作打下良好的基礎(chǔ)。當(dāng)容器I內(nèi)液體的體積稍大于容器I的總?cè)莘e減去活塞3最大行程所占去的容積時(shí)，容器I內(nèi)多余的液體將全部流入活塞3的通孔內(nèi)。這時(shí)容器內(nèi)液體體積的變化將全部反映在活塞3的通孔上。由于活塞3上的通孔的直徑或面積遠(yuǎn)比容器I的直徑或面積小，所以同樣體積的液體流入通孔后，在通孔內(nèi)的液面高度的變化比在容器I上更明顯(更大)。也就是說(shuō)，樣的結(jié)構(gòu)能更靈敏地顯示被測(cè)物體的體積。它實(shí)現(xiàn)了用較大口徑的容器裝載被測(cè)量物，用較小口徑顯示液面的變化，大提高了測(cè)量的靈敏度；活塞3上有一個(gè)軸向通孔，通孔內(nèi)裝有測(cè)量桿4，測(cè)量桿的一端裝有電極。一般的液體都有導(dǎo)電性，本發(fā)明就是用電極“感知”液面的高度。這樣可以不靠人眼觀察，消除了人眼可能產(chǎn)生的視覺(jué)誤差。當(dāng)電極剛好觸及液面時(shí)，電極之間的電阻大幅度減小，兩電極之間的電流迅速增大。電極連接了計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)收到這個(gè)信號(hào)后就可以推算出當(dāng)前的液面正好在電極的下端。測(cè)量桿的另一端加工有內(nèi)螺紋并與步進(jìn)電機(jī)5軸上的螺桿6螺紋連接在一起。步進(jìn)電機(jī)連接電機(jī)控制器，電機(jī)控制器連接計(jì)算機(jī)。如圖1和圖2所示，這樣的結(jié)構(gòu)是為計(jì)算機(jī)控制下的自動(dòng)化測(cè)量而設(shè)。
[0013]本例的工作原理:先測(cè)量基礎(chǔ)液面的高度。在容器I內(nèi)裝入適量的液體和插入活塞3，然后把活塞3向下推，直到活塞3上的臺(tái)階與容器I的端口相碰或活塞的底部碰到容器內(nèi)面的臺(tái)階，如圖2所示。這時(shí)活塞的行程達(dá)到最大。由于容器I內(nèi)液體的體積略大于容器I的總?cè)莘e減去活塞3最大行程所占去的容積，大于部份的液體只有全部流入活塞的通孔內(nèi)；使用者開(kāi)啟測(cè)量裝置的電源，通過(guò)鍵盤按下測(cè)量鍵。計(jì)算機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)5通過(guò)螺桿6驅(qū)動(dòng)測(cè)量桿4向下運(yùn)動(dòng)。當(dāng)測(cè)量桿4上的電極剛剛接觸到液體時(shí)，電極兩端的電阻迅速減小并把這個(gè)信號(hào)傳送到計(jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī)立該指令步進(jìn)電機(jī)停止工作。并把當(dāng)前的位置設(shè)定為基礎(chǔ)液面(O)。跟著計(jì)算機(jī)指令步進(jìn)電機(jī)5反轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)測(cè)量桿4上升。這時(shí)使用者可把活塞3向上提并把待測(cè)物件從入口 2或從容器的上方入口放入容器I內(nèi)，然后再把活塞3向下推到最大行程的止點(diǎn)。使用者再按測(cè)量鍵，計(jì)算機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)5通過(guò)螺桿6驅(qū)動(dòng)測(cè)量桿4向下運(yùn)動(dòng)。當(dāng)測(cè)量桿上的電極又剛剛接觸到液體的液面時(shí)，電極兩端的電阻迅速減小并把這個(gè)信號(hào)傳送到計(jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī)立該指令步進(jìn)電機(jī)停止工作。并把當(dāng)前的位置記錄下來(lái)。測(cè)量桿的移動(dòng)量與電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)量成正比。也就是說(shuō)知道步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)量就可計(jì)算出測(cè)量桿4的移動(dòng)量。由于容器內(nèi)放入了被測(cè)物，所以活塞通孔上的液面較基礎(chǔ)液而有所上升。測(cè)量桿4本次移動(dòng)觸及液面時(shí)，距離上次測(cè)量基礎(chǔ)液面時(shí)的高度差就是放入被測(cè)量物體后的液面高度差。步進(jìn)電機(jī)5的轉(zhuǎn)動(dòng)量在計(jì)算機(jī)的控制和記錄之中，因此，計(jì)算機(jī)根據(jù)兩次測(cè)量時(shí)的轉(zhuǎn)動(dòng)量的差，就可計(jì)算出兩次測(cè)量的液面高度之差。這個(gè)液面的高度差乘以活塞內(nèi)通孔的面積，就是被測(cè)物體的體積。由于活塞上的通孔的直徑或面積是一個(gè)已知數(shù)，計(jì)算機(jī)把這個(gè)已知數(shù)乘以液面的高度差，就可得出被測(cè)物體的體積。計(jì)算機(jī)算得結(jié)果后通過(guò)顯示屏顯示通報(bào)用戶。活塞上通孔的直徑或面遠(yuǎn)比容器的直徑或面積小，所以同樣體積的液體流入通孔后，在通孔內(nèi)的液面高度的變化更明顯。這樣就使本測(cè)量裝置的靈敏度更高，對(duì)測(cè)量小體積的物件更有利。
[0014]為了更精確地測(cè)量復(fù)雜多面體的體積，本發(fā)明采取的第二個(gè)措施是:在容器I內(nèi)裝入適量的液體和插入活塞3?；钊?的上端或容器I的下端內(nèi)面加工有一臺(tái)階用于限制活塞的最大行程。活塞3上有一個(gè)軸向通孔，通孔內(nèi)裝有測(cè)量桿4，測(cè)量桿的一端裝有電極，電極連接計(jì)算機(jī)。測(cè)量桿的另一端加工有內(nèi)螺紋并與電機(jī)7軸上的螺桿6螺紋連接在一起，尺身9安裝在測(cè)量桿4上。尺身9穿過(guò)或靠近直線位移傳感器8。電機(jī)7連接電機(jī)控制器，電機(jī)控制器連接計(jì)算機(jī)。如圖3所示。
[0015]本例與上一例不同之處在于測(cè)量桿4上裝有電子尺的尺身，并用電子尺測(cè)量測(cè)量桿4的位移量，電機(jī)可使用普通的電機(jī)。測(cè)量桿4上的電極、電機(jī)7、電子尺、計(jì)算機(jī)等組成一個(gè)伺服系統(tǒng)。每當(dāng)電極觸及液面時(shí)，計(jì)算機(jī)就控制電機(jī)停轉(zhuǎn)。這時(shí)計(jì)算機(jī)就讀取位移傳感器上的數(shù)據(jù)，并以位移傳感器的測(cè)量結(jié)果來(lái)計(jì)算被測(cè)物體的體積。除此之外其他的工作原理與上一例相同。
【權(quán)利要求】
1.數(shù)控雜形多面體體積自動(dòng)測(cè)量裝置，主要包括容器(I)、活塞(3)、測(cè)量桿(4)、步進(jìn)電機(jī)(5)和螺桿(6)，其特征在于:在容器(I)內(nèi)裝入適量的液體和插入活塞(3)，活塞(3)的上端或容器(I)的下端內(nèi)面加工有一臺(tái)階用于限制活塞的最大行程，活塞(3)上有一個(gè)軸向通孔，通孔內(nèi)裝有測(cè)量桿(4)，測(cè)量桿的一端裝有電極，電極連接計(jì)算機(jī)，測(cè)量桿的另一端加工有內(nèi)螺紋并與步進(jìn)電機(jī)(5)軸上的螺桿(6)螺紋連接在一起，步進(jìn)電機(jī)連接電機(jī)控制器，電機(jī)控制器連接計(jì)算機(jī)。
2.數(shù)控雜形多面體體積自動(dòng)測(cè)量裝置，主要包括容器(I)、活塞(3)、測(cè)量桿(4)、步進(jìn)電機(jī)(5 )、螺桿(6 )、電機(jī)(7 )、直線位移傳感器(8 )和尺身(9 )，其特征在于:在容器(I)內(nèi)裝入適量的液體和插入活塞(3)，活塞(3)的上端或容器(I)的下端內(nèi)面加工有一臺(tái)階用于限制活塞的最大行程，活塞(3)上有一個(gè)軸向通孔，通孔內(nèi)裝有測(cè)量桿(4)，測(cè)量桿的一端裝有電極，電極連接計(jì)算機(jī)，測(cè)量桿的另一端加工有內(nèi)螺紋并與電機(jī)(7)軸上的螺桿(6)螺紋連接在一起，尺身(9 )安裝在測(cè)量桿(4 )上，尺身(9 )穿過(guò)或靠近直線位移傳感器(8 )，電機(jī)(7)連接電機(jī)控制器，電機(jī)控制器連接計(jì)算機(jī)。
【文檔編號(hào)】G01F17/00GK104180864SQ201410419317
【公開(kāi)日】2014年12月3日 申請(qǐng)日期:2014年8月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月24日
【發(fā)明者】胡達(dá)廣, 胡曉聰 申請(qǐng)人:胡達(dá)廣