臥式智能長(zhǎng)度基準(zhǔn)儀的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型涉及長(zhǎng)度測(cè)量領(lǐng)域，具體涉及長(zhǎng)度定標(biāo)儀器。提出了臥式智能長(zhǎng)度基準(zhǔn)儀，包括上位機(jī)、主工作臺(tái)、附加工作臺(tái)及絲杠傳動(dòng)單元，附加工作臺(tái)及絲杠傳動(dòng)單元平行且分別安裝于主工作臺(tái)上，附加工作臺(tái)上安裝有光柵尺，絲杠傳動(dòng)單元包括滑軌、絲杠及絲母，滑軌的頭部固定安裝有固定測(cè)量塊，滑軌上滑動(dòng)安裝有移動(dòng)測(cè)量塊，且移動(dòng)測(cè)量塊固定于絲母上，移動(dòng)測(cè)量塊上安裝有光柵尺讀數(shù)頭，光柵尺讀數(shù)頭位于光柵尺的上方，且二者互相平行，光柵尺讀數(shù)頭的輸出端與上位機(jī)電氣連接，絲杠的與伺服電機(jī)的輸出軸連接，伺服電機(jī)經(jīng)伺服驅(qū)動(dòng)器與PLC電氣連接，PLC與上位機(jī)電氣連接。本實(shí)用新型解決了0~4000mmm內(nèi)任意尺寸長(zhǎng)度基準(zhǔn)的建立，保證基準(zhǔn)精度，可大大提高測(cè)量測(cè)量效率。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
臥式智能長(zhǎng)度基準(zhǔn)儀
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本實(shí)用新型涉及長(zhǎng)度測(cè)量領(lǐng)域，具體涉及長(zhǎng)度定標(biāo)儀器。
【背景技術(shù)】
[0002] 機(jī)械加工大型產(chǎn)品，批量生產(chǎn)時(shí)檢測(cè)方法通常采用大型卡尺測(cè)量和比較測(cè)量方 法。大型卡尺測(cè)量:操作起來(lái)非常笨重，精度很低，測(cè)量的數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確;現(xiàn)在采用的比較測(cè)量 方法，通常是用標(biāo)準(zhǔn)塊組合成與被測(cè)量工件尺寸接近的長(zhǎng)度作為校對(duì)基準(zhǔn)，該種校對(duì)方法 基準(zhǔn)不夠準(zhǔn)確，且長(zhǎng)度分辨率很低，不能組合成任意尺寸，使用過(guò)程標(biāo)準(zhǔn)塊組合易變形，對(duì) 檢測(cè)精度影響較大。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003] 為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本實(shí)用新型提出一種臥式智能長(zhǎng)度基準(zhǔn)儀，解決 了0~4000mmm內(nèi)任意尺寸長(zhǎng)度基準(zhǔn)的建立，保證基準(zhǔn)精度，從而提高測(cè)量精度和測(cè)量效 率。
[0004] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案為:提出了臥式智能長(zhǎng)度基準(zhǔn)儀，包 括上位機(jī)、主工作臺(tái)、附加工作臺(tái)及絲杜傳動(dòng)單元，附加工作臺(tái)及絲杜傳動(dòng)單元平行且分別 安裝于主工作臺(tái)上，附加工作臺(tái)上安裝有光柵尺，絲杠傳動(dòng)單元包括滑軌、絲杠及絲母，滑 軌的頭部固定安裝有固定測(cè)量塊，滑軌上滑動(dòng)安裝有移動(dòng)測(cè)量塊，且移動(dòng)測(cè)量塊固定于絲 母上，移動(dòng)測(cè)量塊上安裝有光柵尺讀數(shù)頭，所述光柵尺讀數(shù)頭位于光柵尺的上方，且二者互 相平行，光柵尺讀數(shù)頭的輸出端與上位機(jī)電氣連接，絲杠的與伺服電機(jī)的輸出軸連接，伺服 電機(jī)經(jīng)伺服驅(qū)動(dòng)器與PLC電氣連接，PLC與上位機(jī)電氣連接。
[0005] 所述絲杠與調(diào)整手輪連接，調(diào)整手輪用于移動(dòng)測(cè)量塊的位置微調(diào)。
[0006] 所述移動(dòng)測(cè)量塊及滑軌的對(duì)應(yīng)位置處分別安裝有限位開(kāi)關(guān)及限位擋塊。
[0007] 所述附加工作臺(tái)上設(shè)置有零位塊。
[0008]所述固定測(cè)量塊與移動(dòng)測(cè)量塊的端面上均設(shè)置有測(cè)量指示燈。
[0009]所述上位機(jī)帶有雙向顯示屏，兩塊顯示屏分別位于主工作臺(tái)的兩端。
[0010]所述滑軌的尾部安裝有光電開(kāi)關(guān)，光電開(kāi)關(guān)的輸出端與上位機(jī)電氣連接。
[0011] 所述主工作臺(tái)及附加工作臺(tái)均為大理石臺(tái)。
[0012] 本實(shí)用新型采用上位機(jī)與光柵測(cè)長(zhǎng)技術(shù)的結(jié)合形成了智能長(zhǎng)度基準(zhǔn)儀，通過(guò)上位 機(jī)控制PLC，PLC控制伺服系統(tǒng)，伺服系統(tǒng)控制電機(jī)，電機(jī)帶動(dòng)絲杠旋轉(zhuǎn)，從而控制安裝在絲 母當(dāng)?shù)囊苿?dòng)測(cè)量塊前后移動(dòng)。粘貼于附加大理石工作臺(tái)上的光柵尺檢測(cè)移動(dòng)的距離，并把 檢測(cè)的信號(hào)反饋給上位機(jī)，上位機(jī)進(jìn)行判斷，如果沒(méi)有達(dá)到目標(biāo)值，上位機(jī)繼續(xù)給PLC發(fā)指 令，直到移動(dòng)測(cè)量塊達(dá)到其目標(biāo)位移量，形成了一個(gè)完整的閉環(huán)控制。
[0013] 本實(shí)用新型的有益效果體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
[0014] (1)本實(shí)用新型具有智能人機(jī)交互界面，上位機(jī)功能通過(guò)友好的用戶界面、視頻演 示、文字指導(dǎo)及信號(hào)燈輔助提示，向?qū)讲僮髋c實(shí)際操作同步進(jìn)行。
[0015] (2)本實(shí)用新型具有完備的誤差補(bǔ)償功能：采用自然形變最小的大理石材料作為 基準(zhǔn)儀的工作臺(tái)，降低了自然形變對(duì)基準(zhǔn)儀精度的影響;基準(zhǔn)儀能夠自動(dòng)對(duì)總量程進(jìn)行分 點(diǎn)校正從而對(duì)光柵尺的有效長(zhǎng)度進(jìn)行修正，分點(diǎn)數(shù)可根據(jù)精度需要由用戶自定義設(shè)置，上 位機(jī)控制PLC自動(dòng)完成分點(diǎn)校正過(guò)程，校準(zhǔn)完成后，上位機(jī)操作系統(tǒng)可自動(dòng)生成誤差曲線， 從而可確定每段量程的線性修正系數(shù);基準(zhǔn)儀能夠讀取溫度傳感器的數(shù)據(jù)，并將自動(dòng)生成 的溫度補(bǔ)償數(shù)據(jù);基準(zhǔn)儀采用使固定測(cè)量塊與移動(dòng)測(cè)量塊不直接接觸的測(cè)量方法，避免接 觸時(shí)在外力的作用下發(fā)生彈性變形所導(dǎo)致的誤差，上位機(jī)操作系統(tǒng)引導(dǎo)用戶進(jìn)行校準(zhǔn)，將 兩測(cè)量塊的縫隙進(jìn)行精確計(jì)算并補(bǔ)償;基準(zhǔn)儀采用力反饋控制技術(shù)，當(dāng)測(cè)量塊受到外力作 用時(shí)，能夠自動(dòng)修正移動(dòng)測(cè)量塊由于受到外力作用引起的位移，從而消除了外力作用引起 的誤差;基準(zhǔn)儀測(cè)量過(guò)程中通過(guò)PLC控制移動(dòng)測(cè)量塊在行進(jìn)至滾珠絲杠中間部位時(shí)進(jìn)行減 速，從而避免了因絲杠顫動(dòng)導(dǎo)致讀數(shù)頭抖動(dòng)而帶來(lái)的誤差。
[0016] (3)本實(shí)用新型具有實(shí)時(shí)故障控制及報(bào)警功能，在實(shí)際應(yīng)用環(huán)境中，往往會(huì)有一些 不良因素影響到光柵尺讀數(shù)頭的數(shù)據(jù)采集，比如光柵尺讀數(shù)頭位置偏移，灰塵、小紙肩、油 污等等，造成光柵尺讀數(shù)丟失，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)報(bào)警，并將滑臺(tái)移動(dòng)端強(qiáng)制返回到原點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了 光柵尺故障自動(dòng)控制與報(bào)警;使用時(shí)，導(dǎo)軌上若有障礙物，本設(shè)備具有遇障礙物停機(jī)和報(bào)警 功能，從而保證儀器安全。
[0017] (4)本實(shí)用新型所述的智能長(zhǎng)度儀具有數(shù)據(jù)庫(kù)查詢及無(wú)線傳輸功能，可對(duì)使用者 的使用情況及使用時(shí)間進(jìn)行查詢及無(wú)線傳輸，方便管理層對(duì)現(xiàn)場(chǎng)工作人員的工作情況進(jìn)行 遠(yuǎn)程監(jiān)管。
[0018] (5)本實(shí)用新型提出的智能長(zhǎng)度基準(zhǔn)儀其基準(zhǔn)范圍可達(dá)0-4000mm，分辨率 0.001mm，基準(zhǔn)儀精度可達(dá)到0.003mm，重復(fù)定位可達(dá)到0.002mm，長(zhǎng)度基準(zhǔn)建立效率高，60秒 內(nèi)可重新建立一個(gè)新基準(zhǔn)。
【附圖說(shuō)明】
[0019] 圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2為圖1的左視圖；
[0021] 圖3為圖1的俯視圖。
[0022] 圖4為光柵尺粘貼狀態(tài)的放大示意圖。
[0023]圖中：1-主工作臺(tái)，2-附加工作臺(tái)，3-伺服電機(jī)，4-電機(jī)連接座，5-滾珠絲杠固定端 支座，6-滑塊固定座，7-量塊，8-上位機(jī)，9-滑軌，10-滑塊，11-直線導(dǎo)軌，12-指示燈，13-顯 示器，14-光電開(kāi)關(guān)，15-理石支座，16-支座螺栓，17-光柵尺讀數(shù)頭，18-光柵尺讀數(shù)頭支架， 19-光柵尺，20-零位塊，21-光柵尺壓塊，22-限位開(kāi)關(guān)，23-限位銼鐵，24-調(diào)整螺絲，25-固定 測(cè)量塊，26-移動(dòng)測(cè)量塊，27-量具支撐架，28-量具支撐座。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0025] 實(shí)施例1:
[0026]如圖1-3所示的臥式智能長(zhǎng)度基準(zhǔn)儀，包括上位機(jī)8、主工作臺(tái)1、附加工作臺(tái)2及絲 杠傳動(dòng)單元，主工作臺(tái)1及附加工作臺(tái)2均采用大理石制成，主工作臺(tái)1下方設(shè)置有理石支座 15,理石支座15與主工作臺(tái)1之間通過(guò)支座螺栓16固定連接。
[0027]附加工作臺(tái)2及絲杠傳動(dòng)單元平行且分別安裝于主工作臺(tái)1上，附加工作臺(tái)2上安 裝有光柵尺19,光柵尺19粘貼在附加工作臺(tái)2上，光柵尺19的兩端均固定有光柵尺壓塊21， 絲杠傳動(dòng)單元包括滑軌9、絲杠及絲母，滑軌9的頭部固定安裝有固定測(cè)量塊25,滑軌9上滑 動(dòng)安裝有移動(dòng)測(cè)量塊26，固定測(cè)量塊25及移動(dòng)測(cè)量塊26均通過(guò)滑塊固定座6與主工作臺(tái)1連 接。移動(dòng)測(cè)量塊26固定于絲母上，移動(dòng)測(cè)量塊26上安裝有光柵尺讀數(shù)頭18,光柵尺讀數(shù)頭18 位于光柵尺19的上方，且二者互相平行，光柵尺讀數(shù)頭18的輸出端與上位機(jī)8電氣連接，滾 珠絲杠固定于滾珠絲杠固定端支座5上，絲杠與伺服電機(jī)3的輸出軸連接，伺服電機(jī)3通過(guò)電 機(jī)連接座4固定于主工作臺(tái)1上，伺服電機(jī)3經(jīng)伺服驅(qū)動(dòng)器與PLC電氣連接，PLC與上位機(jī)8電 氣連接。其中固定測(cè)量塊25及移動(dòng)測(cè)量塊26的頂面上分別固定安裝有量塊7。主工作臺(tái)1頂 面的兩側(cè)安裝有直線導(dǎo)軌11，直線導(dǎo)軌11上通過(guò)滑塊10滑動(dòng)安裝有一組量具支撐架27,量 具支撐架27的中部設(shè)置有量具支撐座28,量具支撐座28用于放置需要進(jìn)行長(zhǎng)度校準(zhǔn)的量 尺。
[0028]附加工作臺(tái)2上設(shè)置有零位塊20,零位塊20作為光柵尺的坐標(biāo)零點(diǎn)，其作用是在光 柵尺上建立坐標(biāo)系，安裝于移動(dòng)測(cè)量塊上的光柵尺讀數(shù)頭經(jīng)過(guò)零位塊時(shí)會(huì)自動(dòng)清零，稱(chēng)之 為過(guò)零清零。由于固定測(cè)量塊25和移動(dòng)測(cè)量塊26在測(cè)量過(guò)程中接觸碰撞時(shí)，會(huì)造成固定測(cè) 量塊25發(fā)生偏移，形成誤差。所以為了固定測(cè)量塊25和移動(dòng)測(cè)量塊26不直接接觸，我們利用 已經(jīng)經(jīng)過(guò)計(jì)量部門(mén)鑒定過(guò)的寬度為1.2_的高度塊插在固定測(cè)量塊25和移動(dòng)測(cè)量塊26的縫 隙中，我們讓固定測(cè)量塊25和移動(dòng)測(cè)量塊26相對(duì)的兩個(gè)端面將高度塊夾緊，這時(shí)利用上位 機(jī)記載此時(shí)的光柵尺讀數(shù)，當(dāng)拔出高度塊時(shí)，上位機(jī)8會(huì)用高度塊拔出時(shí)的光柵尺讀數(shù)與夾 緊時(shí)的光柵尺讀數(shù)進(jìn)行比較，計(jì)算出此時(shí)的高度塊機(jī)械彈性變形量，并提示給操作者，操作 者可利用調(diào)整手輪進(jìn)行順時(shí)針或逆時(shí)針調(diào)整，直至消除彈性變形量，完成長(zhǎng)度基準(zhǔn)儀的零 位校準(zhǔn)，該零位即為移動(dòng)測(cè)量塊26的位移零點(diǎn)。
[0029]設(shè)定好需要的長(zhǎng)度基準(zhǔn)值后，上位機(jī)系統(tǒng)計(jì)算出移動(dòng)測(cè)量塊26的需要行進(jìn)的目標(biāo) 位移，計(jì)算公式如下：
[0030]目標(biāo)位移=(所需的長(zhǎng)度基準(zhǔn)值-2X量塊尺寸-(高度塊尺寸+彈性變形 量)）
[0031 ]其中：當(dāng)取固定測(cè)量塊25及移動(dòng)測(cè)量塊26上的兩個(gè)量塊的相對(duì)端面之間的尺寸作 為所需的長(zhǎng)度基準(zhǔn)值時(shí)，公式中的量塊7尺寸為零;當(dāng)取固定測(cè)量塊25及移動(dòng)測(cè)量塊26上的 兩個(gè)量塊的外側(cè)兩端面之間的尺寸作為基準(zhǔn)尺寸時(shí)，量塊7的尺寸計(jì)算在內(nèi)，該尺寸在系統(tǒng) 正式運(yùn)行前由系統(tǒng)維護(hù)人員將經(jīng)過(guò)標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量部門(mén)鑒定后的尺寸值輸入到上位機(jī)操作系統(tǒng) 內(nèi)的數(shù)據(jù)庫(kù)表中。
[0032]長(zhǎng)度基準(zhǔn)儀的上位機(jī)8根據(jù)用戶輸入的長(zhǎng)度基準(zhǔn)數(shù)值自動(dòng)計(jì)算出達(dá)到長(zhǎng)度基準(zhǔn)值 時(shí)移動(dòng)測(cè)量塊26的目標(biāo)位移量（即其實(shí)際位移），根據(jù)計(jì)算結(jié)果上位機(jī)8發(fā)出PLC控制指令， PLC通過(guò)伺服驅(qū)動(dòng)器控制伺服電機(jī)3,伺服電機(jī)3的輸出軸帶動(dòng)絲杠旋轉(zhuǎn)，從而控制移動(dòng)測(cè)量 塊26運(yùn)動(dòng)，同時(shí)上位機(jī)8讀取光柵尺讀數(shù)頭17的數(shù)據(jù)，并結(jié)合誤差系數(shù)得出移動(dòng)測(cè)量塊26 的實(shí)時(shí)位移量，將實(shí)時(shí)位移量與目標(biāo)位移量進(jìn)行數(shù)值比較，如果實(shí)時(shí)位移量沒(méi)有目標(biāo)位移 量則繼續(xù)輸出PLC控制信號(hào)，直至目標(biāo)位移量與實(shí)時(shí)位移量的差值在預(yù)設(shè)的公差值范圍內(nèi) 時(shí)，移動(dòng)測(cè)量塊26停止。公差值可根據(jù)精度要求由用戶在上位機(jī)操作系統(tǒng)中自行設(shè)定。
[0033] 每當(dāng)?shù)谝淮螠y(cè)量完畢時(shí)，測(cè)量塊通過(guò)零位塊20,光柵尺讀數(shù)頭17剛接觸限位開(kāi)關(guān) 時(shí)開(kāi)始減速，當(dāng)光柵尺讀數(shù)頭17徹底脫離限位開(kāi)關(guān)時(shí)減速完畢，移動(dòng)測(cè)量塊26完全停止。系 統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)將移動(dòng)測(cè)量塊26停止的位置記為其位移零點(diǎn)，每次測(cè)量前系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)校準(zhǔn)移動(dòng) 測(cè)量塊的位移零點(diǎn)
[0034] 固定測(cè)量塊25與移動(dòng)測(cè)量塊26相對(duì)的兩端面上分別設(shè)置有測(cè)量指示燈，指示燈12 為紅色時(shí)提示使用者長(zhǎng)度基準(zhǔn)已經(jīng)建立，指示燈12為綠色時(shí)，代表長(zhǎng)度基準(zhǔn)正在建立，需要 等待。由于本實(shí)用新型的長(zhǎng)度基準(zhǔn)儀最大量程可達(dá)4米，因此上位機(jī)帶有雙向顯示器13,兩 顯示器13分別位于主工作臺(tái)1的兩端，方便使用人員對(duì)長(zhǎng)度建立的過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)查看?；?9的尾部安裝有光電開(kāi)關(guān)14,光電開(kāi)關(guān)14的輸出端與上位機(jī)8電氣連接，當(dāng)長(zhǎng)度基準(zhǔn)儀的滑 軌上有障礙物時(shí)，光電開(kāi)關(guān)14動(dòng)作，及時(shí)切斷控制電路，長(zhǎng)度基準(zhǔn)儀停機(jī)，避免基準(zhǔn)儀損壞。
[0035] 移動(dòng)測(cè)量塊26上安裝有限位開(kāi)關(guān)22，滑軌9的對(duì)應(yīng)位置處安裝有限位挫鐵23，移動(dòng) 測(cè)量塊移動(dòng)時(shí)，當(dāng)限位開(kāi)關(guān)22接觸到限位挫鐵23時(shí)，控制電路切斷，移動(dòng)測(cè)量塊26停止在滑 軌9上的預(yù)設(shè)位置處，防止移動(dòng)測(cè)量塊26與固定測(cè)量塊25發(fā)生碰撞。
[0036] 絲杠與連接調(diào)整螺絲24,調(diào)整螺絲24連接調(diào)整手輪連接，通過(guò)調(diào)整手輪可對(duì)移動(dòng) 測(cè)量塊的位置進(jìn)行微調(diào)。
[0037]本智能長(zhǎng)度基準(zhǔn)儀的誤差來(lái)源于以下四個(gè)方面:光柵尺粘貼不當(dāng)引起讀數(shù)誤差； 溫度影響所帶來(lái)的誤差;機(jī)械方面帶來(lái)的誤差；自然變形帶來(lái)的誤差。本實(shí)用新型對(duì)誤差的 消除方案如下：
[0038] (1)光柵尺粘貼不當(dāng)引起讀數(shù)誤差
[0039] 對(duì)于光柵尺帶來(lái)的誤差，我們認(rèn)為光柵尺本身可能存在誤差(這種誤差可能是在 粘貼過(guò)程中將光柵尺人為地拉伸），另外光柵尺在粘貼的過(guò)程中不可能完全粘成水平的，也 不能粘成是斜線的，而是可能粘貼成肉眼看不到的折線形式，所以我們對(duì)有效量程分成若 干份進(jìn)行校正，如圖4所示。對(duì)光柵尺分成的點(diǎn)如果很疏散，那么就有可能將光柵尺的拐點(diǎn) 分進(jìn)去，那么我們就無(wú)法準(zhǔn)確地將光柵進(jìn)行求系數(shù)，點(diǎn)分的越細(xì)精度就越高，但是點(diǎn)分的太 細(xì)對(duì)于實(shí)際的和測(cè)量來(lái)說(shuō)，意義不大，我們根據(jù)測(cè)量的需要將每l〇mm分成一個(gè)段進(jìn)行校正。 我們引用英國(guó)RENISHAW公司生產(chǎn)的激光干涉儀來(lái)進(jìn)行長(zhǎng)度校正(我們可以認(rèn)為激光干涉儀 是目前長(zhǎng)度校正最精確的儀器）。具體操作如下:我們?cè)O(shè)置讓移動(dòng)測(cè)量塊每通過(guò)光柵尺上讀 數(shù)的l〇mm系統(tǒng)記錄一次，直至整個(gè)量程，再用激光干涉儀測(cè)量出光柵尺分成的每個(gè)L=10mm 的讀數(shù)d，則系數(shù)K=d/L，則光柵實(shí)際的距離為S=K1*L1+K2*L2+……K3*L3。本實(shí)施例中的光 柵尺修正系數(shù)見(jiàn)表一，修正后的光柵尺讀數(shù)與激光干涉儀的對(duì)比數(shù)據(jù)見(jiàn)表二。
[0040] 表一:本實(shí)施例中光柵尺的修正系數(shù)
[0041]


[0042] 表二修正后光柵尺讀數(shù)與激光干涉儀的對(duì)比數(shù)據(jù)
[0043]


[0044] (2)溫度影響帶來(lái)的誤差：
[0045] 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量溫度是20度，環(huán)境溫度的變化會(huì)導(dǎo)致發(fā)生熱脹冷縮，影響智能長(zhǎng)度 基準(zhǔn)儀的測(cè)量準(zhǔn)確性，本實(shí)用新型可根據(jù)環(huán)境溫度的變化進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)償。
[0046] (3)機(jī)械方面帶來(lái)的誤差：
[0047]對(duì)于機(jī)械方面所帶來(lái)的誤差，我們認(rèn)為主要來(lái)源于滾珠絲杠的震動(dòng)，由于絲杠受 到重力的作用，絲杠中間部位會(huì)發(fā)生變形，為了防止這一因素所帶來(lái)的誤差，我們讓PLC控 制移動(dòng)測(cè)量塊使其在測(cè)量過(guò)程中走到中間階段減速?gòu)亩ＷC絲杠不會(huì)發(fā)生顫抖從而引起 誤差。
[0048] (4)自然變形帶來(lái)的誤差：
[0049] 本實(shí)用新型的自然變形主要來(lái)源于制作長(zhǎng)度基準(zhǔn)儀的材料，查閱資料得知大理石 是自然變形最小的一種材料，所以采用大理石作為長(zhǎng)度基準(zhǔn)儀制作材料。具體應(yīng)用時(shí)，也可 選用與需要進(jìn)行長(zhǎng)度校準(zhǔn)的工件的膨脹系數(shù)相接近的材質(zhì)作為長(zhǎng)度基準(zhǔn)儀的臺(tái)面，以期達(dá) 到更高的測(cè)量精度。
[0050] 本實(shí)用新型的智能長(zhǎng)度基準(zhǔn)儀其基準(zhǔn)范圍可達(dá)0-4000_，分辨率0.001_，基準(zhǔn)儀 精度可達(dá)到〇. 〇〇3mm，重復(fù)定位可達(dá)到0.002mm，60秒內(nèi)可重新建立一個(gè)新基準(zhǔn)。
[0051 ] 實(shí)施例2:
[0052] 本實(shí)施例中的智能長(zhǎng)度基準(zhǔn)儀與實(shí)施例1中的基本相同，區(qū)別在于上位機(jī)采用帶 有智能人機(jī)交互的操作系統(tǒng)，該操作系統(tǒng)具有引導(dǎo)用戶進(jìn)行長(zhǎng)度基準(zhǔn)建立、進(jìn)行自動(dòng)誤差 補(bǔ)償?shù)裙δ?，上位機(jī)內(nèi)的長(zhǎng)度基準(zhǔn)儀的操作系統(tǒng)包括以下模塊：
[0053] (1)智能引導(dǎo)模塊:通過(guò)人機(jī)交互界面引導(dǎo)用戶進(jìn)行開(kāi)機(jī)零位校準(zhǔn)，自動(dòng)，引導(dǎo)用 戶按系統(tǒng)設(shè)計(jì)好的步驟進(jìn)行長(zhǎng)度基準(zhǔn)的建立；
[0054] (2 )誤差補(bǔ)償模塊:包括光柵尺長(zhǎng)度自動(dòng)修正模塊及溫度補(bǔ)償模塊;光柵尺長(zhǎng)度自 動(dòng)修正模塊自動(dòng)同步采集激光干涉儀及光柵尺讀數(shù)頭的數(shù)據(jù)，進(jìn)行多點(diǎn)校準(zhǔn)，并將計(jì)算出 修正系數(shù)及誤差曲線保存至誤差補(bǔ)償數(shù)據(jù)單元中；溫度補(bǔ)償模塊讀取溫度傳感器的數(shù)據(jù)， 并將自動(dòng)生成的溫度補(bǔ)償數(shù)據(jù)保存至誤差補(bǔ)償數(shù)據(jù)單元；
[0055] (3)閉環(huán)控制模塊:該模塊根據(jù)用戶輸入的長(zhǎng)度基準(zhǔn)數(shù)值計(jì)算出達(dá)到長(zhǎng)度基準(zhǔn)值 時(shí)移動(dòng)測(cè)量塊的目標(biāo)位移量，并根據(jù)計(jì)算結(jié)果輸出PLC控制信號(hào)，PLC控制移動(dòng)測(cè)量塊移動(dòng)， 同時(shí)閉環(huán)控制模塊讀取光柵尺讀數(shù)頭的數(shù)據(jù)，并結(jié)合誤差補(bǔ)償數(shù)據(jù)單元的誤差系數(shù)得出移 動(dòng)測(cè)量塊的實(shí)時(shí)位移量，將實(shí)時(shí)位移量與目標(biāo)位移量進(jìn)行數(shù)值比較，實(shí)時(shí)位移量沒(méi)有目標(biāo) 位移量則繼續(xù)輸出PLC控制信號(hào)，直至目標(biāo)位移量與實(shí)時(shí)位移量的差值在預(yù)設(shè)的公差范圍 內(nèi)時(shí)，移動(dòng)測(cè)量塊停止。
[0056] (4)用戶校驗(yàn)?zāi)K及數(shù)據(jù)查詢模塊，用戶校驗(yàn)?zāi)K能夠驗(yàn)證使用人員的使用權(quán)限； 數(shù)據(jù)查詢模塊能夠查詢長(zhǎng)度基準(zhǔn)儀的使用人員及使用時(shí)間，方便進(jìn)行監(jiān)督管理；
[0057] (5)報(bào)警及緊急停機(jī)模塊，該模塊識(shí)別長(zhǎng)度基準(zhǔn)儀使用過(guò)程中的異常情況，并輸出 報(bào)警及停機(jī)信號(hào)；
[0058] (6)數(shù)據(jù)庫(kù)查詢及無(wú)線傳輸模塊:該模塊可對(duì)使用者的使用情況及使用時(shí)間進(jìn)行 查詢及無(wú)線傳輸，方便管理層對(duì)現(xiàn)場(chǎng)工作人員的工作情況進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)管。
[0059] 采用臥式智能長(zhǎng)度基準(zhǔn)儀建立長(zhǎng)度基準(zhǔn)的方法，包括以下步驟：
[0060] (1)系統(tǒng)登錄:在上位機(jī)的登錄界面輸入用戶名及密碼進(jìn)行登錄；
[0061] (2)開(kāi)機(jī)零位校準(zhǔn):上位機(jī)引導(dǎo)用戶進(jìn)行開(kāi)機(jī)校準(zhǔn)，上位機(jī)以零位塊作為光柵尺的 坐標(biāo)零點(diǎn)，為避免固定測(cè)量塊與移動(dòng)測(cè)量塊直接接觸產(chǎn)生形變導(dǎo)致的誤差，固定測(cè)量塊與 移動(dòng)測(cè)量塊不直接接觸，選用經(jīng)計(jì)量鑒定的高度塊插入固定測(cè)量塊與移動(dòng)測(cè)量塊的縫隙 中，高度塊在縫隙中夾緊后，系統(tǒng)顯示并記錄光柵尺讀數(shù);將高度塊拔出縫隙后，上位機(jī)根 據(jù)拔出高度塊及夾緊高度塊的兩次光柵尺讀數(shù)的差值，提示用戶順時(shí)針或逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)調(diào)整 手輪以消除高度塊彈性形變產(chǎn)生的誤差值，完成基準(zhǔn)儀的零位校準(zhǔn)，此零位為移動(dòng)測(cè)量塊 的位移零點(diǎn)；
[0062] (3)輸入所需的長(zhǎng)度基準(zhǔn)值；
[0063] (4 )長(zhǎng)度基準(zhǔn)值的建立:上位機(jī)根據(jù)步驟(3 )中的長(zhǎng)度基準(zhǔn)值計(jì)算出移動(dòng)測(cè)量塊的 目標(biāo)位移量，并發(fā)出PLC控制指令，PLC控制移動(dòng)測(cè)量塊移動(dòng)，同時(shí)上位機(jī)讀取光柵尺讀數(shù)頭 的數(shù)據(jù)，將光柵尺讀數(shù)頭的數(shù)據(jù)及誤差修正系數(shù)進(jìn)行運(yùn)算得出移動(dòng)測(cè)量塊的實(shí)時(shí)位移量， 并判定實(shí)時(shí)位移量是否達(dá)到目標(biāo)位移量，實(shí)時(shí)位移量與目標(biāo)位移量的差值在預(yù)設(shè)的公差范 圍內(nèi)時(shí)，移動(dòng)測(cè)量塊停止；
[0064] (5)結(jié)束測(cè)量：長(zhǎng)度基準(zhǔn)值已經(jīng)建立后用戶可以進(jìn)行對(duì)尺，對(duì)尺結(jié)束后，系統(tǒng)退出 程序，移動(dòng)測(cè)量塊返回并運(yùn)動(dòng)至預(yù)設(shè)的停機(jī)位置。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 臥式智能長(zhǎng)度基準(zhǔn)儀，其特征在于:包括上位機(jī)、主工作臺(tái)、附加工作臺(tái)及絲杠傳動(dòng) 單元，附加工作臺(tái)及絲杜傳動(dòng)單元平行且分別安裝于主工作臺(tái)上，附加工作臺(tái)上安裝有光 柵尺，絲杠傳動(dòng)單元包括滑軌、絲杠及絲母，滑軌的頭部固定安裝有固定測(cè)量塊，滑軌上滑 動(dòng)安裝有移動(dòng)測(cè)量塊，且移動(dòng)測(cè)量塊固定于絲母上，移動(dòng)測(cè)量塊上安裝有光柵尺讀數(shù)頭，所 述光柵尺讀數(shù)頭位于光柵尺的上方，且二者互相平行，光柵尺讀數(shù)頭的輸出端與上位機(jī)電 氣連接，絲杠的與伺服電機(jī)的輸出軸連接，伺服電機(jī)經(jīng)伺服驅(qū)動(dòng)器與PLC電氣連接，PLC與上 位機(jī)電氣連接。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的臥式智能長(zhǎng)度基準(zhǔn)儀，其特征在于：所述絲杠與調(diào)整手輪連 接，調(diào)整手輪用于移動(dòng)測(cè)量塊的位置微調(diào)。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的臥式智能長(zhǎng)度基準(zhǔn)儀，其特征在于:所述移動(dòng)測(cè)量塊及滑軌的 對(duì)應(yīng)位置處分別安裝有限位開(kāi)關(guān)及限位擋塊。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的臥式智能長(zhǎng)度基準(zhǔn)儀，其特征在于:所述附加工作臺(tái)上設(shè)置有 零位塊。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的臥式智能長(zhǎng)度基準(zhǔn)儀，其特征在于:所述固定測(cè)量塊與移動(dòng)測(cè) 量塊的端面上均設(shè)置有測(cè)量指示燈。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的臥式智能長(zhǎng)度基準(zhǔn)儀，其特征在于:所述上位機(jī)帶有雙向顯示 屏，兩塊顯示屏分別位于主工作臺(tái)的兩端。7. 根據(jù)權(quán)利要求1-6任一所述的臥式智能長(zhǎng)度基準(zhǔn)儀，其特征在于:所述滑軌的尾部安 裝有光電開(kāi)關(guān)，光電開(kāi)關(guān)的輸出端與上位機(jī)電氣連接。8. 根據(jù)權(quán)利要求1-6任一所述的臥式智能長(zhǎng)度基準(zhǔn)儀，其特征在于:所述主工作臺(tái)及附 加工作臺(tái)均為大理石臺(tái)。
【文檔編號(hào)】G01B11/02GK205655801SQ201620451567
【公開(kāi)日】2016年10月19日
【申請(qǐng)日】2016年5月18日 公開(kāi)號(hào)201620451567.5, CN 201620451567, CN 205655801 U, CN 205655801U, CN-U-205655801, CN201620451567, CN201620451567.5, CN205655801 U, CN205655801U
【發(fā)明人】王路君, 王帝
【申請(qǐng)人】王帝