CN101122455A - 数显测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种测量用的数显测量装置，包括一副大数测量量装置，其测量范围为整个数显测量装置的测量范围，它将整个数显测量装置的测量范围粗分为若干测量小段，并能将各测量小段的位置一一对应地标定于其上；另一副为小数测量量装置，其测量范围大于最大的一个测量小段；还包括一个通过大数测量量装置的测量量和小数测量量装置的测量量计算得出总测量结果的计算装置。本发明最适合在数显卡尺上运用，数显卡尺的大数测量量装置为固化于尺身上等距间隔的不等深凹槽和感知凹槽深度的电容传感器；数显卡尺的小数测量量装置为感知尺框卡爪在凹槽间距内移动距离的百分表。本发明将测量量分解成大、小数，进行累加计数，实现了绝对测量。

Description

数显测量装置

(一)技术领域：

本发明涉及到一种测量工具，具体说是数显测量装置。

(二)背景技术：

现有一般的数显测量装置都是采用一空间位移量传感器，如果这种数显测量装置的测量精度高，则响应速度慢；若使其响应速度快，则必须降低其测量精度。因此现有的数显测量装置无法达到既快又准的测量要求。

另外现有的数显测量装置都是采用增量传感器，因此在测量时容易因外界信号的干扰而发生错误。

再则，采用电容传感器的数显测量装置，其测量范围往往大于容栅的1/2节距，因此其测量与空间位置不是一一对应的绝对测量，只能采用增量测量。

例如采用电容原理制作的数显卡尺的传感器，它由动栅和定栅电路两部份组成，一般的数显卡尺的定、动栅分别固装于尺身和尺框上。由动栅和定栅构成的传感器为增量传感器，随着尺框在尺身上的移动，动栅和定栅相对感应出移动的距离，并通过液晶显示屏给予显示。

传统数显卡尺已应用多年，其间经过了多次的改良，性能和精度不断提高，但由于其传统的设计结构，因此存在不可避免的缺陷：

1、传统数显卡尺是在超过一个1/2节距外的相对测量，而非绝对测量，因此一一对应的关系不稳定，当尺框在尺身上的移动速度加快时，容栅传感器来不及感知经过的第几个节距，显示的距离数据存在偏差。

2、也是由于传统数显卡尺是在超过一个节距外的相对测量，其对环境的要求也比较高，比如说周围环境的瞬间电脉冲，都会造成测量结构的不准确。

3、再就是传统数显卡尺的密封问题，当动、定栅之间侵入导电介质时，将不能正常工作。为了提高数显卡尺的工作可靠性，大多数工程技术人员采用将动或者定栅安装在一个密封的腔体中，使其与外部环境隔离，达到有效防护的目的，如深圳联思公司陈其良等人的“一种电容式数显卡尺(专利号：98116518.4)”专利和赵志强，赵飚等人的“滚动电容数显卡尺(公开号：CN1415931A)”就是这个思路的典型代表。但尺身上的动栅或者定栅是裸露的无法密封，还是不能达到完全密封的效果。

(三)发明内容：

针对各种传统数显卡尺存在的问题，本发明的目的是公开一种能够对被测量空间量快速测量的数显测量装置。

能够实现上述目的的数显测量装置，包括用于测量空间位移量的测量装置，所不同的是所述用于测量空间位移量的测量装置为两付，所述空间位移量包括测量领域内所有需要测量的距离、深度、角度等量。

两付测量装置之一为大数测量量装置，其测量范围为整个数显测量装置对于距离、深度、角度等的测量范围，它将整个数显测量装置的测量范围粗分为若干测量小段，测量时大数测量量装置标定出待测点对应的测量小段，最好是将测量范围划分为相同的若干测量小段，各测量小段的位置可以一一对应地标定于大数测量量装置上。

第二付为小数测量量装置，其测量范围大于大数测量装置中最大的一个测量小段，测量时小数测量量装置测量出待测点相对于被标定的测量小段的位置，小数测量量装置最好能够将其测量范围内的空间位置一一对应地标定于其上。本发明还包括一个将大数测量量装置的测量量和小数测量量装置的测量量相加得出总测量结果的计算装置。

可以这样理解上述的发明设计思路，用一简单的例子：将一个测量值分解成大小数，如126mm，大数基数设为10mm(即所谓相同的测量小段)，大数值为12(即第12个测量小段)，小数值为6，最后的结果通过计算装置用12*10+6运算法则累加即可。所述大数测量量装置可以采用结构简单、工艺成熟、价格便宜的容栅数显测量装置，如果要做到绝对测量，则容栅数显测量装置的1/2节距应大于或者等于数显测量装置的大数测量范围，或大数测量量装置使用具有绝对测量功能的传感器。

所述小数测量量装置同样可以使用容栅数显测量装置，同样，如果要做到绝对测量，容栅数显测量装置的1/2节距应大于或者等于最大一个数显测量装置的小数测量范围或小数测量量装置使用具有绝对测量功能的传感器。

所述数显测量装置可以在(高防护)数显卡尺上广泛运用。

在(高防护)数显卡尺上，大数测量装置还可以采用其他的方法，比如说可以将大数测量量装置划分为固化于尺身上与每一测量小段一一对应的标识标志，如果这些标识标志无法直接观测，则大数测量量装置还可包括可一一识别上述标识标志的识别装置，该识别装置一般装于尺框上。

所述标识标志可以采取很多方式方法，比如说磁点位、光感应、孔位、槽位等，经过选择，标识标志采用在尺身内或者尺身上间隔标定不同深度的凹槽最为简便实用，与此相对应，所述识别装置为与凹槽配合的活动卡销及测量活动卡销在凹槽内位移量的测量装置。不同的凹槽深度对应着不同的测量长度，活动卡销在各个凹槽深度内的位移量不同，测量装置测出不同的深度再转换成实际的大数长度。所述凹槽的间隔距离可以不同，但是为了制造和使用上的方便，所述凹槽的间隔距离最好制成相等。

测量活动卡销位移量的测量装置可以使用容栅数显测量装置，包括在与凹槽深度方向上相互偶合的电容传感器及其电路，电容传感器的定栅固定在尺框内，电容传感器的动栅在尺框内与活动卡销连接。由于凹槽深度的差距不大，可以保证限制在电容传感器的1/2节距内。

由于活动卡销跟随尺框移动，活动卡销不停地在尺身内或者尺身上和凹槽内滑动，为避免活动卡销和凹槽因滑动而造成的磨损，影响测量结果，因此尺框上还设有将活动卡销与凹槽分离的按扭，当要将活动卡销滑动时，启动按扭将活动卡销与凹槽、尺身分离，当要接近测量位置时再放开按扭，使活动卡销落入对应凹槽中。

大数测量量装置没有完全测量完的测量量由小数测量量装置来完成，小数测量装置依靠数显卡尺的尺身卡爪和尺框卡爪夹合实现，小数测量装置包括平行于尺身、弹性外伸于尺框的测杆及其识别测杆位移量的测量装置，与尺框分离的尺框卡爪与测杆的外伸端头固连。

小数测量量装置使用的是另一套容栅数显测量装置，包括在尺身方向上相互偶合的电容传感器及其电路，电容传感器的定栅固定在尺框内，电容传感器的动栅在尺框内与测杆连接。实际上上述结构的小数测量量装置为一百分表结构，测量时尺框卡爪的压缩量由该百分表感应和捕捉。如果将小数测量量界定在10毫米之内，则同样可以保证该距离处于容栅数显测量装置的1/2节距内，实现绝对测量。

为方便地控制尺框卡爪，尺框内还安设有水平移动的小数测量拉杆，小数测量拉杆的一端外伸于尺框与尺框卡爪连接，其另一端与尺框上的小数测量拉手连接。

运用本发明数显测量装置的数显卡尺可以采用目前具有高防护、高密封的数显卡尺，只要在本发明数显测量装置的尺框与尺身之间的活动卡销周围设置上密封套，在外露于尺框的测杆部位套装上防尘套，就可以实现本发明数显测量装置的全密封结构。

本发明的优点：

1、开创了测量领域一种全新测量概念，将测量量分解成大、小数，因此可以达到既快又准的测量要求。

2、容易实现绝对测量。

3、本发明中的数显卡尺的大小数测量装置都集中于尺框内，没有裸露的电器元件，电器元件、传感器和环境完全隔离，能达到很高的防护等级。

4、在作外径固定尺寸测量时具有恒定的测量力，可以提高测量精度。

5、固定大数值后只操作小数测量装置，在作批量检测时可以大大提高测量速度。

6、由于每个大数测量点可以进行示值修正，大数检测点的检测精度可以达到0.005毫米，小数检测实际上是一个高精度的百分表，全程精度也可以达到0.01毫米，定点检测可以替代千分尺。

(四)附图说明：

图1为本发明的一种实施方式的正面结构示意图。

图2为图1实施方式的后视图。

图3为图1实施方式的结构剖示图。

图4为本发明另一种实施方式的正面结构示意图。

图5是图4实施方式的后视图。

图6是图5的俯视图。

图7图4实施方式的尺框局部剖示图。

图号标识：1、尺身；2、凹槽；3、尺框；4、大数测量定栅；5、大数测量动栅；6、活动卡销；7、按扭；8、测杆；8-1、大数测杆；9、尺框卡爪；10、小数测量定栅；11、小数测量动栅；12、小数测量拉杆；13、小数测量拉手；14、密封套；15、防尘套；16、大数标尺；17、液晶屏；18、导电按钮；19、电池盖；20、深度尺；21、公共定栅。

(五)具体实施方式：

在图1所示实施方式中，本发明数显测量装置为数显卡尺，包括尺身1和在尺身1上配合滑动的尺框3；尺身1正面内槽中设有大数标尺16，沿尺身1的向后方向大数标尺16顶面与尺身1呈斜度，大数标尺16顶面上垂直于尺身1开设有间隔等距等深的凹槽2，所述间隔设置为10毫米。

如1、图2、图3所示，尺框3是由尺身1两侧的前后外壳组成的封闭壳体，尺框3的正面壳体上设有液晶屏17、导电按钮18和电池盖19，所述液晶屏17、导电按钮18和电池盖19均采用密封手段与尺框3正面壳体安装。

如图3所示，尺框3壳体内设有两副测量装置分别为大数测量量装置和小数测量量装置，大数测量量装置包括大数标尺16和尺框3上可识别大数标尺16的不同凹槽2深度的识别装置，识别装置包括与凹槽2配合的活动卡销6及测量活动卡销6位移量的测量装置。测量活动卡销6位移量的测量装置具体为容栅数显测量装置，由在凹槽2深度方向上相互偶合的电容传感器及其电路构成，电容传感器的大数测量定栅4固定在尺框3正面外壳内的支座上，电容传感器的大数测量动栅5在尺框3内固定在水平状活动卡销6上，活动卡销6安装在垂直方向的浮动弹片上，浮动弹片将活动卡销6下压配合在大数标尺16上的凹槽2中。

如图3所示，小数测量量装置包括弹性外伸于尺框3、且平行于尺身1的测杆8及其识别测杆8位移量的测量装置，识别测杆8位移量的测量装置也为容栅数显测量装置，包括在尺身1方向上相互偶合的电容传感器及其电路，电容传感器的小数测量定栅10固定在尺框3背面外壳内的支座上，电容传感器的小数测量动栅11在尺框3内与测杆8固定连接，测杆8在水平弹簧的作用下其端部外伸于尺框3，在尺身1背面，与尺框3分离的尺框卡爪9通过支座与测杆8的外伸端头固连。

如图1、图2所示，尺身1下方的尺框3内设有平行于尺身1移动的小数测量拉杆12，小数测量拉杆12的前部伸出尺框3外，其端头与尺框卡爪9固连，小数测量拉杆12的后端在尺框3内与尺框3上的小数测量拉手13连接，小数测量拉手13可以被外力拉动。如图2所示，尺身1后面的直槽内卡嵌的是深度尺20，深度尺20的前端与尺框卡爪9固连。

如图2、图3所示，测杆8的外伸端部套装有防尘套15，防尘套15的两端限位在尺框3与尺框卡爪9连接支座之间；如图3所示，活动卡销6上套装有密封套14，密封套14的两端限位在尺身1与小数测量动栅11之间。

在图4所示另一种实施方式中，与图1所示实施方式大同小异，其区别在于：

1、大数标尺16即为尺身1本身，尺身1顶面上垂直于尺身1开设有间隔等距深度递增的凹槽2，所述间隔同样设置为10毫米，如图4、图5、图6、图7所示。

2、尺框3设置在尺身1的正面，与尺框3分离的尺框卡爪9之外径卡爪内藏于尺框3内，测杆8的外伸端部在尺身1的正面与尺框卡爪9之内径卡爪通过支座固连，如图4、图5、图6、图7所示。

3、在尺框3内部，小数测量定栅10和大数测量定栅4为共用的一个公共定栅21，如图7所示。

4、大数测量量装置包括弹性外伸于尺框3、且垂直于尺身1的大数测杆8-1及其识别大数测杆8-1位移量的测量装置，大数测杆8-1的外伸端部背侧固连的是与凹槽2配合的垂直活动卡销6，识别大数测杆8-1位移量的测量装置也为容栅数显测量装置，包括在尺身1垂直方向上相互偶合的电容传感器及其电路，电容传感器的大数测量定栅4即公共定栅21固定在尺框3内的支座上，电容传感器的大数测量动栅5在尺框3内与大数测杆8-1固定连接，大数测杆8-1在垂直弹簧的作用下将大数测杆8-1向尺框3内拉，使大数测杆8-1上的活动卡销6始终卡压在凹槽2内，如图7所示。

5、大数测量量装置中的大数测杆8-1的下端伸出尺框3外与按钮7连接，顶压按钮7可以使大数测杆8-1上抬，人为将活动卡销6与凹槽2分离，利于尺框3在尺身1上滑动，如图7所示。

6、尺框3上的大数测杆8-1下伸端口处设有密封圈。

在上述两种实施方式中，尺框3内还设有将大数测量量装置得到的大数与小数测量量装置得到的小数进行累加计算的计算装置，计算装置运算的最后结果显示在液晶屏17上。

Claims (17)

1.数显测量装置，包括用于测量空间位移量的测量装置，其特征在于所述用于测量空间位移量的测量装置为两付：

①、一付为大数测量量装置，其测量范围为整个数显测量装置的测量范围，它将整个数显测量装置的测量范围粗分为若干测量小段，测量时大数测量量装置标定出待测点对应的测量小段；

②、另一付为小数测量量装置，其测量范围大于最大的一个测量小段，测量时小数测量量装置测量出待测点相对于被标定的测量小段的位置；

③、还包括一个通过大数测量量装置的测量量和小数测量量装置的测量量计算得出总测量结果的计算装置。

2.根据权利要求1所述的数显测量装置，其特征在于：大数测量装置能将各测量小段的位置一一对应地标定于其上。

3.根据权利要求1所述的数显测量装置，其特征在于：小数测量量装置能将其测量范围内的空间位置一一对应地标定于其上。

4.根据权利要求1～3中任何一项所述的数显测量装置，其特征在于：所述大数测量量装置为具有绝对测量功能的传感器，或为容栅数显测量装置，且容栅数显测量装置的1/2节距大于或等于数显测量装置的测量范围。

5.根据权利要求1～3中任何一项所述的数显测量装置，其特征在于：所述小数测量量装置为容栅数显测量装置。

6.根据权利要求1～3中任何一项所述的数显测量装置，其特征在于：小数测量量装置为容栅数显测量装置，且容栅数显测量装置的1/2节距大于或等于最大一个小数测量量装置的测量范围；或小数测量量装置为具有绝对测量功能的传感器。

7.根据权利要求1～3中任何一项所述的数显测量装置，其特征在于：所述数显测量装置为数显卡尺。

8.根据权利要求7所述的数显测量装置，其特征在于：大数测量量装置包括固化于尺身(1)上与每一测量小段一一对应的标识。

9.根据权利要求8所述的数显测量装置，其特征在于：大数测量量装置还包括尺框(3)上可一一识别固化于尺身(1)上标识的识别装置。

10.根据权利要求9所述的数显测量装置，其特征在于：所述标识为在尺身(1)内或者尺身(1)上间隔标定的不同深度的凹槽(2)；所述识别装置为与凹槽(2)配合的活动卡销(6)及测量活动卡销位移量的测量装置。

11.根据权利要求10所述的数显测量装置，其特征在于：测量活动卡销位移量的测量装置包括在凹槽(2)深度方向上相互偶合的电容传感器及其电路，电容传感器的大数测量定栅(4)固定在尺框(3)内，电容传感器的大数测量动栅(5)在尺框内与活动卡销(6)固连。

12.根据权利要求10所述的数显测量装置，其特征在于：凹槽(2)的间隔等距。

13.根据权利要求11所述的数显测量装置，其特征在于：尺框(3)上还设有将活动卡销(6)与凹槽(2)分离的按扭(7)。

14.根据权利要求7所述的数显测量装置，其特征在于：小数测量量装置包括弹性外伸于尺框(3)、且平行于尺身(1)的测杆(8)及其识别测杆(8)位移量的测量装置，与尺框(3)分离的尺框卡爪(9)与测杆(8)的外伸端头固连。

15.根据权利要求14所述的数显测量装置，其特征在于：识别测杆(8)位移量的测量装置包括另一套在尺身(1)方向上相互偶合的电容传感器及其电路，电容传感器的小数测量定栅(10)固定在尺框(3)内，电容传感器的小数测量动栅(11)在尺框(3)内与测杆(8)固定连接。

16.根据权利要求15所述的数显测量装置，其特征在于：尺框(3)内安设有水平移动的小数测量拉杆(12)，小数测量拉杆(12)的一端外伸于尺框(3)与尺框卡爪(9)连接，其另一端与尺框(3)上的小数测量拉手(13)连接。

17.根据权利要求16所述的数显测量装置，其特征在于：所述数显卡尺为高防护数显卡尺，在尺框(3)与尺身(1)之间设有套装于活动卡销(6)上的密封套(14)，尺框(3)外的测杆(8)上套装有防尘套(15)。

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