CN101701792A

CN101701792A - 量块自动检定系统及检定方法

Info

Publication number: CN101701792A
Application number: CN200910246029A
Authority: CN
Inventors: 古耀达; 郭彤; 周伦彬; 高顺民; 黄志斌; 蔡永洪; 林冬青; 杨昭信
Original assignee: Guangzhou City Institute Of Measurement Detection Technology
Current assignee: GUANGZHOU INSTITUTE OF MEASURING AND TESTING TECHNOLOGY
Priority date: 2009-11-20
Filing date: 2009-11-20
Publication date: 2010-05-05
Anticipated expiration: 2029-11-20
Also published as: CN101701792B

Abstract

本发明公开了一种量块自动检定系统及检定方法，该检定方法包括如下步骤：A、将待检定量块置于工作台；B、通过摄像头对待检定量块进行摄像并将所摄影像输入信号处理装置，由信号处理装置进行处理并判定待检定量块的初步尺寸，并以此选定对应的标准量块；C、调整测头使其靠近待检定量块，并将激光干涉装置所产生的信号输入信号处理装置，并与B步骤中所选定标准量块的尺寸值进行比较，确定该待检定量块的实际尺寸或误差。本发明可以实现量块的自动检定，并可由系统自动选定对应的标准量块，效率更高，工作量小。

Description

量块自动检定系统及检定方法

技术领域

本发明涉及一种量块自动检定系统及检定方法。

背景技术

传统的量块检定系统大多是目视仪器，以光谱灯氪灯作为光源，量块测量不仅需要用肉眼判读干涉条纹、读取环境测量仪器的读数，还需要经过繁琐、复杂的计算，而且测量不确定度受到限制。国内在量块检定系统的研制方面做了大量的艰苦工作，主要有基于非接触式小数重合法原理的光波干涉仪和接触式激光量块测长仪，以及用于3等及以下量块测量的仪器。现在工业领域中最常用的立式接触式干涉仪，是以光波干涉原理为基础，以微小尺寸变化转换成干涉条纹的移动和测量的方法。

传统的量块检定系统存在以下不足：

1、由干涉条纹标尺结构特点，决定了原有干涉仪在设定标准块零位后，测量范围是±200μm，只能采取近乎“一对一”的测量策略，即一个标准块对应一个被检量块，同时需要根据被检量块的尺寸和标准量块的尺寸，手工进行量块的分类和排序；这样大大限制了检定效率的提高；

2、量块这样的高精度量具，对检定的环境要求高，如温度等因素对其测量精度影响很大；

3、量块检定时是通过目视观察瞄准读数，易引入瞄准读数误差，而且测量数据繁多，判别量块等级的工作量大。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种量块自动检定系统及检定方法，本发明可以实现量块的自动检定，并可由系统自动选定对应的标准量块，效率更高，工作量小。

其技术方案如下：

一种量块自动检定系统，包括工作台、激光干涉装置及信号处理装置，还包括有摄像头，激光干涉装置包括测头，测头设于工作台的上方且与工作台相对，摄像头朝向工作台的上方，激光干涉装置及摄像头均与信号处理装置连接。

本发明所采用的量块自动检定方法包括如下步骤：

A、将待检定量块置于工作台；B、通过摄像头对待检定量块进行摄像并将所摄影像输入信号处理装置，由信号处理装置进行处理并判定待检定量块的初步尺寸，并以此选定对应的标准量块；C、调整测头使其靠近待检定量块，并将激光干涉装置所产生的信号输入信号处理装置，并与B步骤中所选定标准量块的尺寸值进行比较，确定该待检定量块的实际尺寸或误差。

本发明由于加设有摄像头，并由信号处理装置对摄像头所输出的影像进行预处理，以确定待检定量块的初步尺寸，并根据该初步尺寸选定相应的标准量块，在测量时可以实现“一对多”的检测，克服现有量块检定系统中“一对一”检测所带来的缺陷，检定的效率更高；另一方面，通过摄像头将待检定量块的影像输入信号处理装置，而不是通过人工的方式进行观测，降低了检定时的劳动强度，精度更高。

在所述A步骤之前还有如下步骤：

a：将标准量块置于工作台上；b、通过摄像头对标准量块进行摄像并将所摄影像输入信号处理装置，由信号处理装置进行处理并判定该标准量块的初步尺寸；c、调整测头使其靠近标准量块，并将激光干涉装置所产生的信号输入信号处理装置，并将该标准量块的尺寸值进行储存。

前述步骤主要是用于对系统中的标准量块的数值进行校正，因为本发明所涉及的是一种高精度的检测，但系统在使用一段时间之后，由于其所处环境、系统误差等因素，会导致系统中所存储的标准量块的尺寸值存在偏差；所以，为保证检定的准确性，需要根据需要定期或不定期的对系统中的标准量块的数值进行校正。

前述技术方案进一步细化的技术方案可以是：

还包括有立柱、滑块及定位旋钮，所述激光干涉装置固定在滑块上，滑块设于立柱上并能相对于立柱滑动，定位旋钮设于立柱与滑块之间。激光飘渺装置可通过滑块来调整其高度，在调整到位后可通过定位旋钮进行锁定。

所述激光干涉装置还包括有壳体、输入耦合器、参考用角耦棱镜、分光镜、测量用角耦棱镜及传输光纤，测量用角耦棱镜通过测杆与所述测头连接且能相对于壳体滑动；输入耦合器、分光镜、参考用角耦棱镜及传输光纤之间形成参考光传输线路，输入耦合器、测量用角耦棱镜、分光镜、传输光纤之间形成测量光传输线路，传输光纤与所述信号处理装置连接，在分光镜与传输光纤之间还设有反光棱镜。激光通过输入耦合器进入，激光经分光镜、参考用角耦棱镜、反光棱镜后从传输光纤输出作为参考光信号，激光同时经分光镜、测量用角耦棱镜、分光镜、反光棱镜后从传输光纤输出作为测量光信号，信号处理装置对参考光信号及测量光信号进行比对，以确定测量用角耦棱镜移动的距离，进而确定待检定量块的尺寸。

在所述壳体内设有温度传感器，该温度传感器与所述信号处理装置连接。在对量块进行检定时，温度传感器可将系统所处的温度传输至信号处理装置，由信号处理装置根据系统所处温度对所检定的值进行修正，以克服系统温度对检定精度造成的影响。

所述激光干涉装置还包括有对所述测头进行驱动的驱动机构，该驱动机构与所述信号处理装置连接。在所述C步骤中，在调整测头位置时，信号处理装置对测头的移动距离进行实时的记录。

所述信号处理装置可包括计算机及信号处理箱，在信号处理装置中设有量块识别模块、动作控制模块、校对模块、测量模块、存储模块、数据处理模块。

综上所述，本发明的优点是：本发明可以实现量块的自动检定，并可由系统自动选定对应的标准量块，效率更高，工作量小。

附图说明

图1是本发明实施例中，量块检定系统的结构示意图；

图2是激光干涉装置的结构示意图；

图3是信号处理装置的原理框图；

附图标记说明：

1、工作台，2、激光干涉装置，3、信号处理装置，4、信号处理箱，5、计算机，6、摄像头，7、测头，8、立柱，9、滑块，10、定位旋钮，11、壳体，12、输入耦合器，13、参考用角耦棱镜，14、分光镜，15、测量用角耦棱镜，16、传输光纤，17、反光棱镜，18、温度传感器，19、动作控制模块，20、系统设置模块，21、实时显示模块，22、校对模块，23、测量模块，24、存储模块，25、数据处理模块，26、不确定度计算模块，27、打印模块，28、历史查询模块，29、帮助模块，30、待检定量块，31、测杆，32、量块识别模块。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明：

如图1至图3所示，一种量块自动检定系统，包括工作台1、激光干涉装置2及信号处理装置3，还包括有摄像头6，激光干涉装置2包括测头7，测头7设于工作台1的上方且与工作台1相对，摄像头6朝向工作台1的上方，激光干涉装置2及摄像头6均与信号处理装置3连接。

其中，该系统还包括有立柱8、滑块9及定位旋钮10，所述激光干涉装置2固定在滑块9上，滑块9设于立柱8上并能相对于立柱8滑动，定位旋钮10设于立柱8与滑块9之间；所述激光干涉装置2还包括有壳体11、输入耦合器12、参考用角耦棱镜13、分光镜14、测量用角耦棱镜15及传输光纤16，测量用角耦棱镜15通过测杆31与所述测头7连接且能相对于壳体11滑动；输入耦合器12、分光镜14、参考用角耦棱镜13及传输光纤16之间形成参考光传输线路，输入耦合器12、测量用角耦棱镜15、分光镜14、传输光纤16之间形成测量光传输线路，传输光纤16与所述信号处理装置3连接；在所述壳体11内设有温度传感器18，该温度传感器18与所述信号处理装置3连接；所述激光干涉装置2还包括有对所述测头7进行驱动的驱动机构，该驱动机构与所述信号处理装置3连接。

所述信号处理装置3可包括计算机5及信号处理箱4，在信号处理装置3中设有量块识别模块32、动作控制模块19、校对模块22、测量模块23、存储模块24、数据处理模块25、历史查询模块28、帮助模块29、系统设置模块20、实时显示模块21、不确定度计算模块26及打印模块27；其中：

量块识别模块32用于采集摄像头6的影像来初步识别量块的初步尺寸值；动作控制模块19用于控制驱动机构的动作，且具有状态复位、手动/自动状态选择、启动测量、靠近、测量、暂停、重新测量等功能；校对模块22用于根据量块识别模块32识别的量块初步尺寸或数值输入标准量块，并能根据输入被检量块的数值或范围，自动提示标准量块，按照输入校对次数进行校对；测量模块23能选择手动/自动两种状态，输入测量次数，选择被测对象类型，以量块标称值列表或勾选的形式选择被测对象范围及其标称，可选、可删；存储模块24用于保存被检仪器的送检单据编号、证书单位、证书单号、原始记录号、仪器型号规格、仪器编号、检测时间、检测人员、温度、湿度等信息，可通过数据库形式查寻。分类实时存储过程数据信息并生成可被重复调用的文件，并留有相应的数据输出接口，做实验后续数据处理或验证用途，数据以“年月日+原始记录号”形式保存并可以修改；数据处理模块25用于显示量块定级评定的图标、数据等依据，其中数据依据可修改编辑，得到的测量结果包括“量块标称值、长度、长度变动量、长度稳定性、平面度、研合性等(可勾选)”，对检测结果进行等级评定，同时可输入精度等级和公差值，计算机自动给出量块的评定等级；历史查询模块28用于按字段或时间等查询历史检测文件；系统设置模块20用于对系统进行设置，如设置被测对象类型选择、测速等；实时显示模块21能实时显示干涉仪状态，测头类型、位置，并有操作提示，并以图片、文字、动画等形式实现简单可视化；不确定度计算模块26用于对主要的不确定度分量计算，对分量合成及扩展不确定度计算，并生成可编辑的不确定度报告；打印模块27用于实时打开、保存文件，按模板生成证书封面、证书首页、证书内页，调入检测数据、被检仪器的送检单据编号、证书单位、证书单号、原始记录号、仪器型号规格、仪器编号、检测时间、检测人员、温度、湿度、不确定度等信息，可添加证书内页、打印WORD格式的附件。能对量块标称值、长度、长度变动量、长度稳定性、平面度、研合性(可勾选)等测量结果进行打印预览，还可以重复编辑、打印。具有电子签名功能(在制定位置插入调用图片)，可打印检定证书。

本实施例中，采用的量块自动检定方法包括如下步骤：

A、将待检定量块30置于工作台1；

B、通过摄像头6对待检定量块30进行摄像并将所摄影像输入信号处理装置3，由信号处理装置3进行处理并判定待检定量块30的初步尺寸，并以此选定对应的标准量块；

C、调整测头7使其靠近待检定量块30(在调整测头7位置时，信号处理装置3对测头7的移动距离进行实时的记录)，并将激光干涉装置2所产生的信号输入信号处理装置3，并与B步骤中所选定标准量块的尺寸值进行比较，确定该待检定量块30的实际尺寸或误差。

操作者可根据需要，定期或不定期的对本实施例所述检定系统进行校正，即在所述A步骤之前还有如下步骤：

a：将标准量块置于工作台1上；b、通过摄像头6对标准量块进行摄像并将所摄影像输入信号处理装置3，由信号处理装置3进行处理并判定该标准量块的初步尺寸；c、调整测头7使其靠近标准量块，并将激光干涉装置2所产生的信号输入信号处理装置3，并将该标准量块的尺寸值进行储存。

光干涉装置的工作原理是：激光通过输入耦合器12进入，激光经分光镜14、参考用角耦棱镜13、反光棱镜17后从传输光纤16输出作为参考光信号，激光同时经分光镜14、测量用角耦棱镜15、分光镜14、反光棱镜17后从传输光纤16输出作为测量光信号，信号处理装置3对参考光信号及测量光信号进行比对，以确定测量用角耦棱镜15移动的距离，进而确定待检定量块30的尺寸。

本实施例由于加设有摄像头6，并由信号处理装置3对摄像头6所输出的影像进行预处理，以确定待检定量块30的初步尺寸，并根据该初步尺寸选定相应的标准量块，在测量时可以实现“一对多”的检测，克服现有量块检定系统中“一对一”检测所带来的缺陷，检定的效率更高；另一方面，通过摄像头6将待检定量块30的影像输入信号处理装置3，而不是通过人工的方式进行观测，降低了检定时的劳动强度，精度更高。

以上仅为本发明的具体实施例，并不以此限定本发明的保护范围；在不违反本发明构思的基础上所作的任何替换与改进，均属本发明的保护范围。

Claims

1.一种量块自动检定系统，包括工作台、激光干涉装置及信号处理装置，其特征在于，还包括有摄像头，激光干涉装置包括测头，测头设于工作台的上方且与工作台相对，摄像头朝向工作台的上方，激光干涉装置及摄像头均与信号处理装置连接。

2.如权利要求1所述量块自动检定系统，其特征在于，还包括有立柱、滑块及定位旋钮，所述激光干涉装置固定在滑块上，滑块设于立柱上并能相对于立柱滑动，定位旋钮设于立柱与滑块之间。

3.如权利要求1所述量块自动检定系统，其特征在于，所述激光干涉装置还包括有壳体、输入耦合器、参考用角耦棱镜、分光镜、测量用角耦棱镜及传输光纤，测量用角耦棱镜通过测杆与所述测头连接且能相对于壳体滑动；输入耦合器、分光镜、参考用角耦棱镜及传输光纤之间形成参考光传输线路，输入耦合器、测量用角耦棱镜、分光镜、传输光纤之间形成测量光传输线路，传输光纤与所述信号处理装置连接。

4.如权利要求3所述量块自动检定系统，其特征在于，在所述壳体内设有温度传感器，该温度传感器与所述信号处理装置连接。

5.如权利要求3所述量块自动检定系统，其特征在于，所述激光干涉装置还包括有对所述测头进行驱动的驱动机构，该驱动机构与所述信号处理装置连接。

6.如权利要求1至5中任一项所述量块自动检定系统，其特征在于，所述信号处理装置中设有量块识别模块、动作控制模块、校对模块、测量模块、存储模块、数据处理模块。

7.量块自动检定方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

A、将待检定量块置于工作台；

B、通过摄像头对待检定量块进行摄像并将所摄影像输入信号处理装置，由信号处理装置进行处理并判定待检定量块的初步尺寸，并以此选定对应的标准量块；

C、调整测头使其靠近待检定量块，并将激光干涉装置所产生的信号输入信号处理装置，并与B步骤中所选定标准量块的尺寸值进行比较，确定该待检定量块的实际尺寸或误差。

8.如权利要求7所述量块自动检定方法，其特征在于，在所述A步骤之前还有如下步骤：

a：将标准量块置于工作台上；

b、通过摄像头对标准量块进行摄像并将所摄影像输入信号处理装置，由信号处理装置进行处理并判定该标准量块的初步尺寸；

c、调整测头使其靠近标准量块，并将激光干涉装置所产生的信号输入信号处理装置，并将该标准量块的尺寸值进行储存。

9.如权利要求7所述量块自动检定方法，其特征在于，在所述C步骤中，在调整测头位置时，信号处理装置对测头的移动距离进行实时的记录。