CN102252600A - 基于电容传感器的圆柱度误差测量方法及测量装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于电容传感器的圆柱度误差的测量方法及所用的测量装置，该方法先将两个标准的不同直径的圆柱体放入到电容式传感器中，测量电路中的电容式传感器从两个标准的不同直径的圆柱体上获得检测的电容数值，测得的二个电容数值Cmin和Cmax，被测圆柱型工件圆柱度公差所对应的电容数值的范围C是：Cmin≤C≤Cmax；再将被测圆柱型工件放入电容式传感器中，测量电路中的电容式传感器从被测圆柱型工件上获得检测的电容数值，如果测得的电容数值C在Cmin≤C≤Cmax范围内，则被测圆柱型工件的圆柱度合格；如果测得的电容数值C不在Cmin≤C≤Cmax范围内，则被测圆柱型工件的圆柱度不合格，本发明还提供了一种电容式传感器结构的测量装置。

Description

基于电容传感器的圆柱度误差测量方法及测量装置
技术领域
本发明涉及一种圆柱度误差的测量方法，特别涉及一种基于电容传感器的圆柱度误差的测量方法及测量装置。
背景技术
检测就是确定被测对象的量值而进行的测量，它是工业生产、国防建设、科学研究以及日常生活中的各个领域不可或缺的一项重要工作，检测质量的好坏不仅影响到企业的经济效益、人民生活水平质量的高低，甚至于能决定一个国家在全球工业环境中的地位。检测的目的主要是获得被测对象的有用表征定量信息，为整个生产控制过程和工艺设计过程提供可靠依据，例如对象的性能及状态等。
目前的圆柱度的测量方法综述：
圆柱度误差是指实际被测圆柱面对于其理想圆柱面的变动量，误差评定的前提是其理想圆柱面位置的确定，理想圆柱面的选取应满足最小条件，即使实际被测要素相对理想要素的最大变动量为最小。圆柱度误差的测量方法大体上分为两大类：1.理想要素比较原则，应用圆度仪或者是万能坐标测量机，使仪器的轴线与被测零件的轴线同轴，记录下回转一周过程中测量截面上所测点的半径差，此种方法符合圆柱度误差的定义，是一种比较理想的测量方法；2.特征参数近似法，使用V型块平板，坐标指示器等仪器，这种方法的精度和测量效率较低，而且存在测量力的影响，是一种近似的测量方法。
20世纪50年代，国外就出现了三坐标测量机，该设备应用范围广，可以作用于轴类零件、箱体、平面等复杂零件，能检测位置、距离、尺寸、角度、形状误差和位置误差等，功能齐全，历来有万能测量机之称。三坐标测量机不断自我发展与完善，在欧美等发达地区广泛应用和推广，据1992年全世界三坐标测量机的统计资料，欧美等发达国家拥有全世界三坐标测试仪总数的85％，为欧美机械行业的质量保证提供了有力的技术支持。
目前，数字图像技术在几何测量上的应用技术在国外已经成熟，德国Mahr、英国Tayler-Hobson、美国的OGP等公司均已生产出带有CCD测量头的非接触仪器，产品系列化不断升级，很好的满足了检测技术的需求。这种方法结合了光学成像技术和计算机图像处理技术，使测量的精度达到了较高的水准，测量时已被测对象作为检测和传递信息的手段或是载体，测量头实际上就是一个CCD摄像机，图像处理的目的是从图像中提取有用的信号，分析并且得到期望的被侧几何参数。
国内的第一台计算机控制的圆柱度测量仪是由北京机电研究院研制的，可用最小二乘法等评定圆柱度误差；新型五坐标回转体测量仪由大连理工大学开发成功，能测量圆度、锥度、圆柱度以及组合体类的回转零件内外型面的轮廓误差；东北大学机械工程学院自主开发研制“XWY-1”型行位误差测量仪，于1993年12月通过国家技术监督局鉴定。
光电塞规是一种新型的孔径专用检测仪器，主要由塞规测头、光电传感器和数字显示装置组成，对光电测长仪的合理应用是它的成功之处，相对于传统的塞规大大提高了测量的精度、使用的效率和其它功能，可以准确测出试件的圆度、锥度、圆柱度，还可以测孔的喇叭口、孔内局部凹凸、塌边、腰鼓度等。还有一种新型的应用光纤传感器的观点塞规，是使用反射式调制型光纤传感器，该传感器由接收光纤和发射光纤组成，利用接收光纤和被测物体相对位置变化时，接收光纤接收回来的光强也随之变化的原理来获得物体的位移量。美国Edmond公司和日本TOSOK公司的精密气动量仪，国内思科博生产的数字气动量仪，其分辨率都达到了0.1μm。数字式气动量仪可以实现绝对值的显示，测量结果可直接打印或者是存入计算机内，可编程并可实现自动化。
目前CCD测量技术在国内的研究还不太完整；光电塞规对于操作环境的要求较高，适用于测量室等环境下；气动量仪需要一个稳定的气源，这些都限制了在工厂等环境下对大规模的零件生产进行快速准确的测量。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于电容传感器的圆柱度误差的测量方法。
本发明的另一目的是提供一种实现上述测量方法所用的测量装置。
本发明之方法是：
先将两个标准的不同直径的圆柱体放入到电容式传感器中，测量电路中的电容式传感器从两个标准的不同直径的圆柱体上获得检测的电容数值，测得的二个电容数值Cmin和Cmax，被测圆柱型工件圆柱度公差所对应的电容数值的范围C是：Cmin≤C≤Cmax；
再将被测圆柱型工件放入电容式传感器中，测量电路中的电容式传感器从被测圆柱型工件上获得检测的电容数值，如果测得的电容数值C在Cmin≤C≤Cmax范围内，则被测圆柱型工件的圆柱度合格；如果测得的电容数值C不在Cmin≤C≤Cmax范围内，则被测圆柱型工件的圆柱度不合格。
所述测量电路是现有的常用电容测量电路，其具体电路结构在此不再赘述。
实现上述测量方法所用的测量装置为电容式传感器，该电容式传感器的结构是由底座、螺栓、弹簧卡头、测量辅助外电极、测量电路、测量主外电极、内电极、弹簧和绝缘垫片、绝缘层构成，底座内部为中空形式，螺栓从底座的底部穿过，螺栓上套设弹簧后螺接在弹簧卡头的底部，弹簧卡头上置放内电极，所述的内电极是标准圆柱体或被测圆柱型工件，测量主外电极和测量辅助外电极位于内电极的外周，测量辅助外电极间隔绝缘垫片设置在底座上，测量主外电极间隔绝缘层设置在测量辅助外电极之上，测量电路用于检测测量主外电极和测量辅助外电极与内电极之间的电容数值，测量主外电极的内表面积大于测量辅助外电极的内表面积，测量主外电极与内电极之间的电容数值是C1，测量辅助外电极与内电极之间的电容数值是C2，测量外电极与内电极之间的电容数值是C＝C1-C2，测量主外电极和测量辅助外电极二电极的设置是为了降低外部环境对测量数值的干扰。弹簧卡头和螺栓的设置是为了调整弹簧卡头之上的内电极与测量主外电极和测量辅助外电极之间的同轴度。
所述的底座、测量主外电极和测量辅助外电极的外周套设有护罩套筒。
本发明的有益效果是：本发明之方法检测速度快，检测精度高，所使用的电容式传感器温度稳定性好，结构简单，动态响应好，具有较高的抗干扰性，适合于各种工作环境。
附图说明
图1为本发明之电容式传感器的结构示意图。
具体实施方式
本发明之方法是：
先将两个标准的不同直径的圆柱体放入到电容式传感器中，测量电路中的电容式传感器从两个标准的不同直径的圆柱体上获得检测的电容数值，测得的二个电容数值为Cmin和Cmax，被测圆柱型工件圆柱度公差所对应的电容数值的范围C是：Cmin≤C≤Cmax；
将被测圆柱型工件放入电容式传感器中，测量电路中的电容式传感器从被测圆柱型工件上获得检测的电容数值，如果测得的电容数值C在Cmin≤C≤Cmax范围内，则被测圆柱型工件的圆柱度合格；如果测得的电容数值C不在Cmin≤C≤Cmax范围内，则被测圆柱型工件的圆柱度不合格。
所述测量电路是现有的常用电容测量电路，其具体电路结构在此不再赘述。
请参阅图1所示，实现上述测量方法所用的测量装置为电容式传感器，所述电容式传感器的结构是由底座1、螺栓2、弹簧卡头3、测量辅助外电极4、测量电路5、测量主外电极6、内电极7、弹簧8和绝缘垫片9、绝缘层10构成，底座1内部为中空形式，螺栓2从底座1的底部穿过，螺栓2上套设弹簧8后螺接在弹簧卡头3的底部，弹簧卡头3上置放内电极7，所述的内电极7是标准圆柱体或被测圆柱型工件，测量主外电极6和测量辅助外电极4位于内电极7的外周，测量辅助外电极4间隔绝缘垫片9设置在底座1上，测量主外电极6间隔绝缘层10设置在测量辅助外电极4之上，测量电路5用于检测测量主外电极6和测量辅助外电极4与内电极7之间的电容数值，测量主外电极6的内表面积大于测量辅助外电极4的内表面积，测量主外电极6与内电极7之间的电容数值是C1，测量辅助外电极4与内电极7之间的电容数值是C2，测量外电极与内电极7之间的电容数值是C＝C1-C2，测量主外电极6和测量辅助外电极4二电极的设置是为了降低外部环境对测量数值的干扰。弹簧卡头3和螺栓2的设置为了调整弹簧卡头3之上的内电极7与测量主外电极6和测量辅助外电极4之间的同轴度。
所述的底座1、测量主外电极6和测量辅助外电极4的外周套设有护罩套筒11。

Claims (3)

1.一种基于电容传感器的圆柱度误差的测量方法，该方法是：
先将两个标准的不同直径的圆柱体放入到电容式传感器中，测量电路中的电容式传感器从两个标准的不同直径的圆柱体上获得检测的电容数值，测得的二个电容数值Cmin和Cmax，被测圆柱型工件圆柱度公差所对应的电容数值的范围C是：Cmin≤C≤Cmax；
再将被测圆柱型工件放入电容式传感器中，测量电路中的电容式传感器从被测圆柱型工件上获得检测的电容数值，如果测得的电容数值C在Cmin≤C≤Cmax范围内，则被测圆柱型工件的圆柱度合格；如果测得的电容数值C不在Cmin≤C≤Cmax范围内，则被测圆柱型工件的圆柱度不合格。
2.一种实现权利要求1所述方法所用测量装置，该测量装置为电容式传感器，其特征在于：电容式传感器是由底座(1)、螺栓(2)、弹簧卡头(3)、测量辅助外电极(4)、测量电路(5)、测量主外电极(6)、内电极(7)、弹簧(8)和绝缘垫片(9)、绝缘层(10)构成，底座(1)内部为中空形式，螺栓(2)从底座(1)的底部穿过，螺栓(2)上套设弹簧(8)后螺接在弹簧卡头(3)的底部，弹簧卡头(3)上置放内电极(7)，所述的内电极(7)是标准圆柱体或被测圆柱型工件，测量主外电极(6)和测量辅助外电极(4)位于内电极(7)的外周，测量辅助外电极(4)间隔绝缘垫片(9)设置在底座(1)上，测量主外电极(6)间隔绝缘层(10)设置在测量辅助外电极(4)之上，测量电路(5)用于检测测量主外电极(6)和测量辅助外电极(4)与内电极(7)之间的电容数值，测量主外电极(6)的内表面积大于测量辅助外电极(4)的内表面积。
3.根据权利要求2所述的一种测量装置，其特征在于：所述底座(1)、测量主外电极(6)和测量辅助外电极(4)的外周套设有护罩套筒(11)。
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