CN102749055B - 一种可交互的位移测量系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可交互位移测量系统，所述系统包括基座，标尺和测量单元，所述标尺垂直或水平安装于所述基座上，所述测量单元安装在所述标尺上，且所述测量单元可以在所述标尺上移动，所述测量单元包括，位移传感器，用于将机械运动转换为电信号；数据采集单元，用于将所述位移传感器的电信号转换为数字信号；中央处理单元，用于接收所述数据采集单元的数字信号，并处理；以及，交互单元，用于与所述中央处理单元交互。

Description

一种可交互的位移测量系统

技术领域

本发明涉及标准测量工具技术领域，特别涉及一种可交互的位移测量系统。

背景技术

目前的测量集成电路无法满足当前位移（标准量具行业）测量的需要，其主要功能包括：处理传感器测量数据及测量功能实现。由于集成电路功能已固化，无法进行编辑。所以无法对传感器精度误差进行补偿，导致测量精度差。测量集成电路已将测量功能少而且固定，包括：电源开关、清零、公制/英制转换等少数标准功能。而且无一款产品可提供全部标准功能，且人机交互方式极差、使用时效率低下且稳定性低。

目前的测量系统采用塑料按键进行功能控制，使用者需先找到使用功能对应的按钮才能进行操作，操作后需要再在面积、字体极小的显示屏中找到功能反馈，交互性极差。传感测量系统采用LCD液晶屏显示测量数据，受安装结构限制，无法充分利用系统面积，故一般尺寸较小，并进一步导致数据显示字体较小。另外，由于该液晶屏无背光系统，导致背景颜色只能为白色，字体颜色只能为黑色。由于以上缺点，给使用者正确查看测量数据带来极大困难，而且错误率极高。需使用者通过橡胶、塑料按键发出功能控制指令。由于材料缺陷及结构限制，使用后会导致弹力失效失灵、接触面积小不易操作、着油后被腐蚀失效。

目前的测量系统无法对测量精度进行误差补偿，故精度较差。测量数据通过有线方式与计算机连接完成测量数据的传输。由于采用有线的数据传输介质，导致使得数据传输距离极短（一般<=2m）。由于一件测量系统需要对应一台计算机，造成资源浪费，测量数据集中管理更无从谈起。计算机接收到测量数据后，显示软件功能极弱，无法满足日常工作需要。无法提供测量数据存储，使用者采用脑记或手记测量数据，工作效率低下却错误率极高。无法实现对测量程序的支持，导致使用者在不准确的测量数据的基础上再进行计算，错误率极高。无法实现测量数据的实时预测、监控、分析。

发明内容

（一）要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是提供一种高精度，操作简单，具有良好人机交互界面的位移测量系统。

（二）技术方案

一种可交互的位移测量系统，所述系统包括基座，标尺和测量单元，所述标尺垂直或水平安装于所述基座上，所述测量单元安装在所述标尺上，且所述测量单元可以在所述标尺上移动，

所述测量单元包括，

位移传感器，用于将机械运动的位移量转换为电信号；

数据采集单元，用于将所述位移传感器的电信号转换为数字信号；

中央处理单元，用于接收所述数据采集单元的数字信号，并处理；以及，

交互单元，用于与所述中央处理单元交互。

其中，所述测量单元进一步包括一数据输出端口，用于将所述中央处理单元的结果输出到外接设备。

其中，所述测量单元进一步包括：

无线发送模块，用于将所述数据采集单元的数字信号通过无线方式输出；

无线接收模块，用于接收所述无线发送模块输出的数字信号并传送给与其相连的外部设备。

其中，所述系统采用线性精度补偿和/或非线性精度补偿对位移传感器和/或系统进行精度补偿。

其中，所述交互单元为触摸屏、显示屏、鼠标和/或键盘。

其中，所述中央处理单元进一步包括：

存储模块，用于存储系统测量的数据以及中间数据；

计算模块，用于依据预先设定和/或用户编辑的公式对测量的数据进行计算；

分析校验模块，用于对数据结果进行分析，并依据规格标准对数据进行校验；以及

质量控制模块，用于对测量过程中出现的随机波动与异常波动提出预警。

其中，所述分析校验模块进一步包括校验结果颜色显示模块，用于依据不同的校验结果显示不同的背景色及字体颜色。

其中，所述线性精度补偿的过程为：

以激光干涉仪和/或量块的为测量标准；

测得位移传感器的每个位移周期与测量标准的误差，并存储精度误差数值；

测量时在位移传感器测量的结果上依据经过的位移周期合并对应的误差数值。

其中，所述非线性精度补偿的过程为：

以激光干涉仪和/或量块的为测量标准；

测得位移传感器与测量标准的误差，并存储精度误差数值；

测量时在位移传感器测量的结果上合并其对应的误差数值。

其中，所述系统通过外接电源和/或内部电池供电。

（三）有益效果

与目前的测量系统比较，本发明的优点是：

1、本测量系统在交互模式、核心硬件、测量精度、软件功能、存储机制、传输机制、使用方式全方位实现了飞跃，使用户只用一种测量系统便实现高效测量、数据采集、数据校验、数据存储、实时监控、实时分析、质量控制、自动生成报告的测量数据全生命周期管理成为现实。

2、中央处理单元应用到测量系统：本测量系统采用中央处理单元可进行快速、高效的信息处理，使在一种测量系统中实现测量数据全生命周期管理成为可能；采用中央处理单元能够对测量系统进行误差补偿，大幅提高测量精度；

3、将触摸屏技术引入到测量系统：通过动态设置测量数据显示时的字体大小、颜色，是使用者更清晰、直观的查看测量数据。通过动态设置触摸屏显示背景颜色，提示数据校验状态，校验结果一目了然。

4、测量精度更高：本测量系统可动态进行测量精度误差补偿，大幅提高测量精度。

5、数据存储机制与测量系统结合：本测量系统可实时保存测量数据，改变测量后用户需脑记或手记数据，最后手动生成测量报告的传统工作模式，大大提高了工作效率及准确率；通过计算机技术结构化地存储测量数据，为实现数据监控分析奠定基础。

6、支持测量公式计算：在测量系统本身内置测量公式计算，支持用户自定义测量公式，使用户在测量数据时将精力集中于测量本身，测量后自动运算公式，显示并保存计算结果。大大提高了工作效率及数据准确率。

7、实时数据监控分析：在测量系统本身内置实时数据监控分析，可实现测量数据的实时监控，对异常数据进行预警，大副提高了测量准确性；本测量系统可实现测量数据分析，满足用户对测量数据的多种分析需求。

8、质量控制：在测量系统本身内置国际前沿质量控制控制图，用户可在测量的同时对生产过程进行监控及预测，直接提高生产质量。

9、将无线数据传输技术引入测量系统：本测量系统采用无线通讯方式完成测量系统与计算机间的数据通讯，比传统测量系统的有线数据传输距离更远；可使用一台计算机获取多台测量系统测量数据，大大节约人力物力；更加强大的集中数据管理系统，可实现测量数据集中监控与管理。

附图说明

图1是本发明的系统的结构图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

本发明所提供的系统包括基座，标尺和测量单元，标尺垂直安装于基座上，测量单元安装在所述标尺上，且测量单元可以在标尺上移动，用来获得测量数据。

如图1所示，本发明的测量单元包括，位移传感器，用于将机械运动转换为电信号；数据采集单元，用于将所述位移传感器的电信号转换为数字信号；中央处理单元，用于接收所述数据采集单元的数字信号，并处理；以及，交互单元，用于与所述中央处理单元交互。

更进一步的，测量单元还包括一数据输出端口，用于将中央处理单元的结果输出到外接设备。

更进一步的，测量单元还包括一无线模块，用于将数据采集单元的数字信号通过2.4G Hz射频发射无线信号输出到外部设备。

本发明的位移测量系统采用双模式精度补偿，分别对位移传感器和系统进行精度补偿。

测量传感器精度补偿：本地发明的实施例中，使用激光干涉仪以（0.01mm）单位长度记录电感应周期内的标准位移量，同时记录本装置显示的位移量。通过软件功能自动计算出电感周期内每个测量数据的精度误差，形成精度误差配置文件。在本装置显示位移量时，会通过软件计算感应位移量与5.08的余数，在精度误差配置文件中找出精度误差补偿值，对感应位移量进行补偿后显示数值。

测量量具精度补偿：测量量具精度误差由位移传感器误差与机械安装误差。使用激光干涉仪测量出测量量具超出位移误差标准的测量位移量，将所有超出误差标准的精度误差形成配置文件。本装置运行时，首先在量具精度补偿文件中查找位移传感器数值，发现后进行误差补偿。由于测量量具精度误差已包括位移传感器误差与机械安装误差，故如在量具精度补偿文件发现感应位移值，则直接显示补偿后数值。如未发现感应测量值，则按传感器精度补偿方法进行精度补偿。

本发明的交互单元可以采用触摸屏，或者采用显示屏和键盘的模式。

在中央处理单元中还包括有，

存储模块，用于存储系统测量的数据以及中间数据；本数据存储机制的引进可将测量数据在装备本身直接存储为结构化数据，结束了用户使用传统量具需要脑记、手记测量数据的历史。并为实现测量数据的实时监控、分析及测量报告的生成提供了基础。

计算模块，用于依据预先设定和/或用户编辑的公式对测量的数据进行计算；本系统将灵活的公式运算融入到目前的量具中，使用户在本装置可以直接编制测量公式，并运算出结果。鉴于移位量具的使用环境，一般都会将测量数据记录后作为参数进行公式计算。用户可在本系统直接编制公式并运行，快速运算结果。

公式组成包括数字常量、运算符、变量、函数。用户可直接输入公示内容也可通过本系统提供的功能完成公式编辑。公式运行时，会先解析数字常量及运算符。第二步，解析函数，确定本系统需要调用那种函数运算方法。第三步，解析函数中的变量，并提示用户为变量赋值。赋值包括三种方式：实际测量、提取历史数据及手动输入。第四部，计算公示结果并将结果保存

分析校验模块，用于对数据结果进行分析，并依据规格标准对数据进行校验；本系统监控、分析主要以数据规格校验结果为标准完成（注：数据规格指判断测量数据是否合格的标准）。监控分析以规格校验结果列表及图表方式展现。规格校验结果列表显示属性包括：测量数值、规格标准（目标数值、规格上限、规格下限、预警上限、预警下限）、规格校验结果、实际数值与规格校验的差值。规格校验图表先将规格标准标线绘制于图表中，然后将测量数据绘制与图表中，数据校验结果通过图表一目了然。

同时，在分析校验模块中，还包括一个背景颜色显示模块，用于依据不同的校验结果显示不同的背景色。当数据不合格时，背景颜色为红色；当数据良好时背景颜色为黄色；当数据优秀时为绿色。数据校验结果一目了然，极大第方便了用户并提高了准确性。

质量控制模块，用于对测量过程中出现的随机波动与异常波动提出预警；本装置将国际前沿质量控制理论与测量装置相结合，用户可在测量的同时对生产过程进行监控及预测，直接提高生产质量。SPC理论应用统计分析技术对生产过程进行实时监控，科学的区分出生产过程中产品质量的随机波动与异常波动，从而对生产过程的异常趋势提出预警，以便生产管理人员及时采取措施，消除异常，恢复过程的稳定，从而达到提高和控制质量的目的。该理论以一系列控制图完成质量控制，本装置引用的控制图包括：直方图、帕累托图、Run Chart、PreControl Chart、XR Chart、I-MR Chart、XS Chart、P Chart、U Chart、C Chart、NP Chart等控制图，将用户需分析的数据装载至相应控制图模板中即可生成实际质量控制图，进而完成质量控制。

本发明的系统在内部设有充电电池，以及外接电源插头；当有外接电源接入时，优先使用外接电源，同时对充电电池进行充电操作；当没有外接电源时，可以使用内部的充电电池来工作。

上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (6)

1.一种可交互的位移测量系统，所述系统包括基座，标尺和测量单元，所述标尺垂直或水平安装于所述基座上，所述测量单元安装在所述标尺上，且所述测量单元可以在所述标尺上移动，其特征在于：

所述测量单元包括，

位移传感器，用于将机械运动的位移量转换为电信号；

数据采集单元，用于将所述位移传感器的电信号转换为数字信号；

中央处理单元，用于接收所述数据采集电路的数字信号，并处理；以及，

交互单元，用于与所述中央集中处理器交互；

所述系统采用线性精度补偿和/或非线性精度补偿对位移传感器和/或系统进行精度补偿；

所述线性精度补偿的过程为：

以激光干涉仪和/或量块的为测量标准；

测得位移传感器的每个位移周期与测量标准的误差，并存储精度误差数值；

测量时在位移传感器测量的结果上依据经过的位移周期合并对应的误差数值；

所述非线性精度补偿的过程为：

以激光干涉仪和/或量块的为测量标准；

测得位移传感器与测量标准的误差，并存储精度误差数值；

测量时在位移传感器测量的结果上合并其对应的误差数值；

所述中央处理单元进一步包括：

存储模块，用于存储系统测量的数据以及中间数据；

计算模块，用于依据预先设定和/或用户编辑的公式对测量的数据进行计算；

分析校验模块，用于对数据结果进行分析，并依据规格标准对数据进行校验，以规格校验结果列表及图表方式展现，规格校验结果列表显示属性包括：测量数值、规格标准、规格校验结果、实际数值与规格校验的差值，以及

质量控制模块，用于对测量过程中出现的随机波动与异常波动提出预警。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述测量单元进一步包括一数据输出端口，用于将所述中央集中处理器的结果输出到外接设备。

3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述测量单元进一步包括：

无线发送模块，用于将所述数据采集电路的数字信号通过无线方式输出；

无线接收模块，用于接收所述无线发送模块输出的数字信号并传送给与其相连的外部设备。

4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述交互单元为触摸屏、显示屏、鼠标和/或键盘。

5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述分析校验模块进一步包括校验结果颜色显示模块，用于依据不同的校验结果显示不同的背景色及字体颜色。

6.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统通过外接电源和/或内部电池供电。