CN105865292A - 检测指示器 - Google Patents

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Abstract

提供一种检测指示器，利用该检测指示器可容易地获得准确的测量值。检测指示器包括在其末端具有接触球的测量头，枢转地支撑测量头的壳体，以及检测测量头的旋转位移量的旋转编码器。检测指示器进一步包括根据测量对象表面和测量头之间的角度θ校正测量值的校正单元。校正单元包括存储测量对象表面与测量头之间的角度θ的角度存储器，根据角度θ计算校正系数的校正系数计算单元，以及将基于旋转编码器的检测值的接触球位移量乘以校正系数的校正运算单元。

Description

检测指示器
参考引用
本申请基于并要求于2015年2月9日提交的第2015-023201号日本专利申请的优先权，其公开内容在此通过引用作为整体并入本文中。
技术领域
本发明涉及检测指示器。
背景技术
已有已知的检测指示器(称作杠杆式刻度盘指示器)(例如，JP2008-309687A)。检测指示器用于测量微位移，例如圆周偏转、总挠度、平面度和平行度以及用于精确比对检测，例如机器制造的产品相对于标准产品(或量块)的制造偏差。
检测指示器100包括由壳体支撑的能够围绕轴线旋转的测量头3。测量头3包括在其末端的接触球31。于是，利用杠杆原理，接触球31的位移被放大。因而，检测指示器100是具有高精度和高分辨率的测量设备。
基于结构特性，围绕旋转轴旋转的测量头3的位移(旋转位移)通过杠杆原理被放大，当使用检测指示器时需注意一点。那就是，在测量时检测指示器3需要与测量对象表面W尽可能地平行。
例如，被测的测量对象表面W的平面度。在这种情况下，当接触球31与测量对象表面W彼此接触时，两者相对移动。但是，为了准确地测量测量对象表面W的不平整度(或粗糙度)，测量对象表面W与测量头3实质上平行，并且测量对象表面W和测量头3之间的夹角实质上为零，如图1A所示。当如图1A所示进行测量时，接触球31的位移方向与要测量的测量对象表面W的不平整方向一致。(接触球的位移方向是测量对象表面的法线方向。)
另一方面，如图1B所示，当测量头3与测量对象表面W不平行并且测量对象表面W与测量头3之间的夹角θ较大时，接触球31的位移方向与测量对象表面W的不平整方向不一致。(接触球31的位移方向相对于测量对象表面W的法线方向发生了倾斜。)在这种情况下，测量值不能准确地反映测量对象表面W的不平整度。假如(因为一些原因)检测指示器100需要如图1B所示安装，可根据角度θ对测量值进行校正，得到测量对象表面W的不平整度。
注意，检测指示器100本身的倾斜没有影响。如图2A所示，虽然检测指示器本身相对于测量对象表面W倾斜，但是仅仅需要测量头3与测量对象表面W实质平行。
发明内容
作为第一个问题，使用检测指示器的用户可能不懂得或可能忘记上面的注意事项。假如用户简单地相信检测指示器的显示单元上显示的数值，用户不可能得到正确的测量结果。
作为第二个问题，虽然用户懂得上述必要性，但是用户可能在实际进行测量时没有根据角度θ进行校正。假如(由于一些原因)检测指示器需要如图1B所示安装，可根据角度θ对测量值进行校正后获得校正的值。校正方法是已知的。但是，在实际使用中，常常没有执行根据角度θ的校正。虽然不能清楚地解释原因，但是一个接一个地对单独的测量值进行校正会非常麻烦。或者，用户虽然知道必要性但并不清楚其重要性。例如，当角度θ为50°或60°时，测量值(显示值)与真实值之间可能会有大约两倍的误差，但是用户可能并不清楚该误差。
进一步，假如在测量操作之外还必须有校正操作，用户可能在使用检测指示器时会感到不方便。
本发明的目的在于提供一种可以容易地获得准确测量值的检测指示器。
本发明的示例性实施例的检测指示器包括：测量头，包括在其末端的接触球；壳体，配置为可枢转地支撑测量头；旋转编码器，配置为检测测量头的旋转位移量；显示单元，配置为基于旋转编码器的检测值显示测量值；以及校正单元，配置为根据测量对象表面和测量头之间的角度θ校正测量值。
在本发明的一个示例性实施例中，校正单元优选地包括：角度存储器，配置为存储测量对象表面与测量头之间的角度θ；校正系数计算单元，配置为根据角度θ计算校正系数；以及校正运算单元，配置为将基于旋转编码器的检测值的接触球位移量乘以校正系数。
在本发明的一个示例性实施例中，显示单元优选地显示用户输入测量对象表面和测量头之间的角度θ的消息。
在本发明的一个示例性实施例中，优选地在检测指示器的侧表面上测量头的旋转轴周围提供角度刻度。
附图说明
图1A和图1B是表示检测指示器和测量对象表面之间位置关系的示意图；
图2A和图2B是表示检测指示器和测量对象表面之间位置关系的示意图；
图3是检测指示器的外部视图；
图4是局部地表示检测指示器的内部结构的透视图；
图5是表示内部控制电路结构的功能块图；
图6是解释校正系数的示图；以及
图7是表示角度刻度的例子的示图。
具体实施方式
将结合附图中元件的附图标记描述和说明本发明的示例性实施例。
(第一示例性实施例)
检测指示器本身是已知的，但将进行简单描述。
图3是本示例性实施例的检测指示器的外部视图。
检测指示器100包括壳体1、由壳体1枢转地支撑的测量头3，以及数字化显示测量头3的旋转位移量的显示单元4。
测量头3由形成在壳体1的轴承12和13上的轴承元件14围绕轴线支撑，同时从形成在壳体1上的插入孔11中露出。测量头3包括在其末端的接触球31。显示单元4形成为平面盘形并安装在壳体1上。在显示单元上设置两个按钮(输入单元)54和55。这些按钮54和55用于在电源的开/关和显示转换之外输入各种命令和设置参数。
图4是部分地表示检测指示器的内部结构的透视图。
在壳体1内，设置有第一臂5、第二臂6、小齿轮71和旋转编码器8。第一臂5与测量头3连接以枢转地支撑测量头3的旋转轴。第二臂6与第一臂5在测量头3相对的一侧邻接，并在其端部具有扇形齿轮61。小齿轮71和扇形齿轮61配合。旋转编码器8能够以电信号检测小齿轮71的旋转量。
旋转编码器8包括转子7和定子45，是能够检测转子7的一个旋转范围内绝对角度的绝对(ABS)型旋转编码器。
接下来，图5是说明内部控制电路的功能块图。
控制单元200包括中央处理器(CPU)210、包含预定控制程序的只读存储器(ROM)211、随机存取存储器(RAM)212、转换单元220和校正单元230。
转换单元220将旋转编码器的检测值(旋转位移量)α转换为检测球31的(直线)位移量(L2)。该转换比例根据测量头3的长度或杠杆比决定。
校正单元230根据测量对象表面W和测量头3之间的角度θ校正测量值。
校正单元230包括角度存储器231、校正系数计算单元232和校正运算单元233。
角度存储器231存储测量对象表面和测量头之间的角度θ。为了进行测量，用户利用输入单元(按钮54和55)输入测量对象表面W和测量头3之间的角度θ。
校正系数计算单元232根据角度θ计算校正系数。校正系数为Cosθ。从图6可知接触球31的位移(L2)与要测量的测量对象表面W的不平整量(L1)之间的关系为L1＝L2×Cosθ。
校正运算单元233将转换单元220计算得到的接触球31的(直线)位移量(L2)乘以校正系数Cosθ。因而，可得到根据角度θ校正后的准确的测量值(L1)。校正后的测量值在显示单元4上显示。
在上述配置中，首先，根据检测指示器100和测量对象表面W之间的安装位置关系，用户将测量对象表面W和测量头3之间的角度θ输入到检测指示器100。输入角度θ存储在角度存储器231中，并且由校正系数计算单元232计算校正系数(Cosθ)。然后，用户使测量头3的接触球31与测量对象表面W接触。因而，测量头根据测量对象表面W旋转地偏移。测量头3的旋转位移量通过第一臂5、第二臂6和扇形齿轮61转换为小齿轮71的旋转。小齿轮71的旋转量由旋转编码器8检测。转换单元220基于旋转编码器的检测值(旋转位移量)α，计算接触球31的(直线)位移量(L2)。
然后，接触球31的(直线)位移量(L2)被传送到校正运算单元233，并且在校正运算单元233处乘以校正系数(Cosθ)。这种方式得到的校正后的测量值被显示在显示单元4上。
利用上述配置，校正后的测量值被显示在显示单元4上。显示值简单地就是期望的测量值。因而，用户不必根据角度θ以传统方式分别对测量值进行校正。进一步，能够避免产生由于忘记校正导致的测量误差。
(变型实施例1)
为了进行测量，优选地显示提示用户输入角度的消息。例如，比如“输入角度Angle＝？”的消息，可以在预定时刻(例如，当电源打开的时刻)显示在显示单元4上。因而，假如用户忘记根据测量对象表面W和测量头3之间的角度θ对测量值进行校正，能够提醒用户并且得到正确的测量值。
(变型实施例2)
在显示测量结果时，可以并排显示校正前的测量值和校正后的测量值。校正前的测量值是接触球31的位移量。该值必须要考虑例如测量范围。
(变型实施例3)
为了容易地获得测量对象表面W和测量头3之间的角度θ，在检测指示器100的侧表面提供角度计量(分度器)的角度刻度240。例如，角度刻度240可在轴承(12和13)的侧表面围绕测量头3的轴线设置，如图7所示。
注意，本发明并不限于上述示例性实施例，不偏离本发明构思的适当变形的配置都属于本发明的技术范围。

Claims (4)

1.一种检测指示器，包括：
测量头，包括在其末端的接触球；
壳体，配置为可枢转地支撑测量头；
旋转编码器，配置为检测测量头的旋转位移量；
显示单元，配置为基于旋转编码器的检测值显示测量值；以及
校正单元，配置为根据测量对象表面和测量头之间的角度θ校正测量值。
2.如权利要求1所述的检测指示器，其中
校正单元包括：
角度存储器，配置为存储测量对象表面与测量头之间的角度θ；
校正系数计算单元，配置为根据角度θ计算校正系数；以及
校正运算单元，配置为将基于旋转编码器的检测值的接触球位移量乘以校正系数。
3.如权利要求1所述的检测指示器，其中显示单元显示用于用户输入测量对象表面和测量头之间的角度θ的消息。
4.如权利要求1所述的检测指示器，进一步包括在检测指示器的侧表里面上测量头的旋转轴周围提供的角度刻度。
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