CN1066258C - 具有校正功能的图形测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种在测量图形面积、线长、角度的直进型、极坐标型等求积仪上使用的装置，把测量杆(4)的一端通过垂直轴可绕枢轴摆动地安装在可沿一个方向往复运动的台架2上。在该测量杆(4)的另一端上配置有带有图形描绘放大透镜的描绘单元(3)，在台架(2)上装备有计算机5，检定模式转换开关S₁和修正值输入开关(S₂)，在校正时通过开关S₁转换到检定模式，通过修正值输入开关(S₂)将各个修正值存在计算机(5)的非易失存储器(13)中。

Description

具有校正功能的图形测量装置

本发明涉及在测量图形的面积、线长和角度等的直进型、极座标型等求积仪中使用的具有校正功能以及测定功能的图形测量装置。

本申请的申请人在专利公开昭55-37682号、专利申请昭60-260814号，专利公开平5-31721号等专利文件中提出了带有计算机的图形测量装置。该装置包括具有在图1、2平面上沿一个方向(X方向)自由移动的宽幅轮1、1的台架2，在该台架2上可自由转动地安装在枢轴前端的是具有描绘单元3的测量杆4。安装在台架2上的计算机5根据在相当于X方向位移的轮1、1的转动量下测出的滚轮编码器6的计数值C₂，测量杆4的长度L和在测量杆四次转动量下测出的测量杆编码器6的计数值C₁计算图形的面积，线长和角度等。

但是由于长年的使用而使上述计数值C₁、计数值C₂和长度L产生偏差，从而引起测定值的误差。校正这个误差一直是用机械另外进行的，也是很麻烦的。

本发明是用电气完成这个误差校正的。

本发明所述带有校正功能的图形测量装置的特征是：把测量杆4的一端通过垂直轴可绕区轴摆动地安装在可以沿一个方向往复运动设置的架2上，而在该测量杆4的另一端上设置具有用于描绘图形的放大透镜的描绘单元3，在台架2上配置计算机5，检定模式转换开关S₁和校正值写入开关S₂。

在校正时通过检定模式转换开关S，对检定模式进行转换，通过校正值写入开关S₂将各个校正值存储在计算机5的非易失存储器13中。

图1是表示本发明一个实施例的概略方框图。

图2是该装置的正面视图。

图3是该计算机的流程图。

图4是该计算机的流程图。

图5是该计算机的流程图。

图6是在校正时的标准图形说明图。

图7表明装置的坐标系同标准图形座标系关系的说明图。

图中2台架

3描述单元

4测量杆

5计算机

S₁检定模式转换开关

S₂校正值写入开关

13非易失存储器

下面结合附图详细说明本发明的一个实施例。

图1和2表示本发明适用于直进型求积仪的实施例，把测量杆4的一端通过垂直轴可绕枢轴转动地安装在台架2上，台架2在一对宽幅轮1、1驱动下可以在一个方向上往复运动。在该测量杆4的另一端上设置具有描绘图形的放大透镜的描绘单元3。6是产生旋转角信号6a的编码器，7是产生测量杆4的旋转角信号7a的编码。由于这些同已有技术相同，所以省略其详细说明。

在这个装置中利用测量杆4上的描绘单元3描绘图形时，轮1和测量杆4摆动，由编码器6、7产生信号6a、7a。将计数输入开关S₃按下时，这些信号6a、7a分别被计数器l₁、l₂累计作为信号C₂、C₁反馈给计算机5，这些信号C₂、C₁根据键盘8输入的命令被处理和计算，计算出图形的面积并显示在显示单元9上。

对因装置的常年使用而进行修正调整的部分如下：

ⅰ)滚轮1的外径修正

进行X方向的分辨率修正。

ⅱ)测量杆4长度L的修正

进行Y方向的分辨率修正。

ⅲ)测量杆4的回零角的修正。

修正Y轴的倾斜。

为了进行这些修正，通过转换开关S₁，将装置转换到检定模式，描绘图6所示的检定片上的标准图形10的点P₁(0，0)、P₂(X₂、0)、P₃(X₃、Y₃)

然后通过修正值写入开关S₂，在每次都将上述的ⅰ、ⅱ、ⅲ的修正值显示在显示单元9上的同时，将其存储在非易失存储器中。

如上所述，把根据本装置计算出的修正值存储在非易失存储器13中，以便在检定时，从非易失存储器13中将其读出并进行计算处理。

该装置优点概括如下：

1．由于可以进行宽范围的调整，不再需要机械调整部件。

2．由于使用了非易失存储器，所以可利用电池支持，不再需要DIP开关。

3．由于不需要进行DIP开关的设定和计算处理，所以使检定时间缩短。

4．如果使用者备有检定用的样规，则可以由使用者进行精密复核。

机械座标值计算式

设装置坐标的机构坐标系为(x，y)、标准图形检定坐标系(X、Y)。机械座标系是装置本身固有的坐标，滚轮的旋转方向是x轴方向，此外正交的轴是y轴，在测量杆4的转动角为零的状态下，可以把描绘单元3可能标记的任意点作为原点。首先，本装置的输出变量同座标(X、y)间的关系如(1)式所示。

[数1]

式中：

C1：测量杆编码器的计数值  (脉冲)

C2：滚轮编码器的计数值    (脉冲)

L：基准测量杆长           (mm)

As：测量杆编码器的分离率  (角度)

Rs：滚轮编码器的基准分辨率(距离)

△L：测量杆长度修正值(mm)

△C1：测量杆编码器的计数修正值(脉冲)

△Rs：滚轮编码器的分辨率修正值(mm)

检定座标变换计算式

另外，为了能根据本装置的坐标轴(x、y)计算标准图形10的检定座标轴(X、Y)，根据检定座标轴的原点(X_o，Y_o)和检定座标轴的正方向的X轴上的一点(a、b)求出：

[数2]

式中(X_o，Y_o)：用机械座标表示的检定座标轴的原点座标，

(a、b)：用机械座标表示的检定座标轴的+X轴上的一点的座标，

(x、y)：用机械座标表示的检定座标轴的任意一点的座标，

(X、Y)：检定座标轴的任意一点。

(修正值的计算方法)

1)按点P1，P2，P3的顺序测定描绘D₁×D₂大小的检定片上的标准图形10(本装置大致位于图面的中央位置，即机械座标系的x轴与检定片的X轴基本上一致，并且x轴的配置应使P₂和P₃的中点大致通过x轴。)

2)根据前面的“机械座标计算式”和检定座标变换计算式计算这时测定的座标值。

3)滚轮编码器分辨率的计算

为了对滚轮直径体身进行修正，应通过修正分辨率间接地进行滚轮直径的修正。

[数3]

D1：P1至P2间的距离

X2：P2点的检定座标值X，

Rs：滚轮编码器的基准分离率(距离)，

△Rs：检定完成时滚轮编码器的分离率修正值，

△Rs′：根据检定计算出的滚轮编码器的分辨率修正值。

4)测量杆长度修正值的计算

[数4]

D2：P2至P3间的距离，

Y2：P2点的检定座标值Y

L：基准测量杆长度

△L：测量杆长度修正值

△L′：根据检定计算出的测量杆长度修正值

5)测量杆编码器计数的修正值

进行测量杆编码器的回零角的修正

D2：P2至P3间的距离

X3：P3点的检定座标值X

X2：P2点的检定座标值X

As：测量杆编码器的分离率(角度)

△C1：检定完成时测量杆编码器的计数修正值

△C1：根据检定计算出的测量杆编码器修正值

下面结合图3至图5说明该装置。图中的步骤用里面带有数字的○表示。

步骤①：接通该仪器的电源。

步骤②：使测量杆编码器的计数器和滚轮编码器的计数器回

        零。

步骤③：从非易失存储器13向CPU输入修正值，将初始值预先

        写入非易失存储器13中。

步骤④：按下检定模式转换开关S₁，转换到检定模式。

步骤⑤：向CPU输入检定次数n=1。

步骤⑥：判断检定次数n是否超过预先设定的基准次数nr。

步骤⑦：使检定片上的P₁点同本仪器的标记点重合，按下计数器输入开关S₃，将这点的测量杆编码器的计数值C₁₁和滚轮编码器的计数值C₂₁输入给CPU。接着CPU利用(1)式根据计数值计算出机械座标(X₁，Y₁)，再将计算出的(x₁，y₁)值代入(2)式的(x_o，y_o)的值中。

步骤⑧：使检定片上的P₂点同本仪器的标记点重合，按下计数输入开关，将这点的测量杆编码器的计数值C₁₂和滚轮编码器的计数值C₂₂输入给CPU。接着，CPU利用(1)式根据计数值计算出机械座标(X₂，Y₂)，再将计算出的(x₂、y₂)的值分别代入(2)式的(a、b)值中。

步骤⑨：使检定片上的P₃点同本仪器的示记点重合，按下计数输入开关，将该点测量杆编码器的计数值C₁₃和滚轮编码器的计数值C₂₃输入给CPU，接着CPU利用(1)式根据计数值计算出机械座标(x₃，y₃)，利用(2)式根据机械座标(x₃、y₃)计算出检定座标(X₃、Y₃)。

步骤⑩：利用(3)、(4)和(5)式计算出滚轮编码器的分辨率修正值△Rs′，测量杆长度修正值△L′，测量杆编码器计数值的修正值△C1。

步骤：判断计算出的修正值△Rs′、△L′，△C1′同计算时的修正值△Rs，△L，△C1的差是否在预先确定的修正允差△Rse，△Le，△C_1e以下。

步骤：判断计算出的滚轮编码器分辨率修正值△Rs′是否在最大设定范围△Rsm以下。

步骤：判断计算出的测量杆长度修正值△L′是否在最大设定范围△Lm以下。

步骤：判断计算出的测量杆编码器计数修正值△C₁′是否在最大设定范围△C_1m以下。

步骤：按下修正值输入开关，将△Rs′、△L′、△C1′分别用△Rs、△L、△C₁置换并写入非易失存储器中。

步骤

：使给定次数+1

步骤 ：在显示器上表示出检定次数完成后的误差。

步骤

：在显示器上表示出检定合格。

如上所述，本发明通过对误差进行电气校正，使装置的精度提高和容易进行精度检验，并且可以降低成本。

Claims (4)

1．一种带有校正功能的图形测量装置，包括：

一个被一对轮子支承的并在一个方向往复运动的台架；

一个一端可绕枢轴运动地安装在同该台架相连接的垂直轴上的测量杆；

一个通过枢轴连接在测量杆的另一端用于描绘待测图形的描绘器；

其特征在于：

一个应用该装置的各个校正值计算图形的相关值和计算各个校正值的计算机；

一个用于存储上述校正值的非易失存储器；

一个安装在该装置上用于使该装置转换到校正模式的校正模式开关装置；

一个安装在该装置上用于将在该非易失存储器中的校正值改写成被计算机计算出的计算校正值的校正值改写单元。

2．如权利要求1所述的具有校正功能的图形测量装置，其特征在于，还包括：

检测滚轮转动角度的滚轮转动检测单元；

检测上述测量杆的转动角度的测量杆转动检测装置；

其中，所述计算机计算与滚轮转动检测单元的分辨率、测量杆转动检测单元的分辨率和测量杆长度相应的校正值。

3．如权利要求1所述的带有校正功能的图形测量装置，其特征在于，计算机根据基准图形上一些点的位置计算校正值，基准图形由上述的描绘单元通过描绘这些点被测量。

4．如权利要求3所述的具有校正功能的图形测量装置，其特征在于，将所述的基准图形画在一个校准片上，并且，计算机把在装置座标系统中的基准图形上的点位置座标变换为该校准片座标系统中的位置座标。

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