CN109827506A - 一种激光位移测量系统校准装置及校准方法 - Google Patents
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Abstract
本发明一种激光位移测量系统校准装置及校准方法，用于对高精度刚度测量仪上的激光位移测量系统进行现场校准，属于计量测试标准领域。本发明通过工作台工装，带有磁性的三珠测量机构将量块可靠定位并方便地放置在三珠上，解决了量块与三珠测量机构之间因安装产生的气膜及量块重复定位等对测量精度造成影响的问题，实现了激光位移测量系统的现场校准。
Description
技术领域
本发明一种激光位移测量系统校准装置及校准方法，用于对高精度刚度测量仪上的激光位移测量系统进行校准，属于计量测试标准领域。
背景技术
机电系统有大量的高精度(力值示值误差±0.5％，位移示值误差±1μm)、小位移(量程0～2mm)静载荷刚度测量仪(以下简称刚度测量仪)，这些刚度测量仪主要用于弹性元件的静刚度测量，通过力值测量系统和激光位移测量系统实现力和微量变形的测量。目前，国内对这一类设备没有统一的校准规范和方法，尤其对设备中的激光位移测量系统缺乏专用校准标准器。对此类设备的一般校准方法是：将组成测量系统的各个环节拆下分别送计量部门进行校检，若各环节合格则代表系统合格。但是这种校准结果只能判定单项环节的合格与否，对系统性能指标无法说明。例如，激光位移传感器校准合格，但是与传感器联接的二次仪表出现问题，则整个激光位移测量系统也会出现测量误差。因此，单纯对激光位移传感器进行校验并不能保证刚度测量仪使用中的加载量值准确可靠，更不能保证产品的性能可靠。并且，如果对试验台激光位移测量系统拆卸后送检，还会出现因技术难度大而导致设备损坏、校准时间增加、成本翻倍等各种问题。
本发明公开了一种激光位移测量系统校准装置及校准方法，通过量块、带有磁性的三珠测量机构等部件的连接，解决了上述传统传感器的校准结果无法反应刚度测量仪真实状况的问题，并避免了因拆卸技术难度大而导致设备损坏、校准时间增加、成本翻倍等各种问题的发生。本校准装置能达到的技术指标:工作范围2mm，准确度0.0003mm。
发明内容
本发明的目的：提供一种激光位移测量系统校准装置及校准方法，用于对高精度刚度测量仪上的激光位移测量系统进行校准，解决了上述传统传感器的校准结果无法反应刚度测量仪真实状况的问题，并避免了因拆卸技术难度大而导致设备损坏、校准时间增加、成本翻倍等各种问题的发生。本校准装置能达到的技术指标:工作范围2mm，准确度0.0003mm。
本发明的技术方案：
一种激光位移测量系统校准装置，用于对高精度刚度测量仪上的激光位移测量系统进行校准，其包括工作台，所述工作台包括长方体一(1)、长方体二(2)，长方体一(1)的长度大于长方体二(2)的长度，长方体一(1)的下表面与长方体二(2)的上表面贴合；长方体二(2)的左侧面与长方体一(1)的左侧面相平齐，长方体一(1)、长方体二(2)整体组成倒L形结构；所述量块组包括五块厚度不同的量块(8)，量块(8)的厚度从小到大递增，最薄和最厚的量块(8)间的尺寸差正好覆盖激光位移测量系统的工作范围。
在长方体一(1)靠近其右侧面的上表面上，开设有轴向垂直于该上表面的台阶孔，所述台阶孔由圆柱体的孔一(3)和圆柱体的孔二(4)同轴连接组成，孔一(3)位于孔二(4)上方，且孔二(4)的直径大于孔一(3)的直径；
圆柱形磁铁(5)的直径大于孔一(3)的直径，且小于孔二(4)的直径，圆柱形磁铁(5)置于孔二(4)中；
三珠测量机构包括三个直径相同的钢珠(6)，且位于长方体一(1)具有台阶孔的一端；三个钢珠(6)以等腰三角形的分布方式镶嵌在长方体一(1)的上表面上，三个钢珠(6)突出于长方体一(1)上表面且高度相同；所述三个钢珠(6)组成的等腰三角形的底边靠近长方体一(1)的右侧面，且与长方体一(1)的右侧面平行，等腰三角形的中心与台阶孔位于长方体一(1)上表面的中心的连线垂直于长方体一的右侧面；所述台阶孔位于长方体一 (1)上表面的中心与该等腰三角形的中心位置相同；
在长方体一(1)的右侧面上开设有一个横截面为半圆形的通孔(7)，该通孔(7)的轴向平行于台阶孔的轴向，半圆形通孔(7)的直径小于等腰三角形的底边长度；
量块是长方体结构，五个厚度不同的量块组成量块组(8)，其下表面压在三个钢珠(6) 上方，量块(8)与台阶孔内的圆柱形磁铁(5)相吸引，圆柱形磁铁(5)通过三个钢珠(6)导磁，将量块(8)吸附在三个钢珠(6)上。
一种激光位移测量系统校准方法，用于对高精度刚度测量仪上的激光位移测量系统进行校准，所述方法采取以下步骤：
1)打开高精度刚度测量仪机箱，将校准装置的长方体二(2)固定在机箱内部底座上，且半圆形通孔(7)位于激光位移传感器正上方，
2)校准时，把最小厚度尺寸量块放在三个钢珠(6)上，量块(8)一部分从半圆形通孔露出，以其的下工作面为基准，对准零位。
3)把第二块量块的下工作面不完全重合地研合在第一块量块的上工作面上，再放置在三个钢珠(6)上，第一块量块的下工作面与三个钢珠(6)直接接触，激光投射在第二块量块的下工作面上，校准受检点的示值误差。
4)把第三块量块的下工作面研合在上一步骤中的量块组的上工作面上，再放置在三个钢珠(6)上，激光投射在第三块量块的下工作面，校准受检点示值误差。
5)以此类推，量块(8)的尺寸按递增方式进行，直至最大量程所需量块的最后一块。
本发明的有益效果：本发明现场校准装置含带有磁性的三珠测量机构，将量块可靠定位并方便地放置在三个钢珠上面，解决了量块与三珠之间因安装产生的气膜及标准量块重复定位等对测量精度造成影响的问题。该校准装置和校准方法实现了激光位移测量系统的现场校准，能使激光位移测量系统校准状态和工作状态达到一致，更能反映刚度测量仪的准确性、真实性，保证产品质量。
附图说明：
图1为本发明现场校准装置的结构示意图一；
图2为本发明现场校准装置的结构示意图二；
图3为校准装置的工作示意图；
其中，1-长方体一、2-长方体二、3-孔一、4-孔二、5-圆柱形磁铁、6-三个钢珠、7-半圆形通孔、8-量块。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
一种激光位移测量系统校准装置，用于对高精度刚度测量仪上的激光位移测量系统进行校准，其包括工作台，所述工作台包括长方体一(1)、长方体二(2)，长方体一(1)的长度大于长方体二(2)的长度，长方体一(1)的下表面与长方体二(2)的上表面贴合；长方体二(2)的左侧面与长方体一(1)的左侧面相平齐，长方体一(1)、长方体二(2)整体组成倒L形结构；所述量块组包括五块厚度不同的量块(8)，量块(8)的厚度从小到大递增，最薄和最厚的量块(8)间的尺寸差正好覆盖激光位移测量系统的工作范围。
在长方体一(1)靠近其右侧面的上表面上，开设有轴向垂直于该上表面的台阶孔，所述台阶孔由圆柱体的孔一(3)和圆柱体的孔二(4)同轴连接组成，孔一(3)位于孔二(4)上方，且孔二(4)的直径大于孔一(3)的直径；
圆柱形磁铁(5)的直径大于孔一(3)的直径，且小于孔二(4)的直径，圆柱形磁铁(5)置于孔二(4)中；
三珠测量机构包括三个直径相同的钢珠(6)，且位于长方体一(1)具有台阶孔的一端；三个钢珠(6)以等腰三角形的分布方式镶嵌在长方体一(1)的上表面上，三个钢珠(6)突出于长方体一(1)上表面且高度相同；所述三个钢珠(6)组成的等腰三角形的底边靠近长方体一(1)的右侧面，且与长方体一(1)的右侧面平行，等腰三角形的中心与台阶孔位于长方体一(1)上表面的中心的连线垂直于长方体一的右侧面；所述台阶孔位于长方体一 (1)上表面的中心与该等腰三角形的中心位置相同；
在长方体一(1)的右侧面上开设有一个横截面为半圆形的通孔(7)，该通孔(7)的轴向平行于台阶孔的轴向，半圆形通孔(7)的直径小于等腰三角形的底边长度；
量块是长方体结构，五个厚度不同的量块组成量块组(8)，其下表面压在三个钢珠(6) 上方，量块(8)与台阶孔内的圆柱形磁铁(5)相吸引，圆柱形磁铁(5)通过三个钢珠(6)导磁，将量块(8)吸附在三个钢珠(6)上。
一种激光位移测量系统校准方法，用于对高精度刚度测量仪上的激光位移测量系统进行校准，所述方法采取以下步骤：
1)打开高精度刚度测量仪机箱，将校准装置的长方体二(2)固定在机箱内部底座上，且半圆形通孔(7)位于激光位移传感器正上方，
2)校准时，把最小厚度尺寸量块放在三个钢珠(6)上，量块(8)一部分从半圆形通孔露出，以其的下工作面为基准，对准零位。
3)把第二块量块的下工作面不完全重合地研合在第一块量块的上工作面上，再放置在三个钢珠(6)上，第一块量块的下工作面与三个钢珠(6)直接接触，激光投射在第二块量块的下工作面上，校准受检点的示值误差。
4)把第三块量块的下工作面研合在上一步骤中的量块组的上工作面上，再放置在三个钢珠(6)上，激光投射在第三块量块的下工作面，校准受检点示值误差。
5)以此类推，量块(8)的尺寸按递增方式进行，直至最大量程所需量块的最后一块。
Claims (2)
1.一种激光位移测量系统现场校准装置，用于对高精度刚度测量仪上的激光位移测量系统进行校准，其特征在于，其包括工作台和量块组，所述工作台包括长方体一(1)、长方体二(2)，长方体一(1)的长度大于长方体二(2)的长度，长方体一(1)的下表面与长方体二(2)的上表面贴合；长方体二(2)的左侧面与长方体一(1)的左侧面相平齐，长方体一(1)、长方体二(2)整体组成倒L形结构；所述量块组包括五块厚度不同的量块(8)，量块(8)的厚度从小到大递增，最薄和最厚的量块(8)间的尺寸差正好覆盖激光位移测量系统的工作范围。
在长方体一(1)靠近其右侧面的上表面上，开设有轴向垂直于该上表面的台阶孔，所述台阶孔由圆柱体的孔一(3)和圆柱体的孔二(4)同轴连接组成，孔一(3)位于孔二(4)上方，且孔二(4)的直径大于孔一(3)的直径；
圆柱形磁铁(5)的直径大于孔一(3)的直径，且小于孔二(4)的直径，圆柱形磁铁(5)置于孔二(4)中；
三珠测量机构包括三个直径相同的钢珠(6)，且位于长方体一(1)具有台阶孔的一端；三个钢珠(6)以等腰三角形的分布方式镶嵌在长方体一(1)的上表面上，三个钢珠(6)突出于长方体一(1)上表面且高度相同；所述三个钢珠(6)组成的等腰三角形的底边靠近长方体一(1)的右侧面，且与长方体一(1)的右侧面平行，等腰三角形的中心与台阶孔位于长方体一(1)上表面的中心的连线垂直于长方体一的右侧面；所述台阶孔位于长方体一(1)上表面的中心与该等腰三角形的中心位置相同；
在长方体一(1)的右侧面上开设有一个横截面为半圆形的通孔(7)，该通孔(7)的轴向平行于台阶孔的轴向，半圆形通孔(7)的直径小于等腰三角形的底边长度；
量块是长方体结构，五个厚度不同的量块组成量块组(8)，其下表面压在三个钢珠(6)上方，量块(8)与台阶孔内的圆柱形磁铁(5)相吸引，圆柱形磁铁(5)通过三个钢珠(6)导磁，将量块(8)吸附在三个钢珠(6)上。
2.一种采用权利要求1所述的激光位移测量系统校准装置进行校准的方法，其特征在于，所述方法采取以下步骤：
1)打开高精度刚度测量仪机箱，将校准装置的长方体二(2)固定在机箱内部底座上，且半圆形通孔(7)位于激光位移传感器正上方，
2)校准时，把最小厚度尺寸量块放在三个钢珠(6)上，量块(8)一部分从半圆形通孔露出，以其的下工作面为基准，对准零位。
3)把第二块量块的下工作面不完全重合地研合在第一块量块的上工作面上，再放置在三个钢珠(6)上，第一块量块的下工作面与三个钢珠(6)直接接触，激光投射在第二块量块的下工作面上，校准受检点的示值误差。
4)把第三块量块的下工作面研合在上一步骤中的量块组的上工作面上，再放置在三个钢珠(6)上，激光投射在第三块量块的下工作面，校准受检点示值误差。
5)以此类推，量块(8)的尺寸按递增方式进行，直至最大量程所需量块的最后一块。
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