CN109931831A - 一种高度卡尺自动检定仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高度卡尺自动检定仪，它包括机架、下位机、台板、平板、数显杠杆千分表、高度卡尺、旋紧机构、快速把手一、智能摄像头、连接板一、升降组件、光栅尺、连接板二、快速把手二、连接板三、上位机、伺服控制器、电磁阀组、底板和磁铁座；上位机上安装有自动检定软件，上位机与下位机通信连接；光栅尺数据、智能摄像头采集到的数据以及数显杠杆千分表采集到的数据经下位上传给上位机，经自动检定软件数据处理后生成检定原始记录并以文档形式保存。本发明通过采用光栅尺替代量块组，具有精度高、智能程度高、工作效率高、全覆盖满足所有高度卡尺检定要求的特点。

Description

一种高度卡尺自动检定仪

技术领域

本发明涉及一种计量器具的检定仪器，特别涉及一种高度卡尺自动检定仪。

背景技术

高度卡尺又称高度尺，是用来测量制件表面高度位置和精密划线的量具，按其结构形式可以分为游标高度卡尺、带表高度卡尺和数显高度卡尺，他们主要由基座、尺身、尺框、划线量爪、锁紧螺丝、读数装置等组成。常用的高度卡尺分辨率或分度值为0.01mm、0.02mm、0.05mm、0.10mm。

高度卡尺广泛运用于生产加工企业，是机械加工、产品检验的检查、划线的必备工具，它的准确与否直接关系产品的质量，甚至影响企业的经济效益。我国政府计量部门及第三方校准机构针对首次检定、后续检定和使用中检查的高度卡尺进行检定所采用的现行技术依据为JJG31-2011高度卡尺检定规程。

检定高度卡尺的传统方法是以量块组为主要标准器，要检定高度卡尺某点示值误差时，需人为地使高度卡尺的量爪测量面与量块表面接触且能正常滑动，人为地读取高度卡尺的示值，必要时用工具显微镜进行测量，该读数与量块实际尺寸之差确定为该点的示值误差，同时还应在尺框紧固和松开的情况下分别测量。对于测量上限在300mm内的高度卡尺，应不少于均匀分布3个测量点，对于测量上限大于300mm的高度卡尺，应不少于均匀分布6个测量点。

专利CN 208443282 U公开了一种高度卡尺校准装置，它包括基板、第二夹紧机构和定高标准件，该第二夹紧机构包括固定夹板和与之配合的多个活动夹板，该定高标准件设置于所述第二夹紧机构上并能够被固定夹板和活动夹板夹紧并保持垂直；每个所述活动夹板均对应夹紧一所述定高标准件。该实用新型提供的高度卡尺校准装置，其优点是固定夹板和活动夹板能够将定高标准件夹持固定，使定高标准件保持垂直，防止定高标准件防止倾斜导致结果不准确的问题发生，从而一定程度上地保证了校准结果准确；缺陷是校准过程需要人为操作，无法实现自动测量，且该装置需要多个定高标准件(量块组)和相应的固定夹板夹持，从而导致结构复杂。

综上，现有高度卡尺的检定具有诸多不足，主要有如下：首先，都是由人为操作完成，工作量大、效率低、人为误差大；其次，为覆盖所有量程高度卡尺的检定，需要配套相应测量点的量块，由此使得量块数量多，不便于标准器的管理，如果采用量块研合组拼，则大量程的量块重量大不利于研合，存在研合误差；此外，由于采用人工操作，不利于现代检定的智能化和无纸化的实施。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种结构简单、精度高、操作方便高效、实用性强的高度卡尺自动检定仪。

为实现上述目的，本发明一种高度卡尺自动检定仪包括机架、下位机、台板、平板、数显杠杆千分表、高度卡尺、旋紧机构、快速把手一、智能摄像头、连接板一、升降组件、光栅尺、连接板二、快速把手二、连接板三、上位机、伺服控制器、电磁阀组、底板和磁铁座；所述机架上安装所述台板和底板，机架后面垂直安装所述升降组件；台板上分别安装有所述平板、数显杠杆千分表和上位机，被检的高度卡尺的底座放置在平板上；底板上分别固定安装有所述下位机、伺服控制器和电磁阀组；升降组件的滑块上固定安装有连接板一和连接板二，升降组件的滑块底板一侧边固定安装光栅尺，光栅尺的标尺光栅上固定着连接板三；连接板一设有凹槽和螺纹孔，该凹槽上安装有带开关的磁铁座并用螺钉固定，开启磁铁座开关后该磁铁座的一平面具有吸力以吸住高度卡尺的尺框，使滑块升降带动高度卡尺的尺框升降；连接板一侧面还通过两个快速把手一快速锁紧旋紧机构，该旋紧机构在连接板一上可上下调节，旋紧机构的旋转爪与高度卡尺的锁紧螺丝配合，旋紧机构在动力源作用下作旋转动作和直线动作，以实现高度卡尺的锁紧螺丝的自动锁紧与松开；连接板二的一端安装在滑块上，另一端固定安装智能摄像头，该智能摄像头正对高度卡尺的读数装置，以自动读取高度卡尺的数值，采集的实际读数值与光栅尺的标准值进行比较测量，得到的读数差即为高度尺的示值误差，该智能摄像头可以在垂直方向、水平方向进行位置调节，以调整其清晰程度；电磁阀组控制旋紧机构的旋转运动和直线运动；下位机连接着伺服控制器、智能摄像头和电磁阀组，并与上位机通信连接，根据JJG31-2011高度卡尺检定规程中检定方法要求自动控制升降组件的升降、智能摄像头数据实时采集、电磁阀组的动作；上位机上安装有自动检定软件，光栅尺数据、智能摄像头采集到的数据以及数显杠杆千分表采集到的数据经下位机上传给上位机，并经自动检定软件数据处理后生成检定原始记录以文档形式保存。

所述机架采用铝合金型材拼装而成，作为本检定仪的支撑框架。

所述平板准确度等级≥1级，等级越高则准确度越高；其外形尺寸为(400×250)mm或(250×250)mm中的一种。

所述数显杠杆千分表的分度值≤0.002mm，其用于检定高度卡尺的量爪测量面与底座工作面的平行度。

所述升降组件的升降行程≥高度卡尺最大测量范围。

所述光栅尺为高精度光栅尺，其测量范围与高度卡尺最大测量范围相对应，其精度优于±(1+L/100)μm，L为测量高度，单位为mm。

所述连接板二为“Z”形状，其安装孔是长腰型孔，可上下调节。

所述连接板三设有开槽，高度卡尺的划线量爪测量面与该开槽一平面接触，并用快速把手二快速固定，实现对高度卡尺的划线量爪锁紧与松开。

上述自动检定软件均可从市场上购买，属于现有技术；提供软件的单位名称是厦门通测电子有限公司，单位地址是厦门市湖里区梧桐西里6号中央美地5栋2101室，软件名称是高度尺自动检定软件，型号是Gdctest-2000，完成开发并上市时间是2018年11月；该检定软件能够实现自动处理数据、自动生成检定原始记录。

本发明一种高度卡尺自动检定仪通过采用光栅尺替代量块组，具有精度高、智能程度高、工作效率高、全覆盖满足所有高度卡尺检定要求的优点，并能够实现自动测量自动生成电子原始记录，具有以下技术特点和有益效果：

1.实现了高度卡尺的自动检定，提高了检定效率，降低了工作强度，减少了人为误差；

2.通过高精度的光栅尺代替了传统数量较多的量块组，便于标准器的管理；

3.检定软件实现自动处理数据、自动生成检定原始记录，实现了高度卡尺检定的无纸化、智能化；

4.能够满足JJG31-2011高度卡尺检定规程的要求，可开展涵盖各种结构形式和所有量程的高度卡尺检定。

附图说明

图1为本发明一种高度卡尺自动检定仪的等轴三维结构示意图；

图2为本发明一种高度卡尺自动检定仪的系统控制框图；

图3为图1的正视图；

图4为图1的俯视图；

图5为图1中机架的三维结构示意图；

图6为图1中升降组件的三维结构示意图；

图7为图1中连接板一的三维结构示意图。

附图标记：机架1、下位机2、台板3、平板4、数显杠杆千分表5、高度卡尺6、旋紧机构7、快速把手一8、智能摄像头9、连接板一10、升降组件11、滑块底板11-1、滚珠丝杠11-2、滑块11-3、直线导轨11-4、电机安装块11-5、联轴器11-6、伺服电机11-7、光栅尺12、连接板二13、快速把手二14、连接板三15、上位机16、伺服控制器17、电磁阀组18、底板19、磁铁座20。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式对本发明一种高度卡尺自动检定仪作进一步详细说明。

如图1～图7所示，本发明一种高度卡尺自动检定仪包括机架1、下位机2、台板3、平板4、数显杠杆千分表5、高度卡尺6、旋紧机构7、快速把手一8、智能摄像头9、连接板一10、升降组件11、光栅尺12、连接板二13、快速把手二14、连接板三15、上位机16、伺服控制器17、电磁阀组18、底板19和磁铁座20；机架1用铝合金型材拼装而成，它作为检定仪的支撑框架分成两层，上层安装有台板3，下层安装有底板19，机架1后面垂直安装有升降组件11；台板3上分别安装有平板4、数显杠杆千分表5和上位机16，被检的高度卡尺6的底座放置在平板4上，平板准确度等级≥1级，等级越高则准确度越高，其外形尺寸为(400×250)mm或(250×250)mm；数显杠杆千分表5的分度值优于0.002mm，其用于检定高度卡尺6的量爪测量面与底座工作面的平行度；底板19上分别安装有下位机2、伺服控制器17和电磁阀组18；升降组件11包括滑块底板11-1、滚珠丝杠11-2、滑块11-3、直线导轨11-4、电机安装块11-5、联轴器11-6和伺服电机11-7，其中滑块底板11-1上固定安装有滚珠丝杠11-2、电机安装块11-5和两个的直线导轨11-4，电机安装块11-5用于安装伺服电机11-7，该伺服电机的输出轴通过联轴器11-6与滚珠丝杠11-2连接，两个直线导轨11-4之间用滑块11-3固定连接，伺服电机11-7通过伺服控制器17进行通信连接，升降组件11在伺服电机11-7正反转带动下实现滑块11-3升降；滑块11-3上固定安装有连接板一10和连接板二13，其中连接板二13上的安装孔是长腰型孔，可上下调节空间；滑块底板11-1的一侧边固定安装光栅尺12，该光栅尺为高精度光栅尺，其测量范围与高度卡尺最大测量范围相对应，其精度优于±(1+L/100)μm，L为测量高度，单位为mm；所述光栅尺12的标尺光栅上固定着连接板三15，该连接板三15设有开槽，高度卡尺6的划线量爪测量面与该开槽下平面接触，并用快速把手二14快速固定；连接板一10设有凹槽和螺纹孔，该凹槽上安装有带开关的磁铁座20并用螺钉固定，开启磁铁座20开关后该磁铁座的一平面具有吸力，能够吸住高度卡尺6的尺框，由此滑块11-3上升与下降带动高度卡尺6的尺框上升与下降；升降组件的升降行程≥高度卡尺最大测量范围；连接板一10侧面还通过两个快速把手一8快速锁紧旋紧机构7，且旋紧机构7在连接板一10上可上下调节，旋紧机构7以气源作为动力也可以采用其他动力源，本实施例子中以气源作为动力，实现旋转动作和直线动作，旋紧机构7的旋转爪与高度卡尺6的锁紧螺丝连接，从而实现高度卡尺6的锁紧螺丝的自动锁紧与松开；连接板二13为“Z”形状，其一端安装在滑块11-3，另外一端固定安装智能摄像头9，该摄像头正对着高度卡尺6的读数装置，从而实现自动读取高度卡尺6的读数值，智能摄像头9采集高度卡尺6的实际读数值与光栅尺12的标准值进行比较测量，该读数差即为高度尺的示值误差；电磁阀组18控制旋紧机构7的旋转运动和直线运动；下位机2连接伺服控制器17、智能摄像头9和电磁阀组18，并与上位机16通信连接，根据JJG31-2011高度卡尺检定规程中检定方法要求自动控制升降组件11的升降、智能摄像头9数据实时采集、电磁阀组18的动作；上位机16上安装有自动检定软件，光栅尺12数据、智能摄像头9采集到的数据以及数显杠杆千分表5采集到的数据经下位机2上传给上位机16，并经自动检定软件数据处理后生成检定原始记录并以文档形式保存。

本检定仪采用光栅尺替代量块，具有精度高、智能程度高、工作效率高、全覆盖满足所有高度卡尺检定要求的特点。

本发明一种高度卡尺自动检定仪检定高度卡尺的方法及操作过程如下：

1、接通检定仪电源，打开自动检定软件，将被检的高度卡尺放置在平板上进行等温，其平衡温度时间应满足JJG31-2011高度卡尺检定规程相应条款要求。

2、在自动检定软件上输入相关被检信息和选择检定项目，包括送检单位信息、被检仪器信息和选择重复性测量点、示值误差测量点。

3、按照JJG31-2011高度卡尺检定规程相应条款要求对被检的高度卡尺进行外观、各部分相互作用、各部分相对位置、表面粗糙度、平面度项目的检定，并将检定结果输入至自动检定软件。

4、按照JJG31-2011高度卡尺检定规程要求，移动被检高度卡尺底座，用数显杠杆千分表自动采集量爪测量面与底座工作面的平行度，取数显杠杆千分表读数最大值减最小值作为平行度，检定结果自动存储在自动检定软件中。

5、移动被检高度卡尺底座和尺框，使高度卡尺的量爪测量面与连接板三下平面接触，并用快速把手二锁紧，开启磁铁座开关将高度卡尺的尺框牢牢吸住，接着调整连接板一位置使得旋紧机构的旋转爪与高度卡尺的锁紧螺丝大致同轴，调整智能摄像头清晰程度，点击自动检定软件中的“开始”按钮启动自动检定程序。自动检定软件自动检定高度卡尺的关键参数指标，包括JJG31-2011高度卡尺检定规程要求的标尺标记的宽度和宽度差、重复性、零值误差、示值误差。

6、自动检定软件自动检定完毕后，点击自动检定软件中的“保存”按钮，自动以文档形式保存本次的检定结果数据。

7、卸下被检的高度卡尺，关闭电源，本次检定完毕。

Claims (8)

1.一种高度卡尺自动检定仪，其特征是：它包括机架、下位机、台板、平板、数显杠杆千分表、高度卡尺、旋紧机构、快速把手一、智能摄像头、连接板一、升降组件、光栅尺、连接板二、快速把手二、连接板三、上位机、伺服控制器、电磁阀组、底板和磁铁座；所述机架上安装所述台板和底板，机架后面垂直安装所述升降组件；台板上分别安装有所述平板、数显杠杆千分表和上位机，被检的高度卡尺的底座放置在平板上；底板上分别固定安装有所述下位机、伺服控制器和电磁阀组；升降组件的滑块上固定安装有连接板一和连接板二，升降组件的滑块底板一侧边固定安装光栅尺，光栅尺的标尺光栅上固定着连接板三；连接板一设有凹槽和螺纹孔，该凹槽上安装有带开关的磁铁座并用螺钉固定，开启磁铁座开关后该磁铁座的一平面具有吸力以吸住高度卡尺的尺框，使滑块升降带动高度卡尺的尺框升降；连接板一侧面还通过两个快速把手一快速锁紧旋紧机构，该旋紧机构在连接板一上可上下调节，旋紧机构的旋转爪与高度卡尺的锁紧螺丝配合，旋紧机构在动力源作用下作旋转动作和直线动作，以实现高度卡尺的锁紧螺丝的自动锁紧与松开；连接板二的一端安装在滑块上，另一端固定安装智能摄像头，该智能摄像头正对高度卡尺的读数装置，以自动读取高度卡尺的数值，采集的实际读数值与光栅尺的标准值进行比较测量，得到的读数差即为高度尺的示值误差，该智能摄像头可以在垂直方向、水平方向进行位置调节，以调整其清晰程度；电磁阀组控制旋紧机构的旋转运动和直线运动；下位机连接着伺服控制器、智能摄像头和电磁阀组，并与上位机通信连接，根据JJG31-2011高度卡尺检定规程中检定方法要求自动控制升降组件的升降、智能摄像头数据实时采集、电磁阀组的动作；上位机上安装有自动检定软件，光栅尺数据、智能摄像头采集到的数据以及数显杠杆千分表采集到的数据经下位机上传给上位机，并经自动检定软件数据处理后生成检定原始记录以文档形式保存。

2.如权利要求1所述高度卡尺自动检定仪，其特征是：所述机架采用铝合金型材拼装而成，作为本检定仪的支撑框架。

3.如权利要求1所述高度卡尺自动检定仪，其特征是：所述平板准确度等级≥1级，等级越高则准确度越高；其外形尺寸为(400×250)mm或(250×250)mm中的一种。

4.如权利要求1所述高度卡尺自动检定仪，其特征是：所述数显杠杆千分表的分度值≤0.002mm，其用于检定高度卡尺的量爪测量面与底座工作面的平行度。

5.如权利要求1所述高度卡尺自动检定仪，其特征是：所述升降组件的升降行程≥高度卡尺最大测量范围。

6.如权利要求1所述高度卡尺自动检定仪，其特征是：所述光栅尺为高精度光栅尺，其测量范围与高度卡尺最大测量范围相对应，其精度优于±(1+L/100)μm，L为测量高度，单位为mm。

7.如权利要求1所述高度卡尺自动检定仪，其特征是：所述连接板二为“Z”形状，其安装孔是长腰型孔，可上下调节。

8.如权利要求1所述高度卡尺自动检定仪，其特征是：所述连接板三设有开槽，高度卡尺的划线量爪测量面与该开槽一平面接触，并用快速把手二快速固定，实现对高度卡尺的划线量爪锁紧与松开。