CN109974549B - 一种高度卡尺智能检定仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高度卡尺智能检定仪，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、连接板二、快速把手二、连接板三、激光测量系统、伺服控制器、电磁阀组、底板、上位机、传感器和磁铁座二；上位机上安装有智能检定软件，上位机与下位进行通信连接；激光头的实时数据、智能摄像头采集的数据以及数显杠杆千分表采集的数据经下位机上传给上位机，经智能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。本发明通过采用激光测量系统替代量块，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。

Description

一种高度卡尺智能检定仪

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智能检定仪。

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。

高度卡尺的传统检定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，其包括基板、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其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，虽然其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；但其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：一是都是由人为操作完成，工作量大、效率低、人为误差大；二是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；三是由于都采用人工操作，不利于现代检定的智能化、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、操作方便高效、精度高并能实现自动测量和自动生成电子原始记录的高度卡尺智能检定仪。

为实现上述目的，本发明一种高度卡尺智能检定仪包括机架、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、连接板二、快速把手二、连接板三、反射镜、连接轴、连接块、干涉镜、激光头、垫块、磁铁座一、环境单元、伺服控制器、电磁阀组、底板、上位机、传感器和磁铁座二；所述机架安装所述台板和底板，机架后面垂直安装所述升降组件；台板上分别安装所述平板、数显杠杆千分表、垫块、磁铁座一、环境单元、上位机和传感器；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，该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二并用螺钉固定，开启磁铁座二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，且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，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，另一端安装智能摄像头，该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，所采集的高度卡尺的实际读数值与激光头的标准值进行比较测量，所得读数差即为高度尺的示值误差；连接板三开有开槽，高度卡尺的划线量爪测量面与该开槽下平面接触，并用快速把手二快速固定，连接板三侧边安装反射镜；在反射镜正下方的台板上放置有带开关的磁铁座二，打开磁铁座二的开关后能用磁力吸住在台板上；在磁铁座二上方锁紧安装连接轴，连接轴活动安装着连接块，连接块在其上可以高低调整位置并固定，在连接块上固定安装着干涉镜，干涉镜的出光孔与反射镜的接收光孔同轴；垫块上放置激光头，其出光孔对准干涉镜接收光孔；环境单元与传感器连接，所采集到的温度、湿度、压力传给激光头进行环境补偿；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、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；上位机上安装有智能检定软件，激光头的经环境补偿后实时数据直接传给上位机，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，所有的数据经智能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。

所述机架采用铝合金型材拼装而成，作为检定仪的支撑框架。

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。

所述激光头为双频激光头具有环境补偿功能，该激光头与干涉镜、反射镜、环境单元和传感器组成激光干涉仪测量系统，能够测量高度卡尺划线量爪的实时高度，该系统测量范围≥2m，线性误差≤±0.5Lμm，其中L为测量高度，以m为单位；所述环境单元和传感器能够检测环境中的温度、湿度和压力。

所述连接板二为“Z”形状，其安装孔是长腰型孔，可上下调节。

所述旋紧机构通过动力源实现旋转动作和直线动作，用于高度卡尺的锁紧螺丝的自动锁紧与松开。

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。

所述智能摄像头用于采集被检高度卡尺的读数，并将该数据传送给智能检定软件，该智能摄像头可在垂直方向、水平方向调节位置，以调整其清晰度。

上述智能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，软件名称是高度尺智能检定软件，型号是Gdctest-3000，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智能检定仪通过使用更高的标准器激光测量系统代替量块组，精度高，操作方便高效，智能实用，并能够实现自动测量自动生成电子原始记录的高度卡尺自动检定仪，具有以下技术特点和有益效果：

1.本检定仪实现了高度卡尺的智能检定，提高了检定效率，降低了工作强度，减少了人为误差；

2.本检定仪通过激光干涉仪测量系统代替了传统数量较多的量块组，具有精度高的特点，便于标准器的管理；

3.本检定仪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.本检定仪能够满足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智能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智能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中升降机构的三维结构示意图。

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、连接板二12、快速把手二13、连接板三14、反射镜15、连接轴16、连接块17、干涉镜18、激光头19、垫块20、磁铁座一21、环境单元22、伺服控制器23、电磁阀组24、底板25、上位机26、传感器27、磁铁座二28。

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智能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智能检定仪包括机架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、连接板二12、快速把手二13、连接板三14、反射镜15、连接轴16、连接块17、干涉镜18、激光头19、垫块20、磁铁座一21、环境单元22、伺服控制器23、电磁阀组24、底板25、上位机26、传感器27和磁铁座二28；机架1主要由铝合金型材拼装而成，作为本检定仪的支撑框架，其分成两层，上层安装有台板3，下层安装有底板25，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、垫块20、磁铁座一21、环境单元22、上位机26和传感器27；被检的高度卡尺6的底座放置在平板4上，该平板准确度等级≥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；数显杠杆千分表5的分度值优于0.002mm，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25上分别固定安装有下位机2、伺服控制器23和电磁阀组24；升降组件11主要由滑块底板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组成，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23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的升降；滑块11-3上固定安装有连接板一10和连接板二12，其中连接板二12上的安装孔是长腰型孔，具有一定的上下调节空间；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二28并用螺钉固定，开启磁铁座二28开关后该磁铁座的一平面具有一定吸力，能够吸住高度卡尺6的尺框，由此滑块11-3的升降带动高度卡尺6的尺框升降；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具有一定的上下调节幅度，旋紧机构7主要由气源作为动力，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上，另外一端固定安装着智能摄像头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，该智能摄像头可在垂直方向、水平方向调节位置，以调整其清晰度，智能摄像头9采集高度卡尺6的实际读数值与激光头的标准值进行比较测量，该读数差即为高度尺的示值误差；连接板三14开有开槽，高度卡尺6的划线量爪测量面与该开槽下平面接触，并用快速把手二13快速固定，实现对高度卡尺的划线量爪锁紧与松开；连接板三14侧边固定安装着反射镜15；在反射镜15正下方的台板3上放置有带开关的磁铁座二28，打开磁铁座二28的开关后能用磁力吸住在台板3上；在磁铁座二28上方锁紧安装着连接轴16，连接轴16活动安装着连接块17，连接块17在其上可以高低调整位置并固定，在连接块17上固定安装着干涉镜18，干涉镜18的出光孔与反射镜15的接收光孔同轴；垫块20上放置着激光头19，其出光孔对准干涉镜18接收光孔；环境单元22与传感器27连接，所采集到的温度、湿度、压力等环境参数传给激光头19；激光头19具有环境补偿功能；激光头19、干涉镜18、反射镜15、环境单元22和传感器27组成激光干涉仪测量系统，能够测量高度卡尺划线量爪的实时高度，该系统测量范围≥2m，线性误差≤±0.5Lμm，其中L为测量高度，以m为单位；电磁阀组24控制旋紧机构7的旋转运动和直线运动；下位机2连接着伺服控制器23、智能摄像头9、电磁阀组24，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24的动作；上位机24上安装有智能检定软件，上位机24与下位机2进行通信连接，激光头19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24，并经智能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。

本检定仪采用激光测量系统替代量块，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智能检定仪具体检定高度卡尺的方法及操作过程如下：

1、接通本检定仪的电源，打开智能检定软件，将被检的高度卡尺放置在平板上进行等温，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。将传感器的电子线接在环境单元，开启激光头进行热机并满足相应热机时间要求。

2、在智能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智能检定软件。

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智能检定软件中。

5、移动被检高度卡尺底座和尺框，开启磁铁座二开关将高度卡尺的尺框牢牢吸住；将带有反射镜的连接板三装在高度卡尺的划线量爪上使得高度卡尺的量爪测量面与下平面接触，并用快速把手二锁紧；调整磁铁座一及连接块的位置，使干涉镜的出光孔与反射镜的入光孔同轴后锁紧并固定磁铁座一及连接块；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。点击智能检定软件中的“开始”按钮启动自动检定程序，智能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、智能检定软件自动检定完毕后，点击智能检定软件中的“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)

1.一种高度卡尺智能检定仪，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、连接板二、快速把手二、连接板三、反射镜、连接轴、连接块、干涉镜、激光头、垫块、磁铁座一、环境单元、伺服控制器、电磁阀组、底板、上位机、传感器和磁铁座二；所述机架安装所述台板和底板，机架后面垂直安装所述升降组件，该机架采用铝合金型材拼装而成，作为检定仪的支撑框架；台板上分别安装所述平板、数显杠杆千分表、垫块、磁铁座一、环境单元、上位机和传感器，该平板准确度等级≥1级，等级越高则准确度越高，其外形尺寸为400×250mm或250×250mm中的一种；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，该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二并用螺钉固定，开启磁铁座二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，且旋紧机构在连接板一上能上下调节，旋紧机构的旋转爪与高度卡尺的锁紧螺丝配合，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，另一端安装智能摄像头，该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，所采集的高度卡尺的实际读数值与激光头的标准值进行比较测量，所得读数差即为高度尺的示值误差；连接板三开有开槽，高度卡尺的划线量爪测量面与该开槽下平面接触，并用快速把手二快速固定，连接板三侧边安装反射镜；在反射镜正下方的台板上放置有带开关的磁铁座二，打开磁铁座二的开关后能用磁力吸住在台板上；在磁铁座二上方锁紧安装连接轴，连接轴活动安装着连接块，连接块在其上能高低调整位置并固定，在连接块上固定安装着干涉镜，干涉镜的出光孔与反射镜的接收光孔同轴；垫块上放置激光头，其出光孔对准干涉镜接收光孔；环境单元与传感器连接，所采集到的温度、湿度、压力传给激光头进行环境补偿；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、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；上位机上安装有智能检定软件，激光头的经环境补偿后实时数据直接传给上位机，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，所有的数据经智能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。

2.如权利要求1所述高度卡尺智能检定仪，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。

3.如权利要求1所述高度卡尺智能检定仪，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。

4.如权利要求1所述高度卡尺智能检定仪，其特征是：所述激光头为双频激光头具有环境补偿功能，该激光头与干涉镜、反射镜、环境单元和传感器组成激光干涉仪测量系统，能够测量高度卡尺划线量爪的实时高度，该系统测量范围≥2m，线性误差≤±0.5Lμm，其中L为测量高度，以m为单位；所述环境单元和传感器能够检测环境中的温度、湿度和压力。

5.如权利要求1所述高度卡尺智能检定仪，其特征是：所述连接板二为“Z”形状，其安装孔是长腰型孔，能上下调节。

6.如权利要求1所述高度卡尺智能检定仪，其特征是：所述旋紧机构通过动力源实现旋转动作和直线动作，用于高度卡尺的锁紧螺丝的自动锁紧与松开。

7.如权利要求1所述高度卡尺智能检定仪，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。

8.如权利要求1所述高度卡尺智能检定仪，其特征是：所述智能摄像头用于采集被检高度卡尺的读数，并将该数据传送给智能检定软件，该智能摄像头能在垂直方向、水平方向调节位置，以调整其清晰度。