CN110514162B

CN110514162B - 一种台阶深度测量工具

Info

Publication number: CN110514162B
Application number: CN201910733314.5A
Authority: CN
Inventors: 徐旭松; 朱敏浩; 叶超; 许孟然; 刘建; 刘梦; 孙志英; 曹清林
Original assignee: Jiangsu University of Technology
Current assignee: Jiangsu University of Technology
Priority date: 2019-08-09
Filing date: 2019-08-09
Publication date: 2021-06-29
Anticipated expiration: 2039-08-09
Also published as: CN110514162A

Abstract

本发明属于机械加工测量技术领域，尤其涉及一种台阶深度测量工具，包括测量基座、第一支架、第二支架、测量板、测量头、位移传感器、信号调理器和计算机，第一支架与测量基座滑动连接，第二支架与第一支架滑动连接，第二支架的滑动方向与第一支架的滑动方向相互垂直，测量板的一端与第二支架滑动连接，测量板的滑动方向与第二支架的滑动方向相互垂直，测量头滑动设置在测量板的另一端，测量头的滑动方向与第二支架的滑动方向相同，且测量头靠近或远离测量基座滑动，位移传感器固定设置在测量头上；信号调理器用于接收位移传感器传送的信号，并进行信号的放大和过滤，信号调理器通过数据处理器与计算机电连接。

Description

一种台阶深度测量工具

技术领域

本发明属于机械加工测量技术领域，尤其涉及一种台阶深度测量工具。

背景技术

随着用户需求的越来越高，以往一些对测量要求不高的方面也开始提高要求，例如台阶的深度尺寸的测量等，原先对于这些方面的测量要求不是很高，只需要使用如游标卡尺一类的传统测量装置，如游标卡尺可以采用其深度尺测量台阶相对于基准面的深度，但是由于游标卡尺存在很大的局限性，数据读取受人为因素影响较大，因此其精度往往达不到要求，而且还可能受到工件上结构的影响，测量相当不方便且效率较低，不适合大批量检测，而现有的一些测量装置能够达到要求，如三坐标测量能够准确的测量，并且具有很高的精度，但它检测成本高，不适合大批量检测。为了能够提高检测的精度和效率，同时又能简化测量装置的结构，降低成本，本发明提供一种台阶深度测量工具以克服目前存在问题，使测量更加高效，操作简单，结果精确，适用范围较广，有一定的市场推广前景。

发明内容

为解决现有技术存在的台阶深度测量装置操作不便，检测成本高，不适合大批量检测的问题，本发明提供一种台阶深度测量工具。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下，一种台阶深度测量工具，包括测量基座、第一支架、第二支架、测量板、测量头、位移传感器、信号调理器和计算机，所述第一支架与测量基座滑动连接，所述第二支架与第一支架滑动连接，所述第二支架的滑动方向与第一支架的滑动方向相互垂直，所述测量板的一端与第二支架滑动连接，所述测量板的滑动方向与第二支架的滑动方向相互垂直，所述测量头滑动设置在测量板的另一端，所述测量头的滑动方向与第二支架的滑动方向相同，且所述测量头靠近或远离测量基座滑动，所述位移传感器固定设置在测量头上；

所述信号调理器用于接收位移传感器传送的信号，并进行信号的放大和过滤，所述信号调理器通过数据处理器与所述计算机电连接。

作为优选，所述测量板上开设有螺纹通孔，所述测量头与螺纹通孔螺纹连接；所述测量头靠近测量基座的一端具有锥形部，所述测量头远离测量基座的一端固定设置有安装部，所述位移传感器固定设置在安装部上。锥形部先与待测零件的基准面接触将位移传感器调零后，再继续测量待测零件的各个台阶相对于基准面的深度，锥形部与待测面接触，防止测量头与待测台阶接触面过大造成接触不灵敏测量误差大，锥形部提高与待测台阶面的接触灵敏度，提高该测量装置的测量精度。

作为优选，所述第一支架包括位于测量基座两侧的移动板，所述测量基座两侧的移动板之间设置有连接板，所述第二支架与测量基座一侧的移动板滑动连接。位于测量基座两侧的移动板的设置提高第一支架滑动的稳定性，连接板的设置保证两侧的移动板滑动的同步性，提高该测量工具的测量精度；第二支架与测量基座一侧的移动板滑动连接，测量各个台阶相对于基准面的深度后，再将第二支架与测量基座另一侧的移动板滑动连接，以测量待测零件的各个台阶其它位置相对于基准面的深度，计算各个台阶相对于基准面的平均深度，提高该测量装置的测量精度。

作为优选，所述测量基座的两侧均沿水平方向开设有第一滑槽，所述第一滑槽的两侧开设有第一导向槽，所述移动板上延伸有与第一滑槽配合的第一滑块，所述第一滑块的两侧延伸有与第一导向槽配合的第一导向块。提高第一支架水平滑动的稳定可靠性，提高第一支架水平滑动的方向精度。

进一步地，所述移动板上沿竖直方向开设有第二滑槽，所述第二滑槽的两侧开设有第二导向槽，所述第二支架上延伸有与第二滑槽配合的第二滑块，所述第二滑块的两侧延伸有与第二导向槽配合的第二导向块。提高第二支架竖直滑动的稳定可靠性，提高第二支架竖直滑动的方向精度。

进一步地，所述第二支架上沿水平方向开设有第三滑槽，所述第三滑槽与第一滑槽相互垂直开设，所述第三滑槽的两侧开设有第三导向槽，所述测量板上延伸有与第三滑槽配合的第三滑块，所述第三滑块的两侧延伸有与第三导向槽配合的第三导向块。提高测量板水平滑动的稳定可靠性，提高测量板水平滑动的方向精度。

有益效果：

(1)本发明的台阶深度测量工具，通过采用位移传感器，充分利用传感技术，使得自动化程度较高；

(2)本发明的台阶深度测量工具，利用了传感器、信号调理器和数据处理器等新技术检测方式，其中传感器的信息通过信号调理器和数据处理器的处理，能够检测待测零件上各个台阶的深度，与传统技术相比，其检测精度高、数据准确，与其他一些高精密的测量仪器相比，其结构简单、成本较低。

(3)本发明的台阶深度测量工具，由于采用了传感技术，所以测量更加高效，操作更加简单，数学运算更加简单，结果更加精确，节省了更多的时间。

附图说明

图1是本发明台阶深度测量工具的立体结构示意图；

图2是本发明台阶深度测量工具的爆炸示意图；

图3是图2中隐藏测量基座和待测零件的爆炸示意图；

图4是本发明台阶深度测量工具的待测零件的立体结构示意图；

图5是本发明台阶深度测量工具的测量第一个台阶深度时的立体结构示意图；

图6是本发明台阶深度测量工具的测量第二个台阶深度时的立体结构示意图；

图7是本发明台阶深度测量工具的测量第三个台阶深度时的立体结构示意图；

图8是本发明台阶深度测量工具的测量第四个台阶深度时的立体结构示意图；

图9是本发明台阶深度测量工具的测量原理示意图；

图中：1、测量基座，11、第一滑槽，12、第一导向槽，2、第一支架，21、移动板，211、第一滑块，212、第一导向块，213、第二滑槽，214、第二导向槽，22、连接板，3、第二支架，31、第二滑块，32、第二导向块，33、第三滑槽，34、第三导向槽，4、测量板，41、第三滑块，42、第三导向块，43、螺纹通孔，5、测量头，51、锥形部，52、安装部，6、位移传感器，71、信号调理器，72、数据处理器，73、计算机，8、待测零件，81、通孔，82、台阶。

具体实施方式

实施例

如图1～9所示，一种台阶深度测量工具，包括测量基座1、第一支架2、第二支架3、测量板4、测量头5、位移传感器6、信号调理器71和计算机73，所述第一支架2与测量基座1滑动连接，所述第二支架3与第一支架2滑动连接，所述第二支架3的滑动方向与第一支架2的滑动方向相互垂直，所述测量板4的一端与第二支架3滑动连接，所述测量板4的滑动方向与第二支架3的滑动方向相互垂直，所述测量头5滑动设置在测量板4的另一端，所述测量头5的滑动方向与第二支架3的滑动方向相同，且所述测量头5靠近或远离测量基座1滑动，所述位移传感器6固定设置在测量头5上；

如图9所示，所述信号调理器71用于接收位移传感器6传送的信号，并进行信号的放大和过滤，所述信号调理器71通过数据处理器72与所述计算机73电连接；具体地，所述信号调理器71包括信号放大电路和信号滤波电路，可以对信号进行放大和滤波处理，所述信号调理器71选用IEPE系列的信号调理器71，将调理的信号传输到数据处理器72，所述数据处理器72的输入端和信号调理器71的输出端电连接，所述数据处理器72的输出端和计算机73电连接，通过计算机73显示位移传感器6的数值，所述数据处理器72包含A/D转换器，数据处理器72将接收的电信号转换为数字信号，这样计算机73才能直接处理接收的数据。

如图3所示，为了便于测量头5滑动设置在测量板4上，以及便于测量头5移动后自锁，所述测量板4上开设有螺纹通孔43，所述测量头5与螺纹通孔43螺纹连接；所述测量头5靠近测量基座1的一端具有锥形部51，所述测量头5远离测量基座1的一端固定设置有安装部52，所述位移传感器6固定设置在安装部52上。

如图1～3和图5～8所示，为了保证第一支架2、第二支架3、测量板4滑动设置的稳定性和可靠性，提高该测量工具的测量精度，所述第一支架2包括位于测量基座1两侧的移动板21，所述测量基座1两侧的移动板21之间设置有连接板22，所述第二支架3与测量基座1一侧的移动板21滑动连接；所述测量基座1的两侧均沿水平方向开设有第一滑槽11，所述第一滑槽11的两侧开设有第一导向槽12，所述移动板21上延伸有与第一滑槽11配合的第一滑块211，所述第一滑块211的两侧延伸有与第一导向槽12配合的第一导向块212；所述移动板21上沿竖直方向开设有第二滑槽213，所述第二滑槽213的两侧开设有第二导向槽214，所述第二支架3上延伸有与第二滑槽213配合的第二滑块31，所述第二滑块31的两侧延伸有与第二导向槽214配合的第二导向块32；所述第二支架3上沿水平方向开设有第三滑槽33，所述第三滑槽33与第一滑槽11相互垂直开设，所述第三滑槽33的两侧开设有第三导向槽34，所述测量板4上延伸有与第三滑槽33配合的第三滑块41，所述第三滑块41的两侧延伸有与第三导向槽34配合的第三导向块42。

如图4所示，本实施例的待测零件8上开设有通孔81，所述待测零件8上依次设置有四个环形台阶82，四个所述台阶82位于通孔81的外围，且四个所述台阶82和通孔81同轴线。

本发明的台阶深度测量工具的测量步骤如下：

1)、首先将测量基座1放置在水平测量台上，再将待测零件8放置在测量基座1上，此时待测台阶82朝上，再将第一支架2和测量基座1进行装配，使其沿第一滑槽11在测量基座1上水平滑动，再将第二支架3和测量基座1一侧的移动板21进行装配，使其沿该移动板21的第二滑槽213上下滑动，再将测量板4和第二支架3进行装配，使其沿第三滑槽33在第二支架3上水平滑动，再对第一支架2、第二支架3以及测量板4进行调节，使得测量板4和待测零件8的基准面(待测零件8的上表面)接触，此时螺纹通孔43位于基准面的上方；

2)、如图1所示，将测量头5螺纹连接在螺纹通孔43内，当测量头5的锥形部51和待测零件8的基准面接触时，此时位移传感器6开始工作，将距离信号转换为电信号，然后通过信号调理器71对电信号进行处理，再通过数据处理器72接到计算机73，记录下数据；

3)、如图5所示，调节测量板4，使测量头5位于第一个台阶82面上方，再将测量头5向下旋转，直到锥形部51和第一个台阶82面接触，此时计算机73记录下数据；

4)、如图6所示，调节测量板4，使测量头5位于第二个台阶82面上方，再将测量头5向下旋转，直到锥形部51和第二个台阶82面接触，此时计算机73记录下数据；

5)、如图7所示，调节测量板4，使测量头5位于第三个台阶82面上方，再将测量头5向下旋转，直到锥形部51和第三个台阶82面接触，此时计算机73记录下数据；

6)、如图8所示，调节测量板4，使测量头5位于第四个台阶82面上方，再将测量头5向下旋转，直到锥形部51和第四个台阶82面接触，此时计算机73记录下数据；

7)、通过上述步骤2)～步骤6)中计算机73记录下的数据，可以得到待测零件8上的各个台阶82的深度；

8)、此外，可以将第二支架3向上滑动，从测量基座1一侧的移动板21上取下，转过180°直接装配在测量基座1另一侧的移动板21上，使其沿该移动板21的第二滑槽213上下滑动，再对第一支架2、第二支架3以及测量板4进行调节，使得测量板4和待测零件8的基准面(待测零件8的上表面)接触，此时螺纹通孔43位于基准面的上方，其余测量步骤重复步骤2)～步骤7)，再计算得出待测零件8上的各个台阶82的深度的平均值，进一步提高测量精度。

Claims

1.一种台阶深度测量工具，其特征在于：包括测量基座（1）、第一支架（2）、第二支架（3）、测量板（4）、测量头（5）、位移传感器（6）、信号调理器（71）和计算机（73），所述第一支架（2）与测量基座（1）滑动连接，所述第二支架（3）与第一支架（2）滑动连接，所述第二支架（3）的滑动方向与第一支架（2）的滑动方向相互垂直，所述测量板（4）的一端与第二支架（3）滑动连接，所述测量板（4）的滑动方向与第二支架（3）的滑动方向相互垂直，所述测量头（5）滑动设置在测量板（4）的另一端，所述测量头（5）的滑动方向与第二支架（3）的滑动方向相同，且所述测量头（5）靠近或远离测量基座（1）滑动，所述位移传感器（6）固定设置在测量头（5）上；

所述信号调理器（71）用于接收位移传感器（6）传送的信号，并进行信号的放大和过滤，所述信号调理器（71）通过数据处理器（72）与所述计算机（73）电连接；

所述测量板（4）上开设有螺纹通孔（43），所述测量头（5）与螺纹通孔（43）螺纹连接；所述测量头（5）靠近测量基座（1）的一端具有锥形部（51），所述测量头（5）远离测量基座（1）的一端固定设置有安装部（52），所述位移传感器（6）固定设置在安装部（52）上；

所述第一支架（2）包括位于测量基座（1）两侧的移动板（21），所述测量基座（1）两侧的移动板（21）之间设置有连接板（22），所述第二支架（3）与测量基座（1）一侧的移动板（21）滑动连接；

测量时，测量板（4）和待测零件（8）的基准面接触，锥形部（51）先与待测零件（8）的基准面接触将位移传感器（6）调零后，再继续测量待测零件（8）的各个台阶相对于基准面的深度。

2.根据权利要求1所述的台阶深度测量工具，其特征在于：所述测量基座（1）的两侧均沿水平方向开设有第一滑槽（11），所述第一滑槽（11）的两侧开设有第一导向槽（12），所述移动板（21）上延伸有与第一滑槽（11）配合的第一滑块（211），所述第一滑块（211）的两侧延伸有与第一导向槽（12）配合的第一导向块（212）。

3.根据权利要求2所述的台阶深度测量工具，其特征在于：所述移动板（21）上沿竖直方向开设有第二滑槽（213），所述第二滑槽（213）的两侧开设有第二导向槽（214），所述第二支架（3）上延伸有与第二滑槽（213）配合的第二滑块（31），所述第二滑块（31）的两侧延伸有与第二导向槽（214）配合的第二导向块（32）。

4.根据权利要求2所述的台阶深度测量工具，其特征在于：所述第二支架（3）上沿水平方向开设有第三滑槽（33），所述第三滑槽（33）与第一滑槽（11）相互垂直开设，所述第三滑槽（33）的两侧开设有第三导向槽（34），所述测量板（4）上延伸有与第三滑槽（33）配合的第三滑块（41），所述第三滑块（41）的两侧延伸有与第三导向槽（34）配合的第三导向块（42）。