CN114353628A - 一种深度测量装置以及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种深度测量装置以及方法,深度测量装置包括第一测量件以及用于固定第一测量件的支撑座;所述支撑座上设有与第一测量件相配合的导轨;所述导轨的方向可调,以使所述导轨与待测量工件的孔道平行,所述导轨的位置可调,以使导轨的延长线与待测量工件孔道的最低点相交;所述第一测量件上设有第一刻度线,所述支撑座上设有第二测量件,所述第二测量件上设有第二刻度线,所述第二刻度线与第一刻度线平行且第二刻度线靠近第一刻度线;还包括用于固定支撑座的支撑架,所述支撑架与待测量工件的开口面接触,所述支撑架与待测量工件开口面的所有接触点形成的平面与支撑架平行。
Description
技术领域
本发明属于测量装置技术领域,具体地说涉及一种深度测量装置以及方法。
背景技术
在军工领域中使用的工件,需要具有良好的透波性能,其中,工件头部对透波性能的影响是最大的,因此需要测量工件的内部深度,进而判断工件的设计是否合理,是否满足透波要求。
对于测量工件的内深,现有技术最常用的设备是三坐标测量仪和三维相机。但由于三坐标测量臂有一定的宽度,无法测量细长形工件的内部深度,三维相机受本身尺寸的影响,无法测量直径小于相机直径的细长形工件。所以目前还没有合适的设备能够精确测量细长形工件的内深。
发明内容
第一方面,针对上述问题,本发明设计了一种深度测量装置,包括第一测量件以及用于固定第一测量件的支撑座;所述支撑座上设有与第一测量件相配合的导轨;所述导轨的方向可调,以使所述导轨与待测量工件的孔道平行,所述导轨的位置可调,以使导轨的延长线与待测量工件孔道的最低点相交;
所述第一测量件上设有第一刻度线,所述支撑座上设有第二测量件,所述第二测量件上设有第二刻度线,所述第二刻度线与第一刻度线平行且第二刻度线靠近第一刻度线;
还包括用于固定支撑座的支撑架,所述支撑架与待测量工件的开口面接触,所述支撑架与待测量工件开口面的所有接触点形成的平面与支撑架平行。
与现有技术相比,本发明的有益效果为:
1、本发明设置导轨,使第一刻度线与导轨平行,能够在调整导轨的方向和位置时,保证第一测量件能够接触到待测量工件孔道的最低点并与待测量工件的孔道平行,同时使第二测量件上的第二刻度线与第一测量件上的第一刻度线保持平行,从而保证测量的准确性。
2、本发明能够通过调整导轨的方向和位置,使第一测量件实现多方位测量,适用于多种孔道方向和深度不同的待测量工件。
3、本发明设置支撑架,使支撑架与待测量工件的开口面接触且平行,既可以为第一测量件和支撑座提供支撑作用,又可以作为测量基准点,待测量工件孔道的最低点到支撑架的距离,即为待测量工件孔道的深度,
优选的,所述支撑架上设有第一杆体和第二杆体,所述第一杆体和第二杆体平行设置,且第一杆体和第二杆体所在的平面与支撑架平行,所述第一杆体和第二杆体上分别套设有第一套件和第二套件,所述第一套件与第一杆体滑动连接,所述第二套件与第二杆体滑动连接,所述第一套件、第二套件与支撑座连接。优选的,所述连接方式包括直接连接或间接连接。优选的,所述第一套件的长度小于第一杆体的长度,所述第二套件的长度小于第二杆体的长度。
本优选方案的有益效果为:使第一套件与第一杆体滑动连接,第二套件与第二杆体滑动连接,能够使第一套件和第二套件分别沿第一杆体和第二杆体的轴向(即X轴方向)进行移动。
优选的,还包括第三杆体和第四杆体,所述第三杆体的两端分别连接第一套件和第二套件并垂直于第一套件,所述第四杆体的两端分别连接第一套件和第二套件并垂直于第一套件,所述第三杆体和第四杆体所在的平面与第一杆体和第二杆体所在的平面平行或重合,所述第三杆体和第四杆体上分别套设有第三套件和第四套件,所述第三套件与第三杆体滑动连接,所述第四套件与第四杆体滑动连接。优选的,所述第三套件的长度小于第三杆体的长度,所述第四套件的长度小于第四杆体的长度。
本优选方案的有益效果为:通过移动第一套件和第二套件,可以带动第三杆体和第四杆体在X轴方向上进行移动,第三套件与第三杆体滑动连接,第四套件与第四杆体滑动连接,能够使第三套件和第四套件分别沿第三杆体和第四杆体的轴向(即Y轴方向)进行移动,从而使第三套件、第四套件既可以在X轴方向上进行移动,又可以在Y轴方向上进行移动。
优选的,所述第一套件、第二套件、第三套件、第四套件为直线轴承。
本优选方案的有益效果为:套件选用直线轴承,能够提高移动精度、减少杆体磨损。
优选的,所述第三套件和第四套件上设有固定座,所述固定座上连接有旋转轴,所述旋转轴与固定座转动连接,所述旋转轴垂直于第三套件,所述支撑座与旋转轴连接,所述导轨垂直于旋转轴,所述第一套件通过第三套件、第三杆体与支撑座连接,所述第二套件通过第四套件、第四杆体与支撑座连接。
本优选方案的有益效果为:通过设置固定座和旋转轴,使支撑座、第三套件、第四套件连接为一体,可以使第三套件和第四套件实现同步移动并调整导轨在Y轴上的位置;第一套件通过第三套件和第三杆体与支撑座连接,第二套件通过第四套件和第四杆体与支撑座连接,有利于调整导轨在X轴上的位置,使导轨在二维坐标系中实现自由移动;使支撑座与旋转轴连接,可以通过转动旋转轴,调整导轨的倾斜方向,以使导轨和第一测量件与待测量工件的孔道平行。
优选的,所述第一套件或第二套件上设有第三测量件,所述第三套件或第四套件上设有第四测量件,所述与第三测量件相配合的第一杆体或第二杆体上设有第三刻度线,所述第三测量件上设有第四刻度线,所述第四刻度线与第三刻度线平行;所述与第四测量件相配合的第三杆体或第四杆体上设有第五刻度线,所述第四测量件上设有第六刻度线,所述第六刻度线与第五刻度线平行。
本优选方案的有益效果为:设置第三刻度线和第四刻度线,第五刻度线和第六刻度线,有利于获取到待测量工件孔道的最深点在坐标轴中的坐标,将该坐标位置与待测量工件外部的最深点位置进行比较,检测两个最深点的连线是否与待测量工件的开口面垂直,从而能够检测出待测量工件的头部是否偏心,有利于淘汰不合格工件,控制产品合格率。
优选的,所述支撑座上设有第一锁紧机构,所述固定座上设有第二锁紧机构。优选的,所述支撑座为直线轴承,所述导轨位于直线轴承内圈。
本优选方案的有益效果为:当第一测量件接触到待测量工件孔道的最深点时,第一锁紧机构将支撑座与第一测量件锁紧固定,避免二者发生滑动,导致测量结果产生误差;当导轨调整好测量角度后,第二锁紧机构将旋转轴与固定座锁紧固定,避免旋转轴转动,导致测量结果产生误差。
优选的,所述第一套件或第二套件上设有第三锁紧机构,所述第三套件或第四套件上设有第四锁紧机构。
本优选方案的有益效果为:调整好第一测量件的测量位置和角度后,第三锁紧机构将第一套件或第二套件与第一杆体或第二杆体锁紧固定,第四锁紧机构将第三套件或第四套件与第三杆体或第四杆体锁紧固定,避免套件和杆体产生滑动,导致测量结果产生误差。
优选的,所述支撑架上设有若干通孔,所述通孔内设有插件。
本优选方案的有益效果为:支撑架用于放置在待测量工件的开口处,插件可以固定支撑架,避免支撑架在开口处发生移动。
优选的,还包括探头,所述探头与第一测量件伸入待测量工件孔道的一端连接。优选的,所述探头通过第二连接件与第一测量件连接。
本优选方案的有益效果为:当待测量工件孔道的最深处空间较小、第一测量件无法接触时,可以使用探头进行深入测量。
第二方面,本发明还设计了一种深度测量方法,所述测量方法应用上述任一所述的深度测量装置。
优选的,本发明所述深度测量装置的工作原理为:通过调整定位机构,使第一测量件的一端接触到待测量工件孔道的最深点,然后将四个锁紧机构锁紧固定,获取到待测量工件孔道的测量深度D1;然后保证导轨的角度不变、坐标位置不变,对校准工件进行测量,获得校准系数K,所述K的计算方法为:L1为校准工件的实际深度,L2为校准工件的测量深度;根据待测量工件的测量深度D1和校准系数K,可计算获得待测量工件的实际深度D2(即法向深度)。
读数方法
附图说明
图1为本发明实施例深度测量装置的结构图;
图2为本发明实施例杆体和套件的连接示意图;
图3为本发明实施例探头和第一测量件的连接示意图;
图4为本发明实施例校准工件的示意图;
图5为本发明实施例深度测量装置的工作状态示意图;
图6为本发明实施例深度测量装置倾斜状态示意图;
图7为本发明实施例锁紧机构的结构图。
1-第一测量件,2-支撑座,3-导轨,4-第二测量件,5-第一刻度线,6-第二刻度线,7-支撑架,8-第一杆体,9-第二杆体,10-第一套件,11-第二套件,12-第三杆体,13-第四杆体,14-第三套件,15-第四套件,16-固定座,17-旋转轴,18-第三测量件,19-第三刻度线,20-第四刻度线,21-第四测量件,22-第五刻度线,23-第六刻度线,24-第一锁紧机构,25-第二锁紧机构,26-第三锁紧机构,27-第四锁紧机构,28-通孔,29-插件,30-探头,31-第一连接件,32-第二连接件,33-校准工件,34-待测量工件,35-把手,36-锁紧件。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
本实施例提供了一种深度测量装置,如图1所示,包括第一测量件1以及用于固定第一测量件1的支撑座2,支撑座2上设有第一锁紧机构24;所述支撑座2上设有与第一测量件1相配合的导轨3;所述导轨3的方向可调,以使所述导轨3与待测量工件34的孔道平行,所述导轨3的位置可调,以使导轨3的延长线与待测量工件34孔道的最低点相交;本实施例优选的,支撑座2为直线轴承,导轨3位于直线轴承的内部,第一测量件1穿过直线轴承与导轨3接触;如图3所示,第一测量件1伸入待测量工件34孔道的一端通过第二连接件32连接有探头30,优选的,所述探头30上标有第一刻度线5。所述第一测量件1上设有第一刻度线5,所述支撑座2上设有第二测量件4,所述第二测量件4上设有第二刻度线6,所述第二刻度线6与第一刻度线5平行且第二刻度线6靠近第一刻度线5;本实施例还包括用于固定支撑座2的支撑架7,本实施例优选的,为保证平面度,支撑架7采用大理石材质;所述支撑架7与待测量工件34的开口面接触,所述支撑架7与待测量工件34开口面的所有接触点形成的平面与支撑架7平行,支撑架上7设有若干通孔28,所述通孔28内设有插件29,本实施例优选的,在支撑架7上设有3个通孔28,3个插件29将支撑架7与待测量工件34的开口面固定,防止滑动。
支撑架7上设有第一杆体8、第二杆体9、第三杆体12、第四杆体13,所述第一杆体8和第二杆体9通过第一连接件31与支撑架7固定连接,所述第一杆体8和第二杆体9平行设置,且第一杆体8和第二杆体9所在的平面与支撑架7平行,所述第一杆体8和第二杆体9上分别套设有第一套件10和第二套件11,所述第一套件10与第一杆体8滑动连接,所述第二套件11与第二杆体9滑动连接。所述第三杆体12的两端分别连接第一套件10和第二套件11并垂直于第一套件10,所述第四杆体13的两端分别连接第一套件10和第二套件11并垂直于第一套件10,所述第三杆体12和第四杆体13所在的平面与第一杆体8和第二杆体9所在的平面平行或重合,所述第三杆体12和第四杆体13上分别套设有第三套件14和第四套件15,所述第三套件14与第三杆体12滑动连接,所述第四套件15与第四杆体13滑动连接。本实施例优选的,为提高移动精度、减少杆体磨损,第一套件10、第二套件11、第三套件14、第四套件15均为直线轴承,且第一套件10的长度小于第一杆体8的长度,第二套件11的长度小于第二杆体9的长度,第三套件14的长度小于第三杆体12的长度,第四套件15的长度小于第四杆体13的长度。所述第三套件14和第四套件15上设有固定座16,本实施例优选的,固定座16设有2个,相对设置在第三套件14和第四套件15上,固定座16上连接有旋转轴17,旋转轴17与固定座16转动连接,固定座16上设有第二锁紧机构25,且旋转轴17垂直于第三套件14,所述支撑座2与旋转轴17连接,所述导轨3垂直于旋转轴17。第一杆体8和第二杆体9、第三杆体12和第四杆体13形成了二维坐标轴,支撑座2与旋转轴17连接,可以在各个套件的带动作用下,使导轨3在坐标轴内进行移动以调整测量位置,旋转轴17与固定座16转动连接,可以调整导轨3的倾斜方向。
如图2所示,第一套件10或第二套件11上设有第三测量件18,所述第三套件14或第四套件15上设有第四测量件21,所述与第三测量件18相配合的第一杆体8或第二杆体9上设有第三刻度线19,所述第三测量件18上设有第四刻度线20,所述第四刻度线20与第三刻度线19平行;所述与第四测量件21相配合的第三杆体12或第四杆体13上设有第五刻度线22,所述第四测量件21上设有第六刻度线23,所述第六刻度线23与第五刻度线22平行。第一套件10或第二套件11上设有第三锁紧机构26,第三套件14或第四套件15上设有第四锁紧机构27。如图7所示,锁紧机构包括把手35和锁紧件36。作为可选方案,可以是:(1)第一套件10上设有第三测量件18,第一杆体8上设有第三刻度线19,第二套件11上设有第三锁紧机构26,第三套件14上设有第四测量件21,第三杆体12上设有第五刻度线22,第四套件15上设有第四锁紧机构27;(2)第一套件10上设有第三测量件18和第三锁紧机构26,第一杆体8上设有第三刻度线19,第三套件14上设有第四测量件21和第四锁紧机构27,第三杆体12上设有第五刻度线22;(3)第二套件11上设有第三测量件18,第二杆体9上设有第三刻度线19,第一套件10上设有第三锁紧机构26,第四套件15上设有第四测量件21,第四杆体13上设有第五刻度线22,第三套件14上设有第四锁紧机构27;(4)第二套件11上设有第三测量件18和第三锁紧机构26,第二杆体9上设有第三刻度线19,第四套件15上设有第四测量件15和第四锁紧机构27,第四杆体13上设有第五刻度线22等等。本实施例优选的,选用第(2)种方案,在第一套件10上设有第三测量件18和第三锁紧机构26,第一杆体8上设有第三刻度线19,第三套件14上设有第四测量件15和第四锁紧机构27,第三杆体13上设有第五刻度线22。
本实施例还提供了一种深度测量方法,所述深度测量方法应用上述深度测量装置,如图4-6所示,使支撑架7与待测量工件34的开口面接触,与待测量工件34开口面的所有接触点形成的平面与支撑架7平行,将第一测量件1带探头的一端伸入待测量工件34的内部,通过调整第一测量件1在二维坐标轴中的位置和角度,使探头30到达待测量工件34孔道的最深点,然后将四个锁紧机构锁紧固定,防止打滑,通过第一刻度线5和第二刻度线6配合读数,获取到待测量工件34孔道的测量深度D1;然后保证导轨3的角度不变、坐标位置不变,对校准工件33进行测量,校准工件33如图4所示,获得校准系数K,所述K的计算方法为:L1为校准工件33孔道的理论深度,L2为校准工件33孔道的测量深度;根据待测量工件34的测量深度D1和校准系数K,可计算获得待测量工件34孔道的实际深度D2(实际深度即法向深度)。
本实施例设置第三刻度线19、第四刻度线20、第五刻度线22、第六刻度线23,可用于获取导轨3在二维坐标轴中的具体坐标(X1,Y1),从而计算出待测量工件34孔道最深点在二维坐标轴中的坐标位置(X2,Y2),将(X2,Y2)与待测量工件34外部的最深点位置进行比较,检测两个最深点的连线是否垂直于待测量工件的开口面,从而判断出待测量工件34的头部是否偏心,以淘汰对透波性能影响严重的不合格产品;待测量工件34孔道最深点(X2,Y2)的计算方法为:若导轨3垂直于支撑架7,则X1=X2,Y1=Y2;若导轨3不垂直于支撑架7,则X1=X2,
作为可选方案,第一刻度线5的精度为M,第二刻度线6的精度为N,本实施例优选的,第一刻度线5的精度为M=1mm,第二刻度线6为50分格,所以第二刻度线6的精度为N=1/50=0.02mm。具体读数方法为:第二刻度线6的零刻度线所对应的第一刻度线5上的读数记为Amm,第二刻度线6与第一刻度线5对齐的刻度线格数记为第B格,格数乘以精度即为第二测量件4测量的长度,即B×0.02mm,待测量工件34孔道的深度即为Amm+B×0.02mm。举例:第二刻度线6的零刻度线所对应的第一刻度线5上的读数记为8mm,第二刻度线6与第一刻度线5对齐的刻度线格数记为第5格,那么待测量工件34的孔道深度为8+5×0.02mm=8.1mm。(第三刻度线和第四刻度线、第五刻度线和第六刻度线的读数方法与第一刻度线和第二刻度线的读数方法相同,所以本实施例不再赘述)
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;基于本发明的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种深度测量装置,其特征在于,包括第一测量件以及用于固定第一测量件的支撑座;所述支撑座上设有与第一测量件相配合的导轨;所述导轨的方向可调,以使所述导轨与待测量工件的孔道平行,所述导轨的位置可调,以使导轨的延长线与待测量工件孔道的最低点相交;
所述第一测量件上设有第一刻度线,所述支撑座上设有第二测量件,所述第二测量件上设有第二刻度线,所述第二刻度线与第一刻度线平行且第二刻度线靠近第一刻度线;
还包括用于固定支撑座的支撑架,所述支撑架与待测量工件的开口面接触,所述支撑架与待测量工件开口面的所有接触点形成的平面与支撑架平行。
2.根据权利要求1所述的一种深度测量装置,其特征在于,所述支撑架上设有第一杆体和第二杆体,所述第一杆体和第二杆体平行设置,且第一杆体和第二杆体所在的平面与支撑架平行,所述第一杆体和第二杆体上分别套设有第一套件和第二套件,所述第一套件与第一杆体滑动连接,所述第二套件与第二杆体滑动连接,所述第一套件、第二套件与支撑座连接。
3.根据权利要求2所述的一种深度测量装置,其特征在于,还包括第三杆体和第四杆体,所述第三杆体的两端分别连接第一套件和第二套件并垂直于第一套件,所述第四杆体的两端分别连接第一套件和第二套件并垂直于第一套件,所述第三杆体和第四杆体所在的平面与第一杆体和第二杆体所在的平面平行或重合,
所述第三杆体和第四杆体上分别套设有第三套件和第四套件,所述第三套件与第三杆体滑动连接,所述第四套件与第四杆体滑动连接。
4.根据权利要求3所述的一种深度测量装置,其特征在于,
所述第三套件和第四套件上设有固定座,所述固定座上连接有旋转轴,所述旋转轴与固定座转动连接,所述旋转轴垂直于第三套件,所述支撑座与旋转轴连接,所述导轨垂直于旋转轴,
所述第一套件通过第三套件、第三杆体与支撑座连接,所述第二套件通过第四套件、第四杆体与支撑座连接。
5.根据权利要求3任一所述的一种深度测量装置,其特征在于,
所述第一套件或第二套件上设有第三测量件,所述第三套件或第四套件上设有第四测量件,
所述与第三测量件相配合的第一杆体或第二杆体上设有第三刻度线,所述第三测量件上设有第四刻度线,所述第四刻度线与第三刻度线平行;
所述与第四测量件相配合的第三杆体或第四杆体上设有第五刻度线,所述第四测量件上设有第六刻度线,所述第六刻度线与第五刻度线平行。
6.根据权利要求4所述的一种深度测量装置,其特征在于,
所述支撑座上设有第一锁紧机构,所述固定座上设有第二锁紧机构。
7.根据权利要求3所述的一种深度测量装置,其特征在于,
所述第一套件或第二套件上设有第三锁紧机构,所述第三套件或第四套件上设有第四锁紧机构。
8.根据权利要求1所述的一种深度测量装置,其特征在于,所述支撑架上设有若干通孔,所述通孔内设有插件。
9.根据权利要求1所述的一种深度测量装置,其特征在于,还包括探头,所述探头与第一测量件伸入待测量工件孔道的一端连接。
10.一种深度测量方法,其特征在于,应用权利要求1-9任一所述的深度测量装置。
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