CN114413704B - 一种三点内径千分尺校准装置及校准方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种三点内径千分尺校准装置及校准方法；解决现有技术中存在的配备标准环规数量大、维护保养繁琐、标准环规周期检定工作量大的问题；校准装置包括基座、三个夹持组件、标准环以及三个传感器；标准环上均匀开设有三个窗口，从而形成了三个标准环定位板，标准环定位板内壁为内立面，外壁为外立面，内立面与外立面在其中心位置均设置有竖直方向的标准环定位线；标准环安装在基座上，并可绕自身轴线旋转；千分尺一端与标准环配合，另一端与夹持组件配合，夹持组件用于夹持千分尺，并使千分尺处于竖直状态；基座的工作面上沿圆周均匀设置有三个基座定位线；三个传感器滑动设置在基座周侧；还提出了采用校准装置的校准方法。

Description

一种三点内径千分尺校准装置及校准方法
技术领域
本发明涉及三点内径千分尺校准装置，具体涉及一种三点内径千分尺校准装置及校准方法。
背景技术
依据JJF1411-2013《测量内尺寸千分尺校准规范》，在对三点内径千分尺进行校准时，其示值误差是最重要的校准项目。校准规范给出测量三点内径千分尺示值误差用3等标准环规在测量行程范围内均匀分布的不少于4个测量点进行校准。
然而在实际的计量校准工作中，通常用3等标准环规作为主标准器，采用直接测量法进行测量，但是这种测量方式存在以下问题：
1.由于JJF1411-2013《测量内尺寸千分尺校准规范》要求校准时，在测量行程范围内均匀分布的不少于4个测量点进行校准，致使一个测量行程范围至少要配备4个标准环规；若需要测量的范围较大时，就需要将多个测量范围不同千分尺组合进行测量，而每一个千分尺都要对不少于4个测量点进行校准，如此，在测量的范围较大时，所需要配备的标准环规个数不少于千分尺数量的四倍，数量较多。
2.由于数量较多，对这些标准环规的日常维护保养，防止生锈也是一个难题；
3.标准环规每年的周期检定，由于数量大，耗时耗力，影响工作效率。
发明内容
本发明的目的是解决现有技术中存在的配备标准环规数量大、维护保养繁琐、标准环规周期检定工作量大的问题，而提供一种三点内径千分尺校准装置及校准方法。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：
一种三点内径千分尺校准装置，其特殊之处在于：包括基座、三个夹持组件、标准环以及三个传感器；
所述标准环上均匀开设有三个窗口，从而形成了三个标准环定位板，标准环定位板内壁为内立面，外壁为外立面，所述内立面与外立面在其中心位置均设置有竖直方向的标准环定位线；三个标准环定位板内壁围成的圆的直径取值范围为：小于等于被校千分尺的最大测量范围且大于等于被校千分尺的最小测量范围；
所述标准环安装在所述基座上，并可绕自身轴线旋转；
所述千分尺一端与标准环配合，另一端与夹持组件配合，夹持组件用于夹持千分尺，并使千分尺处于竖直状态；
所述基座的工作面上沿圆周均匀设置有三个基座定位线；
三个所述传感器滑动设置在基座周侧；
三个所述传感器的测头延长线分别与三个所述基座定位线重合。
进一步地，所述传感器与所述基座通过滑动组件连接；
所述滑动组件包括导轨、第三螺钉以及支座；
所述导轨与所述基座连接，所述支座在所述导轨上滑动，并通过所述第三螺钉固定；
所述传感器安装在所述支座上。
进一步地，所述夹持组件包括立柱、安装座、第一螺钉以及第二螺钉；
所述立柱竖直安装在所述基座上，所述安装座套设在所述立柱上，所述安装座一侧开设轴线水平的螺纹孔，所述第一螺钉穿过螺纹孔后与所述千分尺接触，用于夹持千分尺；
所述安装座另一侧开设有缺口且缺口将安装座分为第一紧固块以及第二紧固块；所述第一紧固块与所述第二紧固块通过第二螺钉连接并夹紧立柱。
进一步地，还包括拨叉与限位钉，所述拨叉一端开设L型长条孔，所述限位钉穿过L型长条孔后将拨叉固定在所述支座上，所述拨叉另一端套在所述传感器的测头上。
进一步地，所述标准环中心处安装有钢珠，所述钢珠与所述千分尺接触。
本发明还提出一种三点内径千分尺校准方法，其特殊之处在于：基于权利要求1所述的一种三点内径千分尺校准装置，包括以下步骤：
步骤1：转动标准环，使得标准环定位线与基座定位线对齐；
步骤2：将千分尺的三个千分尺测头分别对准三个标准环定位线；
步骤3：对千分尺进行初始位置的调整，并固定千分尺；
步骤4：对三个传感器进行标定；
步骤4.1：分别移动三个传感器，使得三个传感器的测头分别与标准环的三个外立面接触，并且使得三个传感器的测头压缩，固定传感器的位置；
步骤4.2：将传感器的数值置为标准环外立面的半径值；
步骤5：测量第一个校准点的示值误差；
步骤5.1：压缩传感器的测头，使得传感器的测头远离外立面；
步骤5.2：转动标准环，使得窗口中间处对准传感器；
步骤5.3：释放传感器的测头，使得传感器的测头穿过窗口与千分尺测头接触，记录三个传感器测得的数据，并求得三个传感器测得数据的平均值；
步骤5.4：读取此时千分尺自身的读数；
步骤5.5：将千分尺自身的读数与步骤5.3中计算所得的平均值做差，即为第一个校准点的示值误差；
步骤6：计算第二个校准点的示值误差
步骤6.1：转动千分尺的微分筒,使千分尺的千分尺测头继续向外伸出至第二个校准点，记录三个传感器测得的数据，并求得三个传感器测得数据的平均值；
步骤6.2：读取此时千分尺自身的读数，并将千分尺自身的读数与步骤6.1中计算所得的平均值做差，即为第二个校准点的示值误差；
步骤6.3：重复步骤6.1和6.2，得到多组校准点的示值误差。
进一步地，步骤3中，千分尺的调整方式为：旋转微分筒使其三个千分尺测头紧贴内立面，即完成千分尺的调整。
本发明的有益效果是：
1、本发明一种三点内径千分尺校准装置，针对不同测量范围的三点内径千分尺，只需要配合较少的标准环和三个传感器组件就可以完成三点内径千分尺的校准，使用的标准环少，节约成本，并且便于标准环的日常维护。
2、本发明一种三点内径千分尺校准装置，通过设置的标准环实现对千分尺初始位置的调整以及对传感器初始位置的标定，通过设置的夹持组件，可以快速的对千分尺进行固定，并且可以快速调整固定的位置，保持千分尺的稳定性，通过设置的传感器可以实现对千分尺测头伸出长度的测量，并通过与千分尺自身读数的差值，计算出示值误差。
3、本发明一种三点内径千分尺校准方法，采用间接测量法实现对三点内径千分尺示值误差的校准，通过传感器采集数据，经过简单运算后，就可以得出三点内径千分尺各校准点的示值误差，操作简单，校准效率高。
附图说明
图1是本发明一种三点内径千分尺校准装置实施例的结构示意图；
图2是图1的俯视图；
图3是图1中A-A的剖视图；
图4是图2中B-B的剖视图；
图5是本发明标准环实施例的俯视图；
图6图5中C-C的剖视图；
图7是基座结构示意图；
图8是本发明一种三点内径千分尺校准方法的测量示意图。
图中，1、基座；101、工作面；102、基座定位线；103、轨道安装槽；2、立柱；3、千分尺；31、千分尺测头；32、微分筒；4、传感器；5、标准环；51、外立面；52、窗口；53、内立面；54、标准环定位线；55、标准环定位板；6、支座；7、导轨；8、第一螺母；9、安装座；10、第一螺钉；11、第二螺钉；12、限位钉；13、滚珠；14、第三螺钉；15、第四螺钉；16、钢珠；17、第二螺母；18、拨叉。
具体实施方式
为使本发明的目的、优点和特征更加清楚，以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种三点内径千分尺校准装置及校准方法作进一步详细说明。根据下面具体实施方式，本发明的优点和特征将更清楚。需要说明的是：附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的；其次，附图所展示的结构往往是实际结构的一部分。
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本实施例提供一种三点内径千分尺校准装置的具体结构，如图1、图2与图3所示，包括基座1、钢珠16、标准环5、拨叉18、三个夹持组件以及三个传感器4；
各部分的作用如下：
标准环5：通过外立面51对传感器4进行校准，通过内立面53对千分尺测头31进行校准。
夹持组件：用于对千分尺3进行固定。
各部分的具体组成与具体连接方式如下：
如图2所示，夹持组件包括立柱2、安装座9、第一螺钉10以及第二螺钉11；
三个传感器4均通过滑动组件与基座1连接；
滑动组件包括导轨7、第三螺钉14、支座6；
如图3所示，基座1中心开设安装孔，标准环5下端插入安装孔内，标准环5上端面置于基座1上方，钢珠16设置在标准环5上端面的中心处，如图3、图5与图6所示，标准环5上端面周侧均匀开设三个窗口52，从而形成了三个标准环定位板55，标准环定位板55内壁为内立面53，外壁为外立面51，内立面53与外立面51在其中心位置均设置有竖直方向的标准环定位线54；
如图1与图3所示，三个立柱2通过第一螺母8均匀的安装在基座1上，如图2所示，安装座9套在立柱2上，第一螺钉10从外向内水平旋入安装座9一侧后悬空；安装座9另一侧开设有缺口且缺口将安装座9分为第一紧固块以及第二紧固块；第一紧固块与第二紧固块通过第二螺钉11连接并夹紧立柱2，用于将安装座9固定在立柱2竖直方向的不同高度。
如图2、图3与图7所示，基座1底部均匀开设三个轨道安装槽103，导轨7通过第四螺钉15安装在轨道安装槽103内，如图1所示，支座6滑动连接在导轨7上，并通过第三螺钉14固定；如图2所示，传感器4通过第二螺母17安装在支座6上，如图2所示，拨叉18设置在传感器4一侧，拨叉18一端开设L型长条孔，限位钉12穿过L型长条孔后，将拨叉18固定在支座6上，拨叉18另一端套在传感器4的测头上；如图7与图8所示，基座1的工作面101上均匀设置有三个基座定位线102，三个基座定位线102一端的延长线聚焦于基座1中心，另一端的延长线分别与三个传感器4的测头方向重合；
三个标准环定位板55内壁围成的圆的直径取值范围为：小于等于被校千分尺3的最大测量范围且大于等于被校千分尺3的最小测量范围；标准环5的外壁加工精度高，即外立面51有较小的摩擦系数，且外立面51与内立面53的同轴度高。
如图4所示，导轨7与支座6之间设置有滚珠13。
本实施例提供校准装置的校准方法，包括以下步骤：
步骤1：转动标准环5，使得标准环定位线54与基座定位线102对齐；
步骤2：将千分尺3的三个千分尺测头31分别对准三个标准环定位线54；
步骤3：对千分尺3进行初始位置的调整，并固定千分尺3；
千分尺3的调整方式为：旋转微分筒32使其三个千分尺测头31紧贴内立面53，即完成千分尺3的调整；
步骤4：对三个传感器4进行标定；
步骤4.1：分别移动三个传感器4，使得三个传感器4的测头分别与标准环5的三个外立面51接触，并且使得三个传感器4的测头压缩，固定传感器4的位置；压缩后的传感器4测头仍可以继续压缩；
步骤4.2：将传感器4的数值置为标准环5外立面51的半径值；
步骤5：测量第一个校准点的示值误差；
步骤5.1：压缩传感器4的测头，使得传感器4的测头远离外立面51；
步骤5.2：转动标准环5，使得窗口52中间处对准传感器4；
步骤5.3：释放传感器4的测头，使得传感器4的测头穿过窗口52与千分尺测头31接触，记录三个传感器4测得的数据，并求得三个传感器4测得数据的平均值；
步骤5.4：读取此时千分尺3自身的读数；
步骤5.5：将千分尺3自身的读数与步骤5.3中计算所得的平均值做差，即为第一个校准点的示值误差；
步骤6：计算第二个校准点的示值误差
步骤6.1：转动千分尺3的微分筒32，使千分尺3的千分尺测头31继续向外伸出至第二个校准点，记录三个传感器4测得的数据，并求得三个传感器4测得数据的平均值；
步骤6.2：读取此时千分尺3自身的读数，并将千分尺3自身的读数与步骤6.1中计算所得的平均值做差，即为第二个校准点的示值误差；
步骤6.3：重复步骤6.1和6.2，得到多组校准点的示值误差。

Claims (7)

1.一种三点内径千分尺校准装置，其特征在于：包括基座(1)、三个夹持组件、标准环(5)以及三个传感器(4)；
所述标准环(5)上均匀开设有三个窗口(52)，从而形成了三个标准环定位板(55)，标准环定位板(55)内壁为内立面(53)，外壁为外立面(51)，所述内立面(53)与外立面(51)在其中心位置均设置有竖直方向的标准环定位线(54)；三个标准环定位板(55)内壁围成的圆的直径取值范围为:小于等于被校千分尺(3)的最大测量范围且大于等于被校千分尺(3)的最小测量范围；
所述标准环(5)安装在所述基座(1)上，并可绕自身轴线旋转；
所述千分尺(3)一端与标准环(5)配合，另一端与夹持组件配合，夹持组件用于夹持千分尺(3)，并使千分尺(3)处于竖直状态；
所述基座(1)的工作面(101)上沿圆周均匀设置有三个基座定位线(102)；
三个所述传感器(4)滑动设置在基座(1)周侧；
三个所述传感器(4)的测头延长线分别与三个所述基座定位线(102)重合。
2.根据权利要求1所述的一种三点内径千分尺校准装置，其特征在于：
所述传感器(4)与所述基座(1)通过滑动组件连接；
所述滑动组件包括导轨(7)、第三螺钉(14)以及支座(6)；
所述导轨(7)与所述基座(1)连接，所述支座(6)在所述导轨(7)上滑动，并通过所述第三螺钉(14)固定；
所述传感器(4)安装在所述支座(6)上。
3.根据权利要求2所述的一种三点内径千分尺校准装置，其特征在于：所述夹持组件包括立柱(2)、安装座(9)、第一螺钉(10)以及第二螺钉(11)；
所述立柱(2)竖直安装在所述基座(1)上，所述安装座(9)套设在所述立柱(2)上，所述安装座(9)一侧开设轴线水平的螺纹孔，所述第一螺钉(10)穿过螺纹孔后与所述千分尺(3)接触，用于夹持千分尺(3)；
所述安装座(9)另一侧开设有缺口且缺口将安装座(9)分为第一紧固块以及第二紧固块；所述第一紧固块与所述第二紧固块通过第二螺钉(11)连接并夹紧立柱(2)。
4.根据权利要求3所述的一种三点内径千分尺校准装置，其特征在于：
还包括拨叉(18)与限位钉(12)，所述拨叉(18)一端开设L型长条孔，所述限位钉(12)穿过L型长条孔后将拨叉(18)固定在所述支座(6)上，所述拨叉(18)另一端套在所述传感器(4)的测头上。
5.根据权利要求1-4任一所述的一种三点内径千分尺校准装置，其特征在于：
所述标准环(5)中心处安装有钢珠(16)，所述钢珠(16)与所述千分尺(3)接触。
6.一种三点内径千分尺校准方法，其特征在于：基于权利要求1所述的一种三点内径千分尺校准装置，包括以下步骤：
步骤1：转动标准环(5)，使得标准环定位线(54)与基座定位线(102)对齐；
步骤2：将千分尺(3)的三个千分尺测头(31)分别对准三个标准环定位线(54)；
步骤3：对千分尺(3)进行初始位置的调整，并固定千分尺(3)；
步骤4：对三个传感器(4)进行标定；
步骤4.1：分别移动三个传感器(4)，使得三个传感器(4)的测头分别与标准环(5)的三个外立面(51)接触，并且使得三个传感器(4)的测头压缩，固定传感器(4)的位置；
步骤4.2：将传感器(4)的数值置为标准环(5)外立面(51)的半径值；
步骤5：测量第一个校准点的示值误差；
步骤5.1：压缩传感器(4)的测头，使得传感器(4)的测头远离外立面(51)；
步骤5.2：转动标准环(5)，使得窗口(52)中间处对准传感器(4)；
步骤5.3：释放传感器(4)的测头，使得传感器(4)的测头穿过窗口(52)与千分尺测头(31)接触，记录三个传感器(4)测得的数据，并求得三个传感器(4)测得数据的平均值；
步骤5.4：读取此时千分尺(3)自身的读数；
步骤5.5：将千分尺(3)自身的读数与步骤5.3中计算所得的平均值做差，即为第一个校准点的示值误差；
步骤6：计算第二个校准点的示值误差
步骤6.1：转动千分尺(3)的微分筒(32),使千分尺(3)的千分尺测头(31)继续向外伸出至第二个校准点，记录三个传感器(4)测得的数据，并求得三个传感器(4)测得数据的平均值；
步骤6.2：读取此时千分尺(3)自身的读数，并将千分尺(3)自身的读数与步骤6.1中计算所得的平均值做差，即为第二个校准点的示值误差；
步骤6.3：重复步骤6.1和6.2，得到多组校准点的示值误差。
7.根据权利要求6所述的一种三点内径千分尺校准方法，其特征在于：
步骤3中，千分尺(3)的调整方式为：旋转微分筒(32)使其三个千分尺测头(31)紧贴内立面(53)，即完成千分尺(3)的调整。
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