CN1354356A

CN1354356A - 便携式孔板自动测量仪

Info

Publication number: CN1354356A
Application number: CN 01133747
Authority: CN
Inventors: 杨春元; 罗镇伟; 郝耀武; 袁平凡; 杨杰斌; 何敏; 雷孔成
Original assignee: Natural Gas Measuring And Testing Center Of Petrochina Southwest Oil And Gas Field Branch Co; CHINESE INST OF TEST TECHNOLOGY
Current assignee: Natural Gas Measuring And Testing Center Of Petrochina Southwest Oil And Gas Field Branch Co; CHINESE INST OF TEST TECHNOLOGY
Priority date: 2001-12-27
Filing date: 2001-12-27
Publication date: 2002-06-19
Anticipated expiration: 2021-12-27
Also published as: CN1172165C

Abstract

一种便携式孔板自动测量仪,具有基座、孔板固定结构和测量机构,孔板固定结构、其特征是在基座上设置有旋转工作台和计算机接口,所述旋转工作台具有台面和底座,在基座与旋转工作台的底座之间设置有相互配合的Y向移动导向结构,所述基座具有位于旋转工作台上方的基座龙门架导轨,所述测量机构包括测量显微镜、X向光栅位移传感器和Z向光栅位移传感器,所述测量显微镜、X向光栅位移传感器和Z向光栅位移传感器均位于旋转工作台的上方,测量显微镜的底座、X向光栅位移传感器的底座和Z向光栅位移传感器的底座均套置在所述基座龙门架导轨上,X向光栅位移传感器的信号输出端和Z向光栅位移传感器的信号输出端均与计算机接口相连接。

Description

便携式孔板自动测量仪

技术领域

本发明涉及一种测量装置，尤其是一种便携式孔板自动测量仪。

背景技术

差压式孔板流量计通常用于管道内流体流量的测量，而孔板是差压式孔板流量计的关键部件，孔板自身的制造精度会对测量结果产生重大影响。因此，在实际工作中，需要精确测定孔板的开孔直径、开孔圆度、孔板厚度、上、下游端面的平行度、上游端面的平面度、开孔圆筒部分长度、上游端面与开孔圆筒部分入口边缘锐度等多个参数。现有的孔板测量仪体积庞大，不能携带，各参数测量仪器分散，且操作方式复杂，不便于用户现场使用。中国实用新型专利94215133.X号公开了一种孔板检定装置，该孔板检定装置由带T形槽的零级平台、传动部件、测微表、活动测头、固定测头、定位测头以及e值测量附件等组成。就该检定装置来说，其用于测量的测微表等测量机构只能由人工完成测量操作，在测量过程中采用人工读数方式，不但测量精度低，而且无法直接利用计算机采集和处理数据，其仪器笨重，不便携带，无法进行现场检测，从而存在着缺陷。

发明内容

本发明的目的是对上述现有孔板测量装置的测量机构和与该测量机构相配合的基座结构进行改进，提供一种便携式孔板自动测量仪。

本发明的便携式孔板自动测量仪具有基座、孔板固定结构和测量机构，其特征是在基座上设置有旋转工作台和计算机接口，所述旋转工作台具有台面和底座，所述旋转工作台的台面朝上且由设置在旋转工作台底座上的轴承支承，在基座与旋转工作台的底座之间设置有相互配合的Y向移动导向结构，所述基座具有位于旋转工作台上方的基座龙门架导轨，所述基座龙门架导轨沿X向设置，所述测量机构包括测量显微镜、X向光栅位移传感器和Z向光栅位移传感器，所述测量显微镜、X向光栅位移传感器和Z向光栅位移传感器均位于旋转工作台的上方，测量显微镜的底座、X向光栅位移传感器的底座和Z向光栅位移传感器的底座均套置在所述基座龙门架导轨上，X向光栅位移传感器的测头和Z向光栅位移传感器的测头均朝向旋转工作台的台面，X向光栅位移传感器的信号输出端和Z向光栅位移传感器的信号输出端均与计算机接口相连接。在本发明中，所说的X向是指X轴方向，所说的Y向是指Y轴方向，所说的Z向则是指Z轴方向。在使用本发明的测量仪时，可以让计算机接口与外设的计算机(如笔记本电脑)相连接。此后，利用孔板固定结构将待测量的孔板固定在旋转工作台的台面上，由X、Z向光栅位移传感器分别对孔板的开孔直径、开孔圆度、孔板厚度、上游端面的平面度和上、下游端面的平行度进行测量，测得的数据直接通过计算机接口传送至计算机，自动进行测量结果计算；同时，可由测量显微镜对孔板的开孔圆筒部分长度、上游端面与开孔圆筒部分入口边缘锐度进行测量。在本发明中，所采用的孔板固定结构可以是常规的结构，如常见的压板夹持结构等。当然，为了更为简便地将孔板在固定于旋转工作台上，还可以采用由气孔、真空泵抽吸接口和连通通道构成的负压式孔板固定结构。在该负压式孔板固定结构中，气孔设置在旋转工作台的台面上，真空泵抽吸接口和连通通道则位于基座上，气孔与真空泵抽吸接口之间经连通通道相连通。这样，当将待测量的孔板置于旋转工作台的台面上时，孔板板面就会将上述气孔遮盖，此时只需开启与真空泵抽吸接口相接的真空泵，就可以利用真空泵在上述气孔处产生的负压，将孔板固定在旋转工作台的台面上。另外，在本发明中，在对孔板进行测量时，X向光栅位移传感器的测头需要沿着X轴方向在一定范围内运动，Z向光栅位移传感器的测头则需沿着Z轴方向在一定范围内运动，同时，旋转工作台的底座需相对于基座在Y轴方向上运动(由Y向移动导向结构实现导向)，旋转工作台的台面需在旋转工作台的底座上旋转。上述X、Y、Z轴方向上的运动和旋转工作台的旋转均可通过手动控制的方式实现。当然，为了让本发明的测量仪具有更佳的性能，本发明推荐在测量仪中增设分别对上述X向光栅位移传感器的测头、旋转工作台的底座、Z向光栅位移传感器的测头和旋转工作台的台面实施驱动的X向驱动、Y向驱动、Z向驱动及旋转驱动的步进电机，并分别让该X向驱动、Y向驱动、Z向驱动及旋转驱动电机的控制信号输入端与测量仪的计算机接口相连接。增设上述步进电机之后，即可在对孔板的测量过程中，通过计算机对上述X向驱动电机、Y向驱动电机、Z向驱动电机及旋转驱动电机的动作实现控制，相应控制X向光栅位移传感器测头的X向运动、旋转工作台底座的Y向运动、Z向光栅位移传感器测头的Z向运动和旋转工作台台面的旋转，进一步提高本测量仪的测量精度和自动化测量水平。所设置的各个步进电机可以通过常规的传动机构与被驱动件(X向光栅位移传感器测头、旋转工作台底座、Z向光栅位移传感器测头和旋转工作台台面)之间实现传动连接，由于所涉及的传动结构均为现有的常规技术，此处不再赘述。此外，所设置的各步进电机的控制电路及其控制信号输入端与计算机接口之间的电路连接也为现有的常规技术，并非本发明的发明要点，此处也不再赘述。在本发明的测量仪中，根据实际需要，还可以在基座上安装表面粗糙度传感器，以便测量孔板的表面粗糙度。

与前述现有同类产品相比，本发明的测量仪对测量机构和与该测量机构相配合的基座结构进行了改进，能够在外设计算机的配合下，对孔板的开孔直径、开孔圆度、孔板厚度、上、下游端面的平行度、上游端面的平面度、开孔圆筒部分长度、上游端面与开孔圆筒部分入口边缘锐度等多项参数进行综合自动测量，能将所有测量结果输入电脑数据库保存，并可在需要时随时调出，其测量结果、测试证书等均可自动打印，其测量精度高、操作简便。

本发明的内容结合以下实施例作更进一步的说明，但本发明的内容不仅限于实施例中所涉及的内容。

附图说明

图1是实施例中测量仪的结构示意图。

图2是图1的后视结构图(卸去Z向光栅位移传感器和测量显微镜)。

图3是图2的D部放大结构图。

图4是图2的右视结构图。

图5是图1中测量显微镜部分的结构示意图(图1中A向视图)。

图6是图1中X向光栅位移传感器部分的结构示意图(图1中B--B剖视图)。

图7是图1中Z向光栅位移传感器部分的结构示意图(图1中C向视图)。

具体实施方式

如图1～7所示，本实施例中的便携式孔板自动测量仪具有基座1、孔板固定结构和测量机构，其特征是在基座1上设置有旋转工作台和计算机接口2，所述旋转工作台具有台面3和底座4，所述旋转工作台的台面3朝上且由设置在旋转工作台底座4上的轴承支承5，在基座1与旋转工作台的底座4之间设置有相互配合的Y向移动导向结构(参见图3，本例中该导向结构由固定于底座4上的Y向移动导轨6、圆柱滚子7和隔离板8构成)，所述基座1具有位于旋转工作台上方的基座龙门架导轨9，所述基座龙门架导轨9沿X向设置，所述测量机构包括测量显微镜10、X向光栅位移传感器11和Z向光栅位移传感器12，所述测量显微镜10、X向光栅位移传感器11和Z向光栅位移传感器12均位于旋转工作台的上方，测量显微镜的底座13、X向光栅位移传感器的底座14和Z向光栅位移传感器的底座15均套置在所述基座龙门架导轨9上，X向光栅位移传感器的测头16和Z向光栅位移传感器的测头17均朝向旋转工作台的台面3，X向光栅位移传感器11的信号输出端和Z向光栅位移传感器12的信号输出端均与计算机接口2相连接。在本实施例中，所设置的孔板固定结构由气孔18、真空泵抽吸接口19和连通通道20构成，所述气孔18设置于旋转工作台的台面3上，所述真空泵抽吸接口19和连通通道20设置在基座上，所述气孔18与真空泵抽吸接口19经连通通道20相连通。

在使用本实施例中的测量仪时，先利用计算机接口与外部的计算机(本例为笔记本电脑)相连接，同时，让真空泵抽吸接口19与外设的真空泵相接。然后，将待测量的孔板25放置在旋转工作台的台面3上，开启真空泵，利用真空泵在气孔18处产生的负压，将待测量的孔板25固定在旋转工作台的台面3上。此后，由X、Z向光栅位移传感器11、12分别对孔板25的开孔直径、开孔圆度、孔板厚度、上游端面的平面度和上、下游端面的平行度进行测量，测得的数据直接通过计算机接口传送至计算机，自动进行测量结果计算；同时，可由测量显微镜10对孔板25的开孔圆筒部分长度、上游端面与开孔圆筒部分入口边缘锐度进行测量。就本用新型来说，为了得到上述测量结果，需要利用X向光栅位移传感器11、Z向光栅位移传感器12和测量显微镜10测得一定的参数并进行适当的运算，鉴于所涉及的测量原理及运算公式均为现有的公知技术，且运算过程由外设的计算机完成，故此处不再赘述。另外，前已述及，在测量过程中，X向光栅位移传感器的测头16需沿着X轴方向在一定范围内运动，Z向光栅位移传感器的测头17则需沿着Z轴方向在一定范围内运动，同时，旋转工作台的底座4需相对于基座1在Y轴方向上运动(由Y向移动导向结构实现导向)，旋转工作台的台面3需在旋转工作台的底座4上旋转。上述X、Y、Z轴方向上的运动和旋转工作台的旋转均可通过手动控制的方式实现。但在本实施例中，为了使测量仪具有更佳的性能，在测量仪中增设了分别对上述X向光栅位移传感器的测头16、旋转工作台的底座4、Z向光栅位移传感器的测头17和旋转工作台的台面3实施驱动的X向驱动、Y向驱动、Z向驱动及旋转驱动的步进电机21、22、23、24，并分别让该X向驱动、Y向驱动、Z向驱动及旋转驱动电机21、22、23、24的控制信号输入端与测量仪的计算机接口2相连接。这样，就更进一步提高了测量仪的测量精度和自动化测量水平。在本实施例中，对上述驱动电机21、22、23、24施以控制的控制程序以及相对应的测量参数的提取，均由外设的计算机程序完成，并非本发明的发明要点，此处无需赘述。现仅就各参数的具体测量过程作如下介绍：

1、孔板开孔直径和孔板圆度的测量：

a、将被测孔板25放置在旋转工作台的中心位置，按下真空泵开关，将孔板吸紧于旋转工作台的台面3上(也可用压板夹持被测孔板)；

b、用手移动X向光栅位移传感器11，使其测头16处于孔板开孔边缘约3毫米处，上下调整测头16，使测头圆弧的顶点正处于孔板的开孔圆筒孔壁的中间位置；

c、在与计算机接口2相接的笔记本电脑中调出孔板测量程序，输入被测孔板编号，检定人员姓名，检测日期，同时输入检测开始温度，结束温度和温度修正系数；打开电脑中的系统设置程序并按孔板的开孔公称直径选择测量时间，选择旋转工作台底座的Y向移动值，将X向光栅位移传感器的测头用标准环规校准后的直径值输入系统设置程序中；开启电脑中的建立通讯程序，然后开启孔板开孔直径及孔板圆度测量程序；

d、在电脑程序的控制下，X向驱动步进电机21转动，X向光栅位移传感器的测头16相应在X轴方向上动作，自动进行孔板开孔直径和孔板圆度的参数测量；在测量过程中，Y向驱动步进电机22亦会在电脑程序控制下转动，使旋转工作台的底座相对于基座在Y轴方向上运动，使X向光栅位移传感器的测头测得两弦的长度值L1和L2，利用Y向移动的H值(系统设置中已输入)，则可按公式

d_m＝d₀+{L₁ ²+[H²+(L₂/2)²-(L₁/2)²]²/H²}^1/2由计算机自动计算出开孔直径d_m和圆度Δd，避免了在孔径测量中来回找转折点的繁琐操作。

f、笔记本电脑自动计算出孔板开孔直径和孔板圆度的测量结果，并保存至计算机数据库。

2、孔板厚度及上、下游端面的平行度和上游端面平面度的测量：

a、将X向光栅位移传感器11移向龙门架导轨的一端，再使Z向光栅位移传感器的测头17下落至旋转工作台的台面3上(该工作台的台面经研磨处理，作为测量平面度和平行度、厚度的相对基准面)；

b、在笔记本电脑中开启平面度及平行度测量程序；

c、在电脑程序的控制下，Z向驱动步进电机23转动，Z向光栅位移传感器的测头17相应在Z轴方向动作，自动进行测量；在测量过程中，测头17以工作台平面取下Z₀值一组数据；当测量一周后移动Z向光栅位移传感器的测头17至孔板被测截面1上，此被测截面约在堰高的三分之一；当测量完一周后再移动Z向光栅位移传感器的测头17于孔板被测截面2上，此被测截面约在堰高的三分之二处；直至测量完毕，笔记本电脑发出测量完毕信号；另外，在上述测量过程中，在电脑程序的控制下，旋转驱动步进电机24会适时转动，相应使旋转工作台的台面3转动，配合Z向光栅位移传感器的测头17进行测量；

d、笔记本电脑自动计算出孔板厚度及上、下游端面的平行度和上游端面平面度的测量结果，并保存至计算机数据库。

3、孔板的开孔圆筒部分长度的测量：

a、移开Z向光栅位移传感器15，将测量显微镜10移至被测孔板15的开孔处，并将显微镜中的专用90度反射镜转至光路中；用显微镜中升降手轮调节测量显微镜10，使通过反射镜的照明光线直接照射在孔板开孔圆筒部分的开孔长度被测面上；调节升降手轮和调焦手轮，使显微镜能够在视场中观察到被测量的开孔圆筒部分清晰的轮廓象；

b、旋转显微镜测微鼓轮，使视场中0.1mm分划板中任意一条刻线对准轮廓象的左边(右边)缘，从0.1mm窗中和微米窗中读取数值a₁；再转动测微鼓轮，使0.1mm窗中任意一条刻线对准轮廓象的右边(左边)，同样从0.1mm窗中和微米窗中读取数值a₂，此两次读数之差a₂-a₁，即为被测量孔板开孔圆筒部分的长度；将测量结果输入笔记本电脑保存。

4、孔板上游端面入口边缘的锐度的测量：

a、移出测量显微镜中的90度反射镜，将测量显微镜中的135度反射镜转入显微镜光路中，调节显微镜，使入射光线直接照在上游端面开孔入口的锐边上，让被测量入口锐边的轮廓清晰成象在视场中央；

b、旋转工作台一周，在视场中观察找出孔板上游端面开孔边缘锐边磨损最大位置，停止工作台转动，再调清晰视场中锐边磨损的轮廓象；

c、转动测微鼓轮，使在0.1mm窗中任意一条刻线对准轮廓象的左边(右边)最高点，从0.1mm窗中和微米窗中读取数值a1；再转动测微鼓轮，使0.1mm窗中任意一条刻线对准轮廓象的右边(左边)的最高点，从0.1mm窗中和微米窗中读取数值a₂；两次读数之差即为被测量孔板上游端面开孔入口边缘磨损的宽度，其锐度

；将测量结果输入笔记本电脑保存。

在以上测量工作完成后，即可操作电脑，打印出测量结果或测试证书。

另外，根据实际需要，还可以在本实施例的基座1上安装表面粗糙度传感器，以便测量孔板的表面粗糙度。

本实施例中的测量仪结构新颖、紧凑，测量精度高，实用性强；其体积小(长430mm、宽200mm、高300mm)，重量轻(全套装置重40Kg)，便于携带，适用于固定场合和流动场合对孔板的多参数进行测量。

Claims

1、一种便携式孔板自动测量仪，具有基座、孔板固定结构和测量机构，孔板固定结构、其特征是在基座上设置有旋转工作台和计算机接口，所述旋转工作台具有台面和底座，所述旋转工作台的台面朝上且由设置在旋转工作台底座上的轴承支承，在基座与旋转工作台的底座之间设置有相互配合的Y向移动导向结构，所述基座具有位于旋转工作台上方的基座龙门架导轨，所述基座龙门架导轨沿X向设置，所述测量机构包括测量显微镜、X向光栅位移传感器和Z向光栅位移传感器，所述测量显微镜、X向光栅位移传感器和Z向光栅位移传感器均位于旋转工作台的上方，测量显微镜的底座、X向光栅位移传感器的底座和Z向光栅位移传感器的底座均套置在所述基座龙门架导轨上，X向光栅位移传感器的测头和Z向光栅位移传感器的测头均朝向旋转工作台的台面，X向光栅位移传感器的信号输出端和Z向光栅位移传感器的信号输出端均与计算机接口相连接。

2、如权利要求所述的自动测量仪，其特征是所述孔板固定结构由气孔、真空泵抽吸接口和连通通道构成，所述气孔设置于旋转工作台的台面上，所述真空泵抽吸接口和连通通道设置在基座上，所述气孔与真空泵抽吸接口经连通通道相连通。