CN202836431U - 基于标准尺的大尺寸高精度测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及基于标准尺的大尺寸高精度测量装置，采用两种膨胀系数相差较大的材料制成标准尺，这两标准尺一端固定，另一端可自由膨胀，在标准温度下对它们进行尺寸标定。把两个标准尺安装在测量装置中，由于它们的膨胀系数不同，温度变化时，测量装置中读数头可测量两标准尺膨胀后的尺寸差。根据标准尺的尺寸差值，对测量尺寸进行修正，从而提高了尺寸的测量精度。基于标准尺的大尺寸高精度测量装置，能够在加工现场实现测量，无需测量现场温度，便可对温度变化所引起的尺寸变化进行修正。该检测装置重量轻、装调方便。并且，检测装置的测量范围大，测量精度高。

Description

基于标准尺的大尺寸高精度测量装置

技术领域

本发明涉及基于标准尺的大尺寸高精度测量装置。 

背景技术

随着科学技术的飞速发展，对大尺寸构件的几何量测量精度提出了越来越高的要求。由于大尺寸构件体积大，热容量大，一般须在加工现场测量，多数为间接测量，所以测量条件较差，误差传递复杂，难以获得较高精度。测量环境的温度场因测量器具和被测件的温度敏感性对尺寸测量的精度产生影响，对于大尺寸这一影响尤其突出。要解决这个问题，一般有两种措施：一是将被测工件温度严格控制在标准状态；二是对温度误差进行修正。由于第一种方法需要高精度的环境条件，经济代价较高，很难在加工现场实现。采用温度误差修正的方法简便易行，而且经济，已被广泛采用。目前采用的修正方法是由零件材料的膨胀系数，实际温度与标准温度偏差和零件尺寸，计算热变形误差，对尺寸进行修正。可满足小尺寸和低测量精度的测量要求，而不能满足大尺寸高精度的测量要求。这种修正方法需要准确测量加工现场的温度。 

如何有效的消除温度变化对大尺寸测量的影响，进而提高大尺寸构件的尺寸测量精度具有非常重要的意义。 

发明内容

本发明是提供面向现场应用的基于标准尺的大尺寸高精度测量装置，目的是能够在加工现场对大构件尺寸进行测量，对温度变化所引起的尺寸变化进行精确修正，从而实现大尺寸的高精度测量。 

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：采用两种膨胀系数不同的材料制成两把标准尺，把它们一端固定在一起，另一端可自由膨胀，在标准温度下对它们进行尺寸标定。把两个标准尺安装在测量装置中，利用测量装置中的测量头测量两标准尺膨胀后的尺寸差，并依此对标准尺长度进行精确的修正。基于该长度和测量头的小尺寸精密测量，实现了大尺寸的高精度测量。 

误差修正的方法：设两把标准尺的膨胀系数分别为α₁和α₂(α₁＜α₂)，在标准温度下标定它们的尺寸分别为l₁和l₂。在温度t时测量这两标准尺的尺寸差为Δl，被测构件的尺寸为l₀。设被测构件的膨胀系数为α₃，则被测构件在标准温度下的尺寸l为 

$l=l_0+({\mathrm{\α}}_1-{\mathrm{\α}}_3)\frac{\mathrm{\Δl}}{{\mathrm{\α}}_2{l}_2-{\mathrm{\α}}_1{l}_1}$

两标准尺的尺寸差Δl与温度t有关，当Δl被测知，被测构件在标准温度下的尺寸便可知。因此，无需测量加工现场的温度，便可测得被测构件在标准温度下的尺寸。 

本发明提出的基于标准尺的大尺寸高精度测量装置，能够在加工现场实现测量，对温度变化所引起的尺寸变化进行修正。该检测装置重量轻、装调方便。并且，检测装置的测量范围大，测量精度高。测量装置成本低，相应的检测费用也相应较低。 

附图说明

图1是本发明基于标准尺的大尺寸高精度测量装置示意图。 

图2是测量装置测量示意图 

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的说明。 

如附图1所示，1-固定测头，2-螺帽，3-弹簧，4-固定套管，5-固定量杆，6-固定支撑，7-标准尺(小膨胀系数)，8-标准尺(大膨胀系数)，9-活动测头，10-测量尺，11-移动支撑，12-测量零位，13-测量头，14-加载螺母，15-弹簧座，16-弹簧，17-锁紧装置，18-移动套筒 

固定测头1通过螺帽2安装在固定套管4上，另一端安装在固定支撑6的内孔中，固定量杆5与固定测头1安装在一起，通过弹簧3使固定测头1和固定量杆5与一端固定的标准尺7、8可靠接触。固定支撑6固联在固定套管4上。小膨胀系数标准尺7安装在大膨胀系数标准尺8的内孔中，标准尺8的一端安装在移动支撑11的内孔中，移动支撑11可以随标准尺8的膨胀在固定套管4中移动。测量头13通过移动支撑11与标准尺8固定连接，随标准尺8的膨胀而一起移动。活动测头9一端安装在标准尺8的内孔中，另一端安装在移动套筒18的内孔中，移动套筒18可在固定套管4上移动。测量尺10安装在活动测头9上，测量尺10上设有测量零位12，当活动测头9与测量尺10一起移动时，通过测量头13可读出活动测头9移动的距离。弹簧座15安装在固定套管4的槽中，加载螺母14与固定套管4螺纹连接，通过弹簧15施加所需的测量力。锁紧装置17安装在移动套筒18上，锁紧活动套筒18与活动测头9。当松开锁紧装置17时，可调节活动测头9的移动范围。固定测头1、固定量杆5、标准尺7、活动测头9由同一种小膨胀系数材料制成。 

图1所示的l1和l2为标准温度下标准尺7、8的尺寸，l为固定量杆5与固定测头1、标准尺7和活动测头9可靠接触时固定测头1和活动测头9之间的尺寸。 

如图2所示的是测量装置现场测量构件尺寸。松开锁紧装置17，使固定量杆5与固定测头1、标准尺7和活动测头9可靠接触，测量头测出标准尺7、8的膨胀后的尺寸差，并依此 对l进行精确的修正。移动活动测头9，使固定测头1和活动测头9与被测构件接触，锁紧锁紧装置17，旋动加载螺母14，通过弹簧座15和弹簧16施加测量所需的测量力，测得被测构件尺寸l₀。根据被测构件的膨胀系数，可确定被测构件在标准温度下的尺寸。 

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的实施范围。如果不脱离本发明的精神和范围，对本发明进行修改或者等同替换的，均应涵盖在本发明的权利要求的保护范围当中。 

Claims (2)

1.基于标准尺的大尺寸高精度测量装置，采用两种热膨胀系数相差较大的材料制成两标准尺，两标准尺套装在一起，其中两标准尺的一端固定，另一端可自由膨胀，在标准温度下对两标准尺的长度进行标定，固定测头和固定量杆连接，与两标准尺的固定端可靠接触，测量头与大膨胀系数标准尺膨胀端固定连接，活动测头与测量尺固定连接，其特征是温度变化时测量头可测得两标准尺的尺寸差，依此对测量尺寸进行精确的修正，基于标准尺的标定长度和测量头的小尺寸精密测量，实现大尺寸的高精度测量。 

2.根据权利要求1所述的基于标准尺的大尺寸高精度测量装置，其特征为固定测头、活动测头、固定量杆和小膨胀系数标准尺由同一种材料制成。 

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