CN205655801U - 卧式智能长度基准仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及长度测量领域，具体涉及长度定标仪器。提出了卧式智能长度基准仪，包括上位机、主工作台、附加工作台及丝杠传动单元，附加工作台及丝杠传动单元平行且分别安装于主工作台上，附加工作台上安装有光栅尺，丝杠传动单元包括滑轨、丝杠及丝母，滑轨的头部固定安装有固定测量块，滑轨上滑动安装有移动测量块，且移动测量块固定于丝母上，移动测量块上安装有光栅尺读数头，光栅尺读数头位于光栅尺的上方，且二者互相平行，光栅尺读数头的输出端与上位机电气连接，丝杠的与伺服电机的输出轴连接，伺服电机经伺服驱动器与PLC电气连接，PLC与上位机电气连接。本实用新型解决了0~4000mmm内任意尺寸长度基准的建立，保证基准精度，可大大提高测量测量效率。

Description

卧式智能长度基准仪

技术领域

本实用新型涉及长度测量领域，具体涉及长度定标仪器。

背景技术

机械加工大型产品，批量生产时检测方法通常采用大型卡尺测量和比较测量方法。大型卡尺测量：操作起来非常笨重，精度很低，测量的数据不准确；现在采用的比较测量方法，通常是用标准块组合成与被测量工件尺寸接近的长度作为校对基准，该种校对方法基准不够准确，且长度分辨率很低，不能组合成任意尺寸，使用过程标准块组合易变形，对检测精度影响较大。

实用新型内容

为解决现有技术中存在的问题，本实用新型提出一种卧式智能长度基准仪，解决了0 ~ 4000mmm内任意尺寸长度基准的建立，保证基准精度，从而提高测量精度和测量效率。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：提出了卧式智能长度基准仪，包括上位机、主工作台、附加工作台及丝杠传动单元，附加工作台及丝杠传动单元平行且分别安装于主工作台上，附加工作台上安装有光栅尺，丝杠传动单元包括滑轨、丝杠及丝母，滑轨的头部固定安装有固定测量块，滑轨上滑动安装有移动测量块，且移动测量块固定于丝母上，移动测量块上安装有光栅尺读数头，所述光栅尺读数头位于光栅尺的上方，且二者互相平行，光栅尺读数头的输出端与上位机电气连接，丝杠的与伺服电机的输出轴连接，伺服电机经伺服驱动器与PLC电气连接，PLC与上位机电气连接。

所述丝杠与调整手轮连接，调整手轮用于移动测量块的位置微调。

所述移动测量块及滑轨的对应位置处分别安装有限位开关及限位挡块。

所述附加工作台上设置有零位块。

所述固定测量块与移动测量块的端面上均设置有测量指示灯。

所述上位机带有双向显示屏，两块显示屏分别位于主工作台的两端。

所述滑轨的尾部安装有光电开关，光电开关的输出端与上位机电气连接。

所述主工作台及附加工作台均为大理石台。

本实用新型采用上位机与光栅测长技术的结合形成了智能长度基准仪，通过上位机控制PLC，PLC控制伺服系统，伺服系统控制电机，电机带动丝杠旋转，从而控制安装在丝母当的移动测量块前后移动。粘贴于附加大理石工作台上的光栅尺检测移动的距离，并把检测的信号反馈给上位机，上位机进行判断，如果没有达到目标值，上位机继续给PLC发指令，直到移动测量块达到其目标位移量，形成了一个完整的闭环控制。

本实用新型的有益效果体现在以下几个方面：

（1）本实用新型具有智能人机交互界面，上位机功能通过友好的用户界面、视频演示、文字指导及信号灯辅助提示，向导式操作与实际操作同步进行。

（2）本实用新型具有完备的误差补偿功能：采用自然形变最小的大理石材料作为基准仪的工作台，降低了自然形变对基准仪精度的影响；基准仪能够自动对总量程进行分点校正从而对光栅尺的有效长度进行修正，分点数可根据精度需要由用户自定义设置，上位机控制PLC自动完成分点校正过程，校准完成后，上位机操作系统可自动生成误差曲线，从而可确定每段量程的线性修正系数；基准仪能够读取温度传感器的数据，并将自动生成的温度补偿数据；基准仪采用使固定测量块与移动测量块不直接接触的测量方法，避免接触时在外力的作用下发生弹性变形所导致的误差，上位机操作系统引导用户进行校准，将两测量块的缝隙进行精确计算并补偿；基准仪采用力反馈控制技术，当测量块受到外力作用时，能够自动修正移动测量块由于受到外力作用引起的位移，从而消除了外力作用引起的误差；基准仪测量过程中通过PLC控制移动测量块在行进至滚珠丝杠中间部位时进行减速，从而避免了因丝杠颤动导致读数头抖动而带来的误差。

（3）本实用新型具有实时故障控制及报警功能，在实际应用环境中，往往会有一些不良因素影响到光栅尺读数头的数据采集，比如光栅尺读数头位置偏移，灰尘、小纸屑、油污等等，造成光栅尺读数丢失，系统会自动报警，并将滑台移动端强制返回到原点，实现了光栅尺故障自动控制与报警；使用时，导轨上若有障碍物，本设备具有遇障碍物停机和报警功能，从而保证仪器安全。

（4）本实用新型所述的智能长度仪具有数据库查询及无线传输功能，可对使用者的使用情况及使用时间进行查询及无线传输，方便管理层对现场工作人员的工作情况进行远程监管。

（5）本实用新型提出的智能长度基准仪其基准范围可达0-4000mm，分辨率0.001mm，基准仪精度可达到0.003mm，重复定位可达到0.002mm，长度基准建立效率高，60秒内可重新建立一个新基准。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为图1的左视图；

图3为图1的俯视图。

图4为光栅尺粘贴状态的放大示意图。

图中：1-主工作台，2-附加工作台，3-伺服电机，4-电机连接座，5-滚珠丝杠固定端支座，6-滑块固定座，7-量块，8-上位机，9-滑轨，10-滑块，11-直线导轨，12-指示灯，13-显示器，14-光电开关，15-理石支座，16-支座螺栓，17-光栅尺读数头，18-光栅尺读数头支架，19-光栅尺，20-零位块，21-光栅尺压块，22-限位开关，23-限位锉铁，24-调整螺丝，25-固定测量块，26-移动测量块，27-量具支撑架，28-量具支撑座。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进行详细说明。

实施例 1 ：

如图1-3所示的卧式智能长度基准仪，包括上位机8、主工作台1、附加工作台2及丝杠传动单元，主工作台1及附加工作台2均采用大理石制成，主工作台1下方设置有理石支座15，理石支座15与主工作台1之间通过支座螺栓16固定连接。

附加工作台2及丝杠传动单元平行且分别安装于主工作台1上，附加工作台2上安装有光栅尺19，光栅尺19粘贴在附加工作台2上，光栅尺19的两端均固定有光栅尺压块21，丝杠传动单元包括滑轨9、丝杠及丝母，滑轨9的头部固定安装有固定测量块25，滑轨9上滑动安装有移动测量块26，固定测量块25及移动测量块26均通过滑块固定座6与主工作台1连接。移动测量块26固定于丝母上，移动测量块26上安装有光栅尺读数头18，光栅尺读数头18位于光栅尺19的上方，且二者互相平行，光栅尺读数头18的输出端与上位机8电气连接，滚珠丝杠固定于滚珠丝杠固定端支座5上，丝杠与伺服电机3的输出轴连接，伺服电机3通过电机连接座4固定于主工作台1上，伺服电机3经伺服驱动器与PLC电气连接，PLC与上位机8电气连接。其中固定测量块25及移动测量块26的顶面上分别固定安装有量块7。主工作台1顶面的两侧安装有直线导轨11，直线导轨11上通过滑块10滑动安装有一组量具支撑架27，量具支撑架27的中部设置有量具支撑座28，量具支撑座28用于放置需要进行长度校准的量尺。

附加工作台2上设置有零位块20，零位块20作为光栅尺的坐标零点，其作用是在光栅尺上建立坐标系，安装于移动测量块上的光栅尺读数头经过零位块时会自动清零，称之为过零清零。由于固定测量块25和移动测量块26在测量过程中接触碰撞时，会造成固定测量块25发生偏移，形成误差。所以为了固定测量块25和移动测量块26不直接接触，我们利用已经经过计量部门鉴定过的宽度为1.2mm的高度块插在固定测量块25和移动测量块26的缝隙中，我们让固定测量块25和移动测量块26相对的两个端面将高度块夹紧，这时利用上位机记载此时的光栅尺读数，当拔出高度块时，上位机8会用高度块拔出时的光栅尺读数与夹紧时的光栅尺读数进行比较，计算出此时的高度块机械弹性变形量，并提示给操作者，操作者可利用调整手轮进行顺时针或逆时针调整，直至消除弹性变形量，完成长度基准仪的零位校准，该零位即为移动测量块26的位移零点。

设定好需要的长度基准值后，上位机系统计算出移动测量块26的需要行进的目标位移，计算公式如下：

目标位移 =（所需的长度基准值 – 2×量块尺寸 – （高度块尺寸 + 弹性变形量））

其中：当取固定测量块25及移动测量块26上的两个量块的相对端面之间的尺寸作为所需的长度基准值时，公式中的量块7尺寸为零；当取固定测量块25及移动测量块26上的两个量块的外侧两端面之间的尺寸作为基准尺寸时，量块7的尺寸计算在内，该尺寸在系统正式运行前由系统维护人员将经过标准计量部门鉴定后的尺寸值输入到上位机操作系统内的数据库表中。

长度基准仪的上位机8根据用户输入的长度基准数值自动计算出达到长度基准值时移动测量块26的目标位移量（即其实际位移），根据计算结果上位机8发出PLC控制指令，PLC通过伺服驱动器控制伺服电机3，伺服电机3的输出轴带动丝杠旋转，从而控制移动测量块26运动， 同时上位机8读取光栅尺读数头17的数据，并结合误差系数得出移动测量块26的实时位移量，将实时位移量与目标位移量进行数值比较，如果实时位移量没有目标位移量则继续输出PLC控制信号，直至目标位移量与实时位移量的差值在预设的公差值范围内时，移动测量块26停止。公差值可根据精度要求由用户在上位机操作系统中自行设定。

每当第一次测量完毕时，测量块通过零位块20，光栅尺读数头17刚接触限位开关时开始减速，当光栅尺读数头17彻底脱离限位开关时减速完毕，移动测量块26完全停止。系统就会自动将移动测量块26停止的位置记为其位移零点，每次测量前系统会自动校准移动测量块的位移零点

固定测量块25与移动测量块26相对的两端面上分别设置有测量指示灯，指示灯12为红色时提示使用者长度基准已经建立，指示灯12为绿色时，代表长度基准正在建立，需要等待。由于本实用新型的长度基准仪最大量程可达4米，因此上位机带有双向显示器13，两显示器13分别位于主工作台1的两端，方便使用人员对长度建立的过程进行实时查看。滑轨9的尾部安装有光电开关14，光电开关14的输出端与上位机8电气连接，当长度基准仪的滑轨上有障碍物时，光电开关14动作，及时切断控制电路，长度基准仪停机，避免基准仪损坏。

移动测量块26上安装有限位开关22，滑轨9的对应位置处安装有限位挫铁23，移动测量块移动时，当限位开关22接触到限位挫铁23时，控制电路切断，移动测量块26停止在滑轨9上的预设位置处，防止移动测量块26与固定测量块25发生碰撞。

丝杠与连接调整螺丝24，调整螺丝24连接调整手轮连接，通过调整手轮可对移动测量块的位置进行微调。

本智能长度基准仪的误差来源于以下四个方面：光栅尺粘贴不当引起读数误差；温度影响所带来的误差；机械方面带来的误差；自然变形带来的误差。本实用新型对误差的消除方案如下：

（1）光栅尺粘贴不当引起读数误差

对于光栅尺带来的误差，我们认为光栅尺本身可能存在误差（这种误差可能是在粘贴过程中将光栅尺人为地拉伸），另外光栅尺在粘贴的过程中不可能完全粘成水平的，也不能粘成是斜线的，而是可能粘贴成肉眼看不到的折线形式，所以我们对有效量程分成若干份进行校正，如图4所示。对光栅尺分成的点如果很疏散，那么就有可能将光栅尺的拐点分进去，那么我们就无法准确地将光栅进行求系数，点分的越细精度就越高，但是点分的太细对于实际的和测量来说，意义不大，我们根据测量的需要将每10mm分成一个段进行校正。我们引用英国RENISHAW公司生产的激光干涉仪来进行长度校正（我们可以认为激光干涉仪是目前长度校正最精确的仪器）。具体操作如下：我们设置让移动测量块每通过光栅尺上读数的10mm系统记录一次，直至整个量程，再用激光干涉仪测量出光栅尺分成的每个L=10mm的读数d，则系数K=d/L，则光栅实际的距离为S=K1*L1+K2*L2+……K3*L3。本实施例中的光栅尺修正系数见表一，修正后的光栅尺读数与激光干涉仪的对比数据见表二。

表一：本实施例中光栅尺的修正系数

光栅尺	激光干涉仪	光栅差值	修正系数	空气温度	材料温度
						10.0000	10.0093	-0.0020	1.0011	27.2031	26.9766
20.0000	20.0209	0.0020	1.0009	27.1953	26.9766
						30.0000	30.0268	0.0000	1.0009	27.1953	26.9766
40.0000	40.0326	0.0000	1.0008	27.1953	26.9766
						50.0000	50.0411	0.0010	1.0008	27.1953	26.9766
60.0000	60.0396	-0.0010	1.0007	27.1953	26.9766
						70.0000	70.0473	0.0010	1.0007	27.1953	26.9766
80.0000	80.0435	-0.0010	1.0006	27.1953	26.9766
						90.0000	90.0447	0.0000	1.0005	27.1953	26.9766
100.0000	100.0498	0.0000	1.0005	27.1953	26.9766
						110.0000	110.0486	-0.0010	1.0005	27.1953	26.9688
120.0000	120.0506	-0.0010	1.0004	27.1797	26.9688
						130.0000	130.0521	0.0010	1.0004	27.1797	26.9609
140.0000	140.0469	-0.0020	1.0003	27.1484	26.9609
						150.0000	150.0474	-0.0020	1.0003	27.1484	26.9609
160.0000	160.0452	-0.0020	1.0003	27.1484	26.9531
						170.0000	170.0438	-0.0010	1.0003	27.1484	26.9531
180.0000	180.0412	-0.0010	1.0002	27.1406	26.9453
						190.0000	190.0349	-0.0010	1.0002	27.1406	26.9453
200.0000	200.0341	0.0010	1.0002	27.1328	26.9375
						210.0000	210.0382	0.0010	1.0002	27.1328	26.9375
220.0000	220.0393	-0.0020	1.0002	27.1328	26.9297
						230.0000	230.0412	-0.0020	1.0002	27.1328	26.9297
240.0000	240.0413	0.0000	1.0002	27.1328	26.9297
						250.0000	250.0421	-0.0020	1.0002	27.1328	26.9297
260.0000	260.0453	0.0020	1.0002	27.1328	26.9219
						270.0000	270.0424	-0.0020	1.0002	27.1328	26.9219
280.0000	280.0446	-0.0010	1.0002	27.1328	26.9141
						290.0000	290.0496	0.0020	1.0002	27.1250	26.9141
300.0000	300.0472	-0.0010	1.0002	27.1250	26.9141
						310.0000	310.0436	-0.0020	1.0001	27.1250	26.9141
320.0000	320.0467	-0.0010	1.0001	27.1250	26.9063
						330.0000	330.0473	0.0000	1.0001	27.1172	26.9063
340.0000	340.0482	0.0000	1.0001	27.1172	26.9063
						350.0000	350.0415	-0.0020	1.0001	27.1172	26.8984
360.0000	360.0444	0.0000	1.0001	27.1094	26.8984
						370.0000	370.0418	0.0000	1.0001	27.1094	26.8984
380.0000	380.0434	-0.0010	1.0001	27.1016	26.8906
						390.0000	390.0469	-0.0020	1.0001	27.1016	26.8906
400.0000	400.0551	0.0020	1.0001	27.1016	26.8828
						410.0000	410.0514	-0.0010	1.0001	27.0938	26.8828
420.0000	420.0571	0.0020	1.0001	27.0938	26.8828
						430.0000	430.0539	0.0000	1.0001	27.0938	26.8750
440.0000	440.0529	-0.0020	1.0001	27.0938	26.8750
						450.0000	450.0539	-0.0020	1.0001	27.0938	26.8750
460.0000	460.0543	-0.0010	1.0001	27.0938	26.8672
						470.0000	470.0586	0.0000	1.0001	27.0781	26.8672
480.0000	480.0646	0.0020	1.0001	27.0781	26.8672
						490.0000	490.0580	-0.0010	1.0001	27.0781	26.8594
500.0000	500.0563	0.0010	1.0001	27.0781	26.8594
						510.0000	510.0534	0.0010	1.0001	27.0781	26.8594
520.0000	520.0509	0.0020	1.0001	27.0781	26.8516
						530.0000	530.0473	0.0000	1.0001	27.0703	26.8516
540.0000	540.0448	-0.0010	1.0001	27.0703	26.8438
						550.0000	550.0396	-0.0010	1.0001	26.9844	26.8438
560.0000	560.0397	0.0010	1.0001	26.9844	26.8281
						570.0000	570.0416	0.0020	1.0001	26.9453	26.8281
580.0000	580.0422	0.0010	1.0001	26.9453	26.8281
						590.0000	590.0424	0.0010	1.0001	26.8984	26.8125
600.0000	600.0381	0.0000	1.0001	26.8984	26.8125
						610.0000	610.0321	0.0000	1.0001	26.8438	26.7891
620.0000	620.0246	0.0010	1.0000	26.8438	26.7891
						630.0000	630.0312	0.0020	1.0000	26.8438	26.7891
640.0000	640.0296	0.0010	1.0000	26.8438	26.7734
						650.0000	650.0343	0.0020	1.0000	26.8516	26.7734
660.0000	660.0321	0.0010	1.0000	26.8516	26.7734
						670.0000	670.0345	0.0010	1.0001	26.8516	26.7578
680.0000	680.0313	0.0000	1.0000	26.8516	26.7578
						690.0000	690.0366	0.0000	1.0001	26.8516	26.7422
700.0000	700.0360	-0.0020	1.0001	26.8438	26.7422
						710.0000	710.0353	0.0000	1.0000	26.8438	26.7422
720.0000	720.0409	0.0000	1.0001	26.8438	26.7266
						730.0000	730.0448	0.0000	1.0001	26.8516	26.7266
740.0000	740.0456	-0.0010	1.0001	26.8516	26.7188
						750.0000	750.0519	-0.0010	1.0001	26.8594	26.7188
760.0000	760.0583	0.0020	1.0001	26.8594	26.7109

表二 修正后光栅尺读数与激光干涉仪的对比数据

光栅尺	激光干涉仪	光栅差值	差值	空气温度	材料温度
						10.0000	10.0014	0.0000	0.0014	27.2422	27.1016
20.0000	20.0007	0.0000	0.0007	27.2422	27.0938
						30.0000	30.0034	0.0020	0.0014	27.2422	27.0938
40.0000	40.0039	0.0020	0.0019	27.2422	27.0859
						50.0000	50.0015	0.0020	-0.0005	27.2422	27.0859
60.0000	60.0019	-0.0010	0.0029	27.2422	27.0859
						70.0000	70.0011	0.0000	0.0011	27.2422	27.0859
80.0000	80.0035	0.0020	0.0015	27.2422	27.0859
						90.0000	90.0010	0.0000	0.0010	27.2422	27.0859
100.0000	100.0011	0.0000	0.0011	27.2422	27.0859
						110.0000	110.0004	-0.0010	0.0014	27.2422	27.0859
120.0000	119.9982	-0.0020	0.0002	27.2422	27.0781
						130.0000	130.0029	0.0000	0.0029	27.2188	27.0781
140.0000	140.0006	-0.0010	0.0016	27.2188	27.0703
						150.0000	150.0026	0.0000	0.0026	27.1563	27.0703
160.0000	160.0015	-0.0010	0.0025	27.1563	27.0469
						170.0000	170.0003	-0.0010	0.0013	27.1563	27.0469
180.0000	180.0011	0.0000	0.0011	27.1406	27.0391
						190.0000	189.9991	-0.0010	0.0001	27.1406	27.0313
200.0000	200.0041	0.0010	0.0031	27.1328	27.0313
						210.0000	209.9991	-0.0010	0.0001	27.1328	27.0156
220.0000	220.0055	0.0020	0.0035	27.1328	27.0156
						230.0000	230.0022	0.0020	0.0002	27.1328	27.0078
240.0000	240.0031	-0.0010	0.0041	27.1328	27.0078
						250.0000	250.0017	0.0020	-0.0003	27.1328	27.0000
260.0000	260.0031	0.0000	0.0031	27.1250	27.0000
						270.0000	270.0042	0.0020	0.0022	27.1250	26.9844
280.0000	279.9989	-0.0020	0.0009	27.1250	26.9844
						290.0000	290.0028	0.0020	0.0008	27.1250	26.9844
300.0000	300.0024	0.0000	0.0024	27.1250	26.9766
						310.0000	310.0033	0.0020	0.0013	27.1172	26.9766
320.0000	320.0006	0.0000	0.0006	27.1172	26.9766
						330.0000	330.0007	-0.0010	0.0017	27.1016	26.9688
340.0000	340.0031	0.0020	0.0011	27.1016	26.9688
						350.0000	350.0016	0.0000	0.0016	27.1016	26.9609
360.0000	360.0013	-0.0010	0.0023	27.1016	26.9609
						370.0000	370.0003	-0.0010	0.0013	27.1016	26.9453
380.0000	379.9996	-0.0020	0.0016	27.0703	26.9453
						390.0000	390.0012	0.0010	0.0002	27.0703	26.9375
400.0000	400.0003	0.0010	-0.0007	27.0703	26.9375
						410.0000	409.9994	-0.0010	0.0004	27.0703	26.9375
420.0000	420.0019	0.0010	0.0009	27.0469	26.9297
						430.0000	429.9981	-0.0010	-0.0009	27.0469	26.9141
440.0000	440.0033	0.0020	0.0013	27.0469	26.9141
						450.0000	449.9989	-0.0020	0.0009	27.0469	26.9063
460.0000	460.0005	-0.0010	0.0015	27.0469	26.9063
						470.0000	470.0002	0.0000	0.0002	27.0469	26.9063
480.0000	480.0025	0.0020	0.0005	27.0469	26.8984
						490.0000	490.0000	-0.0020	0.0020	27.0469	26.8984
500.0000	500.0024	0.0000	0.0024	27.0469	26.8906
						510.0000	510.0002	-0.0010	0.0012	27.0469	26.8906
520.0000	520.0012	0.0000	0.0012	27.0469	26.8906
						530.0000	530.0003	0.0000	0.0003	27.0547	26.8828
540.0000	540.0024	0.0020	0.0004	27.0547	26.8828
						550.0000	550.0017	-0.0010	0.0027	27.0547	26.8828
560.0000	560.0018	0.0010	0.0008	27.0469	26.8750
						570.0000	570.0045	0.0020	0.0025	27.0469	26.8672
580.0000	580.0017	0.0020	-0.0003	27.0469	26.8672
						590.0000	590.0039	0.0010	0.0029	27.0469	26.8594
600.0000	600.0004	0.0000	0.0004	27.0469	26.8594
						610.0000	610.0005	-0.0010	0.0015	27.0469	26.8594
620.0000	620.0007	-0.0010	0.0017	27.0469	26.8594
						630.0000	630.0014	-0.0010	0.0024	27.0469	26.8438
640.0000	639.9998	-0.0020	0.0018	27.0469	26.8438
						650.0000	650.0036	0.0020	0.0016	27.0469	26.8438
660.0000	660.0019	0.0000	0.0019	27.0469	26.8438
						670.0000	670.0037	0.0020	0.0017	27.0156	26.8438
680.0000	679.9993	-0.0010	0.0003	27.0156	26.8281
						690.0000	690.0020	0.0010	0.0010	26.9922	26.8281
700.0000	700.0009	-0.0010	0.0019	26.9922	26.8281
						710.0000	710.0008	0.0000	0.0008	26.9453	26.8281
720.0000	720.0039	0.0020	0.0019	26.9453	26.8281
						730.0000	730.0030	0.0020	0.0010	26.9453	26.8125
740.0000	740.0019	0.0010	0.0009	26.9375	26.8125
						750.0000	750.0003	-0.0010	0.0013	26.9375	26.8125
760.0000	760.0021	0.0000	0.0021	26.9297	26.8047

（2）温度影响带来的误差：

国家标准计量温度是20度，环境温度的变化会导致发生热胀冷缩，影响智能长度基准仪的测量准确性，本实用新型可根据环境温度的变化进行自动补偿。

（3）机械方面带来的误差：

对于机械方面所带来的误差，我们认为主要来源于滚珠丝杠的震动，由于丝杠受到重力的作用，丝杠中间部位会发生变形，为了防止这一因素所带来的误差，我们让PLC控制移动测量块使其在测量过程中走到中间阶段减速从而保证丝杠不会发生颤抖从而引起误差。

（4）自然变形带来的误差：

本实用新型的自然变形主要来源于制作长度基准仪的材料，查阅资料得知大理石是自然变形最小的一种材料，所以采用大理石作为长度基准仪制作材料。具体应用时，也可选用与需要进行长度校准的工件的膨胀系数相接近的材质作为长度基准仪的台面，以期达到更高的测量精度。

本实用新型的智能长度基准仪其基准范围可达0-4000mm，分辨率0.001mm，基准仪精度可达到0.003mm，重复定位可达到0.002mm，60秒内可重新建立一个新基准。

实施例 2 ：

本实施例中的智能长度基准仪与实施例1中的基本相同，区别在于上位机采用带有智能人机交互的操作系统，该操作系统具有引导用户进行长度基准建立、进行自动误差补偿等功能，上位机内的长度基准仪的操作系统包括以下模块：

（1）智能引导模块：通过人机交互界面引导用户进行开机零位校准，自动，引导用户按系统设计好的步骤进行长度基准的建立；

（2）误差补偿模块：包括光栅尺长度自动修正模块及温度补偿模块；光栅尺长度自动修正模块自动同步采集激光干涉仪及光栅尺读数头的数据，进行多点校准，并将计算出修正系数及误差曲线保存至误差补偿数据单元中；温度补偿模块读取温度传感器的数据，并将自动生成的温度补偿数据保存至误差补偿数据单元；

（3）闭环控制模块：该模块根据用户输入的长度基准数值计算出达到长度基准值时移动测量块的目标位移量，并根据计算结果输出PLC控制信号，PLC控制移动测量块移动，同时闭环控制模块读取光栅尺读数头的数据，并结合误差补偿数据单元的误差系数得出移动测量块的实时位移量，将实时位移量与目标位移量进行数值比较，实时位移量没有目标位移量则继续输出PLC控制信号，直至目标位移量与实时位移量的差值在预设的公差范围内时，移动测量块停止。

（4）用户校验模块及数据查询模块，用户校验模块能够验证使用人员的使用权限；数据查询模块能够查询长度基准仪的使用人员及使用时间，方便进行监督管理；

（5）报警及紧急停机模块，该模块识别长度基准仪使用过程中的异常情况，并输出报警及停机信号；

（6）数据库查询及无线传输模块：该模块可对使用者的使用情况及使用时间进行查询及无线传输，方便管理层对现场工作人员的工作情况进行远程监管。

采用卧式智能长度基准仪建立长度基准的方法，包括以下步骤：

（1）系统登录：在上位机的登录界面输入用户名及密码进行登录；

（2）开机零位校准：上位机引导用户进行开机校准，上位机以零位块作为光栅尺的坐标零点，为避免固定测量块与移动测量块直接接触产生形变导致的误差，固定测量块与移动测量块不直接接触，选用经计量鉴定的高度块插入固定测量块与移动测量块的缝隙中，高度块在缝隙中夹紧后，系统显示并记录光栅尺读数；将高度块拔出缝隙后，上位机根据拔出高度块及夹紧高度块的两次光栅尺读数的差值，提示用户顺时针或逆时针旋转调整手轮以消除高度块弹性形变产生的误差值，完成基准仪的零位校准，此零位为移动测量块的位移零点；

（3）输入所需的长度基准值；

（4）长度基准值的建立：上位机根据步骤（3）中的长度基准值计算出移动测量块的目标位移量，并发出PLC控制指令，PLC控制移动测量块移动，同时上位机读取光栅尺读数头的数据，将光栅尺读数头的数据及误差修正系数进行运算得出移动测量块的实时位移量，并判定实时位移量是否达到目标位移量，实时位移量与目标位移量的差值在预设的公差范围内时，移动测量块停止；

（5）结束测量：长度基准值已经建立后用户可以进行对尺，对尺结束后，系统退出程序，移动测量块返回并运动至预设的停机位置。

Claims (8)

1.卧式智能长度基准仪，其特征在于：包括上位机、主工作台、附加工作台及丝杠传动单元，附加工作台及丝杠传动单元平行且分别安装于主工作台上，附加工作台上安装有光栅尺，丝杠传动单元包括滑轨、丝杠及丝母，滑轨的头部固定安装有固定测量块，滑轨上滑动安装有移动测量块，且移动测量块固定于丝母上，移动测量块上安装有光栅尺读数头，所述光栅尺读数头位于光栅尺的上方，且二者互相平行，光栅尺读数头的输出端与上位机电气连接，丝杠的与伺服电机的输出轴连接，伺服电机经伺服驱动器与PLC电气连接，PLC与上位机电气连接。

2.根据权利要求1所述的卧式智能长度基准仪，其特征在于：所述丝杠与调整手轮连接，调整手轮用于移动测量块的位置微调。

3.根据权利要求1所述的卧式智能长度基准仪，其特征在于：所述移动测量块及滑轨的对应位置处分别安装有限位开关及限位挡块。

4.根据权利要求1所述的卧式智能长度基准仪，其特征在于：所述附加工作台上设置有零位块。

5.根据权利要求1所述的卧式智能长度基准仪，其特征在于：所述固定测量块与移动测量块的端面上均设置有测量指示灯。

6.根据权利要求1所述的卧式智能长度基准仪，其特征在于：所述上位机带有双向显示屏，两块显示屏分别位于主工作台的两端。

7.根据权利要求1-6任一所述的卧式智能长度基准仪，其特征在于：所述滑轨的尾部安装有光电开关，光电开关的输出端与上位机电气连接。

8.根据权利要求1-6任一所述的卧式智能长度基准仪，其特征在于：所述主工作台及附加工作台均为大理石台。