CN211717402U - 一种检定刀口形直尺工作棱边直线度的移动测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种检定刀口形直尺工作棱边直线度的移动测量装置，包括机架、研磨面平尺以及开关电源，机架的底端设置有夹持对中装置以及与夹持对中装置相连接的旋转驱动装置，机架的顶端通过移动装置设置有光线测量装置，光线测量装置的信号输出端连接于控制系统的输入端，夹持对中装置和旋转驱动装置的受控端分别连接于控制系统的输出端。本实用新型使得刀口形直尺能够实现移动检测，并能够将检测信号反馈至控制系统，通过控制系统实现对检测数据的计算，与标准数据进行对比，进而自动地判别出刀口形直尺工作棱边直线度状况，有效地避免了人为因素的影响，大大提高了检测精度和检测效率。

Description

一种检定刀口形直尺工作棱边直线度的移动测量装置

技术领域

本实用新型涉及精密测量技术领域，更具体涉及一种检定刀口形直尺工作棱边直线度的移动测量装置。

背景技术

刀口形直尺是一种测量面呈刃口状，用于测量工件平面形状误差的计量器具，在平板、平尺、机床工作台、导轨和精密工件的平面度、直线度检测领域有着广泛应用，具有结构简单、重量轻、不生锈、操作方便、测量效率高等优点，是机械加工常用的测量工具，根据其工作棱边的长度，主要有75mm、125mm、175mm、200mm、225mm、300mm、400mm、500mm等规格。

刀口形直尺的检定依据是JJG63-2007《刀口形直尺》检定规程，刀口形直尺工作棱边直线度的检定是用有效长度不小于刀口形直尺工作棱边长度的研磨面平尺，以光隙法测量。175mm及其以下的刀口形直尺用直接法测量，175mm以上刀口形直尺用比较法测量。

主要检定项目为工作棱边直线度，以光隙法进行测量，利用人眼观察透光缝隙，根据可见光颜色来判断对应光隙的宽度，从而对刀口形直尺工作棱边的直线度展开定性分析。测量175mm及其以下的刀口形直尺时，观察透光间隙，如无可见光隙或有可见蓝光，其工作棱边直线度不大于lμm；否则工作棱边直线度大于lμm。测量175mm以上刀口形直尺时，以透光间隙的最大间隙作为测量结果，其值可用与标准间隙比较的方法确定。对于工作棱边长度在300mm及其以上的刀口尺，测量时，手持刀口尺位置应在距两端2/9长度处，并支撑刀口尺的大部分重量。

按照规程要求，传统的刀口形直尺工作棱边直线度的检定方法存在如下缺陷：

1)整体检定过程使用标准器具及配套设备种类较多，每次检定需对标准器及配套设备进行重新摆放，标准间隙搭建与拆卸时间较长。

2)无论是检定175mm及其以下的刀口形直尺时，采用的直接测量法，还是检定175mm以上刀口形直尺时，采用的比较法，完全依靠人眼观察和经验作出判断，检定结果需要人眼感光比对，人为因素影响较大、检定精度不高，极易出现误判，已不能完全满足现代工业发展的要求。

人眼无法仅凭视觉信息精确比较两种色光的颜色，加之每个观察者的视力存在差异，看到的颜色也不一样，终将引入较大的测量误差。

3)在进行检定时需要人手对刀口形直尺进行扶持，不同操作人员手扶力度差异，必将对检定结果产生影响，造成检定结论的不一致，检测结果容易受到人为因素的影响，浪费人力和时间，导致检定效率低下。

4)在检定时刀口形直尺下方的研磨面平尺及刀口形直尺的平行度无法得到保证，易发生偏移，影响检定结果。

5)仅能够对刀口形直尺工作棱边的部分进行检测，无法对整个刀口形直尺工作棱边进行快速检测，若想实现整个刀口形直尺工作棱边的检测，还需多次改变光源和接收光源的灯光箱的位置，导致检测效率低下，且检测精度不高。

实用新型内容

本实用新型需要解决的技术问题是提供一种检定刀口形直尺工作棱边直线度的移动测量装置，以解决传统的刀口形直尺工作棱边直线度的检定方法存在标准间隙搭建与拆卸时间较长、人为因素影响较大、检定效率低下、检定结果易收到影响、检测效率低下的问题，以避免依靠人眼观察和经验对刀口形直尺工作棱边直线度作出判断，以提高检测精度和检测效率，以实现自动化检定的目的。

为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案如下。

一种检定刀口形直尺工作棱边直线度的移动测量装置，包括机架、用于支撑刀口形直尺的研磨面平尺以及用于为装置整体提供电能的开关电源，机架上设置有用于对刀口形直尺进行夹持对中的夹持对中装置以及与夹持对中装置相连接用于驱动夹持对中装置和刀口形直尺旋转的旋转驱动装置，机架的顶端通过移动装置设置有用于在移动装置带动下实现对刀口形直尺工作棱边直线度进行移动测量的光线测量装置，光线测量装置的信号输出端连接于用于控制装置整体运作的控制系统的输入端，夹持对中装置和旋转驱动装置的受控端分别连接于控制系统的输出端。

进一步优化技术方案，所述控制系统包括用于对数据进行采集和控制的运动控制器，运动控制器通过工控机交互通信连接有上位机。

进一步优化技术方案，所述移动装置包括固定设置在机架顶端的电缸以及滑动配装设置在电缸移动端上且部分伸出电缸的移动滑块。

进一步优化技术方案，所述光线测量装置包括分别通过千分尺进给型XYZ手动位移平台同线设置在移动滑块上且位于刀口形直尺两侧用于向刀口形直尺透光间隙发射激光的激光器以及用于接收从刀口形直尺透光间隙透过激光光强的光谱仪，激光器、光谱仪与刀口形直尺透光间隙处于同一水平直线上，激光器的受控端连接于运动控制器的输出端，光谱仪的信号输出端连接于运动控制器的输入端。

进一步优化技术方案，所述激光器为可调蓝光线激光器。

进一步优化技术方案，所述千分尺进给型XYZ手动位移平台上还设置有用于采集光线测量装置的激光光强数据对应刀口形直尺位置以及刀口形直尺偏摆角度的位置信号采集器，位置信号采集器的信号输出端连接于运动控制器的信号输入端。

进一步优化技术方案，所述电缸的外壁上设置有用于限制光线测量装置移动行程的位置限制装置，位置限制装置的信号输出端连接于运动控制器的信号输入端。

进一步优化技术方案，所述夹持对中装置包括竖直设置于机架底端上的两个定位座，研磨面平尺设置在两定位座之间，研磨面平尺的底端通过研磨面平尺限位结构限位设置在用于调整研磨面平尺平整度的调平机构上；两定位座的相对侧壁顶端通过旋转驱动装置可拆卸设置有用于对刀口形直尺进行左右夹持对中的夹持机构。

进一步优化技术方案，所述旋转驱动装置包括固定端设置在右侧定位座上且驱动轴端伸出右侧定位座的驱动电机、与驱动电机的驱动轴端固定连接的第一驱动转盘以及转动设置在左侧定位座上并与第一驱动转盘同轴设置的第二驱动转盘。

进一步优化技术方案，所述夹持机构包括分别固定设置于第一驱动转盘和第二驱动转盘侧壁上的两个气动夹爪，同水平线相对应设置的两气动夹爪的夹爪端之间分别可拆卸连接有用于对刀口形直尺进行左右夹持对中的夹持板，夹持板的底端面与研磨面平尺的顶端面之间具有一定的间距。

由于采用了以上技术方案，本实用新型所取得技术进步如下。

本实用新型将光纤光谱仪对透光强度的测量方法应用到刀口形直尺工作棱边直线度的定性分析中，通过夹持对中装置和旋转驱动装置，实现对刀口形直尺对中夹持和旋转，通过在机架的顶端设置移动装置、在移动装置上设置光线测量装置的方式，使得刀口形直尺能够实现移动检测，并能够将检测信号反馈至控制系统，通过控制系统实现对检测数据的计算，与标准的对比数据进行对比，进而自动地判别出刀口形直尺工作棱边直线度状况，有效地避免了人为因素的影响，无需人工进行扶持，大大提高了检测精度和检测效率。

本实用新型刀口形直尺工作棱边直线度检定装置能够实现自动化检定过程，提高了工作效率，克服了人为因素对检测结果的影响，提高了检定的准确度。

本实用新型对刀口形直尺工作棱边直线度的检定采用比较法，即用标准间隙数据作为参考值与被检刀口尺棱边直线度数据进行比较。同时，为了保证装置的准确性和稳定性，可以用更高一级别的标准器对本装置进行检定与校准。

本实用新型千分尺进给型XYZ手动位移平台用于调整对光及整体工艺结构，XYZ手动位移平台的使用，保证了接收装置最大限度接收缝隙透光。

本实用新型设置的控制系统实现了对检定全过程实施控制，保证了数据采集过程无人为因素干扰，与光谱仪通讯，对实验数据自动采集、转换、分析、记录、存储，提高了工作效率、降低了检定成本。

本实用新型位移步进电机的速度能够进行调节，使得移动滑块的速度可调。可调速机械滑轨的研制，有效保证了刀口尺刃口与激光器、光谱仪之间的相对距离不变的同时，通过改变移动滑块移动速度达到提高采样精度的目的。

本实用新型将研磨面平尺的底端通过磨面平尺限位结构限位设置在调平机构上，并通过夹持机构对刀口形直尺进行有效地夹持定位，使得在进行刀口形直尺工作棱边的直线度检定过程中无需人手扶持，避免了人为因素的影响，大大地提高了检定效率，在检定过程中不会出现抖动现象，能够有效地保证研磨面平尺及刀口形直尺的平行度，提高了检定精度。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的主视图；

图3为本实用新型的另一视角结构示意图；

图4为本实用新型移动装置与光线测量装置的连接结构示意图；

图5为本实用新型移动装置与光线测量装置的另一视角连接结构示意图；

图6为本实用新型移动装置的部分剖开图(未显示出丝杠)；

图7为本实用新型光线测量装置的结构示意图；

图8为本实用新型光线测量装置的另一视角结构示意图；

图9为本实用新型夹持对中装置与旋转驱动装置的连接结构示意图；

图10为本实用新型夹持对中装置与旋转驱动装置的另一视角连接结构示意图；

图11为本实用新型图9的主视图；

图12为本实用新型图9的俯视图；

图13为本实用新型夹持对中装置中夹持机构的结构示意图；

图14为本实用新型旋转驱动装置中第一驱动转盘的结构示意图；

图15为本实用新型旋转驱动装置中第二驱动转盘的结构示意图；

图16为本实用新型控制系统组成图。

其中：1、机架，11、顶板，12、底板，13、侧板，131、电机穿设孔；

2、移动装置，21、缸筒，22、位移步进电机，23、移动滑块，24、移动连接横板；

3、光线测量装置，31、千分尺进给型XYZ手动位移平台，311、第一固定连接板，312、第一平台，313、第一L型连接板，314、第一千分尺，315、第一限位柱，316、第二平台，317、第三平台，318、第二L型连接板，319、第二千分尺，320、第二限位柱，321、第四平台，322、第二固定连接板，323、第五平台，324、第六平台，325、第三L型连接板，326、第三千分尺，327、光谱仪定位板，328、激光器定位板，329、第三限位柱，32、光谱仪，33、激光器；

4、夹持对中装置，41、夹持机构，411、气动夹爪，412、夹持板；42、研磨面平尺；44、调平机构，441、调平板，442、调平旋钮；45、调平板限位结构，451、调平板限位块，452、U型滑槽；46、研磨面平尺限位结构，461、研磨面平尺限位块；47、定位座；

5、旋转驱动装置，51、驱动电机，52、第一驱动转盘，521、第一驱动轴，522、第一转盘，53、第二驱动转盘，531、第二驱动轴，532、第二转盘，54、第一连接板，55、第二连接板；6、刀口形直尺；

7、位置限制装置，71、第一行程开关，72、第二行程开关，73、触碰板。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施例对本实用新型进行进一步详细说明。

一种检定刀口形直尺工作棱边直线度的移动测量装置，结合图1至图16所示，包括机架1、研磨面平尺42、夹持对中装置4、旋转驱动装置5、光线测量装置3、开关电源和控制系统。

本实用新型的测量范围:(75～500)mm，调节角度:-15°～+15°。

机架1包括顶板11、底板12和侧板13。侧板13设置有两个，用于连接顶板11和底板12。

研磨面平尺42用于支撑刀口形直尺6，本实用新型中的研磨面平尺42采用500mm研磨面平尺，研磨面平尺42作为标准器，工作面平面度不超过0.5μm。选择500mm精度符合要求的刀口形直尺6，使装置的测量范围达到500mm。

开关电源用于为装置整体提供电能，能够进行220V供电。

控制系统包括用于对数据进行采集和控制的运动控制器，运动控制器通过工控机交互通信连接有上位机。

机架1的顶端通过移动装置2设置有光线测量装置3，光线测量装置3用于在移动装置2带动下实现对刀口形直尺工作棱边直线度进行移动测量，光线测量装置3的信号输出端连接于用于控制装置整体运作的控制系统的输入端。

移动装置2包括固定设置在机架1顶端的电缸以及滑动配装设置在电缸移动端上且部分伸出电缸的移动滑块23。

电缸包括缸筒21、丝杠、位移步进电机22、丝杠和齿轮系结构。缸筒21的顶端通过若干立柱固定设置在机架1的顶板11底端，缸筒21的底端开设有机械滑轨。丝杠通过轴承转动设置在缸筒21的两端。移动滑块23装配设置在机械滑轨内，且部分伸出机械滑轨，并与丝杠相配装。

本实用新型中电缸为800MM行程大位移电缸，重复精度±0.005MM。

位移步进电机22通过齿轮系结构与丝杠相连接，位移步进电机22的固定端固定设置在缸筒21的侧壁上。齿轮系结构包括主动齿轮和从动齿轮，主动齿轮与位移步进电机22的输出轴端固定连接，从动齿轮与丝杠固定连接，主动齿轮和从动齿轮相互啮合。通过位移步进电机22能够带动主动齿轮、从动齿轮和丝杠转动，进而带动移动滑块23在机械滑轨内进行滑动，从而实现了光线测量装置3的移动检测目的。

位移步进电机22的速度能够进行调节，使得移动滑块23的速度可调。可调速机械滑轨的研制，有效保证了刀口尺刃口与激光器、光谱仪之间的相对距离不变的同时，通过改变移动滑块移动速度达到提高采样精度的目的。

本实用新型中位移步进电机22连接设置有步进电机驱动器，步进电机驱动器为数字式步进驱动器，采用32位DSP处理器，能够自动生成最优控制参数，大限度发挥电机的性能，使电机运行达到超平稳、超低噪声、超低发热的“三超性能”。步进电机驱动器由驱动器及雷赛控制卡组成。步进电机驱动器的受控端连接于运动控制器的输出端。

光线测量装置3包括分别通过千分尺进给型XYZ手动位移平台31同线设置在移动滑块23上且位于刀口形直尺6两侧的激光器33以及光谱仪32。

激光器33用于向刀口形直尺透光间隙发射激光，激光器33发出的激光可作为光源，激光器33的受控端连接于运动控制器的输出端。本实用新型中的激光器33为可调蓝光线激光器，可调蓝光线激光器作为光源，确定波长为495-530nm。本实用新型选用蓝色线激光取代白炽灯光源，有效避免经过单缝衍射后形成的多色光对后续检定的影响。

选择频率可调的蓝色线激光作为光源。由狭缝透光特性可知，红色激光不能透过宽度小于1.25μm的缝隙，蓝色激光能够通过所有宽度大于0.8μm的缝隙。激光具有方向性好、颜色单一的特点，相对传统刀口形直尺检定方案中的白炽灯，具有单一波段的线激光能够避免经过单缝衍射后形成的多种颜色色光对后续工作造成的影响。

本实用新型中激光器33波长：450nm，功率：100mW，工作电压：DC2.8V～5.2V，工作电流：小于200mA。

光谱仪32用于接收从刀口形直尺透光间隙透过激光光强，激光器33、光谱仪32与刀口形直尺透光间隙处于同一水平直线上，光谱仪32的信号输出端连接于运动控制器的输入端。本实用新型中的光谱仪32采用FX2000光纤光谱仪。利用光谱仪对透光强度进行测量，从而对刀口形直尺工作棱边直线度进行定性分析。

本实用新型中光谱仪32采用大口径光纤准直镜，在加大透射光强接收范围的同时，大幅降低了移动装置的加工精度。

本实用新型中光谱仪32波段：380nm～960nm，积分时间：1ms～60s。直通光纤芯径：600，波段：200nm～1100nm。光纤准直镜波段：200nm～2500nm，通光口径：25.4mm，数值孔径：0.22。

控制系统实现了对检定全过程实施控制，保证了数据采集过程无人为因素干扰，与光谱仪通讯，对实验数据自动采集、转换、分析、记录、存储，提高了工作效率、降低了检定成本。

千分尺进给型XYZ手动位移平台31通过移动连接横板24固定连接在移动滑块23的底端。千分尺进给型XYZ手动位移平台31用于调整对光及整体工艺结构，千分尺进给型XYZ手动位移平台31的使用，保证了接收装置最大限度接收缝隙透光。

千分尺进给型XYZ手动位移平台31包括第一固定连接板311、X方向进给结构、Y方向进给结构和Z方向进给结构。第一固定连接板311为“工字型”固定连接板，第一固定连接板311的顶端与移动连接横板24相固定。

X方向进给结构包括第一平台312、第二平台316、第一L型连接板313、第一千分尺314、第一限位柱315、第一限位板、第一螺杆。第一平台312与第一固定连接板311相固定，第一平台312的底端开设有滑轨。第二平台316的顶端设置有滑块，第二平台316与第一平台312滑动配装。第一L型连接板313与第一平台312相固定。第一千分尺314与第一L型连接板313转动连接，并与第一螺杆相连接。第一螺杆与第二平台316配装连接，当第一螺杆发生转动时能够带动第二平台316进行滑动。第一限位板固定设置在第一平台312上，第一限位板上开设有U型槽，第二平台316上固定有穿过U型槽的第一限位柱315，设置的第一限位柱315能够对第二平台316的移动位置进行限定。

Y方向进给结构包括第三平台317、第四平台321、第二L型连接板318、第二千分尺319、第二限位柱320、第二限位板、第二螺杆。第三平台317与第二平台316相固定，第三平台317的底端开设有滑轨。第四平台321的顶端设置有滑块，第四平台321与第三平台317滑动配装。第二L型连接板318与第三平台317相固定。第二千分尺319与第二L型连接板318转动连接，并与第二螺杆相连接。第二螺杆与第四平台321配装连接，当第二螺杆发生转动时能够带动第四平台321进行滑动。第二限位板固定设置在第三平台317上，第二限位板上开设有U型槽，第四平台321上固定有穿过U型槽的第二限位柱320，设置的第二限位柱320能够对第四平台321的移动位置进行限定。

Z方向进给结构包括第二固定连接板322、第五平台323、第六平台324、第三L型连接板325、第三千分尺326、第三限位柱329、第三限位板、第三螺杆。第二固定连接板322为T字型结构，第二固定连接板322与第四平台321相固定。第五平台323竖向设置，与第二固定连接板322的侧面相固定，第五平台323的侧壁上开设有滑轨。第六平台324竖向设置，第六平台324上设置有与滑轨相配装的滑块，第六平台324与第五平台323滑动配装设置。第三L型连接板325与第六平台324相固定。第三千分尺326转动设置在第三L型连接板325上。第三螺杆连接设置在第三千分尺326上，第三螺杆与第五平台323相配装，当第三螺杆发生转动时能够带动第六平台324滑动。第三限位板固定设置在第六平台324上，第三限位板上开设有U型槽，第六平台324上固定有穿过U型槽的第三限位柱329。位于左侧的第六平台固定连接有光谱仪定位板327，光谱仪32固定设置在光谱仪定位板327上。位于右侧的第六平台固定连接有激光器定位板328，激光器33固定设置在激光器定位板328上。

千分尺进给型XYZ手动位移平台31上还设置有位置信号采集器，位置信号采集器用于采集光线测量装置3的激光光强数据对应刀口形直尺6位置以及刀口形直尺6偏摆角度，位置信号采集器的信号输出端连接于运动控制器的信号输入端。

电缸的外壁上设置有用于限制光线测量装置3移动行程的位置限制装置7，位置限制装置7的信号输出端连接于运动控制器的信号输入端。位置限制装置7包括间隔设置在缸筒21侧壁上的第一行程开关71和第二行程开关72。移动滑块23上向外延伸设置有触碰板73，触碰板73碰触到第一行程开关71或第二行程开关72时，第一行程开关71或第二行程开关72就会将此时光线测量装置的位置信号反馈至运动控制器，进而来控制移动装置2停止移动。

机架1上设置有用于对刀口形直尺6进行夹持对中的夹持对中装置4以及与夹持对中装置4相连接用于驱动夹持对中装置4和刀口形直尺6旋转的旋转驱动装置5，夹持对中装置4和旋转驱动装置5的受控端分别连接于控制系统的输出端。

夹持对中装置4包括定位座47、研磨面平尺限位结构46、调平机构44和夹持机构41。

定位座47设置有两个，竖直设置于底板12上。

研磨面平尺42的底端通过研磨面平尺限位结构46限位设置在调平机构44上，调平机构44用于调整研磨面平尺42平整度。

调平机构44包括通过至少三个调平旋钮442设置在底板12上的调平板441，本实用新型中的调平板441通过三个调平旋钮442设置在底板12上，使得调平板441的调平更加平稳。

研磨面平尺限位结构46包括连接设置在调平板441顶端面上的若干对研磨面平尺限位块461。本实用新型中共设置有两对研磨面平尺限位块461。

旋转驱动装置5包括驱动电机51、第一驱动转盘52以及第二驱动转盘53。

驱动电机51的固定端设置在右侧定位座上，且驱动轴端伸出右侧定位座，驱动电机51的与右侧定位座轴承连接。驱动电机51能够按检定规程，带动刀口形直尺6左右倾斜15°。位于右侧的侧板13上开设有电机穿设孔131，驱动电机51从电机穿设孔131内穿过。

本实用新型中驱动电机51采用57雷赛步进电机，能够有效地控制旋转角度。

第一驱动转盘52与驱动电机51的驱动轴端固定连接。第一驱动转盘52包括与驱动电机51的驱动轴端固定连接的第一驱动轴521以及与第一驱动轴521一体连接的第一转盘522。

第二驱动转盘53转动设置在左侧定位座上，并与第一驱动转盘52同轴设置。第二驱动转盘53包括与左侧定位座通过轴承转动连接的第二驱动轴531以及与第二驱动轴531一体连接的第二转盘532。

夹持机构41通过旋转驱动装置5可拆卸设置在定位座47的相对侧壁顶端，用于对刀口形直尺6进行左右夹持对中。

夹持机构41包括两个气动夹爪411，两个气动夹爪411分别固定设置于第一驱动转盘52和第二驱动转盘53侧壁上，且同水平线设置，工作方式为对中夹持。位于右侧的气动夹爪通过第一连接板54与第一转盘522相连接，位于左侧的气动夹爪通过第二连接板55与第二转盘532相连接。

气动夹爪411为现有技术中常用的气动手指，包括气缸以及两个在气缸的动作下能够对中夹持的平行夹爪，平行夹爪即为夹爪端。气动夹爪411通过气管与气源连接，气管上设置有电磁阀，通过控制电磁阀来控制给气动夹爪411供气，进而实现夹爪端的打开和关闭。

同水平线相对应设置的两气动夹爪411的夹爪端之间分别可拆卸连接有夹持板412，用于对刀口形直尺6进行左右夹持对中。

夹持板412的底端面与研磨面平尺42的顶端面之间具有一定的间距，即夹持板412与研磨面平尺42之间留设有检测间隙，便于光线能够从此处照入。

底板12上还设置有调平板限位结构45，用于对调平板441的侧壁进行限位并能够观察调平板441是否调平。

调平板限位结构45包括设置在底板12上并与调平板441侧壁相接触的调平板限位块451，调平板限位块451上开设有U型滑槽452，U型滑槽452内穿设有连接螺栓，连接螺栓与调平板441螺纹连接且在调平过程中沿着U型滑槽452上下移动的连接螺栓。通过观察各调平板限位块451上的连接螺栓位置是否处于同一直线上，能够判断出调平板441是否调平。

本实用新型在对刀口形直尺进行测量时需要对，平晶搭建的标准间隙进行检测，以此作为对比数据，并将检测到是数据记录到上位机中。

本实用新型中开关电源、运动控制器、电流采集器、开关量控制器、和步进电机驱动器均设置在控制箱内。

本实用新型数据采集和控制则通过运动控制器来实现，运动控制器中的数据采集模块对各路信号进行采集。采集的信号包括限位信号和位置信号信息。运动控制器通过与工控机的通信，接收来自上位机的控制指令，并且将采集到的数据上传至上位机。

本实用新型中运动控制器是整个装置的控制中心，向上对上位机上传各种运动控制的反馈信号，向下控制装置的各种机械运动，实现激光器与光谱仪的直线位移和刀口形直尺检定过程中要求的偏摆15度的运动要求。

本实用新型上位机包括工业机箱、电源、主板、显卡、硬盘驱动器、光盘驱动器、I/O接口模块、显示器、键盘、鼠标和打印机等。各个功能模块通过总线连接，完成各自功能和通信功能。

刀口形直尺工作棱边直线度检定装置设计，需要对光谱仪采集的光强数据、位置信号采集器、标准间隙的标准值等进行数据处理和计算，并且需要实时存储数据，因此必须提供一个足够大的数据存储空间用以存储数据，进行一定量的数据运算和处理，因此，选择台式电脑当作为系统的上位机来使用。通过上位机上显示器显示的界面，选择对应不同尺寸的刀口尺规格，按下显示界面上的自动检定，即可自动运转，自动采集数据，自动处理数据，生成报表，得到测量结果。

本实用新型在对刀口形直尺进行测量的过程如下。

S1、对研磨面平尺42进行调平。

通过旋动调平旋钮442来调节调平板441的水平度。在调节过程中，调平板441会带动连接螺栓沿着调平板限位块451的U型滑槽452上下移动，通过观察所有的连接螺栓的位置是否处于同一直线上，即可判断出调平板441是否调平。

S2、人工放入刀口型直尺。当观察到所有的连接螺栓的位置处于同一直线上时，将刀口形直尺6放置到两夹持板412之间的研磨面平尺42上。

S3、对刀口形直尺进行夹持定位。

通过气动夹爪411调节两夹持板412之间的间距，将刀口形直尺6进行牢固夹持对中。

S4、通过千分尺进给型XYZ手动位移平台31调整激光器33和光谱仪32的位置，保证激光器33发射激光位置同刀口形直尺透光间隙(即刀口形直尺6与研磨面平尺42之间的间隙)位于同一直线上，并保证光谱仪32接收激光位置同激光器33发射激光位置处于同一直线上。

S41、调整激光器33和光谱仪32在Z方向上的位置。

根据刀口形直尺6的夹持定位位置来调节千分尺进给型XYZ手动位移平台31的Z方向进给结构，通过转动第三千分尺326带动第三螺杆转动，第三螺杆与第五平台323相配装，又因第五平台323的竖直位置为不可移动的固定位置，第六平台324与第五平台323滑动配装，第六平台324的竖直位置为可滑动的状态，所以当第三螺杆发生转动时能够带动第六平台324滑动，进而带动设置在第六平台324上的激光器33能够进行Z方向上的运动，当调节至激光器33同刀口形直尺透光间隙处于同一直线上时停止调节。光谱仪32在Z方向上的位置调节原理同上。

S42、调整激光器33和光谱仪32在X方向和Y方向上的位置。

在进行调整激光器33在X方向的位置时，通过旋转第一千分尺314带动第一螺杆转动，进而带动第二平台316进行滑动，从而带动第二平台316下方的Y方向进给结构、Z方向进给结构和激光器33沿X方向移动。光谱仪32在X方向上的位置调节原理同上。

在进行调整激光器33在Y方向的位置时，通过旋转第二千分尺319带动第二螺杆转动，进而带动第四平台321进行滑动，从而带动第四平台321下方的Z方向进给结构和激光器33沿Y方向移动。光谱仪32在Y方向上的位置调节原理同上。

当刀口形直尺6的规格型号发生改变时，因刀口形直尺6的长度和厚度会发生改变，需要调整激光器33和光谱仪32在X方向和Y方向上的位置，所需的研磨面平尺42规格也会发生改变，所以还需要调整激光器33和光谱仪32在Z方向上的位置。

S5、通过移动装置2带动光线测量装置3对刀口形直尺进行移动测量。

启动电缸中的位移步进电机22，通过齿轮系结构带动丝杠转动，进而带动移动滑块23在缸筒21内滑动，从而使得移动滑块23带动光线测量装置3沿着刀口形直尺进行移动测量，直到触碰板73触碰到第一行程开关71或第二行程开关72时停止移动。

激光器33向刀口形直尺6与研磨面平尺42之间的间隙发射蓝色激光，由光谱仪32接收从刀口形直尺6与研磨面平尺42之间的间隙通过的蓝色激光，光谱仪32将采集到的激光光强数据反馈至运动控制器，由运动控制器反馈至上位机，上位机依据规程要求对刀口形直尺直线度进行计算，并与对比数据进行比较，输出计算结果。

S6、通过旋转驱动装置5驱动刀口形直尺6旋转，再通过移动装置2带动光线测量装置3对刀口形直尺进行移动测量。

通过驱动电机51带动第一驱动转盘52转动，进而带动夹持机构41及夹持设置在夹持机构41内的刀口形直尺6转动，按检定规程，以刀口形直尺工作棱边为轴线，使被检定的刀口形直尺6摆动15°。同时仔细观察刀口形直尺6工作棱边与研磨面平尺42工作面之间的透光间隙大小。

检测完成后再反方向摆动15°，再次进行检测，通过上位机输出的计算结果可十分清楚地看出刀口形直尺工作棱边直线度的状况。

Claims (10)

1.一种检定刀口形直尺工作棱边直线度的移动测量装置，其特征在于：包括机架(1)、用于支撑刀口形直尺(6)的研磨面平尺(42)以及用于为装置整体提供电能的开关电源，机架(1)上设置有用于对刀口形直尺(6)进行夹持对中的夹持对中装置(4)以及与夹持对中装置(4)相连接用于驱动夹持对中装置(4)和刀口形直尺(6)旋转的旋转驱动装置(5)，机架(1)的顶端通过移动装置(2)设置有用于在移动装置(2)带动下实现对刀口形直尺工作棱边直线度进行移动测量的光线测量装置(3)，光线测量装置(3)的信号输出端连接于用于控制装置整体运作的控制系统的输入端，夹持对中装置(4)和旋转驱动装置(5)的受控端分别连接于控制系统的输出端。

2.根据权利要求1所述的一种检定刀口形直尺工作棱边直线度的移动测量装置，其特征在于：所述控制系统包括用于对数据进行采集和控制的运动控制器，运动控制器通过工控机交互通信连接有上位机。

3.根据权利要求2所述的一种检定刀口形直尺工作棱边直线度的移动测量装置，其特征在于：所述移动装置(2)包括固定设置在机架(1)顶端的电缸以及滑动配装设置在电缸移动端上且部分伸出电缸的移动滑块(23)。

4.根据权利要求3所述的一种检定刀口形直尺工作棱边直线度的移动测量装置，其特征在于：所述光线测量装置(3)包括分别通过千分尺进给型XYZ手动位移平台(31)同线设置在移动滑块(23)上且位于刀口形直尺(6)两侧用于向刀口形直尺透光间隙发射激光的激光器(33)以及用于接收从刀口形直尺透光间隙透过激光光强的光谱仪(32)，激光器(33)、光谱仪(32)与刀口形直尺透光间隙处于同一水平直线上，激光器(33)的受控端连接于运动控制器的输出端，光谱仪(32)的信号输出端连接于运动控制器的输入端。

5.根据权利要求4所述的一种检定刀口形直尺工作棱边直线度的移动测量装置，其特征在于：所述激光器(33)为可调蓝光线激光器。

6.根据权利要求4所述的一种检定刀口形直尺工作棱边直线度的移动测量装置，其特征在于：所述千分尺进给型XYZ手动位移平台(31)上还设置有用于采集光线测量装置(3)的激光光强数据对应刀口形直尺(6)位置以及刀口形直尺(6)偏摆角度的位置信号采集器，位置信号采集器的信号输出端连接于运动控制器的信号输入端。

7.根据权利要求3所述的一种检定刀口形直尺工作棱边直线度的移动测量装置，其特征在于：所述电缸的外壁上设置有用于限制光线测量装置(3)移动行程的位置限制装置(7)，位置限制装置(7)的信号输出端连接于运动控制器的信号输入端。

8.根据权利要求2所述的一种检定刀口形直尺工作棱边直线度的移动测量装置，其特征在于：所述夹持对中装置(4)包括竖直设置于机架(1)底端上的两个定位座(47)，研磨面平尺(42)设置在两定位座(47)之间，研磨面平尺(42)的底端通过研磨面平尺限位结构(46)限位设置在用于调整研磨面平尺(42)平整度的调平机构(44)上；两定位座(47)的相对侧壁顶端通过旋转驱动装置(5)可拆卸设置有用于对刀口形直尺(6)进行左右夹持对中的夹持机构(41)。

9.根据权利要求8所述的一种检定刀口形直尺工作棱边直线度的移动测量装置，其特征在于：所述旋转驱动装置(5)包括固定端设置在右侧定位座上且驱动轴端伸出右侧定位座的驱动电机(51)、与驱动电机(51)的驱动轴端固定连接的第一驱动转盘(52)以及转动设置在左侧定位座上并与第一驱动转盘(52)同轴设置的第二驱动转盘(53)。

10.根据权利要求9所述的一种检定刀口形直尺工作棱边直线度的移动测量装置，其特征在于：所述夹持机构(41)包括分别固定设置于第一驱动转盘(52)和第二驱动转盘(53)侧壁上的两个气动夹爪(411)，同水平线相对应设置的两气动夹爪(411)的夹爪端之间分别可拆卸连接有用于对刀口形直尺(6)进行左右夹持对中的夹持板(412)，夹持板(412)的底端面与研磨面平尺(42)的顶端面之间具有一定的间距。

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