CN215413614U - 一种数控光栅式数显引伸计标定装置 - Google Patents

Abstract

一种数控光栅式数显引伸计标定装置，包括底座、光栅尺系统和控制系统，所述底座上竖直设置有支架，支架上设有夹具座，夹具座上设有用于固定引伸计上量爪的夹持机构；所述支架上还竖直设置有位于夹具座下方的测量导轨，测量导轨上滑动设置有测量滑块，测量滑块与设置在底座上的直线驱动机构连接，测量滑块的上表面设有测杆，测杆竖直设置，引伸计的下量爪固定连接在测杆上；光栅尺系统包括竖直固定在测量滑块侧面的光栅尺和安装在读数头支架上的光栅读数头，读数头支架固定在测量导轨或支架上；所述控制系统分别和直线驱动机构、引伸计以及光栅读数头信号连接。本实用新型可解决目前引伸计标定存在的效率低下、精度不理想和使用不便的问题。

Description

一种数控光栅式数显引伸计标定装置

技术领域

本实用新型属于量具检定领域，具体涉及一种数控光栅式数显引伸计标定装置。

背景技术

目前国内大量使用的引伸计标定器是机械式的。这种机械式的标定器使用精密丝杆和带刻度的微分筒作为距离标准器。此种装置结构非常简单，在使用中存在诸多不足。

1、操作方式原始，纯手动操作。检测人员需要手动旋转微分筒来实现标定器测头的上移和下降，检测标定一个引伸计需要花费很多时间，效率低下。

2、精密丝杆精度不足：因加工工艺的问题，加之千分尺厂家追求产量的缘故，现在国内的精密丝杆实际精度水平达不到研磨级的要求，特别是回程误差这一项，往往达不到标定引伸计的要求，从计量量值传递角度讲，精度并不理想。

3、读数不直观：检测人员只能通过刻度盘上的刻线读数，没有直接数显。

综上，国内大量使用的机械式引伸计标定器存在不能自动定位、精度低、没有数显的不足。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种数控光栅式数显引伸计标定装置，以解决目前引伸计标定存在的效率低下、精度不理想和使用不便的问题。

为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：一种数控光栅式数显引伸计标定装置，包括底座、光栅尺系统和控制系统，所述底座上竖直设置有支架，支架上设有夹具座，夹具座上设有用于固定引伸计上量爪的夹持机构；所述支架上还竖直设置有位于夹具座下方的测量导轨，测量导轨上滑动设置有测量滑块，测量滑块与设置在底座上的直线驱动机构连接，测量滑块的上表面设有测杆，测杆竖直设置，引伸计的下量爪固定连接在测杆上；光栅尺系统包括竖直固定在测量滑块侧面的光栅尺和安装在读数头支架上的光栅读数头，读数头支架固定在测量导轨或支架上；所述控制系统分别和直线驱动机构、引伸计以及光栅读数头信号连接。

所述支架为直线导轨，夹具座滑动设置在直线导轨上，以调整引伸计的安装高度，夹具座上设有位置锁定机构。

所述夹持机构为夹持杆，夹持杆竖直安装在夹具座的安装孔中。

所述测杆和所述夹持杆在同一轴线上。

所述直线驱动机构包括电机支座、步进电机和传动丝杆，电机支座固定在底座上，步进电机安装在电机支座上，并和传动丝杆传动连接，传动丝杆和所述测量滑块螺纹连接。

本实用新型的有益效果是：本实用新型可以由直线驱动机构自动控制测量滑块上下移动、移动的距离，以实现精确定位，移动的距离可由光栅尺精确测量，提供高精度的位移显示值，回程误差≤0.5μm，全行程示值误差可≤2.5微米，完全满足检定引伸计的计量要求，极大地提高了引伸计标定的精确性，标定过程自动化程度高，提高了标定的效率，而且标定的结果可以储存在控制器的存储单元，并实时的显示在控制器的显示屏上，更加直观的获取标定结果，也便于进行引伸计的横向比较。

可以根据标定的需要，选择不同参数的光栅尺和步进电机，例如所选择的光栅尺，信号经过前置放大、电子细分后，分辨力可达0.1μm；控制测量滑块升降的步进电机的步距角经过细分，可达0.036°，定位精度可达0.1μm，可以进一步的提高精度。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图中标记：1、底座，2、步进电机，3、电机支座，4、传动丝杠，5、读数头支架，6、光栅读数头，7、光栅尺，8、下量爪，9、测杆，10、引伸计，11、上量爪，12、夹持杆，13、夹具座，14、直线导轨，15、测量导轨，16、测量滑块。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明，但并不作为对实用新型做任何限制的依据。

参照附图所示，一种数控光栅式数显引伸计标定装置，包括底座1、光栅尺系统和控制系统，底座1上表面的一侧竖直设置一根直线导轨14作为支架，在直线导轨14的上部可滑动的设置一个夹具座13，夹具座13可以上下滑动调整安装高度，夹具座13和直线导轨14之间可以通过位置锁定机构对夹具座13的位置进行锁定，避免在检定过程中出现移动，所述的位置锁定机构可以选择定位螺钉，在直线导轨14上设置螺钉孔，定位螺钉穿过螺钉孔与夹具座13螺纹连接，从而实现对夹具座13的定位。所述夹具座13上设有一个安装孔，用于连接待检定引伸计的夹持杆12竖直连接在所述安装孔内，引伸计10的上量爪11固定连接在夹持杆12上。

所述直线导轨14上还固定设置一根测量导轨15，测量导轨15和直线导轨14平行，且表面相接触，测量导轨15位于所述夹具座13的下方。测量导轨15的轨道面滑动设置一个测量滑块16，测量滑块16的上下移动由设置在底座1上的直线驱动机构控制。测量滑块16的上表面竖直固定设置一根测杆9，测杆9和所述夹持杆12同轴线。所述引伸计10的下量爪8固定在测杆9上。测量滑块16的侧面固定设置与测量导轨15平行的光栅尺7，光栅读数头6则安装在读数头支架5上，读数头支架5则固定在测量导轨15上，或固定在直线导轨14上。光栅尺7与光栅读数头6之间保持2毫米间距。光栅尺7、光栅尺读数头6和读数头支架5就组成了所述的光栅尺系统。

所述直线驱动机构包括电机支座3、步进电机2和传动丝杆4，电机支座3为倒置的L形，支撑在底座1上，并且其中的一个外表面和所述直线导轨14内侧面连接，另一个外表面支撑在测量导轨15的下端面，所述步进电机2安装在电机支座3的内表面，并和传动丝杆4传动连接，传动丝杆4穿过电机支座3和所述测量滑块16的底部的套筒螺纹连接，套筒固定在测量滑块16上。

所述控制器是以STM32单片机作为核心，包括液晶显示器、键盘、微型打印机和USB接口。控制器和引伸计10、光栅读数头6以及步进电机2信号连接，发送控制命令、接受反馈信号。控制器具有以下几个作用：

1、控制器通过步进电机高倍细分驱动器驱动步进电机2带动传动丝杆4转动，传动丝杆4通过套筒，使得测量滑块16在测量导轨15上滑动。

2、光栅尺读数头6将光栅尺7移动中产生的干涉莫尔条纹转变成四路正交的正弦模拟量信号，信号经过放大、调相后后，由STM32单片机内部的AD转换器转化为数字量。通过正弦波细分算法，换算成位移量。此位移量也是引伸计测头的位移量，引伸计测头位于下量爪8上。

3、STM32单片机实时采集光栅尺信号转化的位移量，根据位移量调整步进电机2的速度和位移量。假设当前位置是0.0000毫米，设置的步距是1.0毫米，按“前进”按钮，单片机程序控制步进电机旋转，在机械装置的转化下，测量滑块16先快速前进约0.9990毫米，然后第一次减速，再前进至0.9995毫米时，第二次减速，以0.1μm的步距，逐步逼近1.0000毫米的位置，当测量滑块16到达1.0000毫米的位置时，步进电机2停转。

4、STM32单片机将光栅尺7测量到的位移量实时显示在屏幕上，实现数字化显示。

5、控制器留有USB2.0接口，配合上位机软件，甚至可实现引伸计的全自动标定。

本实用新型的使用方法：

在对引伸计10标定时，由检测人员在控制器上输入移动步距，点击“前进”或“后退”按钮，步进电机2就会带动测量滑块16上升或下降相应的距离，并自动停止。速度快、定位准、操作简单，极大提高检测效率。

测量滑块16上下滑动时，光栅尺7和光栅读数头6会产生位移变化，光栅尺7上莫尔刻线条纹与光栅读数头6的莫尔刻线条纹产生光线干涉现象，产生光电信号通过电路板信号放大、调制、AD转换、按照算法软件细分后，按照光栅信号细分算法换算出位移量，分辨率0.1μm。

在测量滑块16上下移动的同时，引伸计10的上量爪11和下量爪8之间也产生相对位移，位移量可通过引伸计10的二次仪表采集的电信号换算而来。

光栅尺系统测得的位移量和引伸计测得的位移量均发送到控制器，在显示器上显示出来，并且控制器对这两个位移量进行对比，得到引伸计的误差值，也在显示器上显示出来，从而实现引伸计的检定和校准。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其进行限制，所属领域的普通技术人员应当理解，参照上述实施例可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本实用新型精神和范围的任何修改或者等同替换均在申请待批的权利要求保护范围之内。

Claims (5)

1.一种数控光栅式数显引伸计标定装置，包括底座、光栅尺系统和控制系统，其特征在于：所述底座上竖直设置有支架，支架上设有夹具座，夹具座上设有用于固定引伸计上量爪的夹持机构；所述支架上还竖直设置有位于夹具座下方的测量导轨，测量导轨上滑动设置有测量滑块，测量滑块与设置在底座上的直线驱动机构连接，测量滑块的上表面设有测杆，测杆竖直设置，引伸计的下量爪固定连接在测杆上；光栅尺系统包括竖直固定在测量滑块侧面的光栅尺和安装在读数头支架上的光栅读数头，读数头支架固定在测量导轨或支架上；所述控制系统分别和直线驱动机构、引伸计以及光栅读数头信号连接。

2.根据权利要求1所述的一种数控光栅式数显引伸计标定装置，其特征在于：所述支架为直线导轨，夹具座滑动设置在直线导轨上，以调整引伸计的安装高度，夹具座上设有位置锁定机构。

3.根据权利要求1所述的一种数控光栅式数显引伸计标定装置，其特征在于：所述夹持机构为夹持杆，夹持杆竖直安装在夹具座的安装孔中。

4.根据权利要求3所述的一种数控光栅式数显引伸计标定装置，其特征在于：所述测杆和所述夹持杆在同一轴线上。

5.根据权利要求1所述的一种数控光栅式数显引伸计标定装置，其特征在于：所述直线驱动机构包括电机支座、步进电机和传动丝杆，电机支座固定在底座上，步进电机安装在电机支座上，并和传动丝杆传动连接，传动丝杆和所述测量滑块螺纹连接。

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