CN2539139Y - 内外径电子测量仪 - Google Patents

Abstract

一种可以测量内径和外径的机电一体化的电子测量仪。由机械定位测量部件及微控制器为主的电子显示系统组成。其中机械部件由定距的等半径的平行圆柱体(1)(2)及与两等圆柱体径向垂直的可调节成内置或外置状态的同轴蜗轮螺杆(3)、传感器(4)组成。图1为内置状态，用于测量外径；图2为外置状态，用于测量内径。根据同一圆形工件其曲率为一常数这一原理，本测量仪通过传感器仅对被测工件某一局部弧段进行测量，因此其几何尺寸小于传统的测量工具。测量范围为Φ300mm－Φ19999mm。被测工件的内、外径由液晶显示器显示。

Description

内外径电子测量仪

本实用新型是一种测量园形工件内径或外径的内外径电子测量仪。

本实用新型所述的内外径电子测量仪由三部份组成：一、机械定位装置；二、线位移或角位移传感器；三、以微控制器(单片机)为主构成的计算及液晶显示电子系统。

本实用新型使用通过机械装置定位的线位移或角位移传感器，测量园形加工工件某一弧段的内径或外径的广义曲率(广义曲率定义见后面说明)，再通过微控制器(单片机)进行计算转换成被测工件的内径或外径，之后由微控制器(单片机)控制的液晶显示屏显示。

传统的内径或外径测量工具，其几何尺寸与被测工件的几何尺寸相当。对于大型工件的测量，测量工具大而笨重，测量时不易把握，需要日积月累的测量经验，并且测量范围狭窄，即不同的测量范围需备不同的测量工具，除此之外内径或外径测量工具不可通用，即用于测量内径的工具不可用于测量外径，而用于测量外径的工具不可测量内径。本实用新型采用由机械装置定位的线位移或角位移传感器，对工件局部范围的弧段进行测量，将测得的工件的广义曲率以模拟电压量的形式送微控制器(单片机)进行数据处理，转换成被测工件的内径或外径，再由微控制器(单片机)控制的液晶显示屏可视化的显示出来。

据调查，象本实用新型一样，通过机电一体化的装置测量园形工件局部弧段的(广义)曲率，再由微控制器运算处理显示被测工件的内、外径，在实际应用中不曾发现，其理论也不曾出现在有关刊物上。

本实用新型与传统的测量工具比较具有下列优点：一、由于同一园形工件的曲率为一常数，该常数可通过一小段园弧反映出来，故本实用新型仅需测量工件的某一局部弧段，其几何尺寸远小于传统测量工具的几何尺寸。二、由于机械装置采用的是两个平行固定的等园柱棒作为触点(靠山)，测量时简单易行，只要将该装置靠住被测工件，线位移传感器或角位移传感器便自动伸缩或旋转采样测得工件广义曲率的模拟电压量，本装置中的电子系统将模拟电压量所反映的被测工件的广义曲率换算成内径或外径并予显示；又由于传感器探头可以调节成置内、置外形式，因此同一装置既可测量内径也可测量外径；三、由于本实用新型通过传感器采样的仅是被测工件的广义曲率，该广义曲率可以大范围的反映被测工件的内径或外径，因此本实用新型测量范围大，在测量精度要求不很高的情况下，同一装置测量范围为Φ300mm-Φ19999mm；四、由于本实用新型采用微控制器(单片机)为主体的电子计算机系统，可完成各种运算(例如误差补偿、多点采样取平均值等)，因此可提高测量的准确度及可靠性。

下面就本实用新型在采用线位移传感器作探头的情况下所涉及的机理进行详细地叙述。

本实用新型的机械装置由平行连体的两根园柱棒及两园柱棒中央与柱体径向垂直的可伸缩调节的涡轮螺杆组成，线位移传感器同轴安装在螺杆上，如图1、图2中的1、2、3、4。对工件进行测量前，先调节螺杆使之处于内置或外置状态(内置状态适用于测量工件的外径，外置状态适用于测量工件的内径)，然后对测量装置进行初始化调零，即两园柱捧外表面与传感器探头同时接触一个平面，由外设按钮将显示屏的显示数字复零。测量时只耍将两园柱捧接触被测工件表面，传感器探头便自动伸缩采样，并通过与电子系统的接口将传感器采集到的广义曲率的模拟电压量传递给电子系统进行数椐处理。

图1中的1、2、3、4为一体的机械装置内置状态示意图。其中1、2为等半径的两平行园柱体，A、B为两园柱体的轴心，3为涡轮螺杆，4为线位移传感器，涡轮螺杆与传感器同轴，该轴位于A、B的垂直平分线DM上，G为传感器探头。实际测量时，将A、B两园柱体靠住轴心为C的被测园形工件表面，E、F为切点，MD延长线与C重合，这里定义DG的长度为园C的广义曲率，它与园C的直径d有以下函数关系： $d=\frac{{\mathrm{AD}}^2-r^2+{\mathrm{DG}}^2}{r-\mathrm{DG}}$ 其中r为园柱体A的半径， $\mathrm{AD}=\frac{1}{2}\mathrm{AB}$ ，对同一测量装置r及AD均为常数。线位移传感器将探头采集的位移变化量(广义曲率DG)转化成电压模拟量，由传输线送电子系统。

图2中的1、2、3、4为一体的机械装置外置状态示意图。其中1、2为等半径的两平行园柱体，A、B为两园柱体的轴心，3为涡轮螺杆，4为线位移传感器，涡轮螺杆与传感器同轴，该轴位于A、B的垂直平分线DM上，G为传感器探头。实际测量时，将A、B两园柱体靠住轴心为C的被测园形工件表面，E、F为切点，MD延长线与C重合，类似地，园C的广义曲率DG与园C的直径d有以下函数关系： $d=\frac{{\mathrm{AD}}^2-r^2+{\mathrm{DG}}^2}{\mathrm{DG}-r}$ 其中r为园柱体A的半径， $\mathrm{AD}=\frac{1}{2}\mathrm{AB}$ ，对同一测量装置r及AD均为常数。线位移传感器将探头采集的位移变化量(广义曲率DG)转化成电压模拟量，由传输线送电子系统。

除用线位移传感器测得园形工件的广义曲率之外，还可用角位移传感器。其原理是相通的，这里不再赘述。

图3为电子系统原理图。线位移传感器检测到的位移量转化成电压模拟量输送到A/D(模/数)变换器HI7159A的输入端，该蕊片将接收的模拟量转化成数字量传送到微控制器AT90S8515进行运算处理，微控制器将被测工件广义曲率通过HI7159A反映的数字量转化成被测工件的直径，并控制LCD(液晶显示屏)显示被测工件的直径。通过对键盘的设置可完成多次测量取平均值及取均方根等运算。由于电子装置的数据处理非本实用新型的实质性内容，因此本案不作详细论述。

Claims (3)

1、由机械定位测量部件及微控制器为主的电子显示系统组成的内、外径电子测量仪，其中机械部件由定距的等半径的平行园柱体(1)(2)及与两等园柱体径向垂直的可上下调节的同轴涡轮螺杆(3)、传感器(4)组成，其特征在于：与被测工件局部弧段接触的是一对定距的等半径的平行园柱体(1)(2)；

2、根据权利要求1所述的装置，其特征在于：同轴安装在涡轮螺杆(3)上的传感器(4)，可由涡轮螺杆(3)调节上下形成置内或置外方式，以便进行外径或内径的测量；

3、根据权利要求1所述的装置，其特征在于：传感器采样的仅是被测工件局部弧段广义曲率的模拟电压量，该模拟电压量通过微控制的运算处理转换成被测工件的内、外径再由液晶显示器显示。

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