TWI261663B - Measuring apparatus for measuring the error of roundness meter on-line and its compensation method - Google Patents

Description

1261663 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種即時量測直圓 、/ 一圓度里，則儀誤差之量測裝置 及補ίΜ方法’特別是指一種不需;+ 而挺相有真圓度量測儀硬體本 身精度的情況下，即可利用雷射 四象儀’即時量測真《I度儀所 量測之結果分離出真圓度量測儀旋轉盤誤差之創新設計。 【先前技術】 按，就目前一般真圓度量測儀有兩種不同設計：一為旋轉 感測器式⑽atlng sen财type);—為旋轉工作台式 (Rotatlng table type)，即工件旋轉，探頭固定。不論使用那 -種真圓度量測儀’該真圓度量測儀之機構必包含一旋轉軸。 在使用真圓度量測儀時，我們希望真圓度量測儀所量測到 的真圓度不包含真圓度量測儀的旋轉軸誤差。因此，一台高精 度的真圓度量測儀，會盡量減少旋轉軸誤差，但是旋轉轴誤差 越小的真圓度量測儀，代表其價格越昂貴。 為了使在里測真圓度時，能將工件的真圓度與真圓度量測 儀的旋轉軸誤差分離’本發明提出一種方法，透過此方法可將 真圓度量測儀的旋轉軸誤差與待測工件本身的真圓度分離，使 得廉價的真圓度量測儀亦有高精度量測能力。 【發明内容】 本兔明之主要目的即在於提供一種即時量測真圓度量測儀 吳差之畺測衷置，其真圓度量測儀的精度不需要求很高，即可 1261663 透過本發明直接量測、補償真圓度量測儀的誤差。 一本發明之其一目的係在於提供-種即時量測真圓度量測儀 决差之！測裝置，利用雷射二極體配合四象位位置感測器測量 旋轉軸誤差’為一非接觸式量測，其量測精度可達到微米(，， 具有單獨量測真圓度量測儀誤差之能力。 本發明之次要目的係在於提供—種即時量測真圓度量判儀 系差之量測裝置’除了具有單獨量測真圓度量測儀旋轉軸誤差 之此力以外，而且可針對待測工件（如中空工件、大實心工件 小實心工件）之樣式而提供雷射二極體最佳擺設之量測方式， 使^己合真圓度量測儀測得真圓度’並透過上述雷射二極體及 四象位位置感測器，測得真圓度量測儀之旋轉軸 出待測工件之真圓度。 十异 本舍明之另一主要日沾乂么各 、係在於提供一種即時量測直 測儀誤差之補償方法， 一圓度里 八有早獨量測真圓度量測儀旋轉軸 充產之月匕力以外，可认和人士 ^ 。”圓度量測儀測得真圓度得同時，

透過雷射二極體及条 、 T Μ σ 位置感測器，測得真圓度量測儀之旋 轉軸誤差，而量測ψ诂# ^ 隅又万疋 择 、 一待測工件的真圓度（待測工件的直圓 的真圓度量測儀旋_誤差^法四象位位置感測_得 对、、、述I明目的之即時量測真圓度量測儀等差之曰、, 裝置及補償方法，係包括有· 又里㈣决差之！測 1261663 一真圓度量測儀基座； 一真圓度量測儀轉盤，設置於真圓度量測儀基座上； 一真圓度量測儀探頭，架設於真圓度量測儀基座及轉盤之 側方； 一四象位位置感測器，設立於真圓度量測儀轉盤之上方； 一雷射二極體，係置於真圓度量測儀轉盤上，並與四象位 位置感測H相對應；亦可置於待測工件之中空或上方，而與四 象位位置感測器相對應；或者，可置於真圓度量測儀轉盤上， 且位於待心狀旁侧，調整其❹彳端與四象錄置感測器相 對應； 以及，連接真圓度量測儀、四象位位置感測器及雷射二極 體之電腦及類比/數位轉換卡（A / D卡）· 當真圓度量測儀進行量測時’真圓度量測儀轉盤（或包括 待測工件）開始旋轉，此時個人電腦（p〇透過類比綠位轉換 卡（A/D卡）同步擷取真圓度量測儀探頭、四象位位置感測器 腦再將記憶體資料取出，並 四象位位置感測器=待測 工件的真圓度，最後輸出結 的資料，並將資料存入記憶體，電 以真圓度3：測儀測得的真圓度— 工件的真圓度，來計算出測得待測 果。 【實施方式】 個自由度之誤差，在不 誤差心⑻，為了即時量測 請參閱第一圖，一個旋轉軸具有6 考慮Z軸位移誤差A⑹及z軸角度位置 1261663 =四個誤差料絲響，本發料別設計 度㈣儀誤差之量測裳置及補償方法： 真圓 之量測裝置，係包括有： 而對該即時量測真圓度量測儀誤差 —真圓度量測儀基座1; 一 設置於真圓度量測儀基座丨上； 真圓度量測儀探頭3，架設於真 盤2之側方； 一真圓度量測儀轉盤2， 圓度里測儀基座1及轉 方； 四象位位置感測器4，設立於真圓度量 測儀轉盤2 之上 一雷射二極體5，係置於真圓度量測儀轉盤2上，並與四象 位位置感測器4相對應；以及， 連接真圓度量測儀（基座1、轉盤2及探頭3)、四象位位 置感測$ 4及雷射二極體5之電腦6及類比/數位轉換卡（A/ D卡）61 ,可將接收四象位位置感測器4、雷射二極體5之資料 進行項取、儲存及計算，使之產生在量測真圓度的同時，可有 效分離出真圓度量測儀旋轉軸誤差，求得真圓度量測儀旋轉盤 誤差。 再者’由於上述真圓度量測儀基座1、真圓度量測儀轉盤2 及真圓度量測儀探頭3為真圓度量測儀之既知構造，故對其技 術内容，在此不予贅述；是以，本發明只針對真圓度量測儀（基 座1、轉盤2及探頭3)搭配結合四象位位置感測器4、雷射二 1261663 極體5所組成之量測裝置，於進行單獨量測中，而在產生量測 真圓度的同時，可有效分離出真圓度量測儀旋轉盤誤差之補償 方法，如下： 進行真圓度量測儀量測時，該真圓度量測儀轉盤2即於真 圓度量測儀基座1上開始旋轉，此時個人電腦（pc) 6透過類比 /數位轉換卡（A//D卡）61同步掏取真圓度量測儀探頭3、四象 位位置感測器4的資料，並將資料存人記憶體内，待真圓度量 測儀量測結束後，電腦6再將記憶體資料取出，即可單獨= 真圓度量測儀旋轉軸誤差。 據此，藉由上述之組成設計，本發明之即時量測真圓度量 測儀誤差之量測裝置及補償方法，利用雷射二極體5結合= 位位置感測器4測#_軸誤差，為—非接觸式量測，其量測 精度可達到微米（，，具有單獨量測真圓度量測儀旋轉轴誤差 之能力’因此可在不提昇錢度量測儀必要構造的精度下，即 可透過本發明結合雷射二極體5、四象位位置

接量測真圓度量測儀的旋轉軸誤差，而達到不需提升直圓产旦 測儀硬體本純度㈣況下，有效提高_度_儀精度Z 另外，树明所設計即時量測真圓度量測儀誤差之量測袭 置:除了具有早獨量測真圓度量測儀誤差之能力以外， 對欲置於真圓度量測儀轉盤2之待測工件 τ工工件7、大實 1261663 心工件8、小實心工件9 )的樣式，而提供最佳量測之設立方位， 再藉電腦6 (包括類比/數位轉換卡61)擷取、儲存，並以『真 圓度量測儀測得的真圓度-四象位位置感測器測得真圓度量 測儀旋轉盤誤差=待測工件的真圓度』之補償方法，來計算出 測得待測工件的真圓度，最後輸出結果。 關於欲求得待測工件為中空工件7、大實心工件8或小實心 工件9之真圓度時，如第三圖至第五圖所示： (1) ·中空工件7:如第三圖所示，該雷射二極體5置於真圓 度量測儀旋轉盤3之中心位置上，四象位位置感測器4置於雷 射二極體5的正上方，中空工件7設立於雷射二極體5之外侧、 真圓度量測儀旋轉盤3上，真圓度量測儀探頭3架設於中空工 件7外側；此時雷射二極體5之雷射光發射方位正好與雷射二 極體5相對應，可供當真圓度量測儀開始量測，真圓度量測儀 的旋轉盤4開始旋轉’此時個人電腦⑽6透過類比/數位轉換 卡（A/D卡）61透過同步操取真圓度量測儀探頭3的資料，以 及四象位位置感測器4的資料，並將資料先存入記憶體中，告 真圓度量測儀測量結束，電腦再將記憶體内的資料取出，計算 待測中空工件7的真圓度，並輪出其結果。 (2) ·大貫心工件8 ·如第四圖所示，將大實心工件8置於真 圓度量測儀旋轉盤3上，該雷射二極體5透過固定架51，將雷 射二極體5架設於大實心工件8±’該四象位位置感測器二 !261663 於雷射—極體5正上方，真圓度量測儀探頭3置於實心大工件8 的外側；當真圓度量測儀開始量測，真圓度量測儀的旋轉盤‘ 開始旋轉’此時個人電腦⑽6透過類比/數位轉換卡（VO 卡）61透過同步擷取真圓度量測儀探頭3的資料，以及四象位位 置感測器4的資料，並將資料先存入記憶體61中，當真圓度量 測儀測量結束，電腦在將記憶體㈣資料取出，計算待測大實 心工件8的真圓度，並輸出其結果。 ⑻·小實心卫件9:如第五圖所示，將小實心卫件9置於直 圓度量測儀旋轉盤3上，雷射二極體5透過可調整角度之另一 固定=52，架設於真圓度量測儀旋轉盤3的邊緣，四象位位置 感測為4置於真圓度量測儀旋轉盤3的正上方，調整雷射二極 體5的雷射光發射角度，使雷射光能打在四象位位置感測器4 中央位置，接著將小實心工件9置於真圓度量測儀旋轉盤3上， 真圓度量測儀探頭3置於小實心工件9的外侧；當真圓度量測 制始量測’真圓度量測儀的旋轉盤4開純轉，此時個人電 細（PC)6透過類tb/數位轉換卡（A/d + )6i透過同步擁取真圓 度量測儀探頭3的資料’以及四象位位置感測器4的資料，並 將資料先存入記情辦中 己^體中，*真圓度量測儀探頭3測量結束，電 腦6在將記憶體内的|判_ 、取出’計算待測小實心工件9的真圓 度’並輸出其結果。 、不上所、‘ ’本發明一種即時量測真圓度量測儀誤差之補償 1261663 方法，其步驟如下·· 1 ·取一包括有真圓度量測儀基座1、真圓度量測儀轉盤2 及真圓度量測儀探頭3之真圓度量測儀； 2·並於該真圓度量測儀基座卜轉盤2之上方架設一四象位 位置感測器4 ; •且於该真圓度量測儀轉盤2上置設一雷射二極體4,此雷 射二極體4正與四象位位置感測器4相對應；以及， 4.連接真圓度量測儀、雷射二極體及四象位位置感測器之 電腦6及類比/數位轉換卡（A/D卡）61 ; 5·可利用電腦6及類比/數位轉換卡（A/D卡）61擷取真 圓度量測儀、四象位位置感測器4及雷射二極體5之資料，並 儲存、運异，將真圓度量測儀所量測之結果分離出真圓度量測 儀之旋轉滅差，而可單獨求得真圓度量測儀_軸本身誤差； 6.將待測工件置於真圓度量測儀轉盤2上而欲量測待測工 件真圓度時’配合真圓度量測儀探頭3位於待測工件之外側， 並依據待測工件有中空卫件7、大實心卫件8及小實心工件9 之不同，可改變雷射二極體之架設方位，如： 6-1.當欲求得待測工件為中空件 幵（之真®度，係將雷射 二極體5設置於中空工件7之中 7田射一極體5與其 上方之四象位位置感測器4正對廡； 6〜2.當欲求得待測工件為大實 心工件8之真圓度 係將雷 12 1261663 射一極體5藉固定架51架设於大實心工件8上，亦令雷射二極 體5與其上方之四象位位置感測器4正對應； 6-3.當欲求得待測工件為小實心工件9之真圓度，係將雷 射一極體5藉另一固疋架52架設於真圓度量測儀轉盤2之邊 緣，此時四象位位置感測器4正對應真圓度量測儀轉盤2上方， 調整雷射二極體5之雷射光發射角度正好可打在四象位位置感 測器4 ; 8.開始進行真圓度量測儀、四象位位置感測器4及雷射二 極體5之量測與補償； 9·該真圓度量測儀轉盤2開始旋轉中，此時電腦6透過類 比/數位轉換卡（A/D卡）61同步擷取真圓度量測儀探頭3、四 “位置感測器4的資料’並將資料存入記憶體，直至真圓度 量測儀量測結束，電腦再將記憶體資料取出，並以直圓度㈣ _得的真圓度-象位位置感 直4列裔4測仵真圓度量測儀旋 -差--待測工件的真圓度，來計算及輸出待 之結果。 I、圆/又 由上可知，當真圓度量測儀探 感剛器‘量測出的直圓产不… 四象位位置 置4、… 』度不會為零。所以，只要將四象位位 置感/貝J态4所测量屮&吉m ώ田 令” 0度置測儀旋轉軸誤差，鱼直 測儀探頭3測量出的直圓产 〜、0度 〆、因度做運异，即可精確得到待測實心工 13 I261663 件的真圓度。 惟係針對本發明之一可行實施例之具雜說明， 制本發明之專利範圍，凡未脫離本發明 中。 為之4效貫施或變更’均應包含於本案之專利範圍 ⑽上所述’本案不但在方法上確 方法增進上述多項功效，應已充分符合新穎性及進=== 發明專利要件，矣价/任之去疋 利申請宰，卩勵d ”請，麟#局核准本件發明專 甲月案以勵發明，至感德便。

14 1261663 【圖式簡單說明】 第一圖··一般旋轉軸之6個自由度之誤差參數 第二圖··本發明真圓度量測儀旋轉軸誤差量測裝置圖 弟三圖··本發明針對中空工件真圓度量測方法示意圖 第四圖：本發明針對實心、大工件真圓度量測方法示意圖 第五圖··本發明針對實心小杜亩 TX j件真®度量測方法示意圖 【主要元件符號說明】

1真圓度1測儀基座 2真圓度量測儀轉盤 3真圓度量測儀探頭 4真圓度量測儀轉盤 5雷射二極體 51固定架 52另一固定架 6電腦（PC) 61類比/數位轉換卡（A/D卡） 7中空工件 8大實心工件 9小實心工件 15

Claims (1)

1261663 十、申請專利範圍： 1 _ 一種即時量測真圓度量測儀誤差之量測裝置，係包括有： 一真圓度量測儀基座； 一真圓度量測儀轉盤，設置於真圓度量測儀基座上； 一真圓度量測儀探頭，架設於真圓度量測儀基座及轉盤 之側方； 一四象位位置感測器，設立於真圓度量測儀轉盤之上方； 一雷射二極體，係置於真圓度量測儀轉盤上，並與四象 0 位位置感測器相對應；以及， 連接真圓度量測儀、四象位位置感測器及真圓度量測儀 探頭之電腦及類比/數位轉換卡（A/D卡），可將接收四象位 位置感測器、真圓度量測儀探頭之資料進行讀取、儲存及計 π，使之產生在S測真圓度的同時，可有效分離出真圓度量 測儀旋轉軸誤差； 據上組成’俾形成一種具有單獨即時量測真圓度量測儀鲁 之旋轉軸誤差的高精度量測裝置。 2.如申請專利範圍第i項所述一種即時量測真圓度量測儀誤差 之量測裝置’其中，該真圓度量測儀轉盤上可放置待測卫件， 以供當真圓度量測儀開始量測，真圓度量測儀的旋轉盤開始 方疋轉，此時電腦透過記憶體同步擷取真圓度量 料，以及雷射二極體、四象位位置感測器的資料，== 先存入記憶體中，當真圓度量測儀測量結束，電腦在將記憶 16 I26l663 體内的資料取出’並藉測得真圓度量測儀之真圓度扣除旋轉 轴誤差’即可計算求得㈣工件的真，並輸出其結果。 申明專利犯圍第2項所述_種即時量測真圓度量測儀誤差 之量測裝置，其中，楫、、目丨丨丁此1 i 、T得測工件可為中空工件，配合該雷射二 極體置於中空工件之中处 千之中工内，並與四象位位置感測器相對 應’以供求得中空工株 > 亩m _ 件之真0度，真圓度量測儀探頭則位於 實心大工件的外側。 項所述一種即時量測真圓度量測儀誤差 待測工件可為大實心工件，配合該雷射

如申請專利範圍第2 之量測裝置，其中， —極體透過固定架，將雷射二極體架設於大實心工件上，使 該雷射二極體位於四象位位置感測器之正上方，真圓度量測 儀探頭則位於實心大工件的外側。

•如申凊專利範圍第2項所述—種即時量測真圓度量測儀誤差 之量測裝置’其中’待測工件可為小實心工件，將小實心工 件置於真圓度量測儀旋轉盤上，雷射二極體透過可調整角度 之另一固定架’架設於真圓度量測儀旋轉盤的邊緣，四象位 位置感測器置於真圓度量測儀旋轉盤的正上方，調整雷射二 極體的雷射光發射角度’使雷射光能打在四象位位置感測器 中央位置’接著將小實心工件置於真圓度量測儀旋轉盤上， 真圓度量測儀探頭置於小實心工件的外側。 -種即時量測真圓度量測儀誤差之補償方法，其步驟如下·· 17 1261663 取一包括有真圓度量測儀基座、真圓度量測儀轉盤及真圓 度量測儀探頭之真圓度量測儀； 並於該真圓度量測儀基座、轉盤之上方架設一四象位位置 感測器； 且於該真圓度量測儀轉盤上置設一雷射二極體，此雷射二 極體JL與四象位位置感測器相對應；以及， 連接真圓度量測儀、四象位位置感測器及雷射二極體之電 腦及類比/數位轉換卡（A/D卡）； 可利用電腦及類比/數位轉換卡（A / d卡）擷取真圓度量 測儀、雷射二極體及四象位位置感測器之資料，並儲存、運算， 將真圓度$測儀所量測之結果分離出真圓度量測儀之旋轉軸誤 差，而可單獨求得真圓度量測儀旋轉軸本身誤差·，

改變雷射二極體之架設方位，如：

位置感測器正對應；

“工件之真圓度，係將雷射二極 h ’亦令雷射二極體與其上方之 1261663 四象位位置感測器正對應 體藉件為小實心工件之真圓度，係將雷射二極 :曰 n卞叹於真圓度量測儀轉盤之邊緣，此時四象位 位置感測器正對應真圓度量測儀轉盤上： 雷射光發射角度正好可打/ 田ί-極體之 好了打在四象位位置感測器； 圓度量測儀轉盤上之後，接著， 、雷射二極體及四象位位置感測器 俟待測工件完成置於真 開始進行真圓度量測儀 之量測與補償；

該真圓度量測儀轉盤開始旋轉中’此時電腦透過類比/數位 轉換卡（A/D卡）同步擷取真圓度量測儀探頭、四象位位置感 測器的資料’並將資料存入記憶體，直至真圓度量測儀量測結 束’電腦再將記憶體資料取出’並以真圓度量測儀測得的真圓 度-四象位位置感測器測得真圓度量測儀旋轉誤差=待測 工件的真圓度，來計算及輸出待測工件的真圓度之結果。

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