专利名称：百分表千分表自动检定装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于一种计量仪器的检测校准设备，具体的说是一种用于百分表千分表的计量检定装置。
技术背景经过调研和计算机检索查询，得知我国目前计量技术部门使用的手动或已研制成功的半自动、自动百分表千分表检定装置，在技术方面分别存在以下不足1、自动化水平不高。手动和半自动百分表千分表检定装置都采用手动操作、人眼瞄准读数，手工计数，重复性劳动多，工作强度大，检定效率低。
2、检定项目不全。凡采用图象处理技术的自动百分表千分表检定装置，只开展示值误差检定项目。在自动检定的实现上，无自适应、实时控制、刻度瞄准描述，也无瞄准精度、图象采集处理控制时间及刻度读数的不确定度描述。
3、无法减小甚至消除瞄准误差或估读误差。由于检定过程中工作人员自身和图象处理技术不成熟存在的瞄准误差、估读误差，致使现使用的百分表千分表检定装置的测量总不确度较大，不能完全满足误差理论中对标准装置和被检仪表不确定度关系的要求。
发明内容
一种百分表千分表自动检定装置，其主要由机械系统、电子系统、图像采集分析及数据处理系统三部分组成，具体的说，其横向工作台(17)装在机架上可在横向工作台步进电机(2)驱动下在机架上移动，纵向工作台(18)以其底部的卡槽装于横向工作台上在纵向工作台步进电机(4)驱动下可在横向工作台上移位，检测表表架(21)位于横向工作台一端，摄像机构(12)和测径变机构(8)分别位于检测表表架(21)两侧，微进机构(16)通过微进给步进电机(3)驱动的减速箱(19)装于横向工作台(17)上，测径变机构、微进机构、减速箱均位于同一轴线上，测力传感器(9)装于测力机构(6)一端并位于纵向工作台(18)中部，在纵向工作台另一边设有测量部件放置槽，测径变机构(8)中采用光栅测量部件与被检表测头接触测量径变，并在测径变步进电机(5)的控制下移位；横向工作台步进电机(2)、微进给步进电机(3)、纵向工作台步进电机(4)、测径变步进电机(5)的一端均和控制电路(1)连接，其中横向工作台步进电机(2)、微进给步进电机(3)、纵向工作台步进电机(4)的另一端分别接测力机构(6)和测长机构(9)，测径变步进电机(5)的另一端接测径变机构(8)；测力机构(6)的第一输出端接入控制电路(1)，第二输出端依次接测力传感器(9)、位移信号处理电路(13)、图像分析及处理系统(15)，第三输出端接入摄像机(12)；测长机构(7)的第一输出端接入控制电路(1)，第二输出端依次接测长仪(10)、测力信号处理电路(14)、图像分析及处理系统(15)，第三输出端接摄像机(12)；测径变机构(8)的第一输出端接控制电路(1)，第二输出端接摄像机(12)；摄像机(12)通过图像采集卡(11)与图像分析处理系统(15)相连接并接入控制电路(1)。
本发明的优异效果主要表现在1、测量精度明显提高。由于机械系统设计时特别选用了光栅测量部件、应变传感器、步进电机、精密丝杠等部件，并分别用在纵横向工作台、微进给步进机构和径向加力机构、纵横向工作台和微进给步进机构上，并在数据瞄准上采用了图象处理、计算机自动测控等先进技术，从而使装置更加稳固，机械位移更加精确，测量结果更加准确可靠，测量精度明显提高，总体技术指标不仅达到而且优于国家计量检定规程规定要求。与计量单位现使用的百分表千分表检定装置相比，长度测量不确定度，百分表由3.5μm提高到2μm，千分表由2μm提高到1μm；长度测量分度值达到0.01μm.；测力分度值由0.1N提高到0.01N；分度值瞄准误差，由10％提高到3％。克服了现有百分表千分表检定装置测量不确定度大的缺陷。
2、大大减轻了百分表和千分表检定工作人员的劳动强度，提高了检定工作效率。该“装置”将精密机械技术、机电控制技术、现代计算机自动测试技术、图象处理技术有机地融合于一体。结构设计合理、稳定性好、自动化水平高，工作时瞄准、定位等动作都由“装置”本身自动完成，检定人员工作时比较轻松，能够保持长时间工作不会疲劳，提高了工作效率。解决了现有百分表千分表测量过程中重复性操作多，工作强度大、效率低的问题。
3、实用性好。对工作环境条件要求低，可在一般环境下使用。
4、检定项目齐全。该“装置”可对各种不同型号的百分表千分表进行计量检定，既可进行长度校准，又具有测力、示值变化、径向示值变化的功能，较全面的检定表类量具的性能。
5、量传方便。该“装置”可方便的溯源于国家长度、质量基准器。
6、维修性好，可靠性高。该“装置”采用的精密机械技术、机电控制技术、现代计算机自动测试等技术均为成熟技术，选用的光栅测量部件、应变传感器、步进电机、精密丝杠等部件都是标准部件，所以该“装置”具有较好的维修性和较高的可靠性。
7、操作灵活、简便，安全。
8、成本低，易于推广。
9、便于实现全自动检测。通过设计机械手在测量示值变化时拉动测杆，可实现全自动检测。
图1为本实用新型原理结构框图。
图2为本实用新型机械结构图。
图3为本实用新型中纵向工作台俯视图。
图4、图5为本实用新型电路原理图。
具体实施方式
本实用新型的具体实施方式
在发明内容部分已有详细描述，本部分对其工作原理详述如下
1、机械系统该系统由测长机构、测力机构、测示变机构、测径变机构、摄象机构5部分组成。各机械机构在与其连接的4个不同功能步进电机的驱动下，通过计算机和控制系统的指挥控制，带动相关机构分别完成手动摄象机构调整和自动测长、测力、测示变、测径变项目。
A、测长机构计算机通过控制系统控制本机构中步进减速机械机构移动工作台，使光栅测量部件的测头与被检表测头接触，在图像分析及处理系统的实时监控下，再控制微进给步进机构移动螺杆，以推动测量表测杆，让被检表指针瞄准表盘面某一刻度，实现实际进给量的测量。
B、测力机构在控制电路的控制下，通过测力测长转换步进机构，移开测长机构，同时调整测力机构，使测力传感器位于测量表测杆所在轴线上，然后通过实时控制微进给步进机构或步进机械机构，完成被检表测力的测量。
C、测示变机构在控制电路的控制和图像采集分析处理系统的监视下，先用步进机械机构和微进给步进机构对准所要测量的某一位置，然后用手拉动测量表测杆实施测量，结果由示值变化图像采集分析处理系统读出，完成被检表示值变化的测量。
D、测径变机构测径变机构在控制电路的控制下，移动步进机械机构，使光栅测量部件的测头与被检表测头接触；然后在图像采集分析处理系统的监视和控制电路的控制下，由步进机械机构或微进给步进机构推动表杆到所要测量的位置上，径变加力机构旋转，给测量表测杆加力，最后由图像采集分析处理系统读出数据。
E、摄像机构摄像机构主要是通过是CCD摄像头拍摄测量表表盘图像，监视被检表指针相对表盘零刻度的转动位置、瞄准测量刻度，完成示值变化测量。
2、电子系统该系统由位移信号处理电路、测力信号处理电路、控制电路、图像采集分析处理系统4部分组成。各相关电路与计算机和步进电机、摄像头、限位定位开关、测长传感器、测力传感器相连，通过收发信号的模数转换、比较，在计算机程序控制下，完成测量项目控制信号的发送、图象处理和数据的自动判读生成与输出打印。
A、位移信号处理电路选用集光栅传感器、测杆、位移信号处理电路等于一体的位移测量部件，既保证了测量精度又避免了重复设计。部件的分辨力为0.1μm，量程为50mm，满量程最大误差为±0.5μm。
B、测力信号处理电路测力信号处理电路是将测力传感器的测力信号经放大、非线性修正、模数转换后送入计算机，由计算机来进行处理，处理后使测力传感器的分辨力不大于0.1N，测力的测量不确定度不大于0.1N。
C、控制电路控制电路主要是通过脉冲发生电路、选通电路、脉冲延时电路、脉冲分频电路、脉冲放大电路、模数转换电路等共同作用，在计算机的指挥下发出控制信号指令，实时控制相关步进电机带动机械系统有关机构，完成不同项目的测量工作。
D、图像采集分析处理系统图像采集分析处理系统是利用被检表中指针与刻度这一非常重要的几何特征，首先将表盘面的指针和字符的相对位置关系读入系统，作为基准图像；然后采集测量时的指针图像，计算出指针相对基准图像中刻度的角度，仿照人的视觉判断出指针当前位置，并对读数进行判读，完成控制和实时测量工作。
权利要求1.一种百分表千分表自动检定装置，其特征是横向工作台(17)装在机架上可在横向工作台步进电机(2)驱动下在机架上移动，纵向工作台(18)以其底部的卡槽装于横向工作台上在纵向工作台步进电机(4)驱动下可在横向工作台上移位，检测表表架(21)位于横向工作台一端，摄像机构(12)和测径变机构(8)分别位于检测表表架(21)两侧，微进机构(16)通过微进给步进电机(3)驱动的减速箱(19)装于横向工作台(17)上，测径变机构、微进机构、减速箱均位于同一轴线上，测力传感器(9)装于测力机构(6)一端并位于纵向工作台(18)中部，在纵向工作台另一边设有测量部件放置槽，测径变机构(8)中采用光栅测量部件与被检表测头接触测量径变，并在测径变步进电机(5)的控制下移位；横向工作台步进电机(2)、微进给步进电机(3)、纵向工作台步进电机(4)、测径变步进电机(5)的一端均和控制电路(1)连接，其中横向工作台步进电机(2)、微进给步进电机(3)、纵向工作台步进电机(4)的另一端分别接测力机构(6)和测长机构(9)，测径变步进电机(5)的另一端接测径变机构(8)；测力机构(6)的第一输出端接入控制电路(1)，第二输出端依次接测力传感器(9)、位移信号处理电路(13)、图像分析及处理系统(15)，第三输出端接入摄像机(12)；测长机构(7)的第一输出端接入控制电路(1)，第二输出端依次接测长仪(10)、测力信号处理电路(14)、图像分析及处理系统(15)，第三输出端接摄像机(12)；测径变机构(8)的第一输出端接控制电路(1)，第二输出端接摄像机(12)；摄像机(12)通过图像采集卡(11)与图像分析处理系统(15)相连接并接入控制电路(1)。
专利摘要一种百分表千分表自动检定装置，由机械系统、电子系统、图像采集分析及数据处理系统组成，由控制电路控制的横向工作部进电机、微进给步进电机、纵向工作台步进电机和测径变步进电机分别驱动测力机构、测长机构、测径变机构工作采集数据输入图像分析及处理系统，由计算机输出测量项目。该“装置”将精密机械技术、机电控制技术、现代计算机自动测试技术、图象处理技术有机地融合于一体。结构设计合理、稳定性好、自动化水平高，工作时瞄准、定位等动作都由“装置”本身自动完成，检定人员工作时比较轻松，能够保持长时间工作不会疲劳，提高了工作效率。解决了现有百分表千分表测量过程中重复性操作多，工作强度大、效率低的问题。
文档编号G01B21/06GK2553338SQ0226202
公开日2003年5月28日 申请日期2002年8月3日 优先权日2002年8月3日
发明者王广贤, 刘继贤 申请人:中国人民解放军96401部队装备部
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