本实用新型专利技术公开了一种基于CCD视觉光栅式三等金属线纹尺标准测量装置。钢直尺通过夹具装置水平固定安装在级平板底座上，轴向运动控制系统包括丝杆、套在丝杆上的丝杆螺母以及电机，电机的输出轴与丝杆同轴连接，丝杆水平安装在钢直尺上方并与钢直尺平行；光栅式测量系统包括读数头和光栅尺，读数头与CCD视觉系统均固定安装在轴向运动控制系统的丝杆螺母上；CCD视觉系统连接HMI人机界面显示屏；PLC工控系统分别与轴向运动控制系统的电机、光栅式测量系统的读数头和HMI人机界面显示屏连接。本实用新型专利技术主要解决了现有技术易受检测环境和人为因素影响，检测可靠性低，使用灵活性差等问题，大大提高了测量精度。
【技术实现步骤摘要】
本技术设及长度计量领域，具体地说是一种基于CCD视觉光栅式=等金属线 纹尺标准测量装置。
技术介绍
线纹计量是长度计量的一个主要内容，是利用线纹尺进行的计量。线纹尺（钢直 尺）是几何量计量的一种主要的实物标准，它W两刻线间的距离来复现长度量值。线纹计 量在现代社会中广泛应用，线纹量值是否准确统一对国民经济将产生重大影响。目前，对钢直尺的测量方法和原理还是停留在传统的、机械式的比较测量。将S等 标准金属线纹尺与被检尺分别放在钢直尺检定台上，使被检尺的刻线面与标准尺的尺边同 在同一平面上。调整被检尺，使其线纹轴线与标准尺的尺边平行，使标准尺的首段或末端线 纹与被检尺的端边对齐，用标准尺所附的两个7倍放大镜在标准尺上读出被检尺的误差。 在测量工作过程中，分辨率引入的不准确度、=等标准金属线纹尺的示值误差引 起的不确定度、违背阿贝原则引起的标准不确定度，为影响最大的不确定来源。如直尺和= 等标准线纹尺之间的平行度稍微有所变化，就会使该次的测量不确定度超出评价要求，导 致钢直尺示值误差符合性评定不合格。因此测量工作过程繁琐，人工数据处理相对复杂，检 定过程非常缓慢，耗时耗力，工作效率低，而且容易使检定合格与否误判。
技术实现思路
为克服现有=等标准金属线纹尺装置的不足，本技术提供了一种基于CCD视 觉光栅式=等金属线纹尺标准测量装置。 为实现上述目的，本技术采用的技术方案是： 本技术包括钢直尺、0级平板底座、CCD视觉系统、读数头、光栅尺、丝杠和歷I 人机界面显示屏；钢直尺通过夹具装置水平固定安装在0级平板底座上，钢直尺上的刻线 面朝上，在X轴、Y轴、Z轴、XY向、YZ向、ZX向不出现移动或偏摆的变化，轴向运动控制系 统包括丝杠、套在丝杠上的丝杆螺母W及电机，电机的输出轴与丝杆同轴连接，丝杆水平安 装在钢直尺上方并与钢直尺平行；光栅式测量系统包括读数头和光栅尺，光栅尺安装在导 轨后侧平面上并与丝杠轴向平行，光栅尺刻线垂直方向朝上；读数头与CCD视觉系统均通 过专用连接块固定安装在轴向运动控制系统的丝杆螺母上，读数头基面垂直方向朝下，读 数头和光栅尺的平行度保证在0.1mm之内，读数头和光栅尺的间隙控制在0.8+0. 08mm之 内；CCD视觉系统连接歷I人机界面显示屏。[000引还包括PLC工控系统，PLC工控系统分别与轴向运动控制系统的电机、光栅式测量 系统的读数头和歷I人机界面显示屏连接。 所述的CCD视觉系统为显微镜头，显微镜头竖直向下朝向钢直尺的刻线。 所述的夹具装置包括基座、弹黃及推压板，推压板一侧面经弹黃弹性连接基座，推 压板另一侧面推压钢直尺将其固定，推压板上设有用于推动的空屯、把手。推压板的空屯、把 手可w将压板推向基座该一端；在松开推压板的空屯、把手后，推压板借助弹黃的弹性力可 将钢直尺压稳固定，保证了的工作稳定性，操作十分方便，减少了工作量。 所述的轴向运动控制系统还包括用于连接电机控制旋转的电子手轮。当电子手轮 工作时，电子手轮内置编码器产生相对应的信号，驱动指挥电机转动。丝杆与电机的输出轴 同轴连接，将旋转运动变换为直线运动，带动丝杆螺母及安装在专用连接块上的读数头与 CCD视觉系统轴向运动。 技术是集光、机、电、计算机图像技术于一体的高精度、高科技的测量装置。由 光学显微镜对待测位置尺寸进行高倍率光学放大成像，经过CCD摄像机系统放大后的影像 送入人机界面。 CCD视觉系统采集图像，双刻线发生器在屏幕上产生的视频双刻线为基准，对被位 置进行瞄准测量，并通过工作台带动光栅读数头在轴向上移动，工作台位移量的数据由化C 工控系统进行数据处理，从而对钢直尺的检定测量工作。 本技术同现有的=等标准金属线纹尺装置相比，其有益效果是： 本技术采用CCD视觉系统，利用线性激光将光线投射到工件表面，由线阵CCD 摄像机获取工件表面的图像并进行处理。采用光栅测量系统，通过读数头集成的内置细分 电路，输出分辨率从0. 1ym的数字信号，示值精度可达2ym/lOOOmm。 本技术采用PLC工控系统，集成高位计数脉冲端口w及RS232、RS485通讯协 议端口，实现中央处理器的功能。 本技术采用歷I人机界面，实现动态的CCD视图，实现测量数据的监控，实现 对测量参数进行设置、储存等功能，操作方便、安全直观。【附图说明】 图1为本技术的S维结构示意图。 图2为本技术各个部件连接示意图。 图3为本技术CCD视觉系统采集的影像图。 图4为本技术夹具装置的局部放大图。 图5为本技术轴向运动控制系统的相关部件和结构的局部放大图。 图中；1为钢直尺，2为夹具装置，3为CCD视觉系统，4为读数头，5为光栅尺，6为 0级平板底座，7为歷I人机界面显示屏，8为电子手轮，9为PLC工控系统，10为专用连接 块，11为丝杠，12为丝杆螺母。【具体实施方式】 下面结合附图及具体实施例对本技术作进一步详细说明。如图1所示，本技术包括钢直尺1、0级平板底座6、CCD视觉系统3、读数头4、 光栅尺5、电子手轮8、丝杠11和歷I人机界面显示屏7 ;钢直尺1通过夹具装置2水平固 定安装在0级平板底座6上，在X轴、Y轴、Z轴、XY向、YZ向、ZX向不出现移动或偏摆的变 化，轴向运动控制系统包括丝杆11、套在丝杆上的丝杆螺母12W及电机，电机的输出轴与 丝杆11同轴连接，丝杆11水平安装在钢直尺1上方并与钢直尺1平行；光栅式测量系统包 括读数头4和光栅尺5,光栅尺安装在导轨后侧平面上并与丝杠11轴向平行，光栅尺5刻线 垂直方向朝上；读数头4与CCD视觉系统3均通过专用连接块10固定安装在轴向运动控制 系统的丝杆螺母12上，读数头4基面垂直方向朝下，读数头4和光栅尺5的平行度保证在 0. 1mm之内，读数头4和光栅尺5的间隙控制在（0.8 + 0. 08)mm之内；CCD视觉系统3连接 歷I人机界面显示屏7。[002引如图2所示，本技术还包括PLC工控系统9,PLC工控系统9分别与轴向运动 控制系统的电机、光栅式测量系统的读数头4和歷I人机界面显示屏7连接。 如图3所示，CCD视觉系统3为显微镜头，显微镜头朝向钢直尺1的刻线，采集到 的钢直尺1的刻线。 歷I人机界面显示屏7中有运动按键，通过运动按键或电子手轮8可驱动轴向运动 控制系统4工作。本技术由CCD视觉系统3直接获取钢直尺1的刻线图象及位置，由光栅式测 量系统5精确获取轴向测量读数，在歷I人机界面显示屏7中动态输出。 如图4所示，夹具装置2包括基座、弹黃及推压板，推压板的空屯、把手可W将压板 推向基座该一端；在松开推当前第1页1 2 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于CCD视觉光栅式三等金属线纹尺标准测量装置，其特征于：包括钢直尺（1）、0级平板底座（6）、CCD视觉系统（3）、读数头（4）、光栅尺（5）、丝杠（11）和HMI人机界面显示屏（7）；钢直尺（1）通过夹具装置（2）水平固定安装在0级平板底座（6）上，钢直尺（1）上的刻线面朝上，在X轴、Y轴、Z轴、XY向、YZ向、ZX向不出现移动或偏摆的变化，轴向运动控制系统包括丝杠（11）、套在丝杠（11）上的丝杆螺母（12）以及电机，电机的输出轴与丝杆同轴连接，丝杆水平安装在钢直尺（1）上方并与钢直尺（1）平行；光栅式测量系统包括读数头（4）和光栅尺（5），光栅尺安装在导轨后侧平面上并与丝杠（11）轴向平行，光栅尺刻线垂直方向朝上；读数头（4）与CCD视觉系统（3）均通过专用连接块（10）固定安装在轴向运动控制系统的丝杆螺母（12）上，读数头（4）基面垂直方向朝下，读数头（4）和光栅尺（5）的平行度保证在0.1mm之内，读数头（4）和光栅尺（5）的间隙控制在0.8 ±0.08mm之内；CCD视觉系统（3）连接HMI人机界面显示屏（7）。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：陈欢，吕超群，何隽，吴国伟，潘潞，
申请(专利权)人：浙江省计量科学研究院，萧山区质量计量监测中心，
类型：新型
国别省市：浙江;33
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