本发明专利技术特别是涉及一种精确测量任意凸凹曲面曲率半径或曲率的测量仪器。它由机械部件、测量系统和显示器组成，机械部件中的测脚分别装在测杆上，左、右测杆分别紧固在两端装有齿轮的左、右齿轮轴的中间，左、右齿轮轴上的对应齿轮相互啮合，中测杆旋紧在上固定板中，齿轮轴装在固定压板上的轴套内，固定压板与上固定板固定，测量系统中的位移测量采用光栅位移传感器，它装在中测杆中，其位移信号经电子细分电路细分、放大送入微处理器进行程序运算，计算结果通过显示器显示并存储在存储器中，测量完毕，测量数据通过ＵＳＢ接口传输到计算机中进一步处理。测脚采用球形测头。本发明专利技术与已有测量仪相比具有结构简单、测量精度高、便于批量生产等特点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及现代加工中的一种精密测量仪器，特别是涉及一种精确测量任意凸凹曲面曲率半径或曲率的测量仪器。
技术介绍
20世纪50年代出现的三坐标测量仪，经过半个世纪的发展，基本上能满足测量复杂曲面几何形状的要求，但是现行的三坐标曲面测量仪体积大、造价高、固定安装，而且对环境有一定要求，因此，设计一种造价低、既可固定安装测量大型曲面，也可携带至现场测量中小型曲面的仪器势在必行，本专利技术人的专利技术专利(ZL01117999.6和ZL02109514.0)，在针状原理和结构上还存在一些缺点，其原理，如图8所示，理论公式的导出如下ρ2＝R2+(ρ-H)2(1)则有ρ=R2+H22H---(2)]]>且r2=lo2-h2---(3)]]>由图1可知R＝r0+r (4)h＝l0-Δh (5)r=l02-h2---(6)]]>把(5)式代入(6)式，然后把结果代入(4)式，得R=r0+2l0Δh-Δh2---(7)]]>把(7)式代入(2)式得ρ=&EEgr;2+ρ02-Δη2+2λ0Δη+2ρ02λ0Δη-Δη22&EEgr;---(8)]]>可见，r0和l0为已知，Δh可在测量时确定，因此只要求得H，曲率半径ρ或曲率 即可求得，但是测脚为针状，一则在测量曲率半径很小的曲面时，不是测脚的针头与曲面接触，而是两测脚的内侧面与曲面接触，这就在理论上必然产生误差；再则，测脚针头也会划伤被测件的表面。此外，ZL02109514.0专利的机械结构限制了两测脚张合的范围，调节部分存在难以克服的加工误差，其测量精度低，结构也不紧凑。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决上述原理和结构存在的问题，提供一种既能测量任意大小凸凹曲面的曲率半径，结构合理紧凑，且不划伤被测件表面的新型曲率测量仪。本专利技术的上述目的是这样实现的，结合附图说明如下。首先在原理上做了如下的改进，现结合图1(a)提出球形测头测量凸形曲面曲率半径的测量公式b＝b′-AB(9)h＝h′-GE(10)根据ΔABC、ΔAEF相似有如下公式BCAB=EFAE---(11)]]>在三角形O1MC中有r2＝AB2+(r-BC)2(12)由(11)(12)式得BCAB=EFCE---(13)]]>r2＝AB2+(r-BC)2(14)r2=(r-BC)2+b′2h′2×BC2---(15)]]>BC=2rh′2b′2+h′2---(16)]]>GB=BC=2rh′2b′2+h′2---(17)]]>AB=2rh′b′b′2+h′2---(18)]]>现在只需求出b′b′＝d+y (19)y=l02-(l0-Δh)2---(20)]]>将各个求得的数代入(2)式得出 ρ=2+h′(h′-2r)2h′---(21)]]>同理，结合图1(b)可求得凹形曲面的测量公式ρ=2+h′(h′+2r)2h′---(22)]]>由上可见，只要测得Δh和h′便可求得凸面或凹面的曲率半径。根据上述原理，本专利技术提供的曲面测量仪是由机械部件、测量系统和显示器组成，机械构件中的测脚2、15、14分别装在测杆4、12、13上，左、右测杆4、13分别紧固在两端装有齿轮的左、右齿轮轴的中间，左、右齿轮轴上的对应齿轮相互啮合，中测杆12旋紧在上固定板11中，齿轮轴装在固定压板上的轴套内，固定压板与上固定板11固定，测量系统中的位移测量采用光栅位移传感器8，它装在中测杆12中，其位移信号经电子细分电路细分、放大送入微处理器进行程序运算，计算结果通过显示器10显示并存储在存储器中，测量完毕，测量数据通过USB接口传输到计算机中进一步处理。所说的测脚2、15、14的测头为球形。所说的程序包括固件主体循环程序、时间中断服务程序和USB接口中断服务程序，主程序主要负责曲面测量仪的初始化及按键轮询响应，时间中断服务程序负责数据计算、液晶显示，USB接口中断服务程序负责USB控制芯片的通信。本专利技术的机械结构由左、中、右测杆、左、中、右球形测头、前后固定压板、上固定板、左、右齿轮轴、左、右两对齿轮和下封盖组成。左右两侧的结构是对称的，球形测头1是压合在测脚2的凹坑中，彼此过应配合，左测脚2是插在左测杆4中，并用锁紧螺钉3固紧，在左齿轮轴17的两端装有左齿轮19，左测杆4的上端是插在左齿轮轴17中，并用测杆固紧螺钉21固紧，左齿轮轴的两端装在前固定压板6和后固定压板16之间，并扣合在上固定板11上，并用螺钉7压紧，中测杆12是通过左右两对齿轮的中间旋紧在上固定板11中，下封盖是穿过左中右测杆并胶合在上固定压板11上，光栅位移传感器可由上固定板的上方旋入并与中测杆12接触。位移测量系统采用千分表、电阻位移传感器、电感位移传感器、容栅位移传感器等都可以测量曲面测量仪中测脚的位移，但是都存在一些缺点，因此本专利技术采用光栅位移传感器，由于电子细分电路的性能和光栅信号质量相结合可得到所需位移的最小读数，即使采用光栅的合理刻线密度与中等细分相结合的方法，也比前述的几种位移传感器的测量精度高得多，本专利技术是融入光栅技术的新型曲面测量仪，其整体电路原理见图3，它是由光栅传感器、电子细分电路、微处理器、液晶显示器、存储器USB接口、PC机及辅助电路(直流稳压器、键盘等)组成，光栅传感器的位移信号进行电子细分、放大、送入微处理器，并对得出的位移数值通过运算程序计算出曲率半径值，之后通过液晶屏显示出来，同时存储到存储器中，以便传输到计算机中进行进一步处理，下面介绍电路的各个部分 液晶显示器液晶显示器(LCD)是单片机系统常用的输出设备，与LED相比功耗低，且可显示丰富的字符、汉字、图形，LCD分为字符LCD和点阵绘图LCD两种类型，本系统采用点阵绘图型液晶显示器，其内部分为行驱动器和列驱动器，其内部结构如图4所示。USB接口USB的出现不仅解决了I/O插口不够的问题，而且建立了一条连接和访问外设更有效的方法，这些方法可以有效地减少总体成本，增加可连接的外设数目，简化设备的连接和配置。USB总线属于一种新型高速的通用串行总线，主机控制端口初始化所有的数据传输，按照传输前制定好的原则，在每次传送开始时，主机控制器发送一个用于描述传输的种类和方向，USB设备地址和终端的USB数据包，USB设备从解码后的数据包的适当位置取出属于自己的数据，在传输本文档来自技高网...
【技术保护点】
曲面测量仪是由机械部件、测量系统和显示器组成，其特征在于机械部件中的测脚（２、１５、１４）分别装在测杆（４、１２、１３）上，左、右测杆（４、１３）分别紧固在两端装有齿轮的左、右齿轮轴的中间，左、右齿轮轴上的对应齿轮相互啮合，中测杆（１２）旋紧在上固定板（１１）中，齿轮轴装在固定压板上的轴套内，固定压板与上固定板（１１）固定，测量系统中的位移测量采用光栅位移传感器（８），它装在中测杆（１２）中，其位移信号经电子细分电路细分、放大送入微处理器进行程序运算，计算结果通过显示器（１０）显示并存储在存储器中，测量完毕，测量数据通过ＵＳＢ接口传输到计算机中进一步处理。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：宋玉泉，李达，杨申申，俞卿云，管志平，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：82[中国|长春]
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