基于步进电机的量块自动检定装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种基于步进电机的量块自动检定装置，包括，处理电路与计算机相连接，步进电机单元的输入端连接处理电路，输出端连接测量工作台用于驱动测量工作台，激光干涉仪和电感测头分别夹持在测量工作台上，用于对被测量块的检测，其中的激光干涉仪与计算机相连将所测信号送入计算机，电感测头与处理电路相连将所测信号送入处理电路；温度传感器设置在测量工作台上的被测量块上，并与处理电路相连将被测量块的温度送入处理电路。本发明专利技术实现了自动化检定量块的需求。本发明专利技术实现了“一对多”，“点对点”的检定方法，降低了成本；实现了自动更换测量点、自动进行温度补偿和自动处理数据，提高了测量效率并且可以减小人为因素对测量过程的影响。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种量块自动检定装置，特别是涉及一种由计算机和单片机控制的基 于步进电机的量块自动检定装置。
技术介绍
传统的二等量块检定装置是指用二等量块作标准，通过乌式干涉仪、光学计或其 它类型的比较仪来检定三等量块的全套装置。目前大多数计量机构用的接触式干涉仪，是 以光波干涉原理为基础，将微小尺寸变化转换成干涉条纹的移动和测量的方法。这种方法 存在以下不足(1)手动移动量块，更换不同的测量点，容易带来温度变化，影响测量精度， 而且量块受力不均勻，表面容易产生划痕，影响量块的使用寿命；(2)只能进行“一对一”的 测量，即一个标准块对应一个被检量块，这样大大限制了检定效率的提高，而且需要大量的 标准量块，增加计量成本；(3)由于只使用一个测头，测量的是点到面的距离，不能完全符 合JJG_146-2003中对量块长度的定义(量块一个测量面上的任意点到与其相对的另一个 测量面相研合的辅助体表面之间的垂直距离)；(4)人工方式估读测量数据，容易产生误 差，手动记录参数，对量块进行评定，工作量大，且对测量人员的技能要求较高。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种通过步进电机更换测量点、双测头实现 “点对点”、“一对多”测量，并附加温度补偿修正偏差的基于步进电机的量块自动检定装置。本专利技术所采用的技术方案是一种基于步进电机的量块自动检定装置，包括有计 算机、激光干涉仪、温度传感器、处理电路、步进电机单元、载有被测量块和标准块的测量工 作台以及电感测头，其中，所述的处理电路与计算机相连接，所述的步进电机单元的输入端 连接处理电路，输出端连接测量工作台用于驱动测量工作台，所述的激光干涉仪和电感测 头分别夹持在测量工作台上，用于对被测量块的检测，其中的激光干涉仪与计算机相连将 所测信号送入计算机，电感测头与处理电路相连将所测信号送入处理电路；所述的温度传 感器设置在测量工作台上的被测量块上，并与处理电路相连将被测量块的温度送入处理电 路。所述的激光干涉仪包括有激光干涉仪电气箱和用于夹持在测量工作台上的激光 干涉仪测头。所述的处理电路包括有单片机，分别与单片机相连的温度传感电路、微位移处理 电路、RS232通信接口和步进电机控制接口。所述的微位移处理电路包括有依次连接的集成处理电路、放大调理电路和AD转 换电路。所述的步进电机单元包括有与处理电路相连的步进电机驱动器，由步进电机驱动器驱动的步进电机，以及由步进电机驱动的用于驱动测量工作台的步进电机移动平台。所述的测量工作台包括有门形框架，设置在门形框架下端的测量平台，一端被支撑在测量平台上面另一端固定在步进电机单元上的用于放置被测量块的钢板，以及V型轨 道和沿V型轨道上下移动的用于支撑激光干涉仪测头的支撑架，所述的V型轨道通过摇杆 悬挂在门形框架内的中部，所述的摇杆的一端连接V型轨道，另一端贯穿门形框架的顶端 连接摇柄，所述的支撑架与测量平台对应设置。所述的测量平台形成有纵向贯通孔，所述的电感测头贯穿测量平台的贯通孔用于 测量被测量块。 所述的钢板在对应于测量平台处并排开有标准量块槽和被检量块槽，在对应步进 电机单元中的步进电机移动平台处开有用于与步进电机移动平台固定的螺丝孔。本专利技术的基于步进电机的量块自动检定装置，在悬臂梁机械结构的基础上，以德 国SIOS公司的LM20激光干涉仪测头为上测头，以瑞士 TESA公司的GT22HP电感测头为下 测头，卓力汉光公司TSA50-C型二维步进电机带动量块移动更换5个测量点，通过MSP430 单片机处理下测头位移信号和控制步进电机工作，将量块表面温度和下测头的微位移变化 传到计算机。计算机负责协调上下测头的上下移动及步进电机的启停，实现了自动化检定 量块的需求。本专利技术实现了“一对多”，“点对点”的检定方法，降低了成本；实现了自动更换 测量点、自动进行温度补偿和自动处理数据，提高了测量效率并且可以减小人为因素对测 量过程的影响。附图说明图1是本专利技术的基于步进电机的量块自动检定装置总体构成框图；图2是本专利技术的基于步进电机的量块自动检定装置整体结构示意图；图3是步进电机所加载的钢板的结构示意图；图4是本专利技术中的处理电路构成框图；图5是本专利技术中量块自动检定系统软件采用的功能模块组成图；图6是本专利技术中温度传感电路原理图；图7是本专利技术中微位移处理电路框图；图8是微位移处理电路的AD698集成处理模块电路原理图；图9是微位移处理电路的信号调理模块电路原理图；图10是微位移处理电路的片外24位AD转换模块；图11是MSP430单片机与计算机的串口通信接口电路原理图；图12是本专利技术中MSP430单片机控制步进电机模块的接口电路原理图。其中1 计算机2 激光干涉仪3 温度传感器4 处理电路5:步进电机单元6:测量工作台7:电感测头8:步进电机驱动器9 步进电机10 步进电机移动平台11 标准量块和被检量块12 =V形轨道13 摇柄14 测量平台15 支撑架I6 摇杆17 钢板18 标准量块槽19 被检量块槽20 螺丝孔21 单片机22:RS232通信接口 23:步进电机控制接口24:微位移处理电路25 温度传感电路26 激光干涉仪电气箱27 激光干涉仪测头28 集成处理电路29:放大调理电路30:AD转换电路31:门形框架具体实施例方式下面结合附图给出具体实施例，进一步说明本专利技术的基于步进电机的量块自动检 定装置是如何实现的。如图1所示，本专利技术的基于步进电机的量块自动检定装置，包括有计算机1、激光 干涉仪2、温度传感器3、处理电路4、步进电机单元5、载有被测量块和标准块的测量工作台 6以及电感测头7，其中，所述的处理电路4通过RS232与计算机1相连接，所述的步进电机 单元5的输入端连接控制步进电机工作的处理电路4，输出端连接测量工作台6用于驱动测 量工作台6，所述的激光干涉仪2和电感测头7分别夹持在测量工作台6上，用于对被测量 块的检测，其中的激光干涉仪2与计算机1相连将所测信号送入计算机1，电感测头7与处 理电路4相连将所测信号送入处理电路4 ；所述的温度传感器3设置在测量工作台6上的 被测量块上，并与处理电路4相连将被测量块的温度送入处理电路4。如图2所示，所述的激光干涉仪2采用型号为LM20的激光干涉仪，包括有激光干 涉仪电气箱26和用于夹持在测量工作台6上的激光干涉仪测头27。激光干涉仪电气箱26 负责将量块长度变化量、温度、大气压等参数采集、处理后传递到计算机1。激光干涉仪测头 和型号为GT22HP的电感测头7配合，可以实现“点对点”测量。由于LM20激光干涉仪测头 伸长18mm时，由电子内差所带来的误差不超过士3nm，所以可以用一个标准量块来检定一 组被检量块，即进行“一对多“的测量。所述的GT22HP电感测头7，负责采集量块下表面到测量零点的微小位移变化，微 小信号送往处理电路进行处理。所述的型号为PT100的温度传感器，捕获两路温度变化信号，其中一路是测量标 准量块表面温度信号，另一路是测量被检量块表面温度信号，并送往处理电路进行处理。所述的步进电机单元5包括有与处理电路4相连的由雷赛公司生产的型号为 MA335B的步进电机驱动器8，由步进电机驱动器8驱动的由卓力汉光公司生产的TSA50-C 型二维步进电机9，以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于步进电机的量块自动检定装置，其特征在于，包括有计算机（１）、激光干涉仪（２）、温度传感器（３）、处理电路（４）、步进电机单元（５）、载有被测量块和标准块的测量工作台（６）以及电感测头（７），其中，所述的处理电路（４）与计算机（１）相连接，所述的步进电机单元（５）的输入端连接处理电路（４），输出端连接测量工作台（６）用于驱动测量工作台（６），所述的激光干涉仪（２）和电感测头（７）分别夹持在测量工作台（６）上，用于对被测量块的检测，其中的激光干涉仪（２）与计算机（１）相连将所测信号送入计算机（１），电感测头（７）与处理电路（４）相连将所测信号送入处理电路（４）；所述的温度传感器（３）设置在测量工作台（６）上的被测量块上，并与处理电路（４）相连将被测量块的温度送入处理电路（４）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：郭彤，陈津平，高顺民，傅星，胡小唐，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：12[中国|天津]