一種多用途長度測量校準裝置的設計

陳慶紅

(中國特種飛行器研究所，湖北 荊門 448000)

0 引言

眾所周知，當對千分尺的零件尺寸進行測量時，第一步是校準其零位，即為對零，第二步是測量零件尺寸，經過上面2步就能把零位中存在的誤差消除掉，使測量更加準確。因為千分尺的結構特征，千分尺的測量范圍會由于不一樣的測量尺寸而不一樣，幾乎所有的千分尺都不能對零其本身，都要憑借其他工具來實現(xiàn)對零，除了規(guī)格是0～25 mm，測量的最終結果受量桿準確度來決定，對量桿進行校對的有關要求在JJF1088-2015中《大尺寸外徑千分尺校準規(guī)范》與JJG21-2008中《干分尺檢定規(guī)程》內有規(guī)定。

在之前固有的校準檢定計量內，規(guī)定的規(guī)范與規(guī)程，對量桿的校對進行校準或檢定，實施的地方應該是測長機或接觸式干涉儀，當量桿的尺寸比較大并進行校對時，校準須在激光干涉儀或測長機中。

針對部分企業(yè)沒能力或沒必要購置大型測長精密儀器但又有測長需求的問題，研究了校準大尺寸量桿的方法，設計出一種可實現(xiàn)多用途精準校準的長度計量校準裝置。

1 裝置設計

在對裝置進行設計時，選取的方法是集成創(chuàng)新，一要考慮校準大尺寸量桿的方法，選取比較測量法，即選取比較量桿的尺寸相同，選取量桿的數量是2支，這2支量桿分別是標準量桿與被測量桿，在進行比較時選取的儀器是DGS-6C型雙通道數字電感測微儀，該儀器由中原自動化儀器研究所生產，量程為3擋，當量程擋是10 μm、100 μm時，所對應的分辨率分別為0.01 μm、0.1 μm，后者示值存在的誤差為±0.5 μm。JJF1088—2015《大尺寸外徑千分尺校準規(guī)范》中有關于技術性能參數方面的要求。當校對量桿時，其尺寸最大是3 000 mm，由于要把測量校對量桿的所有范圍進行涵蓋，在選擇校準裝置時，會選擇把直線與平尺當作直線運動與基準的最根本的部件，而且選擇的直線與平尺的長度是4 m，還要把檢定鋼卷尺與鋼直尺在業(yè)務方面的有關需求也考慮進來，把球柵數顯測量系統(tǒng)安裝在根本部件中，而且該系統(tǒng)的高度是4 m，就是直接讀取測量兩者的紋尺。

2 裝置結構

長度測量校準裝置結構圖如圖1所示。在(2)機座中放置著(4)橋型平尺，橋型平尺的長度是4 m，把(1)橡膠隔振墊設置在地面和機座中，(3)細沙隔離了機座與橋型平尺，這樣能夠使測量不受外面振動所影響。把(5)直線導軌設置到平尺中，把(6)滑塊設置到直線導軌中，滑塊數量是4個，任意2個滑塊的作用是支撐部件，支撐的主要是(8)量桿，剩余2個中的任意1個滑塊的作用是移動部件，主要是測量量桿。把(11)2個二維滑臺分別安裝到支撐部件中，把(12)V形支撐塊安裝到二維滑臺中，V形支撐塊的主要作用是對量桿進行支撐。設計其測量部件，兩端分別是移動端與固定端，而且移動端主要用于移動滑塊，即使量桿的規(guī)格不同也能適應。把(7a)微型滑臺安裝在能夠移動的滑臺中，而且微型滑臺是X向的，(9a)電感測微頭的兩端分別安裝著微型滑臺與固定端，而且固定在橋型平尺上，把(7b)X向的微型滑臺安裝在固定座中，把(9b)電感測微頭安裝在微型滑臺中，(10)電感數顯示器連接著電感測微頭的信號線。把球柵測量系統(tǒng)安裝在根本部件中，即為(14)球柵傳感器測頭、(13)電子圖形放大儀安裝在最后的滑塊中，(16)球柵數顯器與球柵傳感器測頭的信號線相連接，平尺中安裝著(15)其球柵桿，主要作用是始終平行于直線導軌。(1)機腳減振墊的所有螺栓可以對整體的裝置進行調整。從圖1可以看出，直線導軌中安裝的全部滑塊，其滑動不受限制，在校準量桿過程中，球柵測量系統(tǒng)內最左端的滑塊可以移動，并向左移動至邊沿，那么剩余的行程可以用作校準與測量量桿，對鋼直尺或鋼卷尺進行校準與上面所述的道理相同，把剩余滑塊向右移動至邊沿，那么剩余行程可以校準與測量直尺，同理，該裝置能實現(xiàn)多用途精準校準的長度計量校準。

圖1 長度測量校準裝置結構圖

當結束調整所有技術參數與溯源器量后，下面的工作就是實施校準。V型塊中放置著標準量桿，在量桿的2/9處設置支撐點，該處位置支撐點的作用是使量桿由于重力而發(fā)生的變形降低。把量桿進行放置后，對X向的滑臺(7a)(7b)進性微調，并把測微頭(9a)(9b)安裝在適當的測量處，對二維滑臺在Y向和Z向的調節(jié)旋鈕(11Y)(11Z)進行調節(jié)，用標準量桿的真實值進行測量與驗算，讓顯示器顯示的值最大，示值(A1+B2)就會被獲取并進行記錄，同時，裝置中獲取的值即為標準量桿的真實值。把標準量桿卸下來，再安裝被測量桿，對二維滑臺在Y向和Z向的調節(jié)旋鈕(11Y)、(11Z)進行調節(jié)，用標準量桿的真實值進行測量與驗算，讓顯示器顯示的值最大，示值(A1+B2)就會被獲取并進行記錄，同時，(A2+B2)-(A1+B1)>+δ就是被測量桿實際尺寸存在的偏差，δ代表的是尺寸偏差。針對鋼直尺或鋼卷尺的校準而言，其操作并不復雜，即在平尺上安裝被測的鋼直尺或鋼卷尺，使直線導軌始終平行于尺，繼而把尺中刻度線對準電子圖形放大儀中的攝像頭，經過屏幕查看，把攝像頭對準的位置進行調整，讓刻度線和屏幕標記線在同一條直線上，此時可以讀出被測點的真實值，然后計算取得示值中的誤差。

3 結語

經過實踐操作與校準裝置研究，設計出了新型的校準方法，和之前測量量桿的方法比較，該方法具有投資較少、測量成本低等優(yōu)點。和之前測量鋼直尺與鋼卷尺的方法比較，該方法具有較好的循環(huán)性、便于讀數，而且該校準裝置可以多用途使用，進一步方便基層計量單位的長度計量校準。