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【推荐】一种外径数显卡尺的研制方法

时间:2023-01-16 来源网站:怀化化工机械网

工件的半径(外径)尺寸大小往往需要通过间接测量得到,如:通过测量工件的直径尺寸或通过圆弧上的三点来确定工件半径尺寸。但前者对于圆弧形或工件直径尺寸大于测量工具时,无法实现测量;后者需要复杂的结构和数据处理才能实现,而且测量精度不高。针对上述缺点,本文提出一种外径数显卡尺的研制方法。

外径测量数学模型见图1。其中X为数显卡尺实际位移值,如该值同时也为被测工件的半径R的测量值,就能保证半径测量误差与数显卡尺的误差一致,α为卡尺量爪与尺身之间的夹角。

令R=X可得α=126.87°。然而,实际加工过程中,很难保证精确的夹角α,因此将夹角α取整,即α=126°。则式(1)变为,整理可得。

由于上式的比例系数0.98小于期望值1,因此,与普通数显卡尺相比,半径卡尺的系统误差会有所减小。

(1)卡尺外形加工

卡尺加工形状如图2所示,上量爪用作普通数显卡尺,下量爪用于半径数显卡尺,并保证上下量爪零点重合,同时将半径卡尺的量爪和尺身之间的夹角α加工成126°。

(2)数显模块制作

采用普通容栅数显卡尺传感器,节距5.08mm。如需进一步提高测量精度,可减小传感器的节距。显示模块采用低功耗单片机设计,通过采集传感器数据,运算处理并送至LCD显示,实现数字测量功能。功能模块通过按键等外部结构实现测量模式转换、清零、开关机、低电压报警及数据输出等数显卡尺常用功能。

(3)精度控制

一旦夹角α加工完成后,由式(1)可知,被测半径R大小与传感器位移X大小即成线性关系,通过设置合适的比例系数可以保证被测半径R的准确度。但实际加工过程很难保证夹角α加工一致性,为保证测量精度,可通过软件程序增加数据修正功能,在装配时进行校准,然后通过设置端口输入状态来调整显示值,达到提高精度的目的。

而被测半径R实际误差主要由位移传感器的误差所致,目前国家标准规定普通数显卡尺的允许误差范围为±0.02mm,本文通过普通位移传感器制作的数显外径卡尺,误差范围可达到该标准值。

该款数显卡尺专门用于测量工件外径,操作方便,具有可直接读数、精度高等特点;还可通过上量爪用作普通数显卡尺使用,结构合理,经济性好。

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