專利名稱：基于電子水平儀的高差型阿貝誤差實(shí)時(shí)補(bǔ)償方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種測(cè)量精密零件長(zhǎng)度的方法，尤其涉及一種利用電子水平儀實(shí)時(shí)補(bǔ)償長(zhǎng)度測(cè)量中的高差型阿貝誤差的方法。
背景技術(shù)：
在設(shè)計(jì)測(cè)長(zhǎng)儀器時(shí)，一般要求遵循阿貝原則將被測(cè)長(zhǎng)度與基準(zhǔn)長(zhǎng)度串聯(lián)布置；這樣，所產(chǎn)生的測(cè)量誤差最小。然而，若按照阿貝原則設(shè)計(jì)儀器，其外形尺寸是最大被測(cè)長(zhǎng)度的三倍，結(jié)構(gòu)十分龐大；因此，在實(shí)際生產(chǎn)中，多數(shù)大量程的測(cè)長(zhǎng)儀器不得不違背這一原則而采用并聯(lián)布置的方式；當(dāng)并聯(lián)呈高、低布置時(shí)，由此產(chǎn)生的測(cè)量誤差稱為高差型阿貝誤差。
目前，對(duì)阿貝誤差進(jìn)行補(bǔ)償?shù)姆椒ㄒ话悴捎脗鹘y(tǒng)的光學(xué)補(bǔ)償法。而光學(xué)補(bǔ)償系統(tǒng)由許多反光鏡、透鏡、標(biāo)尺以及分劃板等多種精密光學(xué)零部件與精密機(jī)械配合組成，存在光路長(zhǎng)、光能損失大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜及成本高等缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述缺陷，本發(fā)明旨在提供一種測(cè)量精度高、成本低，基于電子水平儀的高差型阿貝誤差實(shí)時(shí)補(bǔ)償方法。
本發(fā)明的技術(shù)方案為將內(nèi)部裝有電子水平儀的移動(dòng)臺(tái)安裝在固定有長(zhǎng)度基準(zhǔn)尺的床身上，使移動(dòng)臺(tái)在床身的導(dǎo)軌上移動(dòng)，直至探測(cè)頭探測(cè)到被測(cè)面位置；利用安裝在移動(dòng)臺(tái)下方的長(zhǎng)度讀數(shù)頭從長(zhǎng)度基準(zhǔn)尺上實(shí)時(shí)讀取移動(dòng)臺(tái)的位移量LB，利用電子水平儀實(shí)時(shí)測(cè)出移動(dòng)臺(tái)在移動(dòng)過(guò)程中所產(chǎn)生的傾轉(zhuǎn)角度af，以探測(cè)頭和長(zhǎng)度基準(zhǔn)尺之間的高度差H作為常數(shù)存入計(jì)算機(jī)；長(zhǎng)度讀數(shù)頭和電子水平儀分別將上述采集到的數(shù)據(jù)LB和af實(shí)時(shí)傳輸給計(jì)算機(jī)；計(jì)算機(jī)通過(guò)計(jì)算軟件并根據(jù)公式dL＝H·tg(af)計(jì)算出阿貝誤差dL，然后以此為補(bǔ)償值并根據(jù)公式LA＝LB+dL實(shí)時(shí)修正測(cè)量結(jié)果，最終輸出移動(dòng)臺(tái)的實(shí)際移動(dòng)距離LA。
與現(xiàn)有技術(shù)比較，本發(fā)明由于將現(xiàn)代傳感技術(shù)與計(jì)算機(jī)有機(jī)的結(jié)合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)阿貝誤差的實(shí)時(shí)補(bǔ)償，提高了測(cè)量準(zhǔn)確性和測(cè)量效率，降低了成本；按照本方法設(shè)計(jì)制造的長(zhǎng)度測(cè)量?jī)x，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，測(cè)量精度高。


圖1是本發(fā)明的工作原理示意圖；圖2是本發(fā)明的控制原理框圖。
圖中床身1 移動(dòng)臺(tái)2 探測(cè)頭3 長(zhǎng)度讀數(shù)頭4 長(zhǎng)度基準(zhǔn)尺5 電子水平儀6 計(jì)算機(jī)具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明在圖1～2中，內(nèi)部裝有電子水平儀6的移動(dòng)臺(tái)2安裝在床身1上，床身1上固定有長(zhǎng)度基準(zhǔn)尺5，移動(dòng)臺(tái)2的上方固定安裝用于測(cè)量工件的探測(cè)頭3、下方固定安裝用于從長(zhǎng)度基準(zhǔn)尺5上讀取數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度讀數(shù)頭4。電子水平儀6通過(guò)串行接口和一個(gè)COM接口與計(jì)算機(jī)7連接，長(zhǎng)度讀數(shù)頭4通過(guò)信號(hào)匹配器和另一個(gè)COM接口與計(jì)算機(jī)7連接。
測(cè)量原理為當(dāng)移動(dòng)臺(tái)2在床身1的導(dǎo)軌上移動(dòng)時(shí)，由于導(dǎo)軌不是理想狀態(tài)的純直線，其表面存在微小的高低起伏；因此，在移動(dòng)過(guò)程中隨著導(dǎo)軌表面的起伏，移動(dòng)臺(tái)2的運(yùn)動(dòng)軌跡是一條波動(dòng)的曲線，而不是理想狀態(tài)的直線，移動(dòng)臺(tái)2會(huì)產(chǎn)生一定的傾轉(zhuǎn)角度af，從而導(dǎo)致探測(cè)頭3的實(shí)際位移量LA與理想狀態(tài)下的移動(dòng)量LB相比多移動(dòng)了一段長(zhǎng)度dL，這就是阿貝誤差。要保證測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性，就必須對(duì)這一誤差實(shí)時(shí)的進(jìn)行補(bǔ)償，具體步驟如下①使移動(dòng)臺(tái)2移動(dòng)，直至探測(cè)頭3探測(cè)到被測(cè)面位置；②利用長(zhǎng)度讀數(shù)頭4從長(zhǎng)度基準(zhǔn)尺5上實(shí)時(shí)讀取移動(dòng)臺(tái)2的位移量LB，并將其傳輸給計(jì)算機(jī)7；③利用電子水平儀6實(shí)時(shí)測(cè)出移動(dòng)臺(tái)2在移動(dòng)過(guò)程中所產(chǎn)生的傾轉(zhuǎn)角度af，并將其傳輸給計(jì)算機(jī)7；④以探測(cè)頭3的軸線和長(zhǎng)度基準(zhǔn)尺5的軸線之間的高度差H作為常數(shù)，存入計(jì)算機(jī)7；⑤計(jì)算機(jī)7通過(guò)計(jì)算軟件并根據(jù)上述采集到的數(shù)據(jù)，利用公式dL＝H·tg(af)計(jì)算出阿貝誤差dL；⑥計(jì)算機(jī)7以dL為補(bǔ)償值并根據(jù)公式LA＝LB+dL實(shí)時(shí)修正測(cè)量結(jié)果，最終輸出移動(dòng)臺(tái)2的實(shí)際移動(dòng)距離LA。
權(quán)利要求
1.一種基于電子水平儀的高差型阿貝誤差實(shí)時(shí)補(bǔ)償方法，其特征在于將內(nèi)部裝有電子水平儀(6)的移動(dòng)臺(tái)(2)安裝在固定有長(zhǎng)度基準(zhǔn)尺(5)的床身(1)上，使移動(dòng)臺(tái)(2)在床身(1)的導(dǎo)軌上移動(dòng)，直至探測(cè)頭(3)探測(cè)到被測(cè)面位置；利用安裝在移動(dòng)臺(tái)(2)下方的長(zhǎng)度讀數(shù)頭(4)從長(zhǎng)度基準(zhǔn)尺(5)上實(shí)時(shí)讀取移動(dòng)臺(tái)(2)的位移量LB，利用電子水平儀(6)實(shí)時(shí)測(cè)出移動(dòng)臺(tái)(2)在移動(dòng)過(guò)程中所產(chǎn)生的傾轉(zhuǎn)角度af，以探測(cè)頭(3)和長(zhǎng)度基準(zhǔn)尺(5)之間的高度差H作為常數(shù)存入計(jì)算機(jī)；長(zhǎng)度讀數(shù)頭(4)和電子水平儀(6)分別將上述采集到的數(shù)據(jù)LB和af實(shí)時(shí)傳輸給計(jì)算機(jī)(7)；計(jì)算機(jī)(7)通過(guò)計(jì)算軟件并根據(jù)公式dL＝H·tg(af)計(jì)算出阿貝誤差dL，然后以此為補(bǔ)償值并根據(jù)公式LA＝LB+dL實(shí)時(shí)修正測(cè)量結(jié)果，最終輸出移動(dòng)臺(tái)(2)的實(shí)際移動(dòng)距離LA。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種基于電子水平儀的高差型阿貝誤差實(shí)時(shí)補(bǔ)償方法，屬于測(cè)量技術(shù)。旨在提供一種測(cè)量精度高、成本低的物體長(zhǎng)度測(cè)量方法；技術(shù)方案為使移動(dòng)臺(tái)(2)在床身(1)上移動(dòng)，利用長(zhǎng)度讀數(shù)頭(4)從長(zhǎng)度基準(zhǔn)尺(5)上實(shí)時(shí)讀取移動(dòng)臺(tái)(2)的位移量LB、利用電子水平儀(6)實(shí)時(shí)測(cè)出移動(dòng)臺(tái)(2)傾轉(zhuǎn)角度af；將上述采集的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸給計(jì)算機(jī)(7)，以探測(cè)頭(3)和長(zhǎng)度基準(zhǔn)尺(5)之間的高度差H作為常數(shù)存入計(jì)算機(jī)(7)，并通過(guò)計(jì)算軟件和公式計(jì)算出阿貝誤差dL，然后以此為補(bǔ)償值實(shí)時(shí)修正測(cè)量結(jié)果，最終輸出移動(dòng)臺(tái)(2)的實(shí)際移動(dòng)距離LA。本發(fā)明測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確、效率高，成本低，主要用于測(cè)量機(jī)床、儀器等設(shè)備的零部件。
文檔編號(hào)G01B21/02GK1749690SQ200510003240
公開(kāi)日2006年3月22日 申請(qǐng)日期2005年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月18日
發(fā)明者胡清 申請(qǐng)人:貴陽(yáng)新天光電科技有限公司