[实用新型]光栅测长机

说明书

技术领域：本实用新型涉及一种长度计量仪器，尤其涉及一种用于测量大型零件或量具尺寸的精密计量仪器。

背景技术：目前，测量大长度的精密计量仪器主要有光学测长机和激光测长机两种类型。光学测长机由于要采用爱宾斯坦(Eppenstein)光学原理来补偿测量中产生的阿贝误差，其成像系统光路长、光能损失大，因此存在光学元件多、结构复杂、成本高等缺陷，而且其测量长度一般不宜超过三米；激光测长机虽然不存在阿贝误差，测量精度也高，但激光测长机在使用过程中，必须对环境温度、气流扰动等条件严格加以控制才能复现原有精度，而且价格昂贵，因此只有在精度要求极高的情况下才选用。

发明内容：针对现有技术中存在的上述缺陷，本实用新型旨在提供一种结构简单、使用方便、测量范围大、成本低的光栅测长机。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：它包括床身、固定在床身上的尾架、以及安装在床身上并可在其上移动的测量头架；钢带光栅固定在床身上，测量头架上装有可沿测量方向移动的测量轴，固定在测量头架内的电子水平仪和光栅读数头分别与计算机连接。

贴附在床身上的温度传感器与计算机连接。

本实用新型由于将现代传感技术与计算机有机的结合起来，实现了光栅数字显示和对阿贝误差的实时补偿，提高了测量准确性，简化了仪器结构；同时，由于钢带光栅材料的热膨胀系数与大多数被测件材料的热膨胀系数十分接近，因此可以克服环境温度的影响，在很大程度上避免了激光测长机使用环境要求苛刻的缺陷。

与光学测长机比较，本实用新型具有以下优点：

1)由于省略了复杂的光学成像系统，因此结构比较简单；

2)由于以数字显示替代目视读数，因此使用十分方便；

3)由于不存在光能损失的缺陷，而且钢带光栅可以制作得很长，因此测量范围较大；

4)由于以功能软件替代原来的人工光学校准，因此在修理后校准比较方便；

5)在数据采集后，原来需由人工进行的复杂计算工作现在由数据处理软件来自动完成，因此提高了测量效率，而且完全避免了人为的错误。

与激光测长机比较，本实用新型具有以下优点：

1)价格比较便宜；

2)对使用环境要求比较宽松：由于本实用新型采用钢带光栅作为长度基准，而被测零件或量具的材料大多也是钢铁，基准件与被测件的热膨胀系数相同；因此当环境温度偏离理想温度20℃时，只要二者温度相同，基准件与被测件的伸长量也基本相同，不会带来较大的测量误差。而对于激光测长机而言，当环境温度偏离20℃时所造成空气密度的变化，将导致激光在空气中传播的折射率发生变化，从而引起激光束在单位长度上光程的变化量与被测件热膨胀引起的长度变化量悬殊较大；因此，激光测长机对环境温度控制的要求比较严格。另外，影响空气折射率的因素还有：气压、湿度、气流扰动等，而这些因素对激光测长机的影响较大、对本实用新型却毫无影响。

附图说明：

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型数据处理的原理框图。

图中：尾架1  测量轴2  测量头架3  电子水平仪4  计算机5钢带光栅6  床身7  光栅读数头8  被测件9

具体实施方式：下面结合附图和具体的实施例对本实用新型作进一步说明：

如图1所示：尾架1固定在设有导轨的床身7上，钢带光栅6沿导轨方向粘贴在床身7上；测量头架3安装在所述导轨上并可在其上移动，固定在测量头架3内部的电子水平仪4和光栅读数头8分别通过导线与计算机5连接；安装在测量头架3上的测量轴2可在该头架上沿测量方向在50mm的范围内移动，其目的是在测量时施加衡定的测量力。为了减少环境温度对测量结果的影响，在床身7和被测件9上还可贴附分别通过导线与计算机5连接的温度传感器。

测量原理：由于导轨存在直线度误差，其表面有微小的高低起伏；因此测量头架3在移动过程中会随着导轨表面起伏，测量头架3的运动轨迹是一条上下波动的曲线而不是理想的直线，于是测量头架3会产生一定的倾转角度，从而导致光栅读数头8的实际移动量与理想直线运动状态下的位移量相比多移动了一段长度，这就是阿贝误差。要保证测量结果的准确性，就必须对这一误差实时的进行补偿。

具体补偿原理如图2所示：光栅读数头8将移动过程中从钢带光栅6上采集到的长度数据、电子水平仪4将移动过程中采集到的测量头架3所产生的倾转角度分别实时传输给计算机5，计算机5通过数学模型计算出阿贝误差；软件将该修正结果与温度传感器采集到的温度数据进行综合计算，补偿当前温度产生的测量误差后，通过终端显示屏显示正确的长度测量结果。