[发明专利]一种空间两球心距离测量仪及其测量方法

权利要求书

1.一种空间两球心距离测量仪，其特征在于：包括固定测杆模块、高精度一维位移台模块、连接块模块、可变测杆模块、可变测杆处测头模块，其中：

固定测杆模块包括竖直的固定测杆处碳纤维管，固定测杆处碳纤维管上端螺合安装有固定测杆处连接头，固定测杆处碳纤维管下端螺合安装有固定测杆处靶座，固定测杆处靶座底面设有凹口，凹口中设有磁铁，其中一个标准球部分嵌入凹口中并被凹口中磁铁吸附；

高精度一维位移台模块包括固定架，该固定架为具有水平部和竖直部的L形结构，固定架通过水平部底部与固定测杆处碳纤维管上端的固定测杆处连接头连接，固定架竖直部的内侧面固定有高精度一维位移台底座，高精度一维位移台底座座面上设有竖直的导轨，导轨上滑动安装有高精度一维位移台工作台，高精度一维位移台底座的一侧通过光栅读数头支架固定有光栅读数头，高精度一维位移台工作台与光栅读数头相同方向的一侧通过长光栅尺固定块固定有长光栅尺，且长光栅尺与光栅读数头相互工作配合，还包括具有水平部和竖直部的L形的连接架，所述连接架通过竖直部的内侧面与高精度一维位移台工作台台面连接；

连接块模块包括连接块，连接块其中两个相邻的侧面彼此成一定角度，以彼此成一定角度的侧面为连接面，连接块模块通过其中一个连接面与高精度一维位移台模块中连接架竖直部的外侧面连接；

可变测杆模块包括可变测杆处碳纤维管，可变测杆处碳纤维管两端分别螺合安装有连接头，可变测杆模块通过其中一端的连接头与连接块模块另一个连接面连接；

可变测杆处测头模块包括可变测量测杆处靶座，可变测量测杆处靶座通过顶部与可变测杆模块另一端的连接头连接，可变测量测杆处靶座底部设有凹口，凹口中设有磁铁，另一个标准球部分嵌入凹口中并被凹口中磁铁吸附。

2.根据权利要求1所述的一种空间两球心距离测量仪，其特征在于：还包括校准装置，所述校准装置包括花岗岩基台，花岗岩基台上一端设有靶座，花岗岩基台上另一端设有高精度一维手动位移台，该高精度一维手动位移台上设有另一个靶座，两个靶座处于同一水平线上，且高精度一维手动位移台的位移方向与两靶座确定的直线重合；空间两球心距离测量仪中，固定测杆模块吸附的标准球由花岗岩基台上的靶座支撑，可变测杆处测头模块吸附的标准球由高精度一维手动位移台上的靶座支撑。

3.一种如权利要求2所述的空间两球心距离测量仪的校准方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)、将固定测杆模块吸附的标准球置于花岗岩基台上的靶座中，可变测杆处测头模块吸附的标准球置于高精度一维手动位移台上的靶座中，此时两标准球球心的位置为初始位置，通过调整高精度一维位移台工作台和高精度一维手动位移台，使两标准球球心从初始位置依次变化两次；

(2)、L₀表示空间两球心距离测量仪的两个1.5英寸靶球球心之间的初始距离，L_0i(i＝1,2)表示空间两球心距离测量仪的两个1.5英寸靶球球心之间的变化距离，L₁表示空间两球心距离测量仪的固定臂1.5英寸靶球球心到其固定臂和测量臂轴线交点的距离，L₂表示空间两球心距离测量仪的测量臂1.5英寸靶球球心到其固定臂和测量臂轴线交点的距离，L_2i(i＝1,2)表示空间两球心距离测量仪的测量臂1.5英寸靶球球心到其固定臂和测量臂轴线交点的变化距离，角度θ表示固定臂和测量臂轴线之间的夹角；

当空间两球心距离测量仪处在初始位置时，根据三角形余弦定理可得：

当空间两球心距离测量仪的测量臂1.5英寸靶球球心到其固定臂和测量臂轴线交点的变化距离为ΔL₂₁，根据三角形余弦定理可得：

当空间两球心距离测量仪的测量臂1.5英寸靶球球心到其固定臂和测量臂轴线交点的变化距离为ΔL₂₂，根据三角形余弦定理可得：

由(2)-(1)得

由(3)-(1)得

由公式(4)代入到公式(5)可得

即可求出L₀和L₂-L₁cosθ。

4.根据权利要求3所述的一种空间两球心距离测量仪的校准方法，一种空间两球心距离测量仪的使用方法，其特征在于：

将空间两球心距离测量仪的固定臂处靶球放置在第一被测球(82)处，其测量臂处靶球放置在第二被测球(83)处；第一被测球(82)和第二被测球(83)两个球心之间距离记为L₃，空间两球心距离测量仪的测量臂1.5英寸靶球球心到其固定臂和测量臂轴线交点的变化距离为ΔL₂₃，根据三角形余弦定理可得：

由(7)-(1)可得

将公式(4)代入到公式(8)中，可得

将公式(6)代入到公式(9)即可得到两个标准球之间距离L₃。