[实用新型]一种便携式激光千分表

说明书

本实用新型属于机械技术领域，涉及一种测量零部件机械尺寸或位移量的测量装置，尤其涉及光、机、电一体化测量零部件尺寸或位移量的千分表。

已有的千分表由光栅、测量头、线轴承、测量杆、显示器、光源等组成。光栅与测量杆之间用螺丝压接，测量杆与测量头用螺纹联接，测量杆置于线轴承的内孔中并作直线运动。采用商品线轴承制造的千分表产品存在下述问题：1．若采用长程测量杆虽可使千分表测量范围增大，但需用两个线轴承才能使千分表工作，则使得千分表的体积大。若采用短程测量杆，虽可使得千分表体积小、使用方便，但由于测量杆与线轴承的间隙大，则难于提高千分表的测量精度。2．光栅尺的主尺和副尺间隙的一致性要求高，采用商品线轴承则限制了测量精度的提高，所以要提高测量精度就需要高精度线轴承来保证，则使得千分表造价高，不利于商品化。

本实用新型的目的是解决长程测量杆带来的千分表体积大、短程测量杆带来的与线轴承的间隙大难于提高千分表的测量精度，光栅尺采用主尺和副尺的结构，其两尺的间隙致性要求高带来千分表造价高，不利于商品化的问题。

本实用新型包括：测量头1、测量杆2、光电信号处理电路18、壳体19等，测量杆2的端部与光栅尺3的一个短端侧面固定联接，测量杆2的另一端置于滑动轴承4的内孔中作直线运动，光栅尺3的两个长端侧面分别与滚动轴承5和6的外圈滚动配合安置，偏心轴7和8分别固定在支架9上，偏心轴7和8分别置于滚动轴承5和6的内圈中，在光栅尺3的非刻划面一侧安置准直光源10，其输出光束照射在光栅尺3的非刻划面上，在光栅尺3的刻划面一侧安置棱镜11接收光栅尺3的第一次衍射光，反射镜12置于光栅尺3的非刻划面的一侧接收光栅尺3第二次衍射光，在光栅尺3的非刻划面一侧距反射镜12一定位置上安置接收器13和14使其分别接收棱镜11反射的第二次衍射的正一级和负一级的衍射光，在支架9和测量杆2的止推面之间安置压力弹簧15，保证测量力在2-4N之间，滑动档块16和17靠在光栅尺3的刻划面和非刻划面的边缘上起导向作用，接收器13和14的输出端与光电信号处理电路18的输入端联接，壳体19与支架9用螺钉固定联接在一起。

本实用新型工作时，首先接通千分表的电源，打开光源10，光源10发出的准直光照射在光栅尺3上产生第一次衍射光经棱镜11反射后照射在光栅尺3上又产生第二次衍射光，反射镜12把第二次衍射光反射到接收器13和14上。当被测物体与测量头1相接触作尺寸测量时，测量头1、测量杆2和光栅尺3一同运动，测量杆2在滑动轴承4内孔中作直线运动，则光栅尺3在滚动轴承5和6之间运动，由于光栅尺3的运动使其衍射光强能量发生变化，则在接收器13和14上接收了按正、余弦变化的正一级和负一级的光信号，光信号由接收器13和14转换成电信号且输出端给入光电信号处理电路18，经其处理后把被测物体的尺寸大小或位移量测量出并由显示器显示其数值。

本实用新型的积极效果：本实用新型利用滚动轴承5和6的外圈与光栅尺3侧面滚动接触的结构。解决了线轴承与测量杆的间隙大，光电信号质量差和难于提高测量精度和测量长度的问题。由于采用滚动接触提高了光电信号质量和测量精度。本实用新型光栅尺3只采用主尺结构，其一端与测量杆一端联接后，光栅尺3作为测量杆的一部分，解决了若提高测量长度需用两个线轴承作为导向，则增加了体积，不利于商品化的问题。本实用新型的光栅尺在测量运动中起标尺和导向作用，这样即提高了测量长度，又不增加体积且有利一商品化。已有技术由于采用线轴承使导向距离短，线轴承长度与测量长度大致为1∶1的关系。本实用新型由于采用了滚动轴承，使光栅尺参与测量杆的导向则导向距离长，导向距离与测量长度相比大于2∶1的关系。在相同的外观体积条件下，本实用新型的测量长度是已有技术的3倍以上。在相同的测量长度条件下，本实用新型的测量精度与已有技术相比可以提高一个数量级，即已有技术测量精度2μm，本实用新型可在0．2μm左右。

图1是本实用新型结构主视图。

图2是图1的俯视图。

图3是本实用新型光电信号处理电路的结构图。

最佳实施例如图1、图2、图3所示：测量头1采用市场供应的45#钢制成，测量杆2用不锈钢制成，光栅尺3采用一根主尺，用光学玻璃刻制，滑动轴承4采用石墨制成，滚动轴承5和6采用市场供应的1000083或1000093型号。偏心轴7、8和支架9用45#钢制成。准直光源10采用半导体激光器。反射镜12和棱镜11选用光学玻璃制成。接收器13和14选用光电二极管。压力弹簧15选用65Mn。滑动档块16和17选用聚四氟二烯塑料制成。光电信号处理电路18中的模拟信号处理电路20，由7块op07(或3140)构成。U₁-U₄构成I-V转换，U₅、U₆是差动放大器，U7是倒相器。模拟信号处理电路20的输入端是光电接收器13和14输出的cos、-cos、sin、-sin信号，其输出是去掉直流电平的cos、sin、-sin信号。细分电路21，是由电阻链四比较器U₈(LM339)异或门U₉(74HC86)和四倍频专用集成电路SJ0210(U₁₀)构成，共完成8细分。计数和显示电路22，由六个半可逆计数器SJ0206(U₁₁)，驱动器744C240(U₁₂)和六个3’共阴数码管构成，动态扫描由六个8050三极管构成。