2301型形状测量仪的研制

　　1 同类仪器技术现状

　　目前我国机械加工零件的形状测量,主要依靠投影方式,电感传感器的测量方式。前者测量范围大,精度低。后者测量范围小,精度高。国外主要有英国泰勒公司生产的form Talysurf和德国Hom-mel PM2000。这些仪器虽功能齐全,但价格昂贵。生产厂家很难接受。根据这一状况和市场需求,我们研制了2301型形状测量仪。该仪器结构简单,价格便宜,操作方便,适用于车间、计量室对零件形状误差的测量。

　　2 主要技术参数

　　测量范围:垂直20mm,水平100mm;传感器测杆长: 35, 150, 380mm;驱动速度: 1mm/s;返回速度: 2mm/s;测针长度: 22mm;针尖角度:11°;针尖半径: 25Lm;测力: 0102$0106N;测量精度:垂直0.5%;水平0.2%;测量工件角度:上升77;下降88。

　　3 测量装置的组成

　　该仪器主要由大量程传感器、驱动箱、电箱、486微机系统、打印机、绘图仪等组成,原理简图见图1。

　　4 仪器各主要部份的工作原理

　　为了使该仪器测量范围大,精度高,在设计上采用了一系列措施,其中主要有以下几点:

　　1)采用大量程、高精度电感传感器;

　　2)采用486微机进行控制和数据处理, C语言编程,鼠标下拉菜单;

　　3)高精度驱动箱,同步器;

　　4)高精度误差修正系统。

　　4.1 传感工作原理

　　电感传感器的作用,是把被测工件表面的微小变化,转化为电感L的变化,当把电感接入一定的转换电路,便可转换成电信号。

　　测量原理如图2所示,在测量过程中,传感器测针1沿被测表面滑行,测针1随工件表面的微观起伏上下称动,使测杆3绕回转轴4转动,测杆3带动磁柱5在线圈6中左、右移动,磁柱5的移动使线圈6中的电感L发生变化,使电路产生调幅信号,信号幅度的变化量与测针位移成正比,这个信号经滤波、放大处理后送显示器或打印机、绘图仪输出测量结果。

　　从图2可以看出,此传感器的线圈为管形的,磁芯位于线圈中部,当磁芯伸入线圈深度t

　　式中,μ0Δ空气的导磁系数,μ0=4Px10^-7H/m

　　μr—磁芯的相对导磁系数;

　　WΔ线圈匝数;

　　h—线圈平均半径;

　　r—磁芯半径。

　　在原始状态当t =1, L= L0,当t0有增量vt时,电感增量为

　　从上述公式可以看出,该传感器测量范围大。实践证明该传感器互换性强,制造装配方便,自由行程可任意安排。

　　从图2可以看出,此传感器线圈6在回转轴4上方,磁柱5的移动方向与测杆平行,这样可以加大传感器的线性区,磁柱5随测杆3在线圈6中移动时,磁柱5在线圈6中上下位移小。测针针尖与回转轴4的连线与磁柱移动方向平行,这样可以保证传感器在线性区内对称性好。