一種多用途長度測量校準裝置的設計

陳慶紅

(中國特種飛行器研究所，湖北 荊門 448000)

0 引言

眾所周知，當對千分尺的零件尺寸進行測量時，第一步是校準其零位，即為對零，第二步是測量零件尺寸，經過上面2步就能把零位中存在的誤差消除掉，使測量更加準確。因為千分尺的結構特征，千分尺的測量范圍會由于不一樣的測量尺寸而不一樣，幾乎所有的千分尺都不能對零其本身，都要憑借其他工具來實現對零，除了規格是0～25 mm，測量的最終結果受量桿準確度來決定，對量桿進行校對的有關要求在JJF1088-2015中《大尺寸外徑千分尺校準規范》與JJG21-2008中《干分尺檢定規程》內有規定。

在之前固有的校準檢定計量內，規定的規范與規程，對量桿的校對進行校準或檢定，實施的地方應該是測長機或接觸式干涉儀，當量桿的尺寸比較大并進行校對時，校準須在激光干涉儀或測長機中。

針對部分企業沒能力或沒必要購置大型測長精密儀器但又有測長需求的問題，研究了校準大尺寸量桿的方法，設計出一種可實現多用途精準校準的長度計量校準裝置。

1 裝置設計

在對裝置進行設計時，選取的方法是集成創新，一要考慮校準大尺寸量桿的方法，選取比較測量法，即選取比較量桿的尺寸相同，選取量桿的數量是2支，這2支量桿分別是標準量桿與被測量桿，在進行比較時選取的儀器是DGS-6C型雙通道數字電感測微儀，該儀器由中原自動化儀器研究所生產，量程為3擋，當量程擋是10 μm、100 μm時，所對應的分辨率分別為0.01 μm、0.1 μm，后者示值存在的誤差為±0.5 μm。JJF1088—2015《大尺寸外徑千分尺校準規范》中有關于技術性能參數方面的要求。當校對量桿時，其尺寸最大是3 000 mm，由于要把測量校對量桿的所有范圍進行涵蓋，在選擇校準裝置時，會選擇把直線與平尺當作直線運動與基準的最根本的部件，而且選擇的直線與平尺的長度是4 m，還要把檢定鋼卷尺與鋼直尺在業務方面的有關需求也考慮進來，把球柵數顯測量系統安裝在根本部件中，而且該系統的高度是4 m，就是直接讀取測量兩者的紋尺。

2 裝置結構

長度測量校準裝置結構圖如圖1所示。在(2)機座中放置著(4)橋型平尺，橋型平尺的長度是4 m，把(1)橡膠隔振墊設置在地面和機座中，(3)細沙隔離了機座與橋型平尺，這樣能夠使測量不受外面振動所影響。把(5)直線導軌設置到平尺中，把(6)滑塊設置到直線導軌中，滑塊數量是4個，任意2個滑塊的作用是支撐部件，支撐的主要是(8)量桿，剩余2個中的任意1個滑塊的作用是移動部件，主要是測量量桿。把(11)2個二維滑臺分別安裝到支撐部件中，把(12)V形支撐塊安裝到二維滑臺中，V形支撐塊的主要作用是對量桿進行支撐。設計其測量部件，兩端分別是移動端與固定端，而且移動端主要用于移動滑塊，即使量桿的規格不同也能適應。把(7a)微型滑臺安裝在能夠移動的滑臺中，而且微型滑臺是X向的，(9a)電感測微頭的兩端分別安裝著微型滑臺與固定端，而且固定在橋型平尺上，把(7b)X向的微型滑臺安裝在固定座中，把(9b)電感測微頭安裝在微型滑臺中，(10)電感數顯示器連接著電感測微頭的信號線。把球柵測量系統安裝在根本部件中，即為(14)球柵傳感器測頭、(13)電子圖形放大儀安裝在最后的滑塊中，(16)球柵數顯器與球柵傳感器測頭的信號線相連接，平尺中安裝著(15)其球柵桿，主要作用是始終平行于直線導軌。(1)機腳減振墊的所有螺栓可以對整體的裝置進行調整。從圖1可以看出，直線導軌中安裝的全部滑塊，其滑動不受限制，在校準量桿過程中，球柵測量系統內最左端的滑塊可以移動，并向左移動至邊沿，那么剩余的行程可以用作校準與測量量桿，對鋼直尺或鋼卷尺進行校準與上面所述的道理相同，把剩余滑塊向右移動至邊沿，那么剩余行程可以校準與測量直尺，同理，該裝置能實現多用途精準校準的長度計量校準。

圖1 長度測量校準裝置結構圖

當結束調整所有技術參數與溯源器量后，下面的工作就是實施校準。V型塊中放置著標準量桿，在量桿的2/9處設置支撐點，該處位置支撐點的作用是使量桿由于重力而發生的變形降低。把量桿進行放置后，對X向的滑臺(7a)(7b)進性微調，并把測微頭(9a)(9b)安裝在適當的測量處，對二維滑臺在Y向和Z向的調節旋鈕(11Y)(11Z)進行調節，用標準量桿的真實值進行測量與驗算，讓顯示器顯示的值最大，示值(A1+B2)就會被獲取并進行記錄，同時，裝置中獲取的值即為標準量桿的真實值。把標準量桿卸下來，再安裝被測量桿，對二維滑臺在Y向和Z向的調節旋鈕(11Y)、(11Z)進行調節，用標準量桿的真實值進行測量與驗算，讓顯示器顯示的值最大，示值(A1+B2)就會被獲取并進行記錄，同時，(A2+B2)-(A1+B1)>+δ就是被測量桿實際尺寸存在的偏差，δ代表的是尺寸偏差。針對鋼直尺或鋼卷尺的校準而言，其操作并不復雜，即在平尺上安裝被測的鋼直尺或鋼卷尺，使直線導軌始終平行于尺，繼而把尺中刻度線對準電子圖形放大儀中的攝像頭，經過屏幕查看，把攝像頭對準的位置進行調整，讓刻度線和屏幕標記線在同一條直線上，此時可以讀出被測點的真實值，然后計算取得示值中的誤差。

3 結語

經過實踐操作與校準裝置研究，設計出了新型的校準方法，和之前測量量桿的方法比較，該方法具有投資較少、測量成本低等優點。和之前測量鋼直尺與鋼卷尺的方法比較，該方法具有較好的循環性、便于讀數，而且該校準裝置可以多用途使用，進一步方便基層計量單位的長度計量校準。