[實用新型]一種可變半徑接觸式橢球面的參數測量儀

無效

• 申請號: 201020222635.3
• 申請日: 2010-06-10
• 公開（公告）號: CN201731860U
• 公開（公告）日: 2011-02-02
• 發明（設計）人: 張振一;邢留記;孫軍;陳穎;王赟;逯興蓮
• 申請（專利權）人: 上海理工大學
• 主分類號: G01B7/28
• 分類號: G01B7/28
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 吳寶根

技術領域

本實用新型涉及一種測量設備，特別涉及一種可變半徑接觸式橢球面的參數測量儀。

背景技術

橢球面參數測量儀是一種適合各種中心對稱球面參數的測量儀器。精密橢球元件是精密機械、儀器儀表、航空航天設備、光學制造等行業中的主要元件，因此研究和發明簡便、精度高、功能強大的可測量中心對稱曲面元件參數的測量具有十分重要的現實意義和實用價值。

目前，具有自由曲面的產品越來越多，在產品加工過程中需要方便的測量曲面曲率和曲率半徑。此外，在光學儀器的制作過程中，對低端透鏡的參數的獲取，也需要簡單、有效、快捷的方法進行。曲面的參數有很多，例如曲面的曲率半徑，球面的光滑度，透鏡的直徑、曲率等，并且測量這些參數的方法有許多，并且主要方法有兩種：一種是利用光學干涉的非接觸式測量法，例如牛頓環干涉法，但是它主要用來測量標準球面的具有鏡面反射性質的玻璃元件，并且操作比較復雜，對操作人員的專業要求較高，儀器的成本也隨著精度的提高而翻倍提高。

另一種方法是接觸式的，主要為弓高玄長法，它的測量原理主要為通過探測器測量出曲面的玄高，然后通過公式推算出曲面的曲率半徑。但是這種方法的精度隨著曲率的變化而變化。目前解決這種矛盾的主要方法是進行多次測量，并通過求平均值、方差等數學手段進行處理，以減小誤差。傳統儀器的做法是通過卸載下曲面，并重新安裝，這種方法往往忽略了重新裝載時造成的誤差，并且增大了對器件造成傷害的可能。

發明內容

本實用新型是針對現在橢球面參數測量儀的問題，提出了一種可變半徑接觸式橢球面的參數測量儀，測量儀不需要對曲面進行反復測量，并且可以十分方便的獲取曲面的輪廓及各種參數。如果多次測量，可以提高精度。

本實用新型的技術方案為：一種可變半徑接觸式橢球面的參數測量儀，包括圓環型基座、手柄、連動軸、鋼爪、邊緣固定活動爪、輪廓測量電容傳感器，所述圓環型基座上活動連接三個鋼爪，且三個鋼爪以圓環型基座圓心為中心均勻分布，三個鋼爪上端分別活動連接連桿，三個連桿的另一端與中心連接座活動連接，中心連接座通過連動軸與固定在圓環型基座側面的手柄活動連接，三個鋼爪下端分別活動連接邊緣固定活動爪，圓環型基座內沿直徑方向上設置有一排安裝孔，輪廓測量電容傳感器位于圓環基座的安裝孔中，輪廓測量電容傳感器輸出接控制器。

所述控制器包括A/D采集電路、單片機和顯示器，輪廓測量電容傳感器數據通過A/D采集電路后，送入單片機進行數據處理，在顯示器上顯示數據。

本實用新型的有益效果在于：本實用新型一種可變半徑接觸式橢球面的參數測量儀，操作簡單，成本低。

附圖說明

圖1為本實用新型測試系統功能實現框圖；

圖2為本實用新型可變半徑接觸式橢球面的參數測量儀結構示意圖；

圖3為本實用新型弓高玄長法圖解示意圖。

具體實施方式

采用的測量方法為測曲率半徑的對稱法，對于一段圓弧，找到圓弧轉折點，在圓弧的一端找到一點，然后在另一端找到一個對稱點，這兩點相對轉折點對稱，通過數學運算，進而求出曲率。如圖1所示測量儀1測試數據通過A/D采集電路2后，送入單片機3進行數據處理，單片機3作為數據處理核心元件，并顯示輸出數據，也可通過串口發送到PC機4上，進行相應的處理。

可變半徑接觸式橢球面的參數測量儀基座部分的三個機械抓，為中心對稱結構，如附圖2所示，測量儀包括手柄5、連動軸6、鋼爪7、邊緣固定活動爪8、輪廓測量電容傳感器9，活動連接連桿10，中心連接座11，圓環型基座12，當其抓住曲面圓外圍時，可以證明基座的中心與曲面中心完全相對。中心連接座11通過連動軸6與固定在圓環型基座12側面的手柄5活動連接，三個鋼爪7下端分別活動連接邊緣固定活動爪8，當通過右手的拇指推拉手柄5上側連動軸6時，可以自由調節三個鋼爪7的活動半徑。當三個鋼爪7抓住球面外圍時，可以通過固定螺絲固定邊緣固定活動爪8。當曲面被固定后，松動控制半徑探頭的螺絲，使其自由下落，最后接觸在曲面表面。通過采集電容傳感器9的輸出變化的數據，經單片機數據處理得到輪廓曲線，通過LCD顯示相應的參數。