非接觸式孔徑測量裝置制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種非接觸式孔徑測量裝置。目前應用于微小孔孔徑測量的電容式傳感器測頭局限于測量某一固定孔徑，測量效率較低。本發明中滾珠絲桿與調節電機的輸出軸固定，標尺光柵固定在滾珠絲桿上；絲桿螺母與滾珠絲桿連接，指示光柵與絲桿螺母固定；四根連桿的一端均與調節電機的電機座鉸接，另一端分別與一根推桿鉸接；四根推桿的一端均與絲桿螺母鉸接，另一端分別與一個電極板襯座固定；四個電極板襯座的同一端端面分別固定有一塊電極板；電極板襯座和電極板均呈橫截面為扇環的柱體；四塊電極板沿圓周均布。本發明的電極板沿徑向方向可調，實現變孔徑的精密測量，包括大長徑比的微孔、階梯孔的測量。
【專利說明】非接觸式孔徑測量裝置

【技術領域】
[0001] 本發明屬于精密測量儀器【技術領域】，涉及孔徑測量裝置，具體涉及一種非接觸式 孔徑測量裝置。

【背景技術】
[0002] 隨著現代科學技術在航空航天、模具、汽車等工業領域的迅速發展，微小孔徑的加 工和測量技術是國內外學者研究的重要方向之一。非接觸測量具有不受測量力的影響和測 量精度較高等優點，彌補接觸式測量存在的不足，在微小孔徑測量中得到廣泛的應用。
[0003] 圍繞微小尺寸高精度測量展開的研究，具有非常重要的意義。目前非接觸式測量 微小孔徑的方法主要有：光學測量法、電容傳感測量法、小孔的夫瑯和費衍射測量法以及氣 動測量法。國外，有學者提出一種基于瞄準觸發原理的測量方法，實現微孔直徑、圓度、面積 的精確測量和計算；國內，天津大學孫長庫等基于電容傳感器原理，提出微孔測量的方法和 裝置，其結構簡單、操作方便、靈敏度高。電容式傳感器在微小孔孔徑測量中具有精度高、動 態特性好等優點，然而其測頭局限于測量某一固定孔徑，即測量不同的孔徑需要不同規格 的傳感器測頭，從而導致測量效率降低，測量成本升高。


【發明內容】

[0004] 本發明的目的針對現有技術的不足，提供一種非接觸式孔徑測量裝置，該裝置可 以實現變孔徑的精密測量，有效提高測量效率和測量精度；結構簡單、緊湊，且成本較低。
[0005] 本發明包括調節電機、連桿、標尺光柵、指示光柵、絲桿螺母、電極板、推桿、滾珠絲 桿和電極板襯座。所述的滾珠絲桿與調節電機的輸出軸固定，標尺光柵固定套置在滾珠絲 桿上；所述的絲桿螺母與滾珠絲桿連接，所述的指示光柵與絲桿螺母固定，并套置在標尺光 柵外；四根連桿的一端均與調節電機的電機座鉸接，另一端分別與一根推桿鉸接；四根推 桿的一端均與絲桿螺母鉸接，另一端分別與一個電極板襯座固定；所述四個電極板襯座沿 圓周均布，且同一端端面分別固定有一塊電極板；所述的電極板襯座和電極板均呈橫截面 為扇環的柱體；所述電極板襯座的外側壁所在圓周直徑大于電極板的外側壁所在圓周直 徑；所述的電極板襯座采用絕緣材料；四塊電極板沿圓周均布。
[0006] 所述的電極板襯座和電極板對應的圓心角相等。
[0007] 所述電極板襯座與電極板的內側壁對齊設置。
[0008] 所述四塊電極板的外側壁所在圓周直徑的可調范圍為10?30mm。
[0009] 本發明的有益效果：
[0010] 1、本發明的電極板沿徑向方向可調，從而實現變孔徑的精密測量，包括大長徑比 的微孔、階梯孔的測量；
[0011] 2、本發明采用電容傳感器測量原理，有效提高測量的效率，在較大量程內保證測 量的精度，結構簡單，測量成本低。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012] 圖1為本發明的整體結構立體圖；
[0013] 圖2為本發明的整體結構示意圖。

【具體實施方式】
[0014] 如圖1和2所示，非接觸式孔徑測量裝置，包括調節電機1、連桿2、標尺光柵3、指 示光柵4、絲桿螺母5、電極板6、推桿7、滾珠絲桿8和電極板襯座9。滾珠絲桿8與調節電 機1的輸出軸固定，標尺光柵3固定套置在滾珠絲桿8上；絲桿螺母5與滾珠絲桿8連接， 指示光柵4與絲桿螺母5固定，并套置在標尺光柵3外；四根連桿2的一端均與調節電機1 的電機座鉸接，另一端分別與一根推桿7鉸接；四根推桿7的一端均與絲桿螺母5鉸接，另 一端分別與一個電極板襯座9固定；四個電極板襯座9沿圓周均布，且同一端端面分別固 定有一塊電極板6 ;電極板襯座9和電極板6均呈橫截面為扇環的柱體；電極板襯座9和電 極板6對應的圓心角相等，且電極板襯座9與電極板6的內側壁對齊設置，電極板襯座9的 外側壁所在圓周直徑比電極板6的外側壁所在圓周直徑大0. 2mm ;電極板襯座9采用絕緣 材料；四塊電極板6沿圓周均布，且四塊電極板的外側壁所在圓周直徑的可調范圍為10? 30mm〇
[0015] 該非接觸式孔徑測量裝置的工作原理：
[0016] 將電極板6伸入被測孔進行測量，調節電機1驅動滾珠絲杠8轉動，從而帶動絲桿 螺母5在軸線方向滑動（絲桿螺母受到連桿2傳遞給推桿7的作用力，圓周方向的運動受 限）；同時推桿7也隨之運動，驅動連桿2擺動；四根推桿同時展開或收縮帶動四塊電極板 6及四個電極板襯座9調節所在圓周的直徑。當電極板襯座9與被測孔的孔壁接觸時，就可 以對被測孔的直徑進行測量。
[0017] 標尺光柵3和指示光柵4組成光柵位移傳感器，絲桿螺母5移動過程中，帶動指示 光柵4移動，通過標尺光柵3與指示光柵4的距離變化實現絲桿螺母5的位移測量。
[0018] 如圖2所示，設絲桿螺母5的鉸接中心B至調節電機1對應的一個鉸接中心A的 初始距離為L，連桿2與推桿7的鉸接中心D至絲桿螺母5對應的一個鉸接中心B的距離 為b，絲桿螺母5沿軸向移動位移為Λ 1，推桿7的長度為c，連桿2的長度為a，則電極板6 的外側壁所在圓周的半徑
[0019] r = csin Θ +r0 (1)
[0020] 式（1)中，rQ為絲桿螺母5的鉸接中心B所在圓周的半徑值；Θ為鉸接中心A、B 連線與鉸接中心B、D連線之間的夾角，由余弦定理得
[0021]

【權利要求】
1. 非接觸式孔徑測量裝置，包括調節電機、連桿、標尺光柵、指示光柵、絲桿螺母、電極 板、推桿、滾珠絲桿和電極板襯座，其特征在于： 所述的滾珠絲桿與調節電機的輸出軸固定，標尺光柵固定套置在滾珠絲桿上；所述的 絲桿螺母與滾珠絲桿連接，所述的指示光柵與絲桿螺母固定，并套置在標尺光柵外；四根連 桿的一端均與調節電機的電機座鉸接，另一端分別與一根推桿鉸接；四根推桿的一端均與 絲桿螺母鉸接，另一端分別與一個電極板襯座固定；所述四個電極板襯座沿圓周均布，且同 一端端面分別固定有一塊電極板；所述的電極板襯座和電極板均呈橫截面為扇環的柱體； 所述電極板襯座的外側壁所在圓周直徑大于電極板的外側壁所在圓周直徑；所述的電極板 襯座采用絕緣材料；四塊電極板沿圓周均布。
2. 根據權利要求1所述的非接觸式孔徑測量裝置，其特征在于：所述的電極板襯座和 電極板對應的圓心角相等。
3. 根據權利要求1所述的非接觸式孔徑測量裝置，其特征在于：所述電極板襯座與電 極板的內側壁對齊設置。
4. 根據權利要求1所述的非接觸式孔徑測量裝置，其特征在于：所述四塊電極板的外 側壁所在圓周直徑的可調范圍為10?30mm。
【文檔編號】G01B11/12GK104121863SQ201410360197
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年7月25日 優先權日:2014年7月25日
【發明者】王文, 王盛, 張敏, 諸麗燕, 袁科杰, 朱凌俊, 任亞琳, 許曉嬌, 葉佳翔 申請人:杭州電子科技大學