[发明专利]一种平面度测量装置及测量方法

权利要求书

1.一种平面度测量装置，其特征在于：主要部件包括直线电机、机械千分表、摄像头、连接杆和控制处理机，将直线电机放置在被测面旁边，并且直线电机的滑块运动方向与被测面平行，机械千分表和摄像头通过连接杆安装在直线电机的滑块上，机械千分表的触头延伸到被测面上，摄像头位于机械千分表正上方，摄像头与直线电机通过线缆连接到控制处理机，在测量过程中，直线电机的滑块、固定座、连接杆、机械千分表和摄像头之间始终保持刚性连接，没有相对位移发生。

2.根据权利要求1所述的平面度测量装置，其特征在于：所述直线电机的直线度是经过测量并已知的，且优于被测面的平面度至少1倍，直线电机的行程大于被测面的最大长度。

3.根据权利要求1所述的平面度测量装置，其特征在于：所述机械千分表是机械指针式的长度测量仪器，精度范围为1微米至0.1毫米，机械千分表的精度至少优于被测面预期平面度精度的1倍，触头位于机械千分表的一端，触头的位移通过杠杆和齿轮传导给表盘指针，触头在整个测量过程中始终与被测面保持接触受力并在垂直于被测面的方向上产生位移，机械千分表的另一端固定安装在直线电机的滑块上，机械千分表除了触头以外的部分都保持刚性连接，当滑块移动时，机械千分表相对被测位置点产生了位移，机械千分表的表盘指针会表示出该相对位移量。

4.根据权利要求1所述的平面度测量装置，其特征在于：所述摄像头是常规的视频输入设备，能获取黑白或者彩色图像视频信息，摄像头安装在直线电机的滑块上，摄像头的镜头位于机械千分表的正上方，能清晰拍摄到机械千分表的表盘，摄像头通过线缆与控制处理机相连接，能将图像实时传输给控制处理机进行图像处理。

5.根据权利要求1所述的平面度测量装置，其特征在于：所述控制处理机是带有运动电机控制和图像处理功能的设备，能够控制直线电机按照设定速度和行程运动，能够自动采集摄像头的视频图像并进行图像信号处理，分析并记录机械千分表指针的位置示值，代替人工读数，控制处理机带有一些通讯接口，用于把数据传输或者显示。

6.一种平面度测量装置的测量方法，其特征在于：完整的测量过程包含七个主要步骤:

第一步，对被测面进行测量位置点的分布确定，画多条平行的直线标记将被测面分割成等间隔的平行条带，构成平行直线标记组，在另一个方向上再画单条直线标记，该单条直线标记必须与平行直线标记组的所有直线标记相交叉，在所有直线标记上做好测量点位标记，所有直线标记的长度应不大于直线电机的量程，直线标记之间的交叉点必须作为测量点位；

第二步，将测量装置和被测物件放置在同一工作台上，调整直线电机或者被测物体的摆放位置，使得直线电机的滑块运动方向与平行直线标记组中的某一条直线标记平行，并且滑块带动机械千分表运动到该条直线标记的两端点位置时，机械千分表的触头刚好与该条直线标记两端的测量位置点标记相重合，那么当直线电机在运行时，机械千分表的触头刚好沿着该条直线标记移动；

第三步，调整机械千分表的高度，观察触头在被测面上的受力情况，保证触点在直线标记上运行时始终能与被测面接触受力，并在垂直于被测面的方向上产生位移，再调整并固定摄像头的位置，使得视频图像能呈现完机械千分表的完整表盘；

第四步，为了得到触头所在直线标记上各测量点位处的相对位移量，控制处理机控制直线电机的滑块运动，带动机械杠杆表和摄像头移动，机械千分表的触头在被测面上沿着直线标记运动，以初始测量点位为测量参考基准，机械杠杆表显示出直线标记上各测量点位的相对位移变化值，摄像头同步记录机械杠杆表的表盘指针位置，控制处理机自动采集并分析摄像头的视频图像，分析并自动实时记录当前测量点位的位移变化量，结束该条直线标记的测量后，调整机械千分表连接杆的长度，使得机械千分表的触头落到另一条平行直线标记上；

第五步，为了得到整个被测面的平面度，再重复进行第三步和第四步，直至测出所有同方向的每条直线标记上测量点位的相对位移变化量；

第六步，重复第二、第三、第四步骤，完成另一个方向上的单条直线标记上测量点位的相对位移变化量，包括该单条直线标记与平行直线标记组的交叉点；

第七步，以直线标记之间的交叉点相对位移变化量为参考值，分别计算出每条直线标记上所有测量点位的相对位移变化量，这些相对位移变化量的最大值与最小值之差就是被测面的平面度。