[发明专利]一种平面度测量装置及测量方法

说明书

本发明涉及一种平面度测量装置及测量方法，测量装置主要包括：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。测量方法及步骤包括：用多条直线将被测面分割成等间隔的平行条带，在垂直于平行条带的方向上画一条直线，控制处理机控制直线电机带动滑块上的杠杆表和摄像头移动，机械杠杆表能给相对于被测位置处的位移变化值，摄像头同步记录机械杠杆表的表盘指针位置，测出所有直线上的相对位移变化量就得到被侧面的平面度。本发明能高效率自动化实现平面度测量。

技术领域

本发明涉及机械几何参数测量技术领域，具体涉及长度计量中的平面度测量技术，主要是一种平面度测量装置及测量方法。

背景技术

平面度是属于形位公差中的一种，指物体表面具有的宏观凹凸高度相对理想平面的偏差。平面是由直线组成的，因此直线度测量中直尺法、光学准直法、光学自准直法、重力法等都适用于测量平面度误差。测量平面度时，先测出若干截面的直线度，再把各测点的量值按平面度公差带定义(见形位公差)利用图解法或计算法进行数据处理即可得出平面度误差。在传统的检测方法中，平面度的具体测量方法通常有：塞规/塞尺测量法、液平面法、激光平面干涉仪测量法(平晶干涉法)、水平仪/数字水平仪测量法、以及打表测量法。塞尺测量法，只需一套可随身携带的塞尺就可随时随地进行平面度的粗测。目前很多工厂仍使用该方法进行检测。由于其精度不高，常规最薄塞尺为10um，检测效率较低，结果不够全面，只能检测零件边缘，不适用于大面积的平面度测量，且需要测量人员手工操作，测量结果受人为影响因素较大。液平面法，基于连通器工作原理，适合测量连续或不连续的大平面的平面度，但测量时间长，且对温度敏感，误差较大，仅适用于测量精度较低的平面。激光平面干涉仪测量法，最典型的用法是平晶干涉法，但主要于测量光洁的小平面测量，如千分头测量面，量规的工作面，光学透镜，也不用于较大面积的平面度测量。水平仪测量法，广泛用于工件表面的直线度和平面度测量，测量精度高、稳定性好、体积小、携带方便，但是用该方法测量时需要反复挪动仪器位置，记录各测点的数据，费时、费力，调整时间长，数据处理程序繁琐，也存在需要测量人员手工操作的问题。打表测量法，典型应用为平板测微仪及三坐标仪，其中尤以三坐标仪为应用最广泛，测量时探杆在待测样品上移动，按选定的布点测取各测量点相对于测量基准的数据，再经过数据处理评定出平面度误差，但该类设备价格昂贵，操作复杂，对环境要求也很苛刻，保养和维护成本很高。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，提供一种低成本、高效率的平面度测量装置及测量方法。

本发明的目的是通过如下技术方案来完成的：这种平面度测量装置主要部件包括直线电机、机械千分表、摄像头、固定座、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固定座上，固定座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等部件之间始终保持刚性连接，没有相对位移发生。

所述直线电机是一种直线传动装置，滑块是直线电机的运动部件，其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。

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，根据被测面的预期平面度精度选择相应精度的机械千分表，机械千分表的精度至少高于被测面预期平面度精度的1倍才能保证被测结果的准确性，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。