[实用新型]便携式智能化垂直度测量仪

说明书

本实用新型是一种便携式智能化垂直度测量仪，属形位误差测量领域。

目前在国内用于计量部门测量垂直度的专用精密计量仪器，绝大多数应用补角测量原理，由多级杠杆传动机构组成，测量误差大，而且局限于恒温条件下作业，在生产一线普遍采用直角尺、方箱等专用计量器具，用光隙法对垂直度误差作出估计，不能直观精确地反映被测要素实际误差大小，最近国内出现的电指示直角尺测量仪未实现智能化，也不能应用于工业现场，在国外比较先进的是用三座标测量机测量垂直度，但对环境要求严格，不能应用于工业现场，而引进一台至少200万元以上，价格相当昂贵。

本实用新型的目的就在于提供一种可供实验室及工业现场两用的便携式、高精度、智能化垂直度测量仪，以满足大型直角尺检定及工业现场大型精密设备安装和精密机械加工的需要。

本实用新型利用上、下两工作平面翻转180°来消除不变系统误差的原理，将传感器、单片机结合在一起，改变过去定性估计的机械测量方法为定量直观精确的数字测量，仪器配有LCD液晶显示器、镍镉电池组、面板式微型打印机及触摸按键、薄膜开关，使其能克服测力及温度的影响，提高测量精度及效率，并具有记忆显示，打印功能，在实验室及工业现场均可使用，具有很高的性能价格比。

本实用新型的测量原理如下：

垂直度测量仪传感器1、传感器2在水平方向相距ΔX，在竖直方向相距h（定值）

1.设直角尺的外角在H高度上的线值误差（即垂直度误差）为L，在h高度上的线值误差为L1，外角偏小于90°（如图2所示）。

用垂直度测量仪检测直角尺的垂直度误差。当L1＞ΔX时：将直角尺放在基准平台上不动，使垂直度测量仪沿基准平台和定位夹具轻轻地向直角尺方向移动，当传感器2的触头刚接触直角尺长边（即H边），处于要动而又未动的状态时（即临界状态），传感器1的测头早已接触到直角尺的长边，其位移量已由传感器1反映出来，读数a₁则a₁＝L1－ΔX。若垂直度测量仪再向直角尺长边方向轻轻移动，这时传感器2上有位移量，其数为b，那么：a₁＝L1－ΔX＋b₁经整理得

b₁＝a₁－L1＋ΔX……………（1）

将垂直度测量仪翻转180°，（如图3所示）直角尺仍在原来位置保持不动，按上述测量方法，轻轻移动垂直度测量仪，传感器1的测头刚接触直角尺的长边，处于要动而未动的状态时，（即临界状态）传感器2的测头早已接触到直角尺的长边，其位移量已由传感器2反映出来，读数为b₂，则b₂＝L1＋ΔX，若将垂直度测量仪再向直角尺长边轻轻移动，这时传感器1上已有位移量，读数为a₂，那么：

b₂＝L1＋ΔX＋a₂……… （2）

由（2）－（1）得：b₂－b₁＝L1＋ΔX＋a₂－a₁＋L1－ΔX

L1＝1／2［（b₂－b₁）－（a₂－a₁）］……………（3）

式（3）即为直角尺外角在h高度上的垂直度误差的数学表达式。同时，当L1＜ΔX时，按上述测量方法和步骤，可得同样公式。ΔX无论是大于L1或是小于L1，都在测量过程中通过将测量仪翻转180°，把误差完全消除掉了，这就是这种垂直度新测量方法最突出的优越性。

（2）设直角尺的外角偏大于90°的方向，同理可推导出：

L1＝－1／2［（［（b₂－b₁）－（a₂－a₁）］……………………（4）

式（3）和式（4）中的符号“＋”表示直角尺外角偏小于90°的方向；“－”表示直角尺外角偏大于90°的方向。

（3）由初等几何关系可得：L／L1＝H／h L＝H×L1／h

将式（3）代入上式得：

L＝H／2h［（b₂－b₁）－（a₂－a₁）］…………………（5）