CN104515494B - 数字式锪窝深度测量仪 - Google Patents

Abstract

本发明属于测量技术领域，涉及一种用于测量锪窝的相对/绝对深度，以检测锪窝深度是否在允许的误差范围内的数字式锪窝深度测量仪。数字式锪窝深度测量仪包括：测量仪外壳，测量仪下盖，支脚，套筒，测量柱，大压盖Ⅰ，小压盖，导向柱，测量套，位移传感器，测量模块外壳，测量模块后盖，测量仪上盖，显示模块，电源开关，电池，把手端盖，大压盖Ⅱ，采集板。该测量仪靠其内部测量柱的位移较标准锪窝孔与被测锪窝孔的变化来评估锪窝孔的深度，其顶端装有位移传感器，可以将测量柱的位移变化转换成模拟信号，经数据采集系统处理，从而得出精确的测量结果。

Description

数字式锪窝深度测量仪

技术领域

本发明属于测量技术领域，涉及一种用于测量锪窝的相对/绝对深度，以检测锪窝深度是否在允许的误差范围内的数字式锪窝深度测量仪。

技术背景

飞机蒙皮的固定主要靠与飞机框架的铆接，铆接质量对飞机装配的质量影响很大，这就要求铆接的沉头孔必须在规定的误差范围内，超出误差范围时要及时更换加工刀具。通孔误差较好控制，主要是锪窝的误差不易测量，而锪窝的主要指标就是锪窝深度。

目前，在生产过程中一般采用手工比对的方法，即做一个标准件(其外形与锪窝孔形状一致)，将标准件放到被测锪窝里，目测锪窝与标准件的吻合度。此方法只能定性的判断锪窝的深度，不能定量的评估锪窝深度误差，且过多依赖于检测者的经验，无法做到快速、精确地评估锪窝的深度误差。

也有采用测量杆部件上装百分表的方法，测量前先将该装置放置到标准规上，将百分表调零，再去测量要测的锪窝孔深，读数看是否在误差要求的范围内。此方法可以得到相对精确的结果，但该装置的加工精度要求很高，且要靠人工读数，受人为因素影响较大，费时费力，工作效率较低。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够精确测量锪窝深度的数字式锪窝深度测量仪。

本发明的技术方案是：测量仪包括：支脚3，套筒4，测量柱5，大压盖Ⅰ6，小压盖7，导向柱8，测量套9，位移传感器10，测量模块外壳11，测量仪上盖14，显示模块15，大压盖Ⅱ20，采集板21，测量柱5装在测量套9的一端，测量套9上开有通孔，导向柱8插入测量套9的通孔内，导向柱8的伸出部分伸进测量柱5外壁的长圆孔槽内，套筒4套接在测量柱5上，套筒4通过小压盖7螺纹装在测量套9的端面，测量模块外壳11为有两个孔的空腔结构，位移传感器10置于测量模块外壳11的两个空腔中，测量套9装在测量模块外壳11其中一个空腔内，测量柱5置于测量套9内的顶端开孔与位移传感器10的伸缩杆直径一致，测量柱5置于测量套9外部分的顶端形状与被测锪窝孔相对应，位移传感器10伸缩杆插入测量住5顶端孔内，大压盖Ⅰ6靠螺纹将小压盖7连接到测量模块外壳11一端的一个空腔内，大压盖Ⅱ20靠螺纹连接到测量模块外壳11相同端另一个空腔内，测量模块后盖13固定在测量模块外壳11另一端，形成一个完整的测量模块，整个测量模块置于测量仪外壳中并固定，套筒4与测量柱5的一端伸出外壳并与支脚3固定，支脚3的端面与外壳的端面接触；采集板21置于测量仪外壳内，显示模块15固定在测量仪上盖14上，位移传感器10的信号屏蔽线与采集板21连接，采集板21与显示模块15之间通过排线连，采集板21包括AD转换器，处理器和存储模块，位移传感器10输出的模拟信号经由AD转换器转换成数字信号，数字信号由处理器计算得到位移传感器的位移量，存储到存储模块中，并由显示模块15显示结果，处理器的处理步骤是，程序先开始，进行初始化，选择测量方式：相对值测量或绝对值测量，

A)相对值测量：

a)测量基准孔，记录当前测量值并作为相对值测量的基准，

b)采集测量传感器测量的被测锪窝孔深度值，

c)将测得的锪窝孔深度值进行A/D转换，并与基准值进行比对；

d)解算被测锪窝孔深度值与基准值的偏差值，并将偏差值显示在显示模块上；

e)选择是否存储测量值，若选择否，直接做下一个锪窝孔的深度测量，直至完成所有锪窝孔的深度测量；若选择是，将数据存储后再做下一个锪窝孔的深度测量，直至完成所有锪窝孔的深度测量；

B)绝对值测量，

a)采集位移传感器测量的被测锪窝孔深度值，

b)将测得的锪窝孔深度值进行A/D转换，

c)解算被测锪窝孔深度值并将深度值显示在显示模块上；

d)选择是否存储测量值，若选择否，直接做下一个锪窝孔的深度测量，直至完成所有锪窝孔的深度测量；若选择是，将数据存储后再做下一个锪窝孔的深度测量，直至完成所有锪窝孔的深度测量。

所述的测量仪外壳是由左、右两个半壳组成，测量模块安装在测量仪左半壳上，连接块23置于测量模块上，螺钉12从连接块23孔内拧入测量仪左半壳1的螺纹孔内，采集板21卡在测量仪左半壳1的卡槽内，盖上测量仪右半壳22，用螺钉将测量仪右半壳22与连接块23固定。

所述测量仪外壳分为机身和把手两部分，测量模块、采集板21、显示模块15均安装在机身部分，电池17与把手端盖18固定再装入测量仪把手内，将显示模块15与电源开关16固定在测量仪上盖14上，将测量仪上盖14和测量仪下盖2分别固定在测量仪左半壳1和测量仪右半壳22上。

本发明具有的优点和有益效果：测量柱柱体上开有长圆孔槽，该槽宽与导向柱直径间隙配合，导向柱伸出测量套外壁的部分正好伸进测量柱长圆孔槽中，当测量柱在测量套内来回滑动时，导向柱保证了测量柱在其轴向上滑动，不能旋转，从而减小结构对测量误差的影响；测量柱头部可根据所需测的孔的信息来改变尺寸从而适应不同尺寸范围的锪窝孔；测量仪通过按键的设置可以实现锪窝深度绝对值或相对值的测量；通过设定评价上限和下限的阈值，可以对锪窝孔的超差状态提供实时声音报警提示；测量与数据处理一体化，小巧轻便，便于携带；可直接集成到数字化测量系统中，读数直观方便；可集成在自动执行机构中，实现主动测量，实时分析，对钻孔精度实现实时测量；本发明在使用过程中测量锪窝孔深度只需要2～3秒钟，相比需要2～3分钟的传统测量方式可以大大提高生产效率。经多次试验，该装置重复测量精度可达到±0.003mm。本发明功能上的特点：能测量出锪窝深度的绝对值和相对值，并对锪窝质量进行定性和定量的评估。

本发明结构上的特点：①测量仪同轴度较高，位移传感器与测量柱、测量柱与测量套、套筒与测量套以及支脚与套筒之间都有严格的配合关系，再加上导向柱严格的导向作用保证了整个传感器模具有较高的同轴度，为测量仪的高精度做了关键性的铺垫。②测量仪前端支脚自动找准基准面，测量时支脚下端的三个脚直接接触被测板表面，根据三点确定一个平面原理，即使被测平板上表面质量稍差，甚至是有较小曲率半径的曲面，都不影响测量结果；③模块化设计，易于安装，使用便利。如图5所示，测量模块对外只有三个接口：电气接口26：传感器的一根三芯屏蔽线(包括电源线、逻辑0V线及信号线)；安装接口27：靠两个孔与外壳安装固定；测量接口28：测量柱直接接触被测锪窝孔壁。测量模块作为本发明的功能部件可单独组装，整体安装，操作简单，大大降低了装配误差，也便于维护和使用。

附图说明

图1是本发明的测量系统组成简图。

图2是本发明的结构示意图。

图3是本发明的结构剖面图。

图4是本发明的局部放大图

图5是本发明测量模块外形示意图

图6是本发明处理器工作流程图。

具体实施方式：

下面通过附图对本发明做进一步的详细说明。

参见图1，本发明锪窝深度测量仪通过其内部的测量柱将位移信息传递给位移传感器，传感器将位移信号转换成模拟电信号，经数据采集系统处理，将结果显示在显示终端。

参见图2、图3，本发明锪窝深度测量仪包括：测量仪左半壳1，测量仪下盖2，支脚3，套筒4，测量柱5，大压盖Ⅰ6，小压盖7，导向柱8，测量套9，位移传感器10，测量模块外壳11，螺钉12，测量模块后盖13，测量仪上盖14，显示模块15，电源开关16，电池17，把手端盖18，手把装饰19，大压盖Ⅱ20，采集板21，测量仪右半壳22，连接块23，右侧装饰条24，左侧装饰条25。测量柱5可在测量套9内来回滑动，且由导向柱8导向不发生旋转，测量柱5滑动时分别靠测量套9内凸台和套筒4的上端来限位，小压盖7内有内螺纹，测量套9下端有外螺纹，靠两者的螺纹连接小压盖7将套筒4和测量套9压紧，大压盖Ⅰ6和大压盖Ⅱ20均靠螺纹连接与测量模块外壳11连接固定，测量柱5顶端开有Ф3孔，将位移传感器10下端的伸缩杆插入测量柱5内，用螺钉将测量仪上盖14固定在测量模块外壳11上端，从而将位移传感器10固定。将整个测量模块用连接块23和螺钉12固定在测量仪左半壳1上，装上采集板21，盖上测量仪右半壳22，用螺钉将测量仪右半壳22与连接块23固定，将电池17与把手端盖18固定再装入测量仪内，将显示模块15与电源开关16固定在测量仪上盖14上，将测量仪上盖14和测量仪下盖2分别固定在测量仪左半壳1和测量仪右半壳22上，装上支脚3即可。

所述测量仪左半壳1和测量仪右半壳22也可以做成一体的，甚至测量仪左半壳1、测量仪右半壳22和测量仪下盖2也可以是一个整体。

每次测量前先用标准锪窝标定，再进行测量，测量柱5在测量标准锪窝时与被测锪窝时产生的相对位移即代表锪窝孔的深度变化，该变化传递给位移传感器10，由位移传感器10转成模拟信号，经数据采集系统处理，将结果显示在显示模块15上，即得出被测孔的误差。

该装置中位移传感器10的伸缩杆始终处于受压状态，这样移传感器10给测量柱5一个向下的作用力，使测量柱5的下端紧贴标准锪窝孔或被测锪窝孔，大大减小了测量误差。使用手持该测量仪时，先将该装置置于标准锪窝孔中，向下压紧，此时支脚3则紧贴在标准锪窝孔板的上表面，来自位移传感器10(伸缩杆轴肩处)的压力使得测量柱5紧贴于标准锪窝孔板上的锪窝孔，此时传感器输出一个模拟信号，以此信号为标准，再测量被测孔，经数据采集系统处理将结果显示在显示模块，如不在误差范围内则说明加工刀具已磨损严重应及时更换刀具。

处理器的处理步骤是，程序先开始，进行初始化，选择测量方式：相对值测量或绝对值测量，相对值测量过程为：测量基准孔，记录当前测量值并作为相对值测量的基准，然后进入被测孔的测量过程，如图6虚线框内所示，被测孔的信息经由A/D转换器转换，与基准值进行比对，解算出偏差值后，将偏差值显示在显示模块上，如果按下按键，存储数据，返回进入循环的开始，如果不按下按键，直接进入循环的开始；绝对值测量过程为：采集位移传感器的信号，经由A/D转换器转换、解算后显示测量结果，如果按下按键，存储数据，返回进入循环的开始，如果不按下按键，直接进入循环的开始，如图6所示，虚线框内为被测孔的测量过程流程图。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.一种数字式锪窝深度测量仪，其特征是，测量仪包括：支脚(3)，套筒(4)，测量柱(5)，大压盖Ⅰ(6)，小压盖(7)，导向柱(8)，测量套(9)，位移传感器(10)，测量模块外壳(11)，测量仪上盖(14)，显示模块(15)，大压盖Ⅱ(20)，采集板(21)，测量柱(5)装在测量套(9)的一端，测量套(9)上开有通孔，导向柱(8)插入测量套(9)的通孔内，导向柱(8)的伸出部分伸进测量柱(5)外壁的长圆孔槽内，套筒(4)套接在测量柱(5)上，套筒(4)通过小压盖(7)螺纹装在测量套(9)的端面，测量模块外壳(11)为有两个孔的空腔结构，位移传感器(10)置于测量模块外壳(11)的两个空腔中，测量套(9)装在测量模块外壳(11)其中一个空腔内，测量柱(5)置于测量套(9)内的顶端开孔与位移传感器(10)的伸缩杆直径一致，测量柱(5)置于测量套(9)外部部分的顶端形状与被测锪窝孔相对应，位移传感器(10)的伸缩杆插入测量柱(5)顶端孔内，大压盖Ⅰ(6)靠螺纹将小压盖(7)连接到测量模块外壳(11)一端的一个空腔内，大压盖Ⅱ(20)靠螺纹连接到测量模块外壳(11)相同端另一个空腔内，测量模块后盖(13)固定在测量模块外壳(11)另一端，形成一个完整的测量模块，整个测量模块置于测量仪外壳中并固定，套筒(4)与测量柱(5)的一端伸出外壳并与支脚(3)固定，支脚(3)的端面与外壳的端面接触；采集板(21)置于测量仪外壳内，显示模块(15)固定在测量仪上盖(14)上，位移传感器(10)的信号屏蔽线与采集板(21)连接，采集板(21)与显示模块(15)之间通过排线连接，采集板(21)包括AD转换器，处理器和存储模块，位移传感器(10)输出的模拟信号经由AD转换器转换成数字信号，数字信号由处理器计算得到位移传感器的位移量，存储到存储模块中，并由显示模块(15)显示结果，处理器的处理步骤是，程序先开始，进行初始化，选择测量方式：相对值测量或绝对值测量，A)相对值测量

a)测量基准孔，记录当前测量值并作为相对值测量的基准，

b)采集测量传感器测量的被测锪窝孔深度值，

c)将测得的锪窝孔深度值进行A/D转换，并与基准值进行比对；

d)解算被测锪窝孔深度值与基准值的偏差值，并将偏差值显示在显示模块上；

e)选择是否存储测量值，若选择否，直接做下一个锪窝孔的深度测量，直至完成所有锪窝孔的深度测量；若选择是，将数据存储后再做下一个锪窝孔的深度测量，直至完成所有锪窝孔的深度测量；

B)绝对值测量

a)采集位移传感器测量的被测锪窝孔深度值，

b)将测得的锪窝孔深度值进行A/D转换，

c)解算被测锪窝孔深度值并将深度值显示在显示模块上；

d)选择是否存储测量值，若选择否，直接做下一个锪窝孔的深度测量，直至完成所有锪窝孔的深度测量；若选择是，将数据存储后再做下一个锪窝孔的深度测量，直至完成所有锪窝孔的深度测量。

2.根据权利要求1所述的一种数字式锪窝深度测量仪，其特征是，所述的测量仪外壳是由左、右两个半壳组成，测量模块安装在测量仪左半壳上，连接块(23)置于测量模块上，螺钉(12)从连接块(23)孔内拧入测量仪左半壳(1)的螺纹孔内，采集板(21)卡在测量仪左半壳(1)的卡槽内，盖上测量仪右半壳(22)，用螺钉将测量仪右半壳(22)与连接块(23)固定。

3.根据权利要求1所述的一种数字式锪窝深度测量仪，其特征是，测量仪外壳分为机身和把手两部分，测量模块、采集板(21)、显示模块(15)均安装在机身部分，电池(17)与把手端盖(18)固定再装入测量仪把手内，将显示模块(15)与电源开关(16)固定在测量仪上盖(14)上，将测量仪上盖(14)和测量仪下盖(2)分别固定在测量仪左半壳(1)和测量仪右半壳(22)上。