CN115265355A - 平行度测量装置及其标定方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种平行度测量装置及其标定方法，该装置包括数据获取模块、数据分析模块和标定台；数据获取模块，包括电涡流位移传感器探头、延伸电缆和传感器安装框架；电涡流位移传感器探头两两成对，若干对电涡流位移传感器探头相背设置于传感器安装框架上；数据分析模块，包括电涡流位移传感器前置器、转换器和上位机；延伸电缆连接电涡流位移传感器探头与前置器；转换器完成电涡流位移传感器前置器与上位机的数据通信；上位机用于处理和分析电涡流位移传感器探头采集的数据，以获取待测两平面的平行度；标定台，包括相互平行的两个被测表面，两个被测表面之间的间距已知。本发明相较于人工测量既简化了测量流程又提高了测量精度。

Description

平行度测量装置及其标定方法

技术领域

本发明属于测量技术领域，具体涉及一种平行度测量装置及其标定方法。

背景技术

对于气囊隔振器垫片厚度测量，传统测量方式为人工测量，通过机械尺测量筏架下安装面与基座安装面的间距，减去气囊隔振器的高度，从而得到调整垫片厚度，主要测量工具为卡钳、千分尺、游标卡尺等。

目前实际测量方法是只测量位于安装面角落四点，然后通过三点成面的基本原理确定垫片的厚度尺寸，制作完毕后进行预安装，接着对垫片进行手工研磨加工，直至气囊隔振器安装满足低噪声安装要求。这种通过机械尺测量方法加工制作的调整垫片主要存在如下问题：①由于采用手工机械式测量，无法保证测量精度，调整垫片制作误差较大，影响筏架及设备安装；②由于调整垫片测量取样点只有四点，垫片安装面重构仅通过三点确定，无法保证调整垫片安装面与安装面的有效接触；③工人劳动强度大，效率低，而且极易出现错误。

因此，为了提高气囊安装质量和效率，设计一种能够自动测量平面间隙的平行度测量装置显得极为迫切和重要。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种平行度测量装置及其标定方法，解决平面间隙的自动准确测量问题。

本发明所采用的技术方案如下：

一种平行度测量装置，包括：数据获取模块、数据分析模块、标定台。其中：

数据获取模块，包括电涡流位移传感器探头、延伸电缆和传感器安装框架，用于采集数据。

数据分析模块，包括电涡流位移传感器前置器、电源、上位机和数据分析模块安装框架，用于将获取的数据进行处理得到测量和分析结果。

标定台，包括与待测平面材质相同的金属版面和螺栓，用于在对目标平面测量前获取补偿数据。

优选地，电涡流位移传感器探头通过两个螺母两个垫圈夹紧固定在传感器安装框架上。

优选地，传感器安装框架通过3D打印非金属材料，形成一体式的框架结构。

优选地，传感器安装框架有电涡流位移传感器探头安装孔共22个，上下两个板之间各11个，位置为上下对应为一组；四个承重柱位于数据获取模块四角；共22个支撑柱，每两个支撑柱位于一对探头安装孔左右；8个线缆固定孔位于数据获取模块四角。

优选地，承重柱应有螺栓安装孔，用于测量时固定数据获取模块。

优选地，标定台由两个高精度金属版面，四个全纹螺栓构成，通过螺母夹紧固定金属版面，用来调整标定台金属版面间隙。

优选地，数据分析模块的框架应能安装22个传感器前置器，用来处理整个传感器信号。

优选地，传感器的延伸电缆用来连接探头与前置器。

优选地，数据分析模块应包括一个RS232转RS485转换器，通过通信电缆连接上位机和转换器，实现上位机与电涡流位移传感器之间的通信。

优选地，数据分析模块的电源模块能将交流220V转化成直流12V，为电涡流位移传感器供电。

本发明还提供了一种平行度测量装置的标定方法，以便获得更精确的标定数据和测量结果，包括以下步骤：

步骤S1、将标定台放置在较为平整的地方；

步骤S2、将数据获取模块完全放入标定台；

步骤S3、打开电源，开启装置，获得每一组传感器的探头1到被测表面1的距离h₁，探头2到被测表面2的距离h₂；

步骤S4、已知标定台金属版面间隙H，则每组探头间的安装距离，即标定数据为h₃＝H-h₁-h₂。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

本发明通过安装11对电涡流位移传感器，测量每组传感器探头到金属被测物表面的距离，加上该组传感器探头间的距离，得出目标两平面间该测点的相对位置。电涡流位移传感器感应相对位置并处理成相应的电信号输出，因此具有灵敏度高、抗干扰能力强、非接触测量、响应速度快且不受油水等因素影响的优点。测量时，首先将数据获取模块放入标定台，按下电源键，获取标定数据即每组传感器探头间的距离；其次将数据获取模块放入目标平面，获取测量数据，在上位机的软件界面显示测量与分析结果。本装置的数据获取模块安装框架采用3D打印非金属材料形成一体式的框架结构，具有刚性好，轻便的优点，保障装置的使用性能；在使用上简单便携，相较于人工测量既简化了测量流程又提高了测量精度。

附图说明

图1为数据获取模块结构示意图；

图2为标定原理图。

图中：1-传感器安装框架，2-传感器探头，3-螺母，4-传感器安装孔，5-支撑柱，6-螺栓安装孔，7-传感器线缆固定孔，8-承重柱。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

本发明的目的在于提供一种平行度测量装置及其标定方法，通过传感器测量探头到被测平面的距离得出该测点两平面间的距离，从而计算出对称金属平面的平行度。

本发明实施例的平行度测量装置，如图1所示，包括数据获取模块、数据分析模块、标定台。数据获取模块包括传感器安装框架1和电涡流位移传感器探头2；传感器探头2通过螺母3穿过传感器探头安装孔4固定在传感器安装框架1上，传感器探头2左右有两个支撑柱5保持装置的刚性，传感器安装框架1应包括传感器线缆固定孔7、承重柱8；承重柱8应包含螺栓安装孔6，使用时通过螺栓固定数据获取模块。

如图2所示，本实施例还提供了一种平行度测量装置的标定方法，具体来说就是获取每组传感器探头间的距离h3，获取标定数据有如下步骤：

步骤S1、将标定台放置在较为平整的地方；

步骤S2、将数据获取模块完全放入标定台；

步骤S3、打开电源，开启装置，获得每一组传感器的探头1到被测表面1的距离h₁，探头2到被测表面2的距离h₂；

步骤S4、已知标定台金属版面间隙H，则每组探头间的安装距离，即标定数据为h₃＝H-h₁-h₂。

本发明的平行度测量装置的使用方法，包括如下内容：

将安装有11对电涡流位移传感器的数据获取模块放入标定台，按下电源键开启平行度测量装置，前置器通过延伸电缆为探头内线圈提供交变电流，在探头线圈周围形成一个磁场，位于磁场周围的导体激发出电涡流，电涡流与线圈的磁场方向相反，从而改变探头内线圈的阻抗值，此阻抗值与线圈到被测物体的距离直接相关；通过前置器电子线路的处理，将线圈阻抗的变化，即头部体线圈与金属导体的距离的变化转化成电压或电流的变化，计算出对应的距离值并处理成相应的电信号输出，通过转换器将RS232转为RS485，使用通信电缆连接转换器和上位机以传输信号。上位机的软件部分获得每一组传感器的探头1到被测表面1的距离h₁，探头2到被测表面2的距离h₂，已知标定台的标准高度H，即标定数据h₃＝H-h₁-h₂；再将数据获取模块放入待测两平面间进行测量，测量每一组传感器的探头1到被测表面1的距离h₁，探头2到被测表面2的距离h₂，得到该测点上两平面间隙H为：H＝h₁+h₂+h₃。

综上所述，本发明公开了一种平行度测量装置及其标定方法，用于解决自动化地测量两平面间的多点距离。该装置分为数据获取模块、数据分析模块、标定台三部分；同时提供了一种平行度测量装置的标定方法。测量目标平面前，将数据获取模块放入标定台，开启装置，将获取到的标定数据传入数据分析模块，保存数据；再将标定好的数据获取模块放入待测两平面间获取测量数据，将数据传输到数据分析模块进行处理，在数据分析模块的软件界面显示出测量数据和数据补偿后的分析结果。本装置的数据获取模块安装框架采用3D打印非金属材料形成一体式的框架结构，具有刚性好，轻便的优点，保障装置的使用性能；本发明在使用上操作简单、灵活方便；在结果上具有测量精度高、反应速度快的优点。

本领域的技术人员容易理解，以上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之内。

Claims (8)

1.一种平行度测量装置，其特征在于，该装置包括数据获取模块、数据分析模块和标定台；

数据获取模块，包括电涡流位移传感器探头、延伸电缆和传感器安装框架；电涡流位移传感器探头两两成对，若干对电涡流位移传感器探头相背设置于传感器安装框架上，用于采集数据；

数据分析模块，包括电涡流位移传感器前置器、转换器和上位机；延伸电缆连接电涡流位移传感器探头与电涡流位移传感器前置器；转换器完成电涡流位移传感器前置器与上位机的数据通信；上位机用于处理和分析电涡流位移传感器探头采集的数据，以获取待测两平面的平行度；

标定台，包括相互平行的两个被测表面，两个被测表面之间的间距已知；标定台用于对平行度测量装置进行标定，以获取电涡流位移传感器探头对之间的安装距离并传输给上位机。

2.根据权利要求1所述的平行度测量装置，其特征在于，传感器安装框架包括上安装板、下安装板、支撑柱和承重柱；上安装板和下安装板上设有相对的探头安装孔，用于安装成对的电涡流位移传感器探头；支撑柱位于相对的探头安装孔两侧且连接上安装板和下安装板，用于支撑上安装板和下安装板，承重柱位于下安装板四角，每个承重柱还设有一个螺栓定位孔，用于测量时固定传感器安装框架。

3.根据权利要求2所述的平行度测量装置，其特征在于，每个电涡流位移传感器探头均通过两个螺母和两个垫圈夹紧固定在探头安装孔处。

4.根据权利要求2所述的平行度测量装置，其特征在于，传感器安装框架是通过3d打印非金属材料而形成的一体式框架结构。

5.根据权利要求1所述的平行度测量装置，其特征在于，数据分析模块还包括数据分析模块安装框架，用于安装固定电涡流位移传感器前置器、转换器和上位机。

6.根据权利要求1所述的平行度测量装置，其特征在于，标定台包括两个高精度金属版面和四个全纹螺栓；通过全纹螺栓上的螺母夹紧固定金属版面来调整标定台两个金属版面之间的间距。

7.一种平行度测量装置的标定方法，用于对权利要求1至6中任意一项所述的平行度测量装置进行标定，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1、将标定台放置在较为平整的地方；

步骤S2、将数据获取模块放入标定台内；

步骤S3、获取每对电涡流位移传感器探头到标定台两个被测表面的距离h₁和h₂；

步骤S4、标定台两个被测表面之间的间距为H，则每对电涡流位移传感器探头间的安装距离，即标定数据为h₃＝H-h₁-h₂。

8.根据权利要求7所述的平行度测量装置的标定方法，其特征在于，测量时，将数据获取模块放入待测两平面间，获取每对电涡流位移传感器探头到两个待测表面的距离，将其与标定数据相加即可得到待测两平面的间距。

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