外径尺寸、锥度、倾角综合实验测量装置制造方法
【专利摘要】一种外径尺寸、锥度、倾角综合实验测量装置，包括有底板，在底板上设置有彩色线阵CCD相机、远心照明光源以及设置在所述彩色线阵CCD相机和远心照明光源之间的具有标准尺寸与过渡式倾角尺寸的被测件，其中，彩色线阵CCD相机通过连接器连接对应于被测件的成像物镜，底板的下部还设置有与彩色线阵CCD相机电连接，用于驱动彩色线阵CCD相机和采集彩色线阵CCD相机所摄图像的电路板。被测件是由三个不同标准尺寸的第一圆柱体、第二圆柱体、第三圆柱体，以及一体形成在第一圆柱体和第二圆柱体之间的第一锥体以及一体形成在第二圆柱体和第三圆柱体之间的第二锥体共同构成的一个整体。本实用新型结构简单，便于制作和使用，可以省大量实验设备。
【专利说明】外径尺寸、锥度、倾角综合实验测量装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种实验测量方法。特别是涉及一种用于教学的外径尺寸、锥度、倾角综合实验测量装置。
【背景技术】
[0002]在教学中，实验课对于任何专业都是一门不可缺少的教学环节。学生可以通过实验加深理解课堂所学理论知识的理解和记忆，通过实验也可以激发学生对学习课堂知识的兴趣，开发学生的创造性的思维，从而达到培养学生动脑思维、动手调试和创新设计的能力。
[0003]目前，用于实物外部形状尺寸测量实验的测量装置，大都是一种装置只能完成一种外部尺寸的测量，如果要对一件工件几何尺寸的高精度实验测量，如外径尺寸、锥度、倾角等，就需要使用至少3种测量装置。从而产生测量装置占用空间大，测量繁琐，测量精度低等问题。
【发明内容】
[0004]本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种能够同时完成工件的外径尺寸的精密测量、工件锥度的测量与工件倾角度的测量实验与标定工作的外径尺寸、锥度、倾角综合实验测量装置。
[0005]本实用新型所采用的技术方案是:一种外径尺寸、锥度、倾角综合实验测量装置，包括有底板，在底板上设置有彩色线阵CCD相机、远心照明光源以及设置在所述彩色线阵CXD相机和远心照明光源之间的具有标准尺寸与过渡式倾角尺寸的被测件，其中，所述的彩色线阵CCD相机通过连接器连接对应于被测件的成像物镜，所述的底板的下部还设置有与所述的彩色线阵CCD相机电连接，用于驱动彩色线阵CCD相机和采集彩色线阵CCD相机所摄图像的电路板。
[0006]所述的被测件是由三个不同标准尺寸的第一圆柱体、第二圆柱体、第三圆柱体，以及一体形成在第一圆柱体和第二圆柱体之间的第一锥体以及一体形成在第二圆柱体和第三圆柱体之间的第二锥体共同构成的一个整体。
[0007]所述的被测件是通过一个调整座设置在所述的底板上。
[0008]所述的远心照明光源是通过支架设置在所述的底板上。
[0009]所述的电路板上设置有:分别对应连接所述的彩色线阵CCD相机中的第一单元阵列和第二单元阵列的信号输入端的第一驱动电路和第二驱动电路，连接在所述第一单元阵列信号输出端的第一 A/D数据采集电路和连接在所述第二单元阵列信号输出端的第二 A/D数据采集电路，连接在所述第一 A/D数据采集电路信号输出端的第一存储单元和连接在所述第二 A/D数据采集电路信号输出端的第二存储单元，以及分别连接所述的第一驱动电路、第二驱动电路、第一 A/D数据采集电路、第二 A/D数据采集电路、第一存储单元和第二存储单元的单片机。
[0010]所述的单片机还通过通讯接口连接上位机。
[0011]本实用新型的外径尺寸、锥度、倾角综合实验测量装置，结构简单，便于制作和使用，可以省大量实验设备。本实用新型具有如下特点:
[0012]1、本测试装置中使用的“被测件”是创新设计，它有两个不同角度的锥度，有3个不同尺寸的外径，还有两段“过渡尺寸”，能够为实验者提供更多的测量量。
[0013]2、实验者可以用中间外径尺寸为校准基准，用另外两个已知外径校验被测系统的误差、畸变与系统的测量范围。
[0014]3、“被测件”最长部分为装校与高度调整部分，以便完成各个测量位的调整。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1是本实用新型的整体结构示意图；
[0016]图2是本实用新型的测量原理图；
[0017]图3是本实用新型的控制电路框图。
[0018]图中
[0019]1:彩色线阵CCD相机2:连接器
[0020]3:成像物镜4:底板
[0021]5:被测件6:远心照明光源
[0022]7:调整座8:支架
[0023]9:第一驱动电路10:第二驱动电路
[0024]11:第一 A/D数据采集电路12:第二 A/D数据采集电路
[0025]13:第一存储单元14:第二存储单元
[0026]15:单片机101:第一单元阵列
[0027]102:第二单元阵列
【具体实施方式】
[0028]下面结合实施例和附图对本实用新型的外径尺寸、锥度、倾角综合实验测量装置做出详细说明。
[0029]如图1所示，本实用新型的外径尺寸、锥度、倾角综合实验测量装置，包括有底板4，在底板4上设置有彩色线阵CXD相机1、远心照明光源6以及设置在所述彩色线阵CXD相机I和远心照明光源6之间的具有3种标准尺寸与2种过渡式倾角尺寸的被测件5，其中，所述的彩色线阵CCD相机I通过连接器2连接对应于被测件5的成像物镜3，所述的被测件5是通过一个调整座7设置在所述的底板4上，所述的远心照明光源6是通过支架8设置在所述的底板4上。所述的底板4的下部还设置有与所述的彩色线阵CCD相机I电连接，用于驱动彩色线阵CCD相机I和采集彩色线阵CCD相机I所摄图像的电路板。
[0030]如图2所示，所述的被测件5是由三个不同标准尺寸的第一圆柱体、第二圆柱体、第三圆柱体，以及一体形成在第一圆柱体21和第二圆柱体之间的第一锥体以及一体形成在第二圆柱体和第三圆柱体之间的第二锥体共同构成的一个整体。
[0031 ] 远心照明光源6发出的近似平行光将被测件5的锥面向彩色线阵CXD相机I投影，彩色线阵CCD相机I的成像物镜3将其像成在彩色线阵CCD相机上，由于彩色线阵CCD相机的R、G、B敏感阵列排列方向垂直于被测件5的轴线，因此，锥面图像在彩色线阵CCD相机各色像元阵列上的像的宽度是不同的，每色阵列都能够测量出其像的尺寸，而每色阵列之间垂直方向具有确定的间距，为此，根据“勾股定理”可以测量出锥面像的倾角。因成像物镜为线性光学系统，具有物与像的相似关系，因此，可以测得被测试件的倾斜角与锥度。
[0032]当倾角为O时，任何色彩阵列测得被测件像的尺寸，由于光电测量系统的光学放大倍率可以标定，因此，系统此时测得的是圆柱部分的直径。所以该系统能够测量被测件的外径尺寸、锥度与倾角。
[0033]如图3所示，所述的电路板上设置有:分别对应连接所述的彩色线阵CCD相机I中的第一单元阵列101和第二单元阵列102的信号输入端的第一驱动电路9和第二驱动电路10，连接在所述第一单元阵列101信号输出端的第一 A/D数据采集电路11和连接在所述第二单元阵列102信号输出端的第二 A/D数据采集电路12，连接在所述第一 A/D数据采集电路11信号输出端的第一存储单元13和连接在所述第二 A/D数据采集电路12信号输出端的第二存储单元14，以及分别连接所述的第一驱动电路9、第二驱动电路10、第一 A/D数据采集电路11、第二 A/D数据采集电路12、第一存储单元13和第二存储单元14的单片机15。所述的单片机15还可以通过通讯接口连接上位机，如通过USB总线端口连接上位机。
[0034]在本实施例中，所述的彩色线阵CCD相机的型号可以选择TCD2252D相机或T⑶2561D相机或ILX524等任意型号的3行或4行并行排列的彩色线阵CXD相机。所述的第一驱动电路9和第二驱动电路10可以采用型号为由74HC04或HC08或HCOO的芯片；所述的第一 A/D数据采集电路11和第二 A/D数据采集电路12可以采用型号为AD8031或AD8041等高速A/D转换芯片；所述的第一存储单元13和第二存储单元14可以采用型号为SR6264或单片机内置存储器等构成；所述的单片机15可以采用型号为AT89C52或AT89S53或AT89LV55的芯片。
[0035]第一单元阵列101和第二单元阵列102分别为彩色线阵CXD相机的两行每个单元阵列，可以采用分离距离最远的两种颜色的阵列，也可以采用同型号并列封装的独立线阵CCD器件代替。第一驱动电路9和第二驱动电路10为第一单元阵列101和第二单元阵列102提供驱动脉冲，使第一单元阵列101和第二单元阵列102能够输出载有被测件5形位信息的时序信号，第一 A/D数据采集电路11和第二 A/D数据采集电路12，将第一单元阵列101和第二单元阵列102输出的时序信号转换成数字信号分别存储于第一存储单元13和第二存储单元14，第一驱动电路9和第二驱动电路10为单片机15提供行与像元同步信号，用于单片机启动第一 A/D数据采集电路11和第二 A/D数据采集电路12并控制第一存储单元13和第二存储单元14，并且在一行结束后第一存储单元13和第二存储单元14把数据传输到单片机内存，单片机可以在计算软件操作下计算出被测物体的外径尺寸、锥度与物体倾斜角度等物理量。
【权利要求】
1.一种外径尺寸、锥度、倾角综合实验测量装置，包括有底板(4)，其特征在于，在底板(4)上设置有彩色线阵CCD相机(I)、远心照明光源(6)以及设置在所述彩色线阵CCD相机(I)和远心照明光源(6)之间的具有标准尺寸与过渡式倾角尺寸的被测件(5)，其中，所述的彩色线阵CCD相机(I)通过连接器(2)连接对应于被测件(5)的成像物镜(3)，所述的底板(4)的下部还设置有与所述的彩色线阵CCD相机(I)电连接，用于驱动彩色线阵CCD相机(I)和采集彩色线阵CCD相机(I)所摄图像的电路板。
2.根据权利要求1所述的外径尺寸、锥度、倾角综合实验测量装置，其特征在于，所述的被测件(5)是由三个不同标准尺寸的第一圆柱体、第二圆柱体、第三圆柱体，以及一体形成在第一圆柱体(21)和第二圆柱体(52)之间的第一锥体以及一体形成在第二圆柱体和第三圆柱体之间的第二锥体共同构成的一个整体。
3.根据权利要求1或2所述的外径尺寸、锥度、倾角综合实验测量装置，其特征在于，所述的被测件(5)是通过一个调整座(7)设置在所述的底板(4)上。
4.根据权利要求1所述的外径尺寸、锥度、倾角综合实验测量装置，其特征在于，所述的远心照明光源(6)是通过支架⑶设置在所述的底板⑷上。
5.根据权利要求1所述的外径尺寸、锥度、倾角综合实验测量装置，其特征在于，所述的电路板上设置有:分别对应连接所述的彩色线阵CCD相机(I)中的第一单元阵列(101)和第二单元阵列(102)的信号输入端的第一驱动电路(9)和第二驱动电路(10)，连接在所述第一单元阵列(101)信号输出端的第一 A/D数据采集电路(11)和连接在所述第二单元阵列(102)信号输出端的第二 A/D数据采集电路(12)，连接在所述第一 A/D数据采集电路(II)信号输出端的第一存储单元(13)和连接在所述第二A/D数据采集电路(12)信号输出端的第二存储单元(14)，以及分别连接所述的第一驱动电路(9)、第二驱动电路(10)、第一A/D数据采集电路(11)、第二 A/D数据采集电路(12)、第一存储单元(13)和第二存储单元(14)的单片机(15)。
6.根据权利要求5所述的外径尺寸、锥度、倾角综合实验测量装置，其特征在于，所述的单片机(15)还通过通讯接口连接上位机。
【文档编号】G01B11/08GK203929025SQ201420164702
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2014年4月4日 优先权日:2014年4月4日
【发明者】王庆有 申请人:天津麦威逊科技开发有限公司