专利名称：互准测角仪及其测量方法
技术领域：
本发明涉及计量设备，是一种以采用光学方法为特征的用于计量物件角度或轴线准直度的计量设备及其测量方法。
在现有测量技术中，对形位公差中不平行度及不垂直度的测量通常以千分表及测棒作工具，用普通测量方法解决，但这种测量方法既麻烦，精度也低，例如，测量连杆两轴孔的中心不平行度时需在两轴孔中插入两根测棒，再用千分表来测量。当物件两被测面(线)相距甚远时，例如测量水平面内相距3M的两条箱体轴线的不平行度，要求精度达到≤0.02mm/M，现有测量技术中就无适当仪器，用通常的测量工具和方法就难以精确测量。经检索，未发现有与本发明同类的检测仪器和能对形位公差中不平行度及不垂直度作直接、精确(秒级)计量的测量方法。
本发明提供了一种新型的测量角度的设备及其测量方法，从而解决了水平方向各轴线、面、直线间夹角及不平行、不垂直度的测量手段。
本发明的基本构思是，利用测量仪器发出的光轴建立一条标准轴线或一个标准平面，通过测量两被测对象(轴线、直线、竖面等)与标准轴线或标准平面的夹角，即可求得被测对象间的夹角。实现这一构思的互准测角仪由测量头、测量读数系统、测座三部分组成。测座为六方体结构的磁性测座，其下底面上开有V形槽，测座的中心平面纵向通过该V形槽的尖顶;测量头包括光管、对中器和转盘，光管的水平回转轴线与转盘的中心轴线同轴。光管，对中器和转盘相对于测座作同步转动，转动转盘即能使光管作水平回转，其转动量由设置在转盘上的测量读数系统进行计量并显示读数。本发明中，测量读数系统可根据精度等级分别选用公知的游标系统、螺旋斜面系统、阿基米德螺旋系统或光栅系统等方式。
上述光管可以是平行光管，也可用激光光管。对于两被测面相距较近时，光管可用两个内孔中间穿入一根测棒的结构代替，内孔和测棒可以制成能精密动配合的任意形状。
本设计中，在磁性测座上还设置有两个互成直角、并与测座边相平行的两个水准仪，用以进行两个方向的水平度测量及调整仪器的角度。
利用上述互准测角对物件进行测量的方法为设物件的两个被测面为A面和B面，两者相距3M。在本方法中采用两台互准测角仪甲和乙，首先，把两台测角仪安放在同一根V型凸导轨上，将两光管的光轴调整到互相重合(或调整到同一垂直平面上，此平面与对中器的转动轴线重合)，并将测量读数装置的读数值均调到零位，然后，将测角仪甲、乙的磁性测座的一个侧面分别紧贴被测面A面和B面，并把磁性测座均调整到水平位置，再转动转盘，使测角仪甲(或乙)的光管对准测角仪乙(或甲)对中器的尖端(即使光管中心的米字线对准线对准对中器的尖端)，这时便能从测量读数系统中读出测角仪甲(或乙)光管的转动角度α(或β)，α角与β角的差值即为A面和B面间的不平行度。
本发明的优点是提供了一种直接、精确测量角度的测量手段。互准测角仪结构简单，测量方法简便，在现有加工技术条件下测角仪的精度能达到“秒级”水平，则被测对象的测量结果也达到“秒级”水平。由本发明的上述特点可知，本发明的使用范围较广，既可对加工中的工件进行在线测量，以控制工件加工精度，也可用于标准计量室作为计量设备;既可对中、小物件的形位进行测量，也可对大型物件的形位或不同物件的安装位置进行测量。
图1为本发明互准测角仪的主视示图。
图2为本发明互准测角仪的侧视图。
图3为本发明测试方法实例用的测量示意图。
现结合附图所示实施例对本发明作进一步说明参阅图1、图2。其中1为形如足球门架式的对中器，固定安装在转盘6上，此对中器横杆中央设置有对中锥2，(即对中锥2的锥轴线位于对中器1的对称平面内)。光管3通过位于对中器1两竖杆上的支撑架1架设在对中器下，光管3的中心轴4位于对中器2的对称平面上，该光管能绕支撑架1作俯仰摆动。转盘6底部设有转轴7，安装在磁性测座9的轴座8中，转盘6上装有测量读数系统10，它随转盘的转动显示出转盘6的转动量，由图1见，转动转盘6即能使光管3和对中器1相对磁性测座9作同步转动。在本实施例中，磁性测座9上装有两个互相垂直、并分别与测座侧边平行的水准仪5。磁性测座下底上开有V形槽16，该测座9的中心平面(即V形槽的纵向对称平面)通过轴座8、并与对中器的对称平面相重合。
由图2见，在本实施例中把磁性座9设计成两段，上段12的下底面为弧形，并装有弧形齿片13，下段15的上底面为与上段下底面相同的弧形，并装有调节蜗杆14，其目的是为便于调节磁性测座的水平位置。
图3为本发明测量方法的实施例。图中A、B表示物件17的两个相距5米的基准平面(垂直于水平面)。将两台在一根V型凸导轨上调整好标准平面的互准测角仪甲、乙的磁性测座侧面紧贴A面和B面，然后，使测角仪甲的光管光轴对准测角仪乙的对中锥，测角仪乙的光管光轴对准测角仪甲的对中锥，这时能从各自的测量读数系统中读出测角仪甲光管的光轴与两光管组成的标准平面的夹角α＝0°，测角仪乙光管的光轴与两光管组成的标准平面的夹角β＝15°，则角α与角β的差值15°即为A面与B面的夹角。
权利要求
1.一种用于精确测量物件被测对象(轴线、直线、竖面等)相对角度的互准测角仪，其特征为由呈六方体结构的磁性测座9，包括光管3、对中器1和转盘6的测量头及设置在转盘6中的测量读数系统10三部分组成，测座9下底面上开有V形槽16，光管3的回转轴线与对中器1和转盘6的转动中心轴同轴，装在磁性测座上，磁性测座9的中心平面纵向通过V形槽16的尖顶并与此测座上转轴7的轴线平面重合。
2.根据权利要求1所述的互准测角仪，其特征为磁性测座9上设置有两个互成直角，并与测座边相平行的两个水准仪5。
3.根据权利要求1或2所述的互准测角仪，其特征为所说测量读数系统10可以是游标系统、也可是螺旋斜面系统、阿基米德螺旋系统或光栅系统。
4.根据权利要求3所述的互准测角仪，其特征为所说光管3可以是平行光管，激光光管，也可用两个内孔中间穿入一根测棒的结构。
5.一种利用如权利要求1所述互准测角仪测量物体被测对象(轴线、直线、竖面)相对角度的测量方法，其特征为采用两台互准测角仪，首先，把两台测角仪安放在同一根V型凸导轨上，将两光管的光轴调整到同一垂直平面上，并将测量读数装置的读数值均调到零位，然后，将测角仪甲、乙的磁性测座的一个测面分别紧贴被测面A面和B面，并把磁性测座均调整到水平位置，再转动转盘使测角仪甲(或乙)的光管对准测角仪乙(或甲)对中器的尖端由两条光轴组成一个标准平面，测量此标准平面与被测对象的夹角，读出测量读数系统中的读数值。
全文摘要
本发明提供了一种用于计量物件角度或轴线准直度的计量设备及其测量方法。主要特点是利用本发明的测角仪发出的光轴建立一条标准轴线或标准平面，通过用本测角仪测量物件两被测对象与标准轴线或标准平面间的夹角，即可求得被测对象间的夹角。本发明测角仪结构简单，测量方法简便，测量精度能达到“秒”级水平。本发明既可用作在线测量设备，也可作标准计量设备，特别适用于精密机械加工、光学装调、造船、建筑安装等行业、铁路道轨平行性的高速动态检测等范围。
文档编号G01B11/26GK1044708SQ8910052
公开日1990年8月15日 申请日期1989年2月4日 优先权日1989年2月4日
发明者张建华 申请人:张建华