同轴度校准装置的制作方法

1.本技术涉及校准工装领域，尤其涉及一种同轴度校准装置。


背景技术：

2.各种材料试验机出厂后都要进行同轴度校准，试验机维修后也要测量同轴度是否满足要求，一些进口的材料试验机也要定期进行同轴度校准，但是现如今对进口材料试验机进行美标的同轴度的校准困难。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本技术提出了一种同轴度校准装置，其由壳体和检测棒组成的校准装置针对试验机校准需求，满足了进口材料试验机的检定和美标同轴度的测量，且使用方便。
4.根据本技术的一方面，提供了一种同轴度校准装置，包括：
5.检测棒、配阻板、数据采集模块、溯源模块和壳体；
6.所述检测棒的外壁上固定有测量电阻应变片；
7.所述配阻板和所述数据采集模块均安装在所述壳体上；
8.所述配阻板上固定有配阻应变片组，所述配阻应变片组和所述测量电阻应变片电连接形成多个惠斯通全桥；
9.所述溯源模块的输入端适用于接入标准信号源，所述溯源模块的输出端与所述配阻应变片组和所述测量电阻应变片形成的所述惠斯通全桥的输出端电连接；
10.所述数据采集模块与所述惠斯通全桥的输出端电连接，用于采集并输出所述惠斯通全桥的电压ad值。
11.在一种可能的实现方式中，所述测量电阻应变片设有多个，多个所述测量电阻应变片沿所述检测棒的轴线方向设置有n层，每层所述测量电阻应变片沿所述检测棒的周向方向间隔设置有m个；
12.所述配阻应变片组的组数与所述测量电阻应变片的个数相匹配，所述配阻应变片组与所述测量电阻应变片一一对应的电连接。
13.在一种可能的实现方式中，所述测量电阻应变片设有三层，每层所述测量电阻应变片设置有四个；
14.相邻层的所述测量电阻应变片一一相对设置。
15.在一种可能的实现方式中，多个所述测量电阻应变片粘贴在所述检测棒的外壁上；
16.所述检测棒的垂直于轴线方向上的截面为圆形截面或者矩形截面。
17.在一种可能的实现方式中，还包括传感器插口，所述传感器插口固定安装在所述壳体上；
18.所述测量电阻应变片通过所述传感器插口电连接所述配阻应变片组。
19.在一种可能的实现方式中，还包括多个可调电阻，所述可调电阻的数量与所述测
量电阻应变片的数量相匹配；
20.所述可调电阻一一对应的串联至所述测量电阻应变片和所述配阻应变片组形成的所述惠斯通全桥中；
21.所述可调电阻均固定在所述壳体上。
22.在一种可能的实现方式中，所述溯源模块包括标定插口和拨码开关；
23.所述标定插口和所述拨码开关均安装在所述壳体上；
24.所述标定插口的输入端适用于接入所述标准信号源，所述标定插口的输出端与所述拨码开关的输入端电连接；
25.所述拨码开关设有多路输出端，所述拨码开关的多路输出端与所述测量电阻应变片和所述配阻应变片组形成的所述惠斯通全桥一一对应的电连接。
26.在一种可能的实现方式中，所述拨码开关为四层十二刀的波段开关。
27.在一种可能的实现方式中，还包括开关电源模块；
28.所述开关电源模块的输入端适用于连接电源，所述开关电源模块的输出端与所述数据采集模块电连接。
29.在一种可能的实现方式中，还包括人机界面；
30.所述数据采集模块包括放大电路和a/d转换电路，所述放大电路的输入端与所述多个所述惠斯通全桥的输出端电连接，所述放大电路的输出端与所述a/d转换电路的输入端电连接；
31.所述人机界面上配置有串口和处理器；
32.所述a/d转换电路的输出端与所述串口电连接，用于接收所述a/d转换电路发出的数字信号后在人机界面中进行显示；
33.所述处理器被配置为接收所述a/d转换电路发出的数字信号，并根据所述检测棒的截面进行形变量和同轴度的计算。
34.本技术实施例同轴度校准装置由检测棒和壳体组成，其中，壳体内部集成了配置板、溯源模块和数据采集模块。其中，在检测棒上固定测量电阻应变片，此处，应当指出的是，测量电阻应变片的固定方法与美标同轴度校准方法一致，并在配阻板上固定配阻应变片组，且测量电阻应变片与配阻应变片组形成惠斯通全桥电路。由此，检测棒上的测量电阻应变片的受力情况可以通过惠斯通全桥输出的电压的变化而获得，进而测出检测棒上测量电阻应变片对应电桥的变换量，并通过溯源模块将电压量溯源到应变量，来对惠斯通全桥的电桥系数进行标定。标定后的惠斯通全桥的电压经过数据采集模块进行采集，并将采集后的电压信号输出，之后可以根据输出后的电压进行同轴度和最大形变量的计算，由此，可以根据得到的同轴度进行同轴度的校准。本技术实施例将校准装置集成在了一个壳体和一个检测棒中，并针对试验机校准需求，满足了进口材料试验机的检定和美标同轴度的测量，且使用方便。
35.根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本技术的其它特征及方面将变得清楚。
附图说明
36.包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本技术的
示例性实施例、特征和方面，并且用于解释本技术的原理。
37.图1示出本技术实施例的同轴度校准装置的圆形截面的检测棒的结构图；
38.图2示出本技术实施例的同轴度校准装置的厚矩形截面的检测棒的结构图；
39.图3示出本技术实施例的同轴度校准装置的薄矩形截面的检测棒的结构图；
40.图4示出本技术实施例的同轴度校准装置的配阻板的结构图；
41.图5示出本技术实施例的同轴度校准装置的厚矩形截面的壳体的结构图。
具体实施方式
42.以下将参考附图详细说明本技术的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。
43.其中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明或简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
44.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
45.在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。
46.另外，为了更好的说明本技术，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本技术同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本技术的主旨。
47.图1示出本技术实施例的同轴度校准装置的圆形截面的检测棒的结构图。
48.图2示出本技术实施例的同轴度校准装置的厚矩形截面的检测棒的结构图。
49.图3示出本技术实施例的同轴度校准装置的薄矩形截面的检测棒的结构图。
50.图4示出本技术实施例的同轴度校准装置的配阻板的结构图。图5示出本技术实施例的同轴度校准装置的厚矩形截面的壳体的结构图。如图1、图2、图3、图4或图5所示，本技术实施例同轴度校准装置对材料试验机进行符合astme-1012同轴度校准方法的同轴度测量，即美标同轴度的校准的设备，该同轴度校准装置包括：检测棒100、配阻板200、数据采集模块、溯源模块500和壳体300，其中，检测棒100的外壁上固定有测量电阻应变片110，配置板和数据采集模块均安装在壳体300上。配置板上固定有配阻应变片组400，配阻应变片组400合测量电阻应变片110电连接，以形成多个惠斯通全桥。溯源模块500的输入端用于接入标准信号源，溯源模块500的输出端与配阻应变片组400和测量电阻应变片110形成的惠斯通全桥的输出端电连接。数据采集模块与惠斯通全桥的输出吊环电连接，用于采集并输出惠斯通全桥的电压ad值。
51.本技术实施例同轴度校准装置由检测棒100和壳体300组成，其中，壳体300内部集
成了配阻板200、溯源模块500和数据采集模块。其中，在检测棒100上固定测量电阻应变片110，此处，应当指出的是，测量电阻应变片110的固定方法与美标同轴度校准方法一致，并在配阻板200上固定配阻应变片组400，且测量电阻应变片110与配阻应变片组400形成惠斯通全桥电路。由此，检测棒100上的测量电阻应变片110的受力情况可以通过惠斯通全桥输出的电压的变化而获得，进而测出检测棒100上测量电阻应变片110对应电桥的变换量，并通过溯源模块500将电压量溯源到应变量，来对惠斯通全桥的电桥系数进行标定。标定后的惠斯通全桥的电压经过数据采集模块进行采集，并将采集后的电压信号输出，之后可以根据输出后的电压进行同轴度和最大形变量的计算，由此，可以根据得到的同轴度进行同轴度的校准。本技术实施例将校准装置集成在了一个壳体300和一个检测棒100中，并针对试验机校准需求，满足了进口材料试验机的检定和美标同轴度的测量，且使用方便。
52.在一种可能的实现方式中，测量电阻应变片110设有多个，多个测量电阻应变片110沿检测棒100的轴线方向设置有n层，每层测量电阻应变片110沿检测棒100的周向方向检测设置有m个。配阻应变片组400的组数与测量电阻应变片110的个数相匹配，配阻应变片组400与测量电阻应变片110一一对应的电连接。由此，更加的方便的检测棒100感受试验机上的受力情况，且符合美标同轴度的校准方法。
53.此处，应当指出的是，在一种可能的实现方式中，每个配阻应变片组400均设置有三个应变片单体，三个应变片单体并排设置，且依次电连接，并与测量电阻应变片110电连接，由此，形成惠斯通全桥电路。
54.此处，还应当指出的是，在一种可能的实现方式中，测量电阻应变片110和每个应变片单体的阻值均为350ω。
55.此处，还应当指出的是，在一种可能的实现方式中，多组配阻应变片组400阵列分布在配阻板200上。
56.此处，还应当指出的是，图1、图2和图3中，top代表检测棒100的顶部，标有top的图形为检测棒100的上部的横向剖面，bottom为检测棒100的底部，标有bottom的图形为检测棒100的底部的横向剖面，center为检测棒100的中部，标有center的图形为检测棒100的中部横向剖面图。此处的横向为垂直于检测棒100轴线的方向。
57.更近一步的，在一种可能的实现方式中，测量电阻应变片110设有三层，每层测量电阻应变片110设置有四个，四个测量电阻应变片110绕检测棒100的外壁周向设置，且相邻层的测量电阻应变片110一一对应设置。
58.此处，应当指出的是，在一种可能的实现方式中，当测量电阻应变片110为12个时，配阻应变片组400设置有12组，且12组配阻应变片组400呈四行三列式的矩形阵列分布。
59.更进一步的，在一种可能的实现方式中，多个测量电阻应变片110绕检测棒100的外壁粘贴在检测棒100的外壁上，且检测棒100的垂直轴线方向上的截面为圆形截面或者矩形截面。
60.此处，应当指出的是，在一种可能的实现方式中，当检测棒100在截面为圆形截面时，每层的四个测量电阻应变片110沿检测棒100的外壁圆周阵列分布。当检测棒100为厚矩形截面时，每层的四个测量电阻应变片110分别设置在每个面的中心位置处，此处，厚矩形截面其宽厚比小于3。当检测棒100为薄矩形截面时，每层的四个测量电阻应变片110两个为一组分别设置在两个宽面上，两个宽面上的测量电阻应变片110分布相对设置。此处，薄矩
形截面其宽厚比大于等于3。
61.此处，还应当指出的是，在一种可能的实现方式中，在粘贴测量电阻应变片110时需要使用砂纸将检测棒100的外壁进行打磨，由此方便测量电阻应变片110的使用胶水进行粘贴。
62.在一种可能的实现方式中，还包括传感器插口600，传感器插口600固定安装在壳体300上，测量电阻应变片110通过传感器插口600电连接配阻应变片组400。由此，方便了测量电阻应变片110和配阻应变片组400的电连接。
63.此处，应当指出的是，在一种可能的实现方式中，当测量电阻应变片110设置有多个时，多个测量电阻应变片110通过传感器插口600与多组配阻应变片组400一一对应的电连接。
64.在一种可能的实现方式中，还包括多个可调电阻700，可调电阻700的数量与测量电阻应变片110的数量相匹配。可调电阻700一一对应的串联至测量电阻应变片110和配阻应变片组400形成的所述惠斯通全桥中，且可调电阻700均固定在壳体300上。由此，可以通过可调电阻700来改变惠斯通全桥的电阻，从而改变桥路的输出电压，使得每个电桥的零点输出接近一致。
65.此处，应当指出的是，在一种可能的实现方式中，多个可调电阻700并排设置，多个可调电阻700的可调端均露出壳体300设置。
66.此处，还应当指出的是，在一种可能的实现方式中，壳体300包括外壳、面板和端盖，其中，外壳内有腔体且一端设置开口，端盖转动安装在外壳设置有开口的一端，且端盖与外壳的顶部开口相匹配。面板固定在外壳的开口一侧，且面板将外壳的开口覆盖设置，多个可调电阻700并配固定在面板上，可调电阻700的可调端均贯穿并伸出面板的朝向端盖一侧的板面设置。
67.此处，还应当指出的是，在一种可能的实现方式中，传感器插口600固定在面板上，且传感器插口600设置在并排设置的多个可调电阻700的旁侧。
68.在一种可能的实现方式中，溯源模块500包括标定插口510和拨码开关520，其中，标定插口510和拨码开关520均安装在壳体300上。标定插口510的输出端与拨码开关520的输入端电连接标定插口510的输入端适用于接入标准信号源。拨码开关520设置有多路输出端，拨码开关520的输出端的数量与惠斯通全桥的数量相同，且拨码开关520的多路输出端与测量电阻应变片110和配阻应变片组400形成的惠斯通全桥一一对应的电连接。由此，对电桥输出的电压进行溯源时，可以通过标定插口510接入标准信号源，并通过拨码开关520对每个一个电桥进行校准。
69.更进一步的，在一种可能的实现方式中，拨码开关520为四层十二刀的波段开关。
70.此处，还应当指出的是，在一种可能的实现方式中，标定插口510和拨码开关520均固定在面板上。
71.更进一步的，在一种可能的实现方式中，还包括开关电源模块，开关电源模块的输入端电连接电源，开关电源模块的输出端与数据采集模块电连接。由此，通过开关电源模块来对本技术实施例进行供电。
72.在一种可能的实现方式中，还包括人机界面900，数据采集模块包括放大电路和a/d转换电路，放大电路的输入端与多个惠斯通全桥的输出端电连接，放大电路的输出端与a/
d转换电路的输入端电连接。人机界面900上配置有串口和处理器，其中，a/d转换电路的输出端与串口电连接，用于接收a/d转换电路发出的数字信后先人机界面900中进行显示。处理器被配置为接收a/d转换电路发出的数字信号，并根据检测棒100的截面进行形变量和同轴度的计算，并将检定的结果以excel格式输出。由此，惠斯通全桥的输出电压经过放大和转换后的数字信后可以以标准modbus协议格式从串口输出，并人机界面900上的处理器通过串口读出数字信号后并显示在显示屏上。
73.此处，应当指出的是，在一种可能的实现方式中，串口为485串口。
74.此处，还应当指出的是，在一种可能的实现方式中，还包括usb插口800，且usb插口800与处理器电连接，由此能够进行检定结果的传输。
75.此处，还应当指出的是，在一种可能的实现方式中，人机界面900还与开关电源模块电连接。
76.此处，还应当指出的是，在一种可能的实现方式中，人机界面900的屏幕为触摸屏。
77.在一种可能的实现方式中，配阻板200为14
×
18cm的电路板210，电路板210上用螺钉固定一块厚4mm，尺寸为12
×
14cm大小的铝板220。配阻应变片组400粘贴在铝板220上，且在每组配阻应变片组400的下方设置接线孔，以便于接线。
78.本技术实施例同轴度校准装置分为检测棒100和壳体300两部分，其中，检测棒100用于安装在试验机上感受受力情况，检测棒100可以为圆形截面或者矩形截面。检测棒100为圆形截面时，测量电阻应变片110沿轴线方向设置有三组，每组电阻应变变设置有四个，且沿圆周以90
°
的等间距设置。当为矩形截面时，在每个面的中心位置设置一个，且上中下设置三层。当为薄矩形截面时，在宽面设置四个，且上中下设置三层。壳体300上设置有标定插口510、传感器插口600、拨码开关520、十二个可调电阻700、usb插口800、电源插口、配阻板200、开关电源模块、人机界面900、放大电路和a/d转换电路，其中，配阻板20014
×
18cm的电路板210，电路板210上用螺钉固定一块厚4mm，尺寸为12
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14cm大小的铝板220。十二组配阻应变片组400呈四行三列式的粘贴在铝板220上，且在每组配阻应变片组400的下方设置接线孔，以便于接线，且每组配阻应变片组400均设有3个应变片单体，三个应变片单体并排设置，并在每组配阻应变片组400的下方均开设有接线孔。检测棒100上的十二个测量电阻应变片110通过传感器插口600接入电桥与配阻板200上的十二个配阻应变片组400组成十二个惠斯通全桥。由此，检测棒100上每个测量电阻应变片110的受力情况就可以通过惠斯通全桥电路输出电压的变化而获得。每组电桥串联一个可调电阻700，可调电路的可调端均固定在壳体300的面板上，由此，可以通过可调电阻700来改变惠斯通全桥的电阻，从而改变桥路的输出电压，使每个电桥的零点输出接近一致。对电桥输出电压溯源时，通过标定插口510接入标准信号源，并通过拨码开关520对每一个电桥进行校准。开关电源模块通过电源插口进入电，为本技术实施例供电。放大电路和a/d转换电路对电桥输出电压进行发大和采集，然后将数字信号以标准modbus协议格式从485串口输出，人机界面900上的处理器通过读出数字信号并显示在人机界面900上，其可以对检测棒100进行十二次数据采集，并根据检测棒100的截面形状进行最大形变量和同轴度的计算。
79.以上已经描述了本技术的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨
在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。