本實(shí)用新型為精密測(cè)量領(lǐng)域，具體指一種面向錐面測(cè)量的角度規(guī)。

背景技術(shù)：

孔的錐面是一種非常常見的結(jié)構(gòu)，在加工、制造和裝配領(lǐng)域往往需要測(cè)量錐面的各項(xiàng)參數(shù)，以滿足各種技術(shù)要求，然而由于結(jié)構(gòu)限制，錐面的傾斜角度通常難以測(cè)量，或者測(cè)量方法比較復(fù)雜，尤其是在高精密領(lǐng)域，很難得到精度較高的值。與此同時(shí)，現(xiàn)有的測(cè)量方法主要是基于人工測(cè)量，人工計(jì)算，缺少一種自動(dòng)化測(cè)算方法。這種測(cè)量方式一方面增加了人工成本和時(shí)間成本，另一方面容易因?yàn)槿藶樵蛟斐蓽y(cè)量錯(cuò)誤。

現(xiàn)已有一些角度規(guī)裝置發(fā)明專利，其中大部分設(shè)計(jì)主要集中于機(jī)械結(jié)構(gòu)，應(yīng)用于一些專門場(chǎng)合。實(shí)用新型名稱“角度規(guī)”(專利申請(qǐng)?zhí)枺?01220415913.6)專注于節(jié)省加工工件中大量的校表和分中時(shí)間，也提高了工件的加工質(zhì)量；實(shí)用新型名稱“用于檢驗(yàn)鋼板樁的角度規(guī)”(專利申請(qǐng)?zhí)枺?01320061193.2)用于檢驗(yàn)鋼板樁的角度；實(shí)用新型名稱“活動(dòng)式可調(diào)節(jié)角度規(guī)”(專利申請(qǐng)?zhí)枺?00920250784.8)采用了測(cè)量板位置可調(diào)的結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了一規(guī)多用，專注于提高角度規(guī)的利用率，避免了角度規(guī)的堆積，避免了材料和場(chǎng)地的浪費(fèi)；實(shí)用新型名稱“一種混凝土試件垂直度角度規(guī)”(專利申請(qǐng)?zhí)枺?00820225405.5)專注于對(duì)混凝土試件相鄰面間夾角測(cè)量；發(fā)明專利“帶照明裝置的角度規(guī)”(專利申請(qǐng)?zhí)枺?01210096952.9)專注于在昏暗的環(huán)境下讀取角度規(guī)的刻度數(shù)據(jù)。然而，這些專利所涉及角度規(guī)均為純?nèi)斯y(cè)量裝置，且難以用于高精度場(chǎng)合。

隨著時(shí)代的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步，傳統(tǒng)的測(cè)量方法已經(jīng)不適用于現(xiàn)代化的智能制造領(lǐng)域，迫切需要一種，全自動(dòng)，高精度的角度規(guī)裝置來(lái)對(duì)錐面進(jìn)行測(cè)量，從而提高測(cè)量精度和測(cè)量效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型提供了一種面向錐面測(cè)量的角度規(guī)，專門面向孔狀工件的錐面部分測(cè)量，可以用于測(cè)算錐面傾斜角度，錐面寬度以及直線度，能夠有效計(jì)算錐面的角度、寬度和直線度，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)測(cè)算，并且具有很高的精度，從而減少人為因素造成的誤差。

本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案：一種面向錐面測(cè)量的角度規(guī)，主要包括交叉氣動(dòng)測(cè)頭、氣動(dòng)測(cè)頭、電動(dòng)測(cè)頭、規(guī)體罩、絲桿、電機(jī)、過渡板、手柄、耐扭式電線固定頭、直柄傳感器、夾緊塊、接近開關(guān)、感應(yīng)器套和楔形塊；其特征在于：耐扭式電線固定頭連接手柄，手柄連接規(guī)體罩，所述手柄和規(guī)體罩內(nèi)置空腔，手柄和規(guī)體罩的空腔聯(lián)通，所述氣動(dòng)測(cè)頭、電動(dòng)測(cè)頭、絲桿、電機(jī)、過渡板、直柄傳感器、夾緊塊、接近開關(guān)、感應(yīng)器套和楔形塊設(shè)置在手柄和規(guī)體罩內(nèi)，規(guī)體罩下端設(shè)置連接角度規(guī)裝置軸，角度規(guī)裝置軸底部設(shè)有四個(gè)交叉氣動(dòng)測(cè)頭，角度規(guī)裝置軸尾端連接絲桿，絲桿上設(shè)有氣動(dòng)測(cè)頭，氣動(dòng)測(cè)頭上設(shè)有電動(dòng)測(cè)頭，絲桿頂端連接電機(jī)，所述絲桿中間連接有楔形塊，楔形塊一側(cè)設(shè)有感應(yīng)器套，感應(yīng)器套連接接近開關(guān)，楔形塊頂端放置直柄傳感器，直柄傳感器左右二側(cè)設(shè)置有過渡板和夾緊塊。

本實(shí)用新型所述交叉氣動(dòng)測(cè)頭有四個(gè)，分別為交叉氣動(dòng)測(cè)頭T₁、交叉氣動(dòng)測(cè)頭T₂、交叉氣動(dòng)測(cè)頭T₃、交叉氣動(dòng)測(cè)頭T₄，位于角度規(guī)裝置軸的底部，T₁和T₂位于同一高度，T₃和T₄位于同一高度，兩者相距一定距離，用于測(cè)算角度規(guī)裝置軸的偏轉(zhuǎn)角，測(cè)算方法為：得到軸上半部分的偏心距，和軸下半部分的偏心距，兩者相減，然后再利用三角函數(shù)關(guān)系求得偏轉(zhuǎn)角。

本實(shí)用新型所述電動(dòng)測(cè)頭T₆平行于與豎直方向偏移45°的直線，氣動(dòng)測(cè)頭T₅垂直于T₆方向，氣動(dòng)測(cè)頭T₅設(shè)置在絲桿上，電機(jī)帶動(dòng)絲桿使得T₆沿軸線往返，T₅沿垂直軸線方向隨著T₆往返。

本實(shí)用新型所述測(cè)量模塊上方有一接觸開關(guān)，上面套有感應(yīng)器套，電機(jī)帶動(dòng)測(cè)頭T₆返回時(shí)，當(dāng)接近開關(guān)感應(yīng)到測(cè)頭上方的金屬物體時(shí)，觸發(fā)接近開關(guān)，發(fā)送I/O信號(hào)使電機(jī)停止。

本實(shí)用新型所述角度規(guī)里有一楔形塊由絲桿帶動(dòng)，電機(jī)帶動(dòng)絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)帶動(dòng)楔形塊移動(dòng)，直柄位移傳感器放置于楔形塊上，從而使得傳感器上下運(yùn)動(dòng)。

一種面向錐面測(cè)量的角度規(guī)的測(cè)量方法，其特征在于：

(1)測(cè)量時(shí)，將角度規(guī)豎直放置于孔中，并將氣動(dòng)測(cè)頭T₅和電動(dòng)測(cè)頭T₆所在模塊高度調(diào)整到錐面底部，啟動(dòng)該裝置；

(2)根據(jù)交叉氣動(dòng)測(cè)頭T₁、交叉氣動(dòng)測(cè)頭T₂、交叉氣動(dòng)測(cè)頭T₃、交叉氣動(dòng)測(cè)頭T₄的位移反饋得到軸線到孔兩側(cè)的距離，從而計(jì)算得角度規(guī)裝置軸線的偏 轉(zhuǎn)角，然后電機(jī)帶動(dòng)電動(dòng)測(cè)頭T₆沿著豎直偏移45°方向從錐面底部向上攀升；

(3)與此同時(shí)，氣動(dòng)測(cè)頭T₅沿著垂直于電動(dòng)測(cè)頭T₆的方向連續(xù)快速上下運(yùn)動(dòng)，從而記錄下錐面上連續(xù)點(diǎn)的坐標(biāo)位置，并利用這些數(shù)據(jù)對(duì)錐面的傾斜角度，寬度和直線度進(jìn)行計(jì)算。

本實(shí)用新型所述錐面傾斜角度的測(cè)算方法為：

(1)電動(dòng)測(cè)頭T₆從錐面底部向上攀升，測(cè)頭T₅隨著T₆移動(dòng)的同時(shí)沿自身軸線快速上下運(yùn)動(dòng)，T₆軸線方向設(shè)為x軸，T₅軸線方向設(shè)為y軸；

(2)根據(jù)位移傳感器反饋數(shù)據(jù)可知錐面上連續(xù)點(diǎn)的坐標(biāo)位置，將連續(xù)點(diǎn)在坐標(biāo)軸上繪制，可得錐面形狀曲線，對(duì)錐面上連續(xù)點(diǎn)運(yùn)用最小二乘法擬合成一直線，得到直線的斜率，求得初步的斜面傾斜角；

(3)由于壓應(yīng)力等外部因素，所測(cè)錐面與相接壤錐面之間所繪圖形為弧線，且弧線處點(diǎn)對(duì)測(cè)量結(jié)果影響極小，所以最小二乘法擬合時(shí)忽略弧線上的點(diǎn)，結(jié)合角度規(guī)軸線的偏轉(zhuǎn)角可得斜面傾斜角。

本實(shí)用新型所述錐面寬度的測(cè)算方法為：

(1)找到所測(cè)錐面與相接壤錐面的分界線，在所繪坐標(biāo)軸上即為所測(cè)錐面曲線與接壤錐面曲線之交點(diǎn)，兩交點(diǎn)之間的距離即為錐面寬度，運(yùn)用最小二乘法將所測(cè)錐面上連續(xù)點(diǎn)和兩個(gè)接壤錐面上連續(xù)點(diǎn)分別擬合成三條直線；

(2)由于測(cè)頭T₅為球狀，且測(cè)頭運(yùn)動(dòng)方向不垂直于錐面，所以會(huì)產(chǎn)生系統(tǒng)誤差，即真實(shí)錐面位置在所繪錐面外部，需要進(jìn)行修正，修正方法為，設(shè)直線斜率為k，測(cè)頭半徑為r，則直線沿y軸向上平移r/cos(tan^-1k)，修正后得到新的三條直線，并得到兩個(gè)交點(diǎn)，兩交點(diǎn)距離即為錐面寬度。

本實(shí)用新型所述錐面直線度的測(cè)算方法為：將所測(cè)錐面上連續(xù)點(diǎn)中y軸方向數(shù)值最大的兩點(diǎn)相連，過y軸方向值最低的點(diǎn)作之前所連直線的平行線，兩平行線之間在y軸方向上的距離即為所測(cè)直線度，所有測(cè)量數(shù)據(jù)反饋到客戶端，客戶端編寫有計(jì)算程序進(jìn)行統(tǒng)一計(jì)算，得出最終值。

本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是：專門面向孔狀工件的錐面部分測(cè)量，可以用于測(cè)算錐面傾斜角度，錐面寬度以及直線度，能夠有效計(jì)算錐面的角度、寬度和直線度，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)測(cè)算，并且具有很高的精度，從而減少人為因素造成的誤差。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型的面向錐面測(cè)量的角度規(guī)的主視剖視圖。

圖2為本實(shí)用新型的面相錐面測(cè)量的角度規(guī)的測(cè)算流程圖。

在圖中，1、2、3、4為交叉氣動(dòng)測(cè)頭，5、氣動(dòng)測(cè)頭，6為電動(dòng)測(cè)頭，7為規(guī)體罩，8為絲桿，9為電機(jī)，10為過渡板，11為手柄，12為耐扭式電線固定頭，13為直柄傳感器，14為夾緊塊，15為接近開關(guān)，16為感應(yīng)器套，17為楔形塊。

具體實(shí)施方式

本實(shí)用新型提供了一種面向錐面測(cè)量的角度規(guī)，下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)闡述，以使本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和特征能更易于被理解。

如圖1所示，一種面向錐面測(cè)量的角度規(guī)，主要包括交叉氣動(dòng)測(cè)頭(1-4)、氣動(dòng)測(cè)頭5、電動(dòng)測(cè)頭6、規(guī)體罩7、絲桿8、電機(jī)9、過渡板10、手柄11、耐扭式電線固定頭12、直柄傳感器13、夾緊塊14、接近開關(guān)15、感應(yīng)器套16和楔形塊17；其特征在于：耐扭式電線固定頭12連接手柄11，手柄11連接規(guī)體罩7，所述手柄11和規(guī)體罩7內(nèi)置空腔，手柄11和規(guī)體罩7的空腔聯(lián)通，所述氣動(dòng)測(cè)頭5、電動(dòng)測(cè)頭6、絲桿8、電機(jī)9、過渡板10、直柄傳感器13、夾緊14塊、接近開關(guān)15、感應(yīng)器套16和楔形塊17設(shè)置在手柄11和規(guī)體罩7內(nèi)，規(guī)體罩7下端設(shè)置連接角度規(guī)裝置軸，角度規(guī)裝置軸底部設(shè)有四個(gè)交叉氣動(dòng)測(cè)頭(1-4)，角度規(guī)裝置軸尾端連接絲桿8，絲桿8上設(shè)有氣動(dòng)測(cè)頭5，氣動(dòng)測(cè)頭5上設(shè)有電動(dòng)測(cè)頭6，絲桿8頂端連接電機(jī)9，所述絲桿8中間連接有楔形塊17，楔形塊17一側(cè)設(shè)有感應(yīng)器套16，感應(yīng)器套16連接接近開關(guān)15，楔形塊17頂端放置直柄傳感器13，直柄傳感器13左右二側(cè)設(shè)置有過渡板10和夾緊塊14。

所示交叉氣動(dòng)測(cè)頭(1、2、3、4)用于測(cè)量角度規(guī)裝置軸線的偏轉(zhuǎn)角，測(cè)量時(shí)，將角度規(guī)豎直放置于孔中，根據(jù)交叉氣動(dòng)測(cè)頭(1、2、3、4)的位移反饋得到軸線到孔兩側(cè)的距離，從而計(jì)算得角度規(guī)裝置軸線的偏轉(zhuǎn)角。

氣動(dòng)測(cè)頭5和電動(dòng)測(cè)頭6為測(cè)量主體部分，電機(jī)9帶動(dòng)絲桿8轉(zhuǎn)動(dòng)，使得測(cè)頭6沿著豎直偏移45°方向從錐面底部向上攀升，與此同時(shí)，氣動(dòng)測(cè)頭5沿著垂直于測(cè)頭6的方向連續(xù)快速上下運(yùn)動(dòng)，楔形塊17帶動(dòng)直柄傳感器13沿著軸線移動(dòng)，從而記錄下錐面上連續(xù)點(diǎn)的坐標(biāo)位置。

耐扭式電線固定頭12用來(lái)固定和保護(hù)提供電源和傳輸信號(hào)的電線。接近開 關(guān)15和感應(yīng)器套16用于停止電機(jī)，當(dāng)接近開關(guān)上的感應(yīng)器套感應(yīng)到測(cè)頭上方的金屬物體時(shí)，觸發(fā)接近開關(guān)，發(fā)送I/0信號(hào)使電機(jī)停止。過渡板10隔絕電力傳輸中的發(fā)熱現(xiàn)象，接頭和電線相連接，用于供電和傳輸數(shù)據(jù)。

如圖1-2所示，下面以測(cè)量缸蓋為例具體說(shuō)明該角度規(guī)的測(cè)算方法：

(1)將角度規(guī)豎直放置于缸蓋孔中，并將測(cè)頭5和6所在模塊高度調(diào)整到錐面底部，啟動(dòng)該裝置，首先測(cè)量角度規(guī)裝置軸線的偏轉(zhuǎn)角，設(shè)測(cè)頭1，2，3，4測(cè)得距離分別為T₁，T₂，T₃，T₄，得到軸上半部分的偏心距，得到軸下半部分的偏心距，兩者相減得：

記T₁+T₄為P₁，T₂+T₃為P₂，則偏轉(zhuǎn)角其中d為T₁和T₃所在水平面的距離。

(2)測(cè)頭6從錐面底部向上攀升，測(cè)頭5隨著6移動(dòng)的同時(shí)沿自身軸線快速上下運(yùn)動(dòng)，測(cè)頭6軸線方向設(shè)為x軸，測(cè)頭5軸線方向設(shè)為y軸，根據(jù)位移傳感器反饋數(shù)據(jù)可知錐面上連續(xù)點(diǎn)的坐標(biāo)位置，將連續(xù)點(diǎn)在坐標(biāo)軸上繪制，可得錐面形狀曲線，對(duì)錐面上連續(xù)點(diǎn)運(yùn)用最小二乘法擬合成一直線，得到直線的斜率k，求得初步的斜面傾斜角β＝90°+tan^-1k，由于壓應(yīng)力等外部因素，所測(cè)錐面與相接壤錐面之間所繪圖形為弧線，且弧線處點(diǎn)對(duì)測(cè)量結(jié)果影響極小，所以最小二乘法擬合時(shí)忽略弧線上的點(diǎn)，結(jié)合角度規(guī)軸線的偏轉(zhuǎn)角可得斜面傾斜角為γ＝α+β。

(3)找到所測(cè)錐面與相接壤錐面的分界線，在所繪坐標(biāo)軸上即為所測(cè)錐面曲線與接壤錐面曲線之交點(diǎn)，兩交點(diǎn)之間的距離即為錐面寬度，運(yùn)用最小二乘法將所測(cè)錐面上連續(xù)點(diǎn)和兩個(gè)接壤錐面上連續(xù)點(diǎn)分別擬合成三條直線，由于測(cè)頭5為球狀，且測(cè)頭運(yùn)動(dòng)方向不垂直于錐面，所以會(huì)產(chǎn)生系統(tǒng)誤差，即真實(shí)錐面位置在所繪錐面外部，需要進(jìn)行修正，修正方法為，設(shè)直線斜率為k，測(cè)頭半徑為r，則直線沿y軸向上平移r/cos(tan^-1k)，修正后得到新的三條直線，并得到兩個(gè)交點(diǎn)，兩交點(diǎn)距離即為錐面寬度a。

(4)將所測(cè)錐面上連續(xù)點(diǎn)中y軸方向數(shù)值最大的兩點(diǎn)相連，過y軸方向值 最低的點(diǎn)作之前所連直線的平行線，兩平行線之間在y軸方向上的距離即為所測(cè)直線度。

以上所述為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施方式，并非對(duì)本實(shí)用新型作任何形式上的限制。需要說(shuō)明的是，在不背離本實(shí)用新型精神及其實(shí)質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員當(dāng)可根據(jù)本實(shí)用新型作出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些改變和變形都應(yīng)屬于本實(shí)用新型所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。

對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本實(shí)用新型不限于上述示范性實(shí)施例的細(xì)節(jié)，而且在不背離本實(shí)用新型的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型。因此，無(wú)論從哪一點(diǎn)來(lái)看，均應(yīng)將實(shí)施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本實(shí)用新型的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說(shuō)明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本實(shí)用新型內(nèi)。不應(yīng)將權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記視為限制所涉及的權(quán)利要求。

此外，應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說(shuō)明書按照實(shí)施方式加以描述，但并非每個(gè)實(shí)施方式僅包含一個(gè)獨(dú)立的技術(shù)方案，說(shuō)明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說(shuō)明書作為一個(gè)整體，各實(shí)施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實(shí)施方式。