一种多用途长度测量校准装置的设计

陈庆红

(中国特种飞行器研究所，湖北 荆门 448000)

0 引言

众所周知，当对千分尺的零件尺寸进行测量时，第一步是校准其零位，即为对零，第二步是测量零件尺寸，经过上面2步就能把零位中存在的误差消除掉，使测量更加准确。因为千分尺的结构特征，千分尺的测量范围会由于不一样的测量尺寸而不一样，几乎所有的千分尺都不能对零其本身，都要凭借其他工具来实现对零，除了规格是0～25 mm，测量的最终结果受量杆准确度来决定，对量杆进行校对的有关要求在JJF1088-2015中《大尺寸外径千分尺校准规范》与JJG21-2008中《干分尺检定规程》内有规定。

在之前固有的校准检定计量内，规定的规范与规程，对量杆的校对进行校准或检定，实施的地方应该是测长机或接触式干涉仪，当量杆的尺寸比较大并进行校对时，校准须在激光干涉仪或测长机中。

针对部分企业没能力或没必要购置大型测长精密仪器但又有测长需求的问题，研究了校准大尺寸量杆的方法，设计出一种可实现多用途精准校准的长度计量校准装置。

1 装置设计

在对装置进行设计时，选取的方法是集成创新，一要考虑校准大尺寸量杆的方法，选取比较测量法，即选取比较量杆的尺寸相同，选取量杆的数量是2支，这2支量杆分别是标准量杆与被测量杆，在进行比较时选取的仪器是DGS-6C型双通道数字电感测微仪，该仪器由中原自动化仪器研究所生产，量程为3挡，当量程挡是10 μm、100 μm时，所对应的分辨率分别为0.01 μm、0.1 μm，后者示值存在的误差为±0.5 μm。JJF1088—2015《大尺寸外径千分尺校准规范》中有关于技术性能参数方面的要求。当校对量杆时，其尺寸最大是3 000 mm，由于要把测量校对量杆的所有范围进行涵盖，在选择校准装置时，会选择把直线与平尺当作直线运动与基准的最根本的部件，而且选择的直线与平尺的长度是4 m，还要把检定钢卷尺与钢直尺在业务方面的有关需求也考虑进来，把球栅数显测量系统安装在根本部件中，而且该系统的高度是4 m，就是直接读取测量两者的纹尺。

2 装置结构

长度测量校准装置结构图如图1所示。在(2)机座中放置着(4)桥型平尺，桥型平尺的长度是4 m，把(1)橡胶隔振垫设置在地面和机座中，(3)细沙隔离了机座与桥型平尺，这样能够使测量不受外面振动所影响。把(5)直线导轨设置到平尺中，把(6)滑块设置到直线导轨中，滑块数量是4个，任意2个滑块的作用是支撑部件，支撑的主要是(8)量杆，剩余2个中的任意1个滑块的作用是移动部件，主要是测量量杆。把(11)2个二维滑台分别安装到支撑部件中，把(12)V形支撑块安装到二维滑台中，V形支撑块的主要作用是对量杆进行支撑。设计其测量部件，两端分别是移动端与固定端，而且移动端主要用于移动滑块，即使量杆的规格不同也能适应。把(7a)微型滑台安装在能够移动的滑台中，而且微型滑台是X向的，(9a)电感测微头的两端分别安装着微型滑台与固定端，而且固定在桥型平尺上，把(7b)X向的微型滑台安装在固定座中，把(9b)电感测微头安装在微型滑台中，(10)电感数显示器连接着电感测微头的信号线。把球栅测量系统安装在根本部件中，即为(14)球栅传感器测头、(13)电子图形放大仪安装在最后的滑块中，(16)球栅数显器与球栅传感器测头的信号线相连接，平尺中安装着(15)其球栅杆，主要作用是始终平行于直线导轨。(1)机脚减振垫的所有螺栓可以对整体的装置进行调整。从图1可以看出，直线导轨中安装的全部滑块，其滑动不受限制，在校准量杆过程中，球栅测量系统内最左端的滑块可以移动，并向左移动至边沿，那么剩余的行程可以用作校准与测量量杆，对钢直尺或钢卷尺进行校准与上面所述的道理相同，把剩余滑块向右移动至边沿，那么剩余行程可以校准与测量直尺，同理，该装置能实现多用途精准校准的长度计量校准。

图1 长度测量校准装置结构图

当结束调整所有技术参数与溯源器量后，下面的工作就是实施校准。V型块中放置着标准量杆，在量杆的2/9处设置支撑点，该处位置支撑点的作用是使量杆由于重力而发生的变形降低。把量杆进行放置后，对X向的滑台(7a)(7b)进性微调，并把测微头(9a)(9b)安装在适当的测量处，对二维滑台在Y向和Z向的调节旋钮(11Y)(11Z)进行调节，用标准量杆的真实值进行测量与验算，让显示器显示的值最大，示值(A1+B2)就会被获取并进行记录，同时，装置中获取的值即为标准量杆的真实值。把标准量杆卸下来，再安装被测量杆，对二维滑台在Y向和Z向的调节旋钮(11Y)、(11Z)进行调节，用标准量杆的真实值进行测量与验算，让显示器显示的值最大，示值(A1+B2)就会被获取并进行记录，同时，(A2+B2)-(A1+B1)>+δ就是被测量杆实际尺寸存在的偏差，δ代表的是尺寸偏差。针对钢直尺或钢卷尺的校准而言，其操作并不复杂，即在平尺上安装被测的钢直尺或钢卷尺，使直线导轨始终平行于尺，继而把尺中刻度线对准电子图形放大仪中的摄像头，经过屏幕查看，把摄像头对准的位置进行调整，让刻度线和屏幕标记线在同一条直线上，此时可以读出被测点的真实值，然后计算取得示值中的误差。

3 结语

经过实践操作与校准装置研究，设计出了新型的校准方法，和之前测量量杆的方法比较，该方法具有投资较少、测量成本低等优点。和之前测量钢直尺与钢卷尺的方法比较，该方法具有较好的循环性、便于读数，而且该校准装置可以多用途使用，进一步方便基层计量单位的长度计量校准。