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摘要：游标卡尺是一种常见的计量器具，被广泛应用于制造业、安装业和科研院所等国民经济的各个领域，游标卡尺检定结果的准确可靠是最关心的问题，本文研制了一款游标卡尺检定装置，它解决了传统的手工检定的方式存在的工作量大、效率低、精度低等缺点，整个检定过程可自动操作，节省人力，提高了检定效率，本游标卡尺检定装置可在计量检定机构广泛推广使用。
关键词：游标卡尺；检定装置；设计
1 概述
游标卡尺（简称卡尺）是一种测量长度、内外径、深度的量具，它是机械工业中使用最广泛、最重要的量具之一，被广泛应用于制造业、安装业和科研院所等国民经济的各个领域。游标卡尺由主尺和附在主尺上能滑动的游标两部分构成。游标卡尺的主尺和游标上有两副活动量爪，分别是内测量爪和外测量爪，内测量爪通常用来测量内径，外测量爪通常用来测量长度和外径；深度尺与游标尺连在一起，可以测槽和筒的深度。常用游标卡尺按其精度可分为 3 种：即 0.1毫米、0.05 毫米和 0.02 毫米的游标卡尺。因此，开展对游标卡尺的检定具有重要的经济效益和社会效益。
2 传统游标卡尺的检定问题及检定意义
游标卡尺的生产企业或计量检定部门需要对游标卡尺按照游标卡尺检定规程进行检定或校准。传统的游标卡尺检定方法是由检定人员手工完成的，检定人员一般使用标准量块进行检定，这种手工检定的方式存在着工作量大、效率低、精度低等缺点，并受人为误差影响导致其最终检定结果不够精确。因此，有必要研制一款游标卡尺自动检定装置，它可以提高计量检定机构的硬件水平，也可以提升计量检定行业的自动化水平，还可以减少落后检定设备的误差和实时监测环境的误差，最大限度地减少检定方法和检测人员造成的误差。
3 游标卡尺检定装置的设计
游标卡尺检定装置如图1-2所示，其中图1为游标卡尺检定装置的结构示意图，图2为游标卡尺检定装置的俯视图。图中：1-基座；2-移动平台；21-托架；22-第一驱动装置；31-夹持块；32-第二驱动装置；41-侧推气缸；42-挡块；43-下压气缸；5-光栅尺；6-图像采集装置；7-导向套；8-尺身；9-游标。
图1 游标卡尺检定装置的结构示意图
图2为本文一种文的俯视图
如图1和图2所示，本文的游标卡尺检定装置包括基座以及滑动设置在基座上的移动平台和设置在移动平台上用于固定游标卡尺尺身的第一夹具、设置在基座上用于固定游标卡尺游标的第二夹具、设置在基座上用于采集游标卡尺刻度图像的图像采集装置和作为检定标准的光栅尺。其中光栅尺包括滑动配合的指示光栅和标尺光栅，其中指示光栅固定在基座上，标尺光栅固定在移动平台上。基座上开设有凹槽，凹槽两侧形成凸台，图像采集装置为CCD（电荷耦合）摄像头，安装在凸台上的支撑柱上，处于凹槽的上方；沿凹槽的边缘设置有指示光栅。移动平台与基座滑动配合，安装在基座上的凹槽内，包括以下几个部分：与基座滑动配合用于放置游标卡尺的托架、固定于基座上的第一驱动装置以及与第一驱动装置相连以驱动托架滑动的第一传动装置，第一驱动装置驱动托架在凹槽内往复移动。托架上安装有第一夹具，包括：滑动安装在托架导向孔内的两个夹持块、固定于托架上的第二驱动装置以及与第二驱动装置相连以驱动两个夹持块相对滑动的第二传动装置，第二驱动装置驱动两个夹持块相向往复移动，两个夹持块可分别夹持尺身的头部和尾部，使尺身固定在托架上且平行于指示光栅的布置方向。本文中第一驱动装置和第二驱动装置为步进电机，第一传动装置和第二传动装置为丝杆。
为了便于尺身的固定，托架上还设置有卡尺导向套，在放置卡尺时，将尺身穿过导向套，由两个夹持块固定；托架上设置有用于检定尺身与指示光栅平行度的定位刻度线，各个相互平行的刻度线设置成不同的颜色，便于尺身平行度的测定。基座上还设置有第二夹具，用于固定游标卡尺的游标，使游标处于 CCD 摄像头的下方。第二夹具包括一个侧推气缸以及与侧推气缸相配合的挡块，侧推气缸 41与挡块设置在基座的凸台上，且分别位于游标的两侧，挡块上还安装有两个下压气缸。启动气缸，游标被气缸和挡块夹持在基座上。当移动平台在基座上滑动时，尺身和游标相对移动，游标指示一定的刻度，被CCD摄像头采集。
4 游标卡尺检定装置的工作原理
首先，将尺身尾部穿过导向套，放置在托架上，开启侧推气缸和下压气缸，压紧游标，再开启第二驱动装置，驱动两个夹持块相向移动，夹持固定尺身；开启第一驱动装置，驱动移动平台带动尺身移动，由 CCD 摄像头采集游标卡尺的图像数据，将尺身与定位刻度线对比，对尺身相对于指示光栅的平行度分析，进行平行度误差补偿；再往复移动移动平台，使游标处于尺身的不同刻度位，读取游标的示数，与光栅尺的示数进行对比，检定游标卡尺是否合格，完成了游标卡尺的检定。
5 结语
综上所述，本文采用精准度高的光栅尺代替检定用标准量块作为检定标准，提高了游标卡尺检定装置的精准度，并且整个检定过程可自动操作，节省人力，提高了检定效率，具有一定的推广价值和使用价值。
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作者简介：
张素珍，1973年09月，沭阳县综合检验检测中心，申报高级工程师，研究方向：定量包装检测，长度三大类检测。
论文作者:张素珍
论文发表刊物:《基层建设》2018年第4期
论文发表时间:2018/5/24
标签：装置论文; 基座论文; 游标论文; 气缸论文; 光栅论文; 托架论文; 凹槽论文; 《基层建设》2018年第4期论文;