智能圆弧半径测量仪的设计

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1、第10期机械设计与制造2009年10月MachineryDesign＆Manufacture51文章编号：1001-3997（2009）10-0051-02智能圆弧半径测量仪的设计*刘春荣（陕西理工学院，汉中723003）Intelligentcirculararcradiusmeasuringinstrument’sdesignLIUChun-rong（ShaanxiUniversityofTechnology，Hanzhong723003，China）

2、【摘要】介绍了圆弧半径弓弦法测量原理。利用此原理，基于容栅传感器和89C51单片机设计了测量内、外圆弧半径的智能测量仪，进行了误差分析，并提出了测量仪几何精度的设计原则。该测量仪测量范围宽，适用于加工现场快速测量，能满足一定精度的测量要求。关键词：圆弧半径；半径测量；测量仪；误差分析【Abstract】Introducedthecirculararcradiussurveyprinciplebasedonbowstringmethod.Usingthisprinciple，basedoncapacitivebarsensorandthe

3、89C51microcomputerdesigntheintelligentmeasuringinstrumentthatsurveyedtheinsideandoutsidecirculararcradius，hascarriedontheerroranalysis，andproposedthemeasuringinstrumentGDOPprincipleofdesign.Thismeasuringinstrumentmeasuringrangeiswide，issuitableinprocessesthescenerapidsurvey，cansatisfy

4、certainprecisionthesurveyrequest.Keywords：Circulararcradius；Radiussurvey；Measuringinstrument；Erroranalysis中图分类号：TH12文献标识码：A1引言时测量脚尖部划伤工件表面，以及因磨损造成测量误差，因此将A、B两测脚设计成可转动圆柱，测杆设计成球头杆。在机械零件的制造和检验中，经常会碰到无法用直接法测量的半径测量问题，如大圆、圆心角小于180

5、°的非完整圆，以及扇形齿轮等。在生产现场要准确、方便、快捷地测出这类零件的圆弧半径，是非常困难的。目前已有的测量方法主要有：圆弧样板测量法、卡尺法和弓弦法，基于这几种测量方法设计出来的测量装置都存在一定的不足和局限性。针对这些不足，将传感器技术、单片机技术、机械传动技术有机结合起来，设计圆弧半径智能测量仪，图1弓弦法测量原理图直接数显被测圆弧的半径值。该测量仪，实现了半径的无级测量、在线测量，具有结构简单、操作方便、测量范围大的特点，弥补了以往大圆及非完整圆半径测量方法的不足。2测量原理2.1圆弧半径“弓弦法”测量原理由几何知识知：不在一条直线上的三个点唯一确定一个圆，如图1所示。设被测

6、工件横截面圆周上有A、B、C三个点，C为AB弧段的中点，则有：L（a）外圆弧测量原量R2=（）2+（R-H）22HL2即：R=+（1）28H由此可见：当圆弧的弦长L确定后，只要测出其固定弦的高度H，就可以间接获得被测弧的半径R，此方法即为“弓弦法”圆弧半径测量原理，如图1所示。2.2测量仪测量原理圆弧半径智能测量仪的基本原理是以上述“弓弦法”的测量（b）内圆弧测量原量原理为基础，如图2（a）、图2（b）所示。装置结构中，为了保证测量图2智能测量仪测量原理图时方便、快捷、可靠地找到被测零、工件的正截面，避免在线测量设两测量圆柱的半径为r，中心距为L，测杆的位移为H。根＊来稿日期：2008-

7、12-29＊基金项目：陕西省重点实验室资助（05JS15）52刘春荣：智能圆弧半径测量仪的设计第10期据几何关系可求得被测圆弧半径R。测量仪选用容栅位移传感器。容栅传感器具有好的抗干扰能由图2（a）可得：力；测量速度快；对环境要求不高；能防尘，对空气湿度不敏感；结（R+r）2=（L）2+（R-H+r）2构简单、小巧，易于安装，适用于测量仪使用。2则外圆弧半径的计算公式为：容栅位移传感器由动栅板和定栅板两部分组成，利用鉴相原L2+4H