[发明专利]高精度大圆弧半径测量仪及其测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种大圆弧半径测量仪，尤其是一种大尺寸内外圆弧半径测量仪的改进，同时设计使用该测量仪进行测量的方法，属于检测工具技术领域。

背景技术

为了在生产现场测量大尺寸内外圆弧半径，需要采用圆弧半径测量仪、多功能游标卡尺等专用工具。实践证明，现有此类测量工具都存在准确度不高的问题。通常，对于10米半径的大圆弧，测量误差至少有几个毫米。

发明人在进行了大量检索后发现，申请号为92205678.1的中国专利公开了一种大尺寸多功能检测仪，它是由指示表、导管、弓形架、活动测头和两个固定测头组成。该专利所揭示的大尺寸多功能检测仪采用“弦高法”原理测量大圆弧半径。即通过测量一段圆弧的弦长和弦高，计算得到大圆弧的半径。设被测圆弧直径为D，球形固定测量头直径为d，两球形固定测头中心点间的距离为L，由指示表测得的被测圆弧段中心点至两测量头中心连线的距离即弦高为h，则被测量内、外圆弧直径的计算公式如下：

(式一)

(式二)

由计算公式可知，上述检测仪测量大圆弧半径在进行现场测量时，参量结果的不确定度主要来源于四个方面：一是弦长L不准；二是弦高h不准；三是球形测头直径d不准；四是由于各种随机因素影响使读数不重复。

因此，上述检测仪的结构和测量原理存在以下主要缺陷：

1、两球形测量头中心距离即弦长L不易测准；

2、指示器应在两弦的中垂线上测量弦高，但固定式结构使得其定位准确度不高；

3、球形测头直径d不易测准；

4、测量者把持测量仪不稳造成高精度指示器示值频繁跳动；

5、固定式结构不利于精密调整和周期校准。

此外，其球形测头制造中要达到高精度比较困难，制造成本也相对较高；使用中的固定式球形测头存在无法克服自身磨损(特别是非均匀性磨损)的弊端，此外弓形架变形也会对测量结构产生不利影响。

发明内容

本发明的目的在于：针对以上现有技术存在的缺点，提出一种可以提高测量准确度的高精度大圆弧半径测量仪，同时给出其测量使用方法。

为了达到以上目的，本发明的高精度大圆弧半径测量仪包括拱形架、垂直安插在拱形架长度方向中央的指示表、安置在拱形架中部附近的水平泡，所述拱形架的两端分别装有测量头，所述测量头的下端成与拱形架长度方向垂直的水平刀刃形，所述拱形架的端面与测量头之间垫有可上下移位调节的楔形微调块。

使用时，按以下步骤进行测量：

1)、调节拱形架两端微调块的上下位置，使指示表下端的测量点恰好位于两测量头下端刃口水平连线的中央；

2)、测量两测量头刃口之间的水平距离(即弦长L)；

3)、通过观察拱形架上的水平泡，将测量仪以指示表下端垂直向下的方式，并依靠两端测量头下端的刀刃自立支撑在待测大圆弧上；

4)、用指示表测量待测大圆弧的弦高h；

5)、根据测得的弦长L和弦高h，按下式计算待测大圆弧的半径R：

R=L28h+h2]]>(式三)

在测量(10000±4)mm大圆弧半径，弦长L＝1m时，理论上：

现有技术由于使用中弦长随时间而变化以及测量仪的磨损和变形等因素的影响，圆柱形测量头的弦长测量误差不可能控制在±0.005mm以内，至少为±0.05mm；弦长的变化使得指示器不能在半径方向上测量，造成的弦高误差至少为±1μm(与指示器误差合并为±1.2μm)；手持抖动等使得测量重复性误差也不可能控制在±0.0005mm以内，根据经验至少为±0.02mm，测量不确定度计算如下：