一种平面度及粗糙度检测记录仪及检测分析方法与流程

本发明涉及平面度及粗糙度检测技术领域，具体为一种平面度及粗糙度检测记录仪及检测分析方法。

背景技术：

平面度是指基片具有的宏观回凸高度相对理想平面的偏差；平面度是限制实际平面对其理想平面变动量的一项指标，用来控制被测实际平面的形状误差；

表面粗糙度是指加工表面具有的较小间距和微小峰谷的不平度，其两波峰或两波谷之间的距离（波距）很小（在1mm以下），它属于微观几何形状误差；表面粗糙度越小，则表面越光滑。

一般两个或以上精密件的配合都会对平面度及粗糙度有一定的要求，然而对产品平面度或粗糙度检测时，往往不能同时进行检测，并且不能边检测边实时记录，使得操作人员在进一步进行核对和修复时需要花费大量时间，甚至需要重新检测，导致工作效率比较低下。

因此，发明一种能够同时检测并实时记录平面度及粗糙度的检测记录装置成为当务之急。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明提出一种平面度及粗糙度检测记录仪及检测分析方法，本发明中，平面测量记录机构中分为测量装置、记录装置两部分，两者相配合，能够清晰的对待测平面的平面度及粗糙度进行检测并将检测情况实时记录储存，方便了检测资料的存档及查验研究，现场记录装置能够对待测平面的整体情况进行现场记录，方便操作人员快速识别凸起、凹陷点以及凸起、凹陷点的大体位置，大大提高了工人修复的效率，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种平面度及粗糙度检测记录仪，其特征在于，包括：安装架、基准面找准装置、平面测量记录机构、待测平面，所述安装架包括：基准面安装架与连接架，所述基准面安装架固定于待测平面的邻基准面或外置基准面，且与连接架转动连接；所述基准面找准装置包括：平行找准装置、垂直找准装置，所述平行找准装置固定于基准面安装架侧面，垂直找准装置安装于基准面安装架顶部；所述平面测量记录机构安装于连接架下方，其中包括：测量装置、记录装置，所述测量装置与待测平面活动接触，所述记录装置安装于连接架与测量装置之间。

优选地，所述平行找准装置包括：旋转伸缩气缸、平行测试板，所述旋转伸缩气缸固定设置于基准面安装架侧面且伸缩端安装有平行测试板，所述平行测试板接触部分均匀安装有多个压力感应器；

所述垂直找准装置包括：驱动电机、垂直测试板，所述驱动电机安装于基准面安装架顶部且输出端通过固定轴输出轴与平行找准齿轮固定连接，所述平行找准齿轮底部啮合有推进齿条，所述推进齿条滑动安装于基准面安装架顶部，所述垂直测试板固定于推进齿条靠近安装架固定面的一端，所述平行找准齿轮数量最少两个且均匀分布在输出端上，保证垂直测试板推进平稳，所述垂直测试板接触部分均匀安装有多个压力感应器。

进一步地，测量装置包括：固定安装轴、轴承、测量球，所述固定安装轴两端与连接架相固定，所述固定安装轴上均匀转动安装有数个轴承，所述轴承一侧设置有连接于固定安装轴与轴承之间的扭转弹簧，所述轴承设置有与传动变速齿轮相啮合的不完全轮齿，所述测量球与待测平面活动接触且转动连接有测量球杆，所述测量球杆连接于轴承与测量球之间，且所有测量球杆长度按序呈线性变化排列设置，最长的测量球杆连接的测量球与待测平面相对于轴承垂直距离最远的一点接触，最短的测量球杆连接的测量球与待测平面相对于轴承垂直距离最近的一点接触。

所述记录装置包括：记录电机、传送记录转轴、记录伸缩笔端；所述记录电机数量共两个，与连接架固接，所述记录电机输出端与传送记录转轴固接，两个传送记录转轴上安装有误差记录图纸，所述记录伸缩笔端的固定端与轴承固接，且与测量球杆呈一定角度；所述记录伸缩笔端的记录端与误差记录图纸相接触，且记录端设置为弹性伸缩机构，用于记录端与误差记录图纸实时接触，抵消记录伸缩笔端做弧形轨迹时的误差；所述记录伸缩笔端之间存在相对于误差记录图纸的高度差且在误差记录图纸上记录的图象呈上下均匀分布，其中两边缘记录伸缩笔端与误差记录图纸的上下两边缘的距离保证当误差达到误差极值时，记录伸缩笔端仍能记录；所述误差记录图纸上关于y轴的记录对应的图像信息为各个具体位置的测量球在滚动过程中相对待测平面平面度及粗糙度垂直检测的放大后路径，关于x轴的记录对应的图像信息为各个具体位置的测量球在滚动过程中相对待测平面平面度及粗糙度水平检测的放大后路径。

进一步地，所述轴承外圆周面固定设置有避开测量球杆和记录伸缩笔端的不完全齿轮，所述不完全齿轮上啮合设置有现场记录装置，用于测量球在待测平面上检测到凹凸不平点时进行现场实时记录。

进一步地，所述现场记录装置包括：传动变速齿轮、コ形标记组件；所述传动变速齿轮与连接架转动连接且啮合于轴承，所述传动变速齿轮轴心固定有传动转杆，所述传动转杆滑动设置于コ形标记组件。

优选地，所述コ形标记组件还包括：支撑支杆、标记伸缩笔端；所述支撑支杆初始位置与安装架固定面平行设置且支撑支杆设置有与传动转杆t形滑块配合的t形滑轨，所述传动转杆上下与支撑支杆之间设置有缓冲弹簧，所述支撑支杆上下两端安装有标记伸缩笔端，所述标记伸缩笔端与支撑支杆连接部分设置有弹性伸缩装置且笔尖朝向安装架固定面方向的标记面；所述标记伸缩笔端的笔尖端与标记面之间的距离不超过2mm。

优选地，所述连接架上设置安装有与误差记录图纸相接触的顶板，用于分担记录伸缩笔端对误差记录图纸的压力。

进一步地，所述基准面安装架固定面上设置有数个固定伸缩吸盘，所述固定伸缩吸盘设有轴向伸缩调节螺母，用于与邻基准面或外置基准面保持固定并进行与邻基准面的平行调节。

进一步地，所述基准面安装架包括：安装滑轨、连接滑块、驱动丝杠电机，所述驱动丝杠电机固定于安装滑轨的一端，且输出端固接有驱动丝杠，所述驱动丝杠与连接滑块螺纹配合并滑动连接，所述连接滑块数量至少一个，并与安装滑轨相配合，所述连接滑块与连接架顶部设置的配合安装头转动连接，所述连接滑块上固定安装有转动电机用于驱动连接架转动。

一种平面度及粗糙度检测记录仪的检测分析方法，其特征在于，

第一步，现场检测：

平面度及粗糙度检测记录仪首先通过固定伸缩吸盘固定于待测平面的邻面，通过平行找准装置中旋转伸缩气缸控制平行测试板贴合待测平面检测安装架是否与待测平面相平行并对固定伸缩吸盘进行上下微调；平行调整完成后，垂直找准装置中的驱动电机通过齿轮齿条驱动垂直测试板向前贴合待测平面的邻面，对固定伸缩吸盘进行前后调节，在对待测平面的邻面的基准找正完成后，开始对待测平面进行误差测量；

检测前通过旋转伸缩气缸将平行测试板旋转收缩，而后通过转动电机控制连接架转动至测量球与待测平面相接触，此时通过驱动丝杠电机驱动驱动丝杠进而带动连接滑块推动连接架在安装架的安装滑轨内匀速滑动，记录电机同时启动，测量球沿待测平面进行滚动，当遇到凸起/凹陷状误差时，测量球带动测量球杆转动，并通过轴承带动记录伸缩笔端在误差记录图纸进行记录，同时记录电机输出端带动传送记录转轴转动进而使误差记录图纸平移；所述轴承转动时带动传动变速齿轮进行转动，并带动传动转杆转动将标记伸缩笔端搭在所测量件上并划动进行标记；

第二步，图形分析：

首先通过对误差记录图纸上的图形进行分析，对凸起、凹陷两种误差进行图形描绘时分为上峰、下峰两种图形，通过调整误差记录图纸平移的速度来控制在误差记录图纸上的宽度，两者对应结合并通过连接滑块的行进速度即可确定在对应时间、位置上的误差情况并进行分析；

关于误差的放大计算方法，当遇到凸起/凹陷状误差，设定记录伸缩笔端总长为l，测量球杆长度为l，并通过误差记录图纸记录得出的峰值最高/低点到水平线上的距离为s1，,放大倍数为l/l，则实际误差峰值最高/低点计算为s1*l/l，设定误差记录图纸平移速度为v，经过凸起/凹陷状误差峰图的宽度为s2，此时设定连接滑块的行进速度为v1，放大倍数为v/v1，则可计算得实际凸起/凹陷点宽度为s2*v1/v；

通过误差记录图纸上记录的凸起/凹陷变化趋势可知，峰值最高/低点即为该凸起/凹陷的最高/低点，即中心点，由此可判断出该凸起/凹陷的中心点对应待测平面的具体位置；

此外，通过对误差记录图纸上每条曲线相对于基准线偏离的整体记录，可得知待测平面的平面度大小；

于此同时，根据现场记录装置在测试件上的记录可知，记录在下标记面的横线对应该待测平面横截面的上的凸起点，相反，记录在上标记面的横线对应该待测平面横截面的上的凹陷点；

根据误差记录图纸上的图形记录以及现场记录装置在测试件上的记录可快速找出对应待测平面上凸起/凹陷点的具体位置；

由此完成本发明平面度及粗糙度检测记录仪的检测与分析。

由于本发明采用了上述技术方案，本发明具有以下优点：

（1）本发明中通过采用平面测量记录机构，其中测量装置、记录装置两种装置相互配合，即满足了对平面平整度及粗糙度的测量与放大，又对检测结果进行了实时记录；在实际操作施工过程中，能够及时清楚的对平面进行检查修复及进行资料存档工作，且可根据误差图纸对凸起/凹陷点位置进行判定，极大地方便了测量工程师的计算工作；

（2）本发明中通过采用平行找准装置、垂直找准装置对安装架的固定安装进行找准，其中平行找准装置对安装滑轨的平行度与安装基准面进行比对调整，垂直找准装置对安装滑轨的垂直度与安装基准面进行比对调整，保证了安装架及安装滑轨的安装精度，进一步减小实验误差；

（3）本发明通过现场记录装置，能够在检测元件上进行检测误差时实现现场实时标记，方便操作人员快速识别凸起、凹陷点以及凸起、凹陷点的大体位置，大大提高了操作人员修复的效率；

（4）本发明通过将现场记录装置上的传动变速齿轮与轴承上的不完全轮齿设置鲜明的齿数比，实现了コ形标记组件的灵敏精密记录动作，保证了本发明现场记录装置的精密要求。

附图说明

图1为本发明现场检测三维示意图。

图2为本发明现场检测俯视投影示意图。

图3为本发明装配示意图。

图4为本发明前视投影装配示意图。

图5为本发明安装架与基准面找准装置装配示意图。

图6为本发明安装架、基准面找准装置与现场记录装置装配示意图。

图7为本发明平面测量记录机构与现场记录装置的装配示意图。

图8为本发明现场记录装置单独部件的装配示意图。

图9为本发明图7中a处放大示意图。

图10为图5中b处放大示意图。

图11为本发明另外一种实施例中的现场检测三维示意图。

图12为本发明误差记录图纸上的部分记录图像。

附图编号：1-安装架；2-基准面找准装置；3-平面测量记录机构；4-现场记录装置；5-待测平面；11-基准面安装架；12-连接架；21-平行找准装置；22-垂直找准装置；31-测量装置；32-记录装置；111-安装滑轨；112-连接滑块；113-转动电机；114-伸缩吸盘；115-驱动丝杠电机；116-驱动丝杠；121-顶板；122-配合安装头；211-旋转伸缩气缸；212-平行测试板；221-驱动电机；222-垂直测试板；223-平行找准齿轮；224-推进齿条；311-固定安装轴；312-轴承；313-测量球杆；314-测量球；315-扭转弹簧；321-记录电机；322-传送记录转轴；323-记录伸缩笔端；324-误差记录图纸；401-传动变速齿轮；402-コ形标记组件；403-传动转杆；4021-支撑支杆；4022-标记伸缩笔端。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明中的实施例中，本领域普通技术工作人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

请参阅图1至图10，本实施例用于检测工件上开设的较大宽度凹槽其中一个侧面的平面度和粗糙度，具体为：一种平面度及粗糙度检测记录仪，包括安装架1、基准面找准装置2、待测平面5，本实施例以待测平面5的外侧邻面作为安装基准面，安装架1包括：基准面安装架11与连接架12，所述基准面安装架11固定于安装基准面且与连接架12转动连接；基准面找准装置2包括：平行找准装置21、垂直找准装置22，平行找准装置21数量共有两个且固定于基准面安装架11两侧面，垂直找准装置22安装于基准面安装架11顶部；平面测量记录机构3安装于连接架12下方，其中包括：测量装置31、记录装置32，测量装置31与待测平面5活动接触，记录装置32安装于连接架12与测量装置31之间；

通过平行找准装置21、垂直找准装置22对本装置中的基准面安装架11安装进行校准校正，通过测量装置31、记录装置32对误差进行检测并实时记录。

本实施例的优先实施方案中，如图3、图4、图5、图10所示，平行找准装置21包括：旋转伸缩气缸211、平行测试板212，所述旋转伸缩气缸211固定设置于基准面安装架11侧面且伸缩端安装有平行测试板212，所述平行测试板212接触部分均匀安装有多个压力感应器；

为了能够快速且牢靠精准地调节基准面安装架11在基准面上的相对位置，基准面安装架11固定面上设置有五个固定伸缩吸盘114，所述固定伸缩吸盘114设有轴向伸缩调节螺母，用于与邻基准面保持固定并进行与邻基准面的平行调节；

垂直找准装置22包括：驱动电机221、垂直测试板222，驱动电机221安装于基准面安装架11顶部且输出端通过固定轴输出轴与平行找准齿轮223固定连接，平行找准齿轮223底部啮合有推进齿条224，推进齿条224滑动安装于基准面安装架11顶部，垂直测试板222固定于推进齿条224靠近安装架1固定面的一端，平行找准齿轮223数量有三个且均匀分布在输出端上，以保证垂直测试板222推进平稳，垂直测试板222接触部分每隔5cm安装一个压力感应器；

工作时，首先进行平行找准，经旋转伸缩气缸211对平行测试板212控制驱动至待测平面5的下方并与待测平面5进行贴合，其中经过压力感应器的感应进行平行度的安装调整；在经过平面找准后，继续进行垂直找准，通过驱动电机221驱动齿轮齿条结构推动垂直测试板222对安装基准面进行贴合，并通过垂直测试板222接触部分安装的多个压力感应器进行感应进行调整。

本实施例的实施方案中，如图2-5、图7、图9所示，测量装置31包括：固定安装轴311、轴承312、测量球314，所述固定安装轴311两端与连接架12相固定，所述固定安装轴311上每隔1mm转动安装有一个轴承312，轴承312一侧设置有连接于固定安装轴311与轴承312之间的扭转弹簧315，用于轴承312的复位，测量球314与待测平面5活动接触且转动连接有测量球杆313，测量球杆313连接于轴承312与测量球314之间，且所有测量球杆313长度按序呈线性变化排列设置，最长的测量球杆313连接的测量球314与待测平面5相对于轴承312垂直距离最远的一点接触，最短的测量球杆313连接的测量球314与待测平面5相对于轴承312垂直距离最近的一点接触；

记录装置32包括：记录电机321、传送记录转轴322、记录伸缩笔端323；所述记录电机321数量共两个，与连接架12固接，所述记录电机321输出端与传送记录转轴322固接，两个传送记录转轴322上安装有误差记录图纸324，记录伸缩笔端323整体呈l形，记录伸缩笔端323的固定端与轴承312固接，且记录伸缩笔端323记录端与测量球杆313平行，固定端与测量球杆313呈一定90度；记录伸缩笔端323的记录端与误差记录图纸324相接触，且记录端设置为弹性伸缩机构，用于记录端与误差记录图纸324实时接触，抵消记录伸缩笔端323做弧形轨迹时的误差；记录伸缩笔端323之间存在相对于误差记录图纸324的高度差且在误差记录图纸324上记录的图象呈上下均匀分布，其中两边缘记录伸缩笔端323与误差记录图纸324的上下两边缘的距离保证当误差达到误差极值时，记录伸缩笔端323仍能记录；

具体地，通过转动电机113控制连接架12转动至测量球314与待测平面5相接触，此时通过驱动丝杠电机115驱动驱动丝杠116进而带动连接滑块112推动连接架12，记录电机321同时启动，测量球314沿待测平面5进行滚动，当遇到凸起/凹陷状误差时，测量球314带动测量球杆313转动；通过轴承312带动记录伸缩笔端323在误差记录图纸324进行记录，同时记录电机321输出端带动传送记录转轴322转动进而使误差记录图纸324平移；轴承312转动时带动传动变速齿轮401进行转动，并带动传动转杆403转动将标记伸缩笔端4022搭在所测量件上并划动进行标记；

为了能够使误差记录图纸324上的图像轨迹更便于量取、分析，误差记录图纸324上关于y轴的记录对应的图像信息为各个具体位置的测量球314在滚动过程中相对待测平面5平面度及粗糙度垂直检测的放大后路径，关于x轴的记录对应的图像信息为各个具体位置的测量球314在滚动过程中相对待测平面5平面度及粗糙度水平检测的放大后路径。

本实施例中，由图3、图4、图7、图8可得，为了能够在现场工件上实时进行记录，轴承312外圆周面固定设置有避开测量球杆313和记录伸缩笔端323的不完全轮齿，该不完全齿轮上啮合设置有现场记录装置4，用于测量球314在待测平面5上检测到凹凸不平点时进行现场实时记录；

具体地，现场记录装置4包括：传动变速齿轮401、コ形标记组件402；传动变速齿轮401通过连接架12外延的连接竖板转动连接且与轴承312啮合，传动变速齿轮401轴心固定有传动转杆403，所述传动转杆403滑动设置于コ形标记组件402。

本实施例的一种具体实施方式中，由图8可得，コ形标记组件402还包括：支撑支杆4021、标记伸缩笔端4022；支撑支杆4021初始位置与安装架1固定面平行设置且支撑支杆4021设置有与传动转杆403的t形滑块配合的t形滑轨，以使得コ形标记组件402能够随传动转杆403转动；传动转杆403上下与支撑支杆4021之间设置有缓冲弹簧，在标记伸缩笔端4022接触测试件时能够缓冲撞击时产生的震动；支撑支杆4021上下两端安装有标记伸缩笔端4022，标记伸缩笔端4022与支撑支杆4021连接部分设置有弹性伸缩装置且笔尖朝向安装架1固定面方向的标记面；标记伸缩笔端（4022）的笔尖端与标记面之间的距离不超过2mm；

为了保证コ形标记组件402在测量球314检测过程中更加灵敏精密地动作，本实施例轴承312上的不完全轮齿与传动变速齿轮401的齿数比设为5：1，同时由于标记伸缩笔端4022的笔尖端与标记面之间的距离足够小，最终实现了コ形标记组件402的灵敏精密动作；

当感应到误差时，コ形标记组件402上的标记伸缩笔端4022能够转动并在测试件的相关面上做出标记，コ形标记组件402的弹性伸缩装置不仅能够满足支撑支杆4021做弧形运动时与测试件碰撞产生的冲击吸收，而且能够保证在标记伸缩笔端4022转动量较大时不受损。

本实施例的另一种实施，由图6可得，所述连接架12上设置安装有121与误差记录图纸324相接触的顶板121，用于分担记录伸缩笔端323对误差记录图纸324的压力。

本实施例的实施方案中，由图9可得，基准面安装架11包括：安装滑轨111、连接滑块112、驱动丝杠电机115，驱动丝杠电机115固定于安装滑轨111的一端，且输出端固接有驱动丝杠116，驱动丝杠116与连接滑块112螺纹配合并滑动连接，连接滑块112数量有两个，并与安装滑轨111相配合，保证在滑动过程中的平稳性，连接滑块112与连接架12顶部设置的配合安装头122转动连接，连接滑块112上固定安装有转动电机113用于驱动连接架12转动，保证测量球314与待测平面的接触。

实施例二：

如图11所示，本实施例用于检测工件上开设的较小宽度凹槽其中一个侧面的平面度和粗糙度，具体为：将コ形标记组件402中的标记伸缩笔端4022接触于检测工件凹槽的两侧同一平面基准面上，其他结构原理与上述相同，不再赘述。

本发明平面度及粗糙度检测记录仪的检测分析方法，具体如下：

第一步，现场检测：

平面度及粗糙度检测记录仪首先通过固定伸缩吸盘114固定于待测平面5的邻面（基准面），通过平行找准装置21中旋转伸缩气缸211控制平行测试板212贴合待测平面5以检测安装架11是否与待测平面5相平行，并对固定伸缩吸盘114进行上下微调；平行调整完成后，垂直找准装置22中的驱动电机221通过齿轮齿条驱动垂直测试板222向前贴合待测平面5的基准面，并对固定伸缩吸盘114进行前后调节，在对待测平面5的邻面的基准找正完成后，开始对待测平面5进行误差测量；

检测前通过旋转伸缩气缸211将平行测试板212旋转收缩，而后通过转动电机113控制连接架12转动至测量球314与待测平面5相接触，此时通过驱动丝杠电机115驱动驱动丝杠116进而带动连接滑块112推动连接架12在安装架11的安装滑轨111内匀速滑动，记录电机321同时启动，测量球314沿待测平面5进行滚动，当遇到凸起/凹陷状误差时，测量球314带动测量球杆313转动，并通过轴承312带动记录伸缩笔端323在误差记录图纸324进行记录，同时记录电机321输出端带动传送记录转轴322转动进而使误差记录图纸324平移；所述轴承312转动时带动传动变速齿轮401进行转动，并带动传动转杆403转动将标记伸缩笔端4022搭在所测量件上并划动进行标记；

第二步，图形分析：

误差记录图纸324的检测记录结果如图11所示，首先通过对误差记录图纸324上的图形进行分析，对凸起、凹陷两种误差进行图形描绘时分为上峰、下峰两种图形，通过调整误差记录图纸324平移的速度来控制在误差记录图纸324上的宽度，两者对应结合并通过连接滑块112的行进速度即可确定在对应时间、位置上的误差情况并进行分析；

关于误差的放大计算方法，当遇到凸起/凹陷状误差，设定记录伸缩笔端323总长为l，测量球杆313长度为l，并通过误差记录图纸324记录得出的峰值最高/低点到水平线上的距离为s1，,放大倍数为l/l，则实际误差峰值最高/低点计算为s1*l/l，设定误差记录图纸324平移速度为v，经过凸起/凹陷状误差峰图的宽度为s2，此时设定连接滑块112的行进速度为v1，放大倍数为v/v1，则可计算得实际凸起/凹陷点宽度为s2*v1/v；

通过误差记录图纸324上记录的凸起/凹陷变化趋势可知，峰值最高/低点即为该凸起/凹陷的最高/低点，即中心点，由此可判断出该凸起/凹陷的中心点对应待测平面5的具体位置；

此外，通过对误差记录图纸324上每条曲线相对于基准线偏离的整体记录，可得知待测平面5的平面度大小；

于此同时，根据现场记录装置4在测试件上的记录可知，记录在下标记面的横线对应该待测平面5横截面的上的凸起点，相反，记录在上标记面的横线对应该待测平面5横截面的上的凹陷点；

根据误差记录图纸324上的图形记录以及现场记录装置4在测试件上的记录可快速找出对应待测平面5上凸起/凹陷点的具体位置；

由此完成本发明平面度及粗糙度检测记录仪的检测与分析。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术工作人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。