精密制造与自动化设计与开发
图像式水平尺自动校准系统的评定
贾晓杰1王晓伟1郭桢灏？朱记全！（1.河南省计量科学研究院郑州450000：
（2.平顶山市质量技术监督检验测试中心河南平顶山467000）
2017年第3期
摘要图像式水平尺自动校准系统采用精密双圆柱导轨及运动控制技术、光栅测量技术和数字图像处理技术，实现水平尺的快速自动化校准，主要由线纹尺示值误差校准部分和分度值误差校准部分等组成。介绍了该校准系统的结构及组成，分析了线纹尺示值误差校准部分和分度值误差校准部分的误差来源，并针对这两部分进行了测量不确定度评定。
关键词图像式水平尺
自动校准系统不确定度评定
水平尺是利用液面水平的原理，以水准泡直接显示角位移，测量被测表面相对水平位置、垂直位置、倾斜位置偏离程度的一种计量器具，它被广泛应用于土木建筑和普通机器的安装。目前水平尺各参数的校准主要是靠手动操作、人眼瞄准估读进行判断，在校准过程中存在测量误差大、测量数据不稳定、易受外界环境因素影响、校准效率较低等缺点。而开发的图像式水平尺自动校准系统，实现了水平尺的快速、自动化、高精度校准，大大提高水平尺的校准效率。
图像式水平尺自动校准系统结构
图像式水平尺自动校准系统采用精密双圆柱导轨及运动控制技术、光栅测量技术和数字图像处理技术，实现水平尺的快速自动化校准，主要由线级尺示值误差校准部分和分度值误差校准部分等组成["，其结构如图1所示。
线纹尺示值误差校准部分安装于专用校准台的上面，主要由精密双圆柱导轨滑台、光栅尺闭环运动控制系统、伺服电机及驱动器和工业相机等组成。在进行线纹尺示值误差校准时，利用驱动同服电机运转进而带动光栅读数头和工业相机沿精密导轨移动，使工业相机移动到水平尺各个设定位置进行瞄
河南省科技厅质量技术监督研究专项项目
编号：112109000002 26
万方数据
准，工业相机自动获取各校准点水平尺刻度线的高质量图像并输给图像处理系统，然后手动或自动计算出线纹尺示值误差。
分度值误差校准部分安装于专用校准台的侧面，主要由支撑平尺、步进电机及精密丝杆滑台、固定铰链和工业相机等组成。分度值误差校准时，按设定点自动运行步进电机并带动支撑平尺右侧缓缓抬起，当支撑平尺右侧上升到设定角度时，电机停止运行，工业相机将把实时拍摄到的水准泡图像及气泡偏移初始位置的距离实时显示出来，综合各校准点数据计算出分度值误差。
二维移动支架
二维移动支架工业相机2
垫脚
专用校准台
工业相机1
精密丝杆滑台
精密双圆柱导轨滑台
伺服电机
支撑平尺工业相机/工业相机2精密丝杆滑台
固定铰链
图1图像式水平尺自动校准系统结构图