數(shù)顯千分表**原點(diǎn)說(shuō)明
1.前言
指針式千分表（DIALGAGES以下簡(jiǎn)稱“DG”）不僅可以簡(jiǎn)單地作為尺寸量具應(yīng)用于比較測(cè)量?jī)x器的測(cè)量臺(tái)，而且可以廣泛地作為嵌入?埋置式裝置裝在支架、夾具上或裝配在深度計(jì)，厚度計(jì)或其他測(cè)量?jī)x上使用，用途廣泛。
三豐早在卡尺和千分尺之前，就著手進(jìn)行DG的數(shù)顯化了，利用具有高精度、實(shí)時(shí)測(cè)量功能的光電檢測(cè)器和靜電電容（低電壓、低電流）檢測(cè)器，成功地開(kāi)發(fā)出DigimaticIndicator—數(shù)顯千分表（DIGIMATICINDICATORS以下簡(jiǎn)稱“ID”）。該產(chǎn)品作為數(shù)顯手持量具的主力產(chǎn)品，得到了改良和發(fā)展。
通常ID中所使用的檢測(cè)器全部都是采用增量檢測(cè)方式，即通過(guò)感應(yīng)安裝在心軸上的標(biāo)尺與固定在框架上的柵格相關(guān)位置變量。三豐進(jìn)一步利用其在靜電電容檢測(cè)器開(kāi)發(fā)過(guò)程中獲得的專業(yè)技術(shù)，開(kāi)發(fā)出公司**的**原點(diǎn)型（ABS）靜電電容檢測(cè)器。這種靜電電容檢測(cè)器是通過(guò)讀取刻在標(biāo)尺上的**位置刻度來(lái)得到測(cè)量數(shù)據(jù)的。
本文將介紹采用了這種**原點(diǎn)測(cè)量法的**原點(diǎn)型（ABS）Digimatic數(shù)顯千分表ID-C系列。
*ABS（**原點(diǎn)）是“absolute”的縮寫(xiě)。
2. 開(kāi)發(fā)理念
當(dāng)今的經(jīng)濟(jì)發(fā)展日益呈現(xiàn)出平穩(wěn)走勢(shì)，各行業(yè)商家都越來(lái)越傾向于使用低成本的產(chǎn)品，向節(jié)約型公司發(fā)展。因此，制造業(yè)領(lǐng)域的眾多公司也必須積極適應(yīng)這種全球競(jìng)爭(zhēng)的新需要。
ID-C系列產(chǎn)品采用了**原點(diǎn)（ABS）標(biāo)尺技術(shù)，有效提高了產(chǎn)品的技術(shù)性能和品質(zhì)，以拉開(kāi)與其他產(chǎn)品的差距。同時(shí)兼顧降低制造成本，以滿足當(dāng)前市場(chǎng)需要，其設(shè)計(jì)理念如下。
1) | 采用**原點(diǎn)標(biāo)尺，無(wú)需再頻繁地進(jìn)行基準(zhǔn)點(diǎn)確認(rèn)操作。 |
2) | 采用**原點(diǎn)標(biāo)尺，響應(yīng)速度無(wú)極限，有效提高了測(cè)量數(shù)據(jù)的可靠性。 |
3) | 采用大型LED大字符顯示，更便于讀數(shù)。 |
4) | 通過(guò)采用通用零部件和商品改良，進(jìn)一步降低制造成本。 |
3.產(chǎn)品概述
3-1規(guī)格
ID-C系列由上面圖1中所示的5種基本型號(hào)產(chǎn)品構(gòu)成。
分辨率可分為1μm和10μm兩種設(shè)計(jì)，各型號(hào)均具有12.7mm、25.4mm或50.8mm3種量程。量程為12.7mm的兩種型號(hào)：一種是采用輕型鋁制心軸的低測(cè)力型，另一種是具有IP53防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)的封裝防塵型。這些產(chǎn)品的主要規(guī)格見(jiàn)下面表1。
表1ID-C系列主要性能
型號(hào) | ID-C112 | ID-C125B | ID-C150B | ID-C1012 | ID-C1025B | ID-C1050B | 測(cè)量范圍 | 12.7mm | 25.4mm | 50.8mm | 12.7mm | 25.4mm | 50.8mm | 分辨率 | 0.001mm | 0.01mm | 精度 | 0.003mm | 0.003mm | 0.006mm | 0.020mm | 0.030mm | 0.040mm | 軸套外徑 | Φ8mm | 測(cè)針裝配部 | 硬質(zhì)合金M2.5×0.45（三豐千分表通用） | 顯示 | 液晶顯示（LCD）（6位，負(fù)號(hào)），字符高度為8.5mm | 功能 | ZERO/ABS
預(yù)調(diào)
TOL（公差判斷和放大顯示）
+/-（切換測(cè)量方向）
測(cè)量值輸出 | 顯示裝置旋轉(zhuǎn)角度 | 330o | 電池壽命 | 一個(gè)氧化銀電池（SR44）可連續(xù)使用5,000小時(shí) | 測(cè)力 | 1.2N | 1.8N | 2.3N | 0.9N | 1.8N | 2.3N | 重量 | 160g | 190g | 280g | 160g | 190g | 280g |
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3-2 特點(diǎn)
(1) **原點(diǎn)標(biāo)尺
使用在標(biāo)尺上帶有**原點(diǎn)型靜電電容檢測(cè)器的ID-C，原點(diǎn)經(jīng)設(shè)置后，即使斷電，也仍可保留，無(wú)需每次開(kāi)機(jī)后重新設(shè)置原點(diǎn)，用戶可在開(kāi)機(jī)后直接進(jìn)行測(cè)量。這種**原點(diǎn)型檢測(cè)器，是通過(guò)直接讀取刻在標(biāo)尺上的位置信息，從而得到可靠的測(cè)量位置，對(duì)速度或加速度均無(wú)任何限制，**不會(huì)像從前使用的型號(hào)那樣出現(xiàn)“超速錯(cuò)誤”。
(2) 電池壽命更長(zhǎng)
以在開(kāi)發(fā)數(shù)顯手持量具時(shí)積累的節(jié)能電路方面經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)，結(jié)合**原點(diǎn)型檢測(cè)器技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了ID-C的低耗電量，從而使電池壽命得以延長(zhǎng)：一個(gè)氧化銀電池可連續(xù)工作約5,000小時(shí)。
(3) 公差判斷功能
ID-C系列產(chǎn)品具有新建的公差判斷功能，公差判斷更簡(jiǎn)便：只需一次性設(shè)置上限和下限就可進(jìn)行公差判斷。并且放大顯示功能使公差判斷結(jié)果更易讀取。
(4) 顯示裝置更清晰易讀
LCD字符高度為8.5mm（比以前增大1.6倍），更清晰且易于讀數(shù)。
3-3結(jié)構(gòu)
以圖2所示的ID-C112（分辨率為1μm，測(cè)量范圍為12.7mm）結(jié)構(gòu)為例。
三豐產(chǎn)品的主要零部件都盡可能采用模塊化設(shè)計(jì)，這不僅能夠提高組裝的質(zhì)量和效率，也能夠有效利用減少零部件個(gè)數(shù)，提高通用性。
ID-C 112系列包括4個(gè)主要組裝模塊：顯示組件、柵格組件、標(biāo)尺組件和內(nèi)部框架組件。ID-C的測(cè)針、后蓋等附件與DG產(chǎn)品通用。
標(biāo)尺組件固定在穿過(guò)內(nèi)部框架組件的心軸上。由標(biāo)尺基準(zhǔn)電極和與其成對(duì)的反向電極組成的柵格，與包含信號(hào)處理集成電路（MN146）的檢測(cè)電路板一起，由兩個(gè)板簧夾持著，共同構(gòu)成了柵格組件。由于柵格組件采用了一種簡(jiǎn)單懸掛結(jié)構(gòu)，這樣即可保持滑塊與標(biāo)尺表面的輕微接觸，又可保持與檢測(cè)器間的間隙和方位。顯示組件通過(guò)一個(gè)O形環(huán)和一個(gè)移動(dòng)FPC固定到內(nèi)部框架組件上，以確保顯示裝置可進(jìn)行330o旋轉(zhuǎn)。
電極圖案，如上面圖3標(biāo)尺和柵格結(jié)構(gòu)圖所示。
在標(biāo)尺上，由鉻層（≒2000?）形成（Coarse、Medium、Fine）3個(gè)軌跡圖形，然后用二氧化硅（SiO2）保護(hù)膜（厚度約為1000? ）涂蓋整個(gè)表面。
柵格具有4層薄膜結(jié)構(gòu)，如上面圖4所示。
接收電極和接線板在**層，通過(guò)**層（絕緣層）上的通孔與第三層的傳送電極和接線盒相連。第四層是一個(gè)保護(hù)層，覆蓋除接線盒之外的一切。在這種四層結(jié)構(gòu)中，硅化鈦（TiSi2）用作電極、接線板和接線端口的配料之一，二氧化硅（SiO2）用絕緣和保護(hù)膜的材料，這種材料的配合使用有助于防止電極在高濕度環(huán)境下生銹。
4-2 規(guī)格
本**原點(diǎn)型檢測(cè)器不僅僅用于ID系列產(chǎn)品，考慮到還可擴(kuò)展到*小分辨率為1μm的其它數(shù)顯手持工具的使用兼容性，作出了省空間設(shè)計(jì)。
新型柵格外部尺寸為10.5×15mm，與傳統(tǒng)靜電電容INC檢測(cè)器的尺寸23×10mm相比，面積減小68%，而精度和非直線度容許值與原有型號(hào)相同，甚至性能更好。
下面表2列舉了各軌跡的分辨率與基本周期之間的對(duì)應(yīng)情況；圖5圖示出檢測(cè)器單體精度的代表測(cè)量例。圖6列舉出為確保該精度所必需的柵格安裝誤差的容許范圍（非直線度容許值）。
