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专利名称：粗糙度系数测量仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种粗糙度系数测量仪，尤其是一种岩体结构面粗糙度系数测量仪。
背景技术：
目前，金属表面形态测量方法比较成熟，一些新技术、新方法，如激光散斑技术、全息干涉技术、电子光学技术、光外差干涉法和计算机技术正逐渐应用于金属表面形态测量。金属试件尺寸小(大多小于1m)、表面起伏幅度小(一般小于1mm)，因而其表面形态测量方法精度高、分辩率强且仪器设备复杂；而岩石结构面尺寸大(一般几十厘米～几千厘米，最大达几千米)、表面起伏幅度大(几毫米～几十毫米)，且难以取回室内进行测量。因此，金属表面形态测量方法一般不适用于岩体结构面表面形态测量。
相比之下，岩体结构面表面形态测量方法比较落后。二十世纪七十年代以来，国内外的许多学者对岩体结构面表面形态测试仪器和测试方法进行了不同程度的研究。岩体结构面表面形态的测试手段可分为光学方法和机械方法两种，光学方法采用的仪器大都由激光发射-接收器或CCD摄像机、机械驱动装置和光电转换和数字模拟系统组成，它可以测出表面的三维空间形态，测量的速度和精度都相当高，但是它高程差的量程小，由于结构面的表面湿度、矿物成份颜色以及光照阴影等因素的影响，可能产生较大的误差，其应用范围也大都仅限于近距离的室内固定试样尺寸的测试。机械方法的仪器大都由接触式探针或滚轮、机械或液压自动驱动装置和计算机数字模拟系统组成，虽然这些剖面仪测量精度都相当高，但是大都由机械零件表面粗糙度测量方法改进而来，因此其结构复杂，设备笨重，高差测试量程较小，测量速度慢，不适于野外具各自异性、各向异性和非均一性的岩体结构面粗糙度系数的统计测量。
研究发现，机械触针方法是岩体结构面表面形态测量最直接、最有效的方法。最原始也是最常用机械触针方法的方法是在手标本上进行的等距截取方法，其原理类似于根据平面地形图切出剖面地形线，等距截取方法的精度取决于采点密度和技术人员的经验，速度慢和易失真是等距截取方法的最大缺点。
Haas等人在1975年利用表面轮廓记录仪绘制长61cm的水平节理表面轮廓曲线，该仪器具精度高、曲线连续、绘制速度快、可直接读出峰高和谷深值等优点，但试件要求加工成图示的尺寸，且严格按图示比例安装，从而限制了操作速度，而且只适用于室内尺寸为61×61cm2的水平节理面。
Stimpson于1982年研制的轮廓尺和模型模子将170根等长的针夹于一长形夹子内组成一个平面，并垂直放置于基准面水平的节理表面，将沿节理表面起伏而自由升降形成的针上端轮廓以喷漆或喷墨记录于背景的绘图纸上，得到节理表面轮廓曲线。其精度取决于针的直径，其测量长度受针的直径和针的数目控制，而且只能绘制水平节理面的轮廓曲线。
夏才初等人于1994年研制的RSP-1型智能岩石表面形貌仪将机械、控制、测试和数据处理4个部分合为一体，在绘制轮廓曲线的同时，求得表面形貌特征参数。该仪器的测试量程为10mm，分辨率为0.01mm，适用于实验室节理表面形态测量。为测量更大规模结构面的表面形态，研制者建议采用分段测量方法加以实施。该方法由于设备复杂、笨重，不适用于野外现场岩体结构面粗糙度系数的统计测量。
目前能用于野外直接测量粗糙度系数JRC的仪器较少，测量手段简陋，精度低，大都只能测量水平方向的岩体结构面粗糙度系数，且不能直接输出JRC值。

发明内容为了克服已有技术中用于野外直接测量粗糙度系数JRC的仪器测量手段简陋，精度低，且不能直接输出JRC值的不足，本实用新型提供一种适用于野外任意产状的岩体结构面、可以沿任意方向快速测量岩体结构面粗糙度系数，重量轻、体积小、携带方便、操作简单、测量速度快、效率高、可进行统计测量的粗糙度系数测量仪。
本实用新型的技术方案是一种粗糙度系数测量仪，其特征在于包括箱体，箱体内安装有丝杆，丝杆的一端固接有手轮，丝杆上连有拖板，拖板与丝杆垂直，丝杆上安装有水平游标尺，拖板上安装有垂直游标尺。
水平游标尺设有水平传感器，垂直游标尺设有垂直传感器，所述的水平传感器与垂直传感器通过接口与微控制器连接，所述的微控制器设有显示器、按键和电源。
所述的水平游标尺的游标设在拖板上，所述的垂直游标尺的游标设在划针上。
所述的划针可滑动地安装在拖板上，划针与拖板之间装有弹簧。
所述的微控制器包括初始化模块、与初始化模块连接的数据采集模块、与数据采集模块连接的运算模块、与运算模块连接的显示模块、与显示模块和数据采集模块连接的按键控制模块。
所述的初始化模块进行堆栈指针、数据库指针的建立，输入、输出口的确立、中断状态的设定。
数据采集模块进行数据的接收和规格化存储。
运算模块进行数据统计与运算。
显示模块发送运行状态与运算结果到显示器。
按键控制模块提取按键状态。
所述的拖板两端设有导向套，所述的导向套可滑动地套接在导向杆上，导向杆固定在箱体上与丝杆平行。
所述的微控制器采用MSP430F149为核心的嵌入式处理器。
所述的水平传感器与垂直传感器为容栅传感器。
所述的显示器为T6963C点阵LCD液晶显示器。
本实用新型所述的糙度系数测量仪的有益效果主要表现在1、采用丝杆同时带动拖板上的水平游标尺与垂直游标尺移动，通过传感器将位移记录下来，且测量仪重量轻、体积小、携带方便；2、采用MSP430F149为核心的嵌入式处理器，能对采集到的数据进行统计与运算，直接得出JRC值，操作简单、测量速度快、效率高。


图1是本实用新型粗糙度测量仪结构示意图。
图2是图1的左视图。
图3是本实用新型粗糙度测量仪操作示意图。
图4是本实用新型粗糙度测量电路原理图。
图5本实用新型粗糙度测量软件框图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步描述。
参见附图一种粗糙度系数测量仪，包括箱体1，箱体1内安装有丝杆2，丝杆2的一端固接有手轮3，丝杆3上连有拖板4，拖板4与丝杆2垂直，丝杆2上安装有水平游标尺5，拖板4上安装有垂直游标尺6。
水平游标尺5设有水平传感器，垂直游标尺6设有垂直传感器，所述的水平传感器与垂直传感器通过接口与微控制器连接，所述的微控制器设有显示器、按键和电源。
所述的水平游标尺5的游标7设在拖板上，所述的垂直游标尺6的游标8设在划针9上。
所述的划针9可滑动地安装在拖板4上，划针9与拖板4之间装有弹簧10。所述的水平传感器与垂直传感器通过接口与采用MSP430F149为核心的嵌入式处理器微控制器连接，所述的微控制器设有T6963C点阵LCD液晶显示器和电源。
所述的拖板4两端设有导向套11，所述的导向套11可滑动地套接在导向杆12上，导向杆12固定在箱体1上与丝杆2平行。
所述的微控制器包括初始化模块、与初始化模块连接的数据采集模块、与数据采集模块连接的运算模块、与运算模块连接的显示模块、与显示模块和数据采集模块连接的按键控制模块。
所述的初始化模块进行堆栈指针、数据库指针的建立，输入、输出口的确立、中断状态的设定。
数据采集模块进行数据的接收和规格化存储。
运算模块进行数据统计与运算。
显示模块发送运行状态与运算结果到显示器。
按键控制模块提取按键状态。
使用时，将箱式粗糙度系数测量仪置于岩体结构面表面，箱底面和结构面表面的最高点接触，确定最佳测量范围，并确定起始位置。复位水平容栅传感器、垂直容栅传感器。转动手轮使丝杆旋转，与拖板固连在一起的水平游标和垂直游标尺也跟着移动，由于水平游标相对于固定的水平游标尺移动，这样测量方向的位移就记录下来；同时，在拖板移动时，垂直游标相对于其游标尺沿被测岩体结构面的凹凸表面上下移动，这样一来，沿测量长度方向岩体结构面表面的起伏值就测量出来，同时水平容栅传感器、垂直容栅传感器顺序记录运动轨迹，测量给定取样长度岩体结构面表面的水平位移值和垂直位移值，最后经运算直接显示给定取样长度结构面的JRC测量结果。
权利要求1.一种粗糙度系数测量仪，其特征在于包括箱体，箱体内安装有丝杆，丝杆的一端固接有手轮，丝杆上连有拖板，拖板与丝杆垂直，丝杆上安装有水平游标尺，拖板上安装有垂直游标尺；水平游标尺设有水平传感器，垂直游标尺设有垂直传感器，所述的水平传感器与垂直传感器通过接口与微控制器连接，所述的微控制器设有显示器、按键和电源；所述的水平游标尺的游标设在拖板上，所述的垂直游标尺的游标设在划针上；所述的划针可滑动地安装在拖板上，划针与拖板之间装有弹簧。
2.如权利要求1所述的粗糙度系数测量仪，其特征在于所述的微控制器包括初始化模块、与初始化模块连接的数据采集模块、与数据采集模块连接的运算模块、与运算模块连接的显示模块、与显示模块和数据采集模块连接的按键控制模块；所述的初始化模块进行堆栈指针、数据库指针的建立，输入、输出口的确立、中断状态的设定；数据采集模块进行数据的接收和规格化存储；运算模块进行数据统计与运算；显示模块发送运行状态与运算结果到显示器；按键控制模块提取按键状态。
3.如权利要求1所述的粗糙度系数测量仪，其特征在于所述的拖板两端设有导向套，所述的导向套可滑动地套接在导向杆上，导向杆固定在箱体上与丝杆平行。
4.如权利要求2所述的粗糙度系数测量仪，其特征在于所述的拖板两端设有导向套，所述的导向套可滑动地套接在导向杆上，导向杆固定在箱体上与丝杆平行。
5.如权利要求3所述的粗糙度系数测量仪，其特征在于所述的微控制器采用MSP430F149为核心的嵌入式处理器。
6.如权利要求4所述的粗糙度系数测量仪，其特征在于所述的微控制器采用MSP430F149为核心的嵌入式处理器。
7.如权利要求1-6之一所述的粗糙度系数测量仪，其特征在于所述的水平传感器与垂直传感器为容栅传感器。
8.如权利要求1-6之一所述的粗糙度系数测量仪，其特征在于所述的显示器为T6963C点阵LCD液晶显示器。
9.如权利要求7所述的粗糙度系数测量仪，其特征在于所述的显示器为T6963C点阵LCD液晶显示器。
专利摘要一种粗糙度系数测量仪，包括箱体，箱体内安装有丝杆，丝杆的一端固接有手轮，丝杆上连有拖板，拖板与丝杆垂直，丝杆上安装有水平游标尺，拖板上安装有垂直游标尺。水平游标尺设有水平传感器，垂直游标尺设有垂直传感器，水平传感器与垂直传感器通过接口与微控制器连接，微控制器设有显示器、按键和电源。水平游标尺的游标设在拖板上，垂直游标尺的游标设在划针上。划针可滑动地安装在拖板上，划针与拖板之间装有弹簧。本实用新型粗糙度系数测量仪，适用于野外任意形状的岩体结构面、可以沿任意方向快速测量岩体结构面粗糙度系数，重量轻、体积小、携带方便、操作简单、测量速度快、效率高、可进行统计测量。
文档编号G01B5/28GK2745025SQ200420110130
公开日2005年12月7日 申请日期2004年11月17日 优先权日2004年11月17日
发明者杜时贵 申请人:金华职业技术学院