CN100462671C - 激光外径检测仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种激光检测仪包括机体、激光检测头、激光控制器、水平移动装置、夹具部，所述激光检测头与激光控制器安装于机体上，水平移动装置安装于机体主支撑板上激光检测头的激光发射器、激光接收器之间，夹具部与水平移动装置连接，在水平移动装置的带动下可左右移动，夹具部上设有可转动的成对转子，转子之间形成的槽用以放置待检测产品，激光外径检测仪还包括控制以上所述激光检测头、激光控制器、水平移动装置、夹具部运动的控制装置。本发明可检测轴类零件的外径及跳动值，检测的速度快，精度高，解决传统人工检测的速度慢，精度不高的难题，检测的多功能化，参数设置灵活，操作简单方便，本发明能很大的满足OA行业生产的需求，具有宽广的市场与较高的经济效益。

Description

激光外径检测仪

技术领域

本发明涉及一种激光检测设备，尤其涉及一种用于检测轴类的外径及形状公差的激光外径检测仪。

背景技术

随着中国市场经济的高速发展和现代人对办公成本、效率、生活品质的需求不断提升，OA行业制造商对OA设备技术及零件质量要求也是越来越高。轴类零件中如跳动值偏高，跳动过大不仅会加剧轴及轴承等部件的损耗，而且会降低设备的运行精度，影响产品的质量。因此OA行业的零件制造商对轴类的外径大小，跳动值的尺寸要求也是极为严格。而传统人工测量方法的工作强度大、效率低、稳定性差，因此OA行业轴类零件制造商迫切需求能高精度检测这些轴类零件外径尺寸及跳动值尺寸的检测设备。

发明内容

本发明所要解决的问题是提供一种快速、准确检测轴类产品的外径大小、跳动值、真圆度、直线度的激光外径检测仪。

本发明所述的激光外径检测仪包括机体、激光检测头、激光控制器、水平移动装置、夹具部，所述激光检测头与激光控制器安装于机体上，水平移动装置安装于机体主支撑板上激光检测头的激光发射器、激光接收器之间，夹具部与水平移动装置连接，在水平移动装置的带动下可左右移动，夹具部上设有可转动的成对转子，转子之间形成的槽用以放置待检测产品，激光外径检测仪还包括控制以上所述激光检测头、激光控制器、水平移动装置、夹具部运动的控制装置。

上述方案所述的激光检测头优选由支撑架支撑，竖直安装在主支撑板上，激光发射器位于主支撑板上方，激光接收器位于主支撑板下方，也可以采用激光检测头水平安装在主支撑板上，激光发射器位于主支撑板前方，激光接收器位于主支撑板后方。

本发明所述的激光外径检测仪主要运用激光扫描轴的表面得出外径值，因待检测产品放置在可转动的转子上，故转子转动，带动轴类产品的转动，产品转动时激光检测头根据外径值的变化而得出不同的数值，从而测出轴的跳动值。在控制装置控制下，待检测的轴类产品沿着水平方向上根据设定点移动到相对应位置，当轴类产品移动到激光束有效范围内时，可以检测到产品的不同位置上的外径值，因轴类产品在移动的过程中，产品一直处在旋转状态，故可检测到产品不同位置上的跳动值。

上述方案中，所述水平移动装置包括伺服马达、两同步轮、同步带、主滑动板、滑轨，滑轨安装于机体主支撑板上，滑轨上设有可沿滑轨左右移动的滑块，主滑动板安装于滑块上，夹具部与主滑动板连接，主滑动板固定于同步带上，伺服马达驱动同步轮转动，安装于两同步轮之间的同步带跟随转动并带动主滑动板左右移动，从而带动夹具部左右移动。

上述方案中，所述夹具部包括两转子、两导向轴、转子驱动装置、左右侧轴端支撑结构，所述导向轴通过两端的侧板安装于主滑动板上，左右侧轴端支撑结构安装于两导向轴上，其中左侧轴端支撑结构固定，右侧轴端支撑结构可沿导向轴的轴向方向左右移动，并由锁定装置锁定，左右侧轴端支撑结构上各设有两转子，转子之间的槽用以放置待检测产品，其中左侧轴端支撑结构上设有转子驱动装置，所述转子驱动装置包括步进电机、皮带轮、皮带，步进电机带动皮带转动，皮带与左侧轴端支撑结构上的转子接触，从而摩擦带动转子转动，进而使待检测产品旋转。

上述方案中，激光外径检测仪还可包括产品轴向限位装置用于防止待测轴类产品在夹具移动时左右跑动，所述产品轴向限位装置包括左右两部分，左部包括导轨、滑动安装座、左限位调节杆、滑动安装座固定旋扭，导轨固定于左侧板及左侧轴端支撑结构之间，滑动安装座安装于导轨上，可左右移动定位后由滑动安装座固定旋扭锁定，左限位调节杆安装于滑动安装座上的腰孔上，并可沿腰孔上下移动调节定位；右部包括右限位调节杆固定旋扭、右限位调节杆、高度调节块、高度调节块控制旋扭，高度调节块安装于右侧轴端支撑结构的腰孔上，并可沿腰孔上下移动调节后，由高度调节块控制旋扭定位，右限位调节杆安装于高度调节块的孔上，可左右移动后由右限位调节杆固定旋扭锁定。

上述方案中，所述控制装置以CPU-PLC作为检测仪主控制单元，还包括如下部分：

1)、检测部分：通过激光检测头来获得检测数据后，CPU-PLC通过通讯线从激光控制器读出检测数据；

2)、转子转动控制部分：通过步进驱动器控制步进马达的转动，从而控制转子转动；

3)、水平移动伺服运行部分：通过伺服驱动器控制伺服马达运动，从而控制夹具的移动位置及移动速度。

所述控制装置还可外接计算机，数据通讯部分将处理后的检测数据通过通讯线输送到计算机，计算机对检测出的数据进行处理并存储，外部通过计算机操作对检测产品的参数进行设置。

本发明的有益效果是：本发明可检测金属，塑料，橡胶，硅胶，铝管等材质的轴类零件的外径及跳动值，检测的速度快，精度高，解决传统人工检测的速度慢，精度不高的难题，检测的多功能化，参数设置灵活，操作简单方便，本发明能很大的满足OA行业生产的需求，具有宽广的市场与较高的经济效益。

附图说明

下面结合附图及具体实施方式对本发明作进一步详细说明：

图1为本发明的激光外径检测仪主视图；

图2为本发明的激光外径检测仪俯视图；

图3为本发明的激光外径检测仪侧视图；

图4为本发明激光外径检测仪夹具的结构示意图；

图5为本发明激光外径检测仪的转子驱动装置结构示意图；

图6为本发明的激光外径检测仪侧视图中的产品轴向限位装置结构示意图；

图7为本发明的激光外径检测仪控制系统方框图；

图8为本发明的激光外径检测仪工作原理图；

图9为本发明的激光外径检测仪检测原理图；

图10为本发明的激光外径检测仪检测圆轴外径的波形图；

图11为本发明的激光外径检测仪检测圆轴跳动的波形图。

具体实施方式

如图1、图2、图3所示，本激光外径检测仪主机体包括主机箱部1、夹具部2、控制装置、激光控制器3、激光检测头4。

主机箱部1包括外围支撑架，其上有主支撑板28，机箱内部设有控制装置，控制装置包括伺服驱动器33，步进驱动器34，CPU-PLC控制系统32，计算机5、激光检测头4、激光控制器3。

水平移动装置包含伺服马达13、同步带11、同步轮9、10、滑轨14、滑块15、主滑动板16。

伺服驱动器33连接伺服马达13，伺服马达13利用伺服驱动器33的控制，能正反自由的旋转，当伺服马达13驱动则能使同步轮9转动，安装在同步轮9及同步轮10上的同步带11跟随着转动，主滑动板16通过固定板12与同步带11连接，滑轨14安装于主支撑板28上，滑轨14上设有可沿着滑轨左右自由移动的两滑块15，主滑动板16安装在滑块15上，当伺服马达13驱动带动同步轮9转动时，因同步带11与主滑动板16连接，则伺服驱动同步带11转动带动主滑动板16移动，即主滑动板16沿着X轴方向左右移动，主滑动板16与夹具部2直接连接，通过这样伺服系统带动整个夹具部2的移动，移动的量由CPU-PLC来控制，这样就可达到检测产品的不同位置的外径值、跳动值及直线度的目的。

如图4、图5所示，夹具部2主要包括导向轴23、24、用于固定导向轴的左侧板27、右侧板20、右侧轴端支撑机构18、左侧轴端支撑机构26，转子21，22，固定旋扭17，圆皮带29；导向轴23，24安装在左测板27及右侧板20上，左右侧轴端支撑机构26、18分别安装在导向轴23、24上，右侧轴端支撑机构18可沿着导向轴23、24左右滑动，旋扭17可锁定右侧轴端支撑机构的位置(根据检测产品的长度调整左右侧轴端支撑机构的间距)；左右轴端支撑装置上各安装有可支撑产品旋转的成对转子21、22，待检测产品46放置在两成对转子之间的槽上，步进电机25在步进驱动器34的驱动下，带动皮带轮42的旋转，皮带轮42的转动带动皮带29的转动，因转子22与皮带29直接接触，皮带29的转动，转子22跟随着转动，又因待检测产品46是水平放置在转子22及转子21上，则待检测产品46的转动，带动转子21的转动，这样的传动方式达到在旋转状态下检测产品跳动值的目的。

如图3、图4、图6所示，产品轴向限位装置包括左右两部分，左部包括导轨43、滑动安装座44、左限位调节杆39、滑动安装座固定旋扭40，导轨43固定于左侧板27及左侧轴端支撑结构26之间，滑动安装座44安装于导轨43上可左右移动定位后由固定旋扭40锁定，左限位调节杆39安装于滑动安装座上的腰孔上，并可沿腰孔上下移动调节定位；右部包括右限位调节杆固定旋扭19、右限位调节杆37、高度调节块45、高度调节块控制旋扭38、高度调节块45安装于右侧轴端支撑结构的腰孔上，并可沿腰孔上下移动调节后由高度调节控制旋扭38定位，右限位调节杆37安装于高度调节块的孔上可左右移动后由右限位调节杆固定旋扭19锁定，这样可在待测轴类产品46放置于转子上后对其轴向限位，防止待测轴类产品46在夹具2移动时左右跑动。

图7为本激光外径检测仪的控制系统方框图

本控制系统中CPU-PLC作为主单元，CPU-PLC32直接连接伺服驱动器33，步进驱动器34及激光控制器3，同时CPU-PLC还可外接计算机。

伺服驱动器33与伺服马达13连接，伺服马达13利用伺服驱动器33的控制，能正反自由的驱动，当伺服马达13驱动，带动同步轮9转动，与同步轮9，10连接的同步带11跟随着转动，同步带11通过固定板12与主滑动板16连接，在伺服驱动器驱动下，整个夹具部2(待检测产品装置在夹具上)沿着水平方向移动到预先设定的位置，这样可检测到产品的不同位置。

步进驱动器34与步进马达25连接，步进马达25利用步进驱动器34的驱动，能自由的旋转，当步进驱动器驱动，带动皮带轮转动，皮带轮带动皮带29转动，皮带29与支撑待检测产品46的转子直接接触，则产品跟随着转动。

激光控制器3与激光检测头4连接，待检测产品移到激光有效范围，激光检测头中激光发射器发出激光束，接收器接收光束，当产品穿过激光束时，产品挡住激光发射器发出的光束，接收器接收到的光束有变化，激光控制器通过光束的变化而分析处理得出检测数值。

外径值、跳动值、真圆度值通过激光扫描后可以直接读出数值。

本发明的优越性在于：检测精度高，速度快，检测出的数据可通过计算机进行分析统计。

本发明的激光外径检测设备可检测多种不同类型的轴状产品，如打印机中的橡胶滚轴，滚轴外径过大或是过小，跳动偏摆过大都会响到打印质量，甚至是缩短打印机使用寿命。如采用本发明的激光外径检测仪，把滚轴放置在夹具部2上，在计算机里设定检测时运行的参数，按下控制开关8和9，开始检测产品，滚轴在穿过有效的激光束时，检测到滚轴的外径值、跳动值、真圆度值、直线度值。激光头检测产品时的工作原理如图8及图9所示。

图10和图11分别为检测产品外径值，跳动值的5点不同位置所形成的波形图，从图中就很直观的看出产品外径大小及跳动情况，参考预先设定的上下限值很容易判定出产品优良情况。

本实施例中所述激光外径检测设备的优点是检测的多功能化，检测精度高，速度快，参数设置灵活，操作简单方便，实现图形人-机界面，系统具有数据采集，存储，传输，处理，分析，统计，显示打印功能。

上述的内容只是针对检测轴类产品的外径、跳动、真圆度来说明本次发明的激光外径检测仪，并不能限定本发明的保护范围，对于本领域的专业技术人员依照本发明的技术特征而进行的改变，也包括在本发明的权利要求保护范围内。

Claims (8)

1.一种激光外径检测仪，其特征在于：所述激光外径检测仪包括机体、激光检测头、激光控制器、水平移动装置、夹具部，所述激光检测头、激光控制器安装于机体上，水平移动装置安装于机体主支撑板上激光检测头的激光发射器与激光接收器之间，夹具部与水平移动装置连接，所述水平移动装置包括伺服马达、两同步轮、同步带、主滑动板、滑轨，滑轨安装于机体主支撑板上，滑轨上设有可沿滑轨左右移动的滑块，主滑动板安装于滑块上，夹具部与主滑动板连接，主滑动板固定于同步带上，伺服马达驱动同步轮转动，安装于两同步轮之间的同步带跟随转动并带动主滑动板左右移动，从而带动夹具部左右移动，夹具部上设有可转动的成对转子，转子之间形成的槽用以放置待检测产品，激光外径检测仪还包括控制以上所述激光检测头、激光控制器、水平移动装置、夹具部运动的控制装置。

2.如权利要求1所述激光外径检测仪，其特征在于：所述激光检测头由支撑架支撑，竖直安装在主支撑板上，激光发射器位于主支撑板上方，激光接收器位于主支撑板下方。

3.如权利要求1所述激光外径检测仪，其特征在于：所述激光检测头水平安装在主支撑板上，激光发射器位于主支撑板前方，激光接收器位于主支撑板后方。

4.如权利要求1、2或3所述激光外径检测仪，其特征在于：所述夹具部包括两对转子、两导向轴、转子驱动装置、左右侧轴端支撑结构，所述导向轴通过两端的侧板安装于主滑动板上，左右侧轴端支撑结构安装于两导向轴上，其中左侧轴端支撑结构固定，右侧轴端支撑结构可沿导向轴的轴向方向左右移动，并由锁定装置锁定，左右侧轴端支撑结构上各设有两转子，转子之间的槽用以放置待检测产品，其中左侧轴端支撑结构上设有转子驱动装置，所述转子驱动装置包括步进电机、皮带轮、皮带，步进电机带动皮带转动，皮带与左侧轴端支撑结构上的一转子接触，从而摩擦带动转子转动，进而使待检测产品旋转。

5.如权利要求4所述激光外径检测仪，其特征在于：所述激光外径检测仪还包括产品轴向限位装置。

6.如权利要求5所述激光外径检测仪，其特征在于：所述产品轴向限位装置包括左右两部分，左部包括导轨、滑动安装座、左限位调节杆、滑动安装座固定旋扭，导轨固定于左侧板及左侧轴端支撑结构之间，滑动安装座安装于导轨上，可左右移动定位后由固定旋扭锁定，左限位调节杆安装于滑动安装座上的腰孔上，并可沿腰孔上下移动调节定位；右部包括右限位调节杆固定旋扭、右限位调节杆、高度调节块、高度调节块控制旋扭，高度调节块安装于右侧轴端支撑结构的腰孔上，并可沿腰孔上下移动调节后，由高度调节块控制旋扭定位，右限位调节杆安装于高度调节块的孔上，可左右移动后由右限位调节杆固定旋扭锁定。

7.如权利要求4所述激光外径检测仪，其特征在于：所述控制装置以CPU-PLC作为检测仪主控制单元，还包括如下部分：

1)、检测部分：通过激光检测头来获得检测数据后，CPU-PLC通过通讯线从激光控制器读出检测数据；

2)、转子转动控制部分：通过步进驱动器控制步进马达的转动，从而控制转子转动；

3)、水平移动伺服运行部分：通过伺服驱动器控制伺服马达运动，从而控制夹具部移动的位置及移动速度。

8.如权利要求7所述激光外径检测仪，其特征在于：所述控制装置外接计算机，数据通讯部分将处理后的检测数据通过通讯线输送到计算机，计算机对检测出的数据进行处理并存储，外部通过计算机操作对检测产品的参数进行设置。

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