CN102735191B - 一种蜂窝陶瓷垂直度测定装置 - Google Patents

Abstract

一种蜂窝陶瓷垂直度测定装置，包括上激光发射器、下激光发射器、第一支架、垂直参照体、旋转样品盘、电机、上激光接收器、下激光接收器、第二支架、信号处理器和显示单元；上激光发射器和下激光发射器与第一支架滑动连接；上激光接收器和下激光接收器与第二支架滑动连接；旋转样品盘水平位于下激光发射器与下激光接收器之间；电机通过传动机构带动旋转样品盘旋转；垂直参照体垂直于旋转样品盘并且位于下激光发射器与下激光接收器之间；上激光接收器与下激光接收器的信号输出端连接信号处理器的信号输入端，信号处理器的信号输出端连接显示单元的信号输入端。该设备可测定截面为圆形、椭圆形、矩形等形状的蜂窝陶瓷，测试效率很高。

Description

一种蜂窝陶瓷垂直度测定装置

技术领域

本发明涉及一种蜂窝陶瓷垂直度测定装置。

背景技术

垂直度是表示零件上被测要素相对于基准要素保持正确的90°夹角状况，也就是通常所说的两要素之间保持正交的程度。垂直度是形状公差，即被测要素的实际方向对映于基准相垂直的理想方向之间所允许的最大变动量。目前垂直度公差大于0.05mm的测量仪种类很多，公差小于0.05mm通常采用三坐标测量机测量。有关垂直度检测设备的报道如下：

CN101581568公开了一种垂直度检测仪，用于检测工件的一端面相对于所述工件上某一基准面的垂直度，所述垂直度检测仪包括：一安装台；一固设于所述安装台的接地的电导性定位挡块，所述定位挡块开设两滑槽；一固设于所述安装台的盖板；两检测单元，以及籍由两检测单元形成的两检测电路。检测工件端面的垂直度时，藉由工件的端面触发检测电路的通或断以判断工件端面的垂直度是否合格。利用该发明垂直度检测仪检测所述工件端面的垂直度，检测效率高，可满足大规模生产的需求。

CN102252586A公开了一种简易垂直度检测仪，包括设于测量平面上的基座，所述基座侧部连接一连接块，所述连接块上安装一百分表，所述百分表的测量杆与水平面平行。所述连接块为L形，所述基座侧部上设有贯通滑槽，螺栓穿过所述连接块一侧边及滑槽将连接块固定于所述基座上，连接块另一侧边与水平面平行并安装百分表。通过滑槽可使连接块上下移动，结构简单，检测方便。

CN102183221A公开了一种一种显微系统光轴垂直度的测量方法，该发明将两个完全相同的标定板相隔距离L放置在光轴倾斜面与光学平台的交线上，把进入显微系统的光路延展成两个臂，电机驱动显微镜头以一定步长S在垂直于光学平台的方向运动，分别得到两个标定板成像，用基于计算机视觉的清晰度评价函数Tenen Grad函数分别对标定板的成像清晰度进行量化的判定，将其进行归一化比较，若二者在判定标准1%以内，则认为显微系统光轴达到垂直，计算此时光轴的垂直度h=S/L。该发明利用应用光学和机器视觉图像处理知识，测量显微系统光轴与光学平台的垂直程度，从而确保光轴与平台在误差范围内保持垂直,该方法测量精度高、系统简单、可行性好。

CN85200790公开了一种供检验机械零件垂直度用的计量仪器，其主要特征是在不需要电源的情况下量表可以按被测面位置作纵、横、垂直三个方向的移动并直接读出检验结果。该仪器主要由机座和呈重叠配置的纵、横、垂直拖板及量表组成，在车间条件下也能够使用。

CN2120323公开了一种非接触垂直度测量装置，由光源、物镜、目镜、半透明镜和分划板组成的非接触垂直度测量装置，它是在光源和半透明镜之间安装聚光镜，并使目镜光轴与物镜光轴成135°，能够在短距离内对直径Φ1.6mm以上的平面进行垂直度标定，精度较高。尤其是能实现对小光点X射线应力仪的垂直度标定。也可插入标准目镜孔内，作显微镜各平面与目镜筒的垂直度检测。

蜂窝陶瓷是一类多孔陶瓷，广泛用做机动车尾气净化的催化剂载体和各种燃烧炉蓄热体，但它的截面形状较多，易破碎、强度较差。蜂窝陶瓷的理化性能、外形尺寸、垂直度和平行度等指标直接影响其使用，至今尚未见到专门测定蜂窝陶瓷垂直度方法和装置的报道。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种蜂窝陶瓷垂直度测定装置，该装置专门用于快速、精确测定各种截面形状的蜂窝陶瓷垂直度，防止样品由于易破碎、强度差等缺陷而在测量过程中受到损坏，从而鉴定产品是否合格，使蜂窝陶瓷生产在线检测更为方便。

本发明的技术方案如下：一种蜂窝陶瓷垂直度测定装置，包括上激光发射器、下激光发射器、第一支架、垂直参照体、旋转样品盘、电机、上激光接收器、下激光接收器、第二支架、信号处理器和显示单元；上激光发射器和下激光发射器与第一支架滑动连接；上激光接收器和下激光接收器与第二支架滑动连接；旋转样品盘水平位于下激光发射器与下激光接收器之间；电机通过传动机构带动旋转样品盘旋转；垂直参照体垂直于旋转样品盘并且位于下激光发射器与下激光接收器之间；上激光接收器与下激光接收器的信号输出端连接信号处理器的信号输入端，信号处理器的信号输出端连接显示单元的信号输入端。

蜂窝陶瓷垂直度测定装置还包括工作平台和箱体，工作平台用于安装第一支架、第二支架、显示单元、旋转样品盘、垂直参照体；箱体上设置有散热窗、按钮和光电报警器组，箱体内安装有电机、联轴器，电机驱动联轴器，联轴器带动旋转样品盘旋转。

所述的垂直参照体是一块长方形金属板。

所述的电机是伺服电机。

所述的信号处理器采用PLC。

本发明的有益效果：专门用于快速、精确测定各种截面形状的蜂窝陶瓷垂直度，能有效防止蜂窝陶瓷样品因易破碎、强度差等缺陷在测量过程中受到损坏；该装置操作简便，连续运行稳定可靠，当测量值超过设定值，设备具有报警功能，适用于蜂窝陶瓷的流水线生产。

附图说明

图1是本发明的光路示意图。

1、激光发光二极管；2、激光发射器；3、第一透镜组；4、蜂窝陶瓷；5、垂直参照体；6、激光接收器；7、第二透镜组；8、信号处理器；9、CCD阵列。

图2是本发明的蜂窝陶瓷垂直度测定装置的实施例示意图。

200、上激光接收器；201、下激光接收器；202上激光发射器；203、下激光发射器；4、蜂窝陶瓷；5、垂直参照体；209、第二支架；210、第一支架；211、旋转样品盘；212、工作平台；213、联轴器；214、电机；215、箱体；216、散热窗；217、按钮和光电报警器组；218、显示单元。

具体实施方式

一种蜂窝陶瓷垂直度测定装置，包括上激光发射器202、下激光发射器203、第一支架210、垂直参照体5、旋转样品盘211、电机214、上激光接收器200、下激光接收器201、第二支架209、信号处理器和显示单元218；上激光发射器202和下激光发射器203与第一支架210滑动连接；上激光接收器200和下激光接收器201与第二支架209滑动连接；旋转样品盘211水平位于下激光发射器203与下激光接收器201之间；电机214通过传动机构带动旋转样品盘211旋转；垂直参照体5垂直于旋转样品盘211并且位于下激光发射器203与下激光接收器201之间；上激光接收器200与下激光接收器201的信号输出端连接信号处理器的信号输入端，信号处理器的信号输出端连接显示单元218的信号输入端。

蜂窝陶瓷垂直度测定装置还包括工作平台212和箱体215，工作平台212用于安装第一支架、第二支架、显示单元、旋转样品盘、垂直参照体；箱体上设置有散热窗216、按钮和光电报警器组217，按钮和光电报警器组17通过导线与信号处理器相连，箱体内安装有电机214、联轴器213，电机驱动联轴器，联轴器带动旋转样品盘旋转；所述的垂直参照体是一块长方形金属板；所述的电机是伺服电机；所述的信号处理器采用PLC。

下面结合附图对本发明的具体实施例做进一步描述。

采用激光扫描、样品旋转、垂直参照体以及光电转换、PLC控制、视频跟踪、数据自动处理等技术，建立了针对蜂窝陶瓷样品测定垂直度的方法，装置具有准确快速检测、数据自动记录、装置遇障报警等功能。本发明的光路系统和装置见示意图1和图2。

激光扫描是利用激光光源优良的焦点特性，使用快速飞点光扫描测量原理实现对直径、厚度、间隙等几何量的精密测量，是实现非接触精密测量和控制的技术手段，避免量具直接接触样品造成损害。本发明的装置包括上、下二个激光发生装置，每束激光由激光二极管发出后通过透镜组使之成为平行光，当光束遇到蜂窝陶瓷样品和垂直参照体时，光便通过样品上、下端面的周边与垂直参照体间隙，经过另一透镜组增强后到达感光元件组成的CCD阵列。通过支架调节二个激光发生器的高度与蜂窝陶瓷样品的高度相等。

样品旋转是通过将样品置于旋转样品盘上实现的，旋转样品盘需保持水平，旋转样品盘在PLC控制下通过伺服电机、联轴器等部件带动做360°旋转，转速和间歇时间等各种运行参数通过人机界面设定。

垂直对照体是一块长方形金属板，和旋转样品盘垂直，是本装置的基准垂直面。它可根据蜂窝陶瓷样品大小调节与旋转样品盘的距离，以确保激光的准确测量，从而测出垂直参照体与蜂窝陶瓷样品上、下截面周边的距离，得到的最大差距即为垂直度。

通过蜂窝陶瓷样品上、下截面周边与垂直参照体间隙的二束激光到达感光元件组成的CCD阵列，再经光电转换，信号处理、PLC控制、视频跟踪便能使检测结果呈现在视频显示屏上。

本设备的主要制造方法包括：

本设备还包括工作平台和机箱，工作平台用于安装激光发射和接收系统、旋转样品盘及垂直参照体、数据显示器等，机箱内装电器控制元件（见图2）。

激光发射采用激光二极管为光源，中心波长1400～1600mm，输出功率1.5～2.0W，扫描速度1400～1800次/sec，分辨率0.0001mm，发出的光聚集到第一透镜组上，该第一透镜组由若干片直径为150～200mm的凹、凸镜片组成，使激光束成为平行光。该激光发射器有上、下二组，以扫描蜂窝陶瓷样品上、下端边与垂直对照体的距离（见图1），二组发光器由支架支撑，其距离（0～300mm）由支架调节。

旋转样品盘为圆形水平台，是测量垂直度的基准平面，直径400mm，用高强度铸铁HT250-300材料制成，工作面通过精密磨削硬度为HB170-240。转盘由伺服电机调节转速为5～15转/min，通过联轴器带动旋转。

垂直参照体是一块400×200×6mm的优质碳素工具钢板，经过多次热处理并经过精密磨削加工而成，制造精度达到钢件国家标准GB6092-85一级，与水平方向垂直安装。

第二透镜组也由若干片直径为150～200mm的凹、凸镜片组成，以加强激光束强度。

接收激光束的CCD阵列由感光元件组成，测得信号通过自动检测系统及其数据分析软件、故障诊断报警系统处理，采用PLC控制装置部件运转，测定结果最后在视频幕上显示。

蜂窝陶瓷载体垂直度测定装置，其设计方案包括激光发射器系统，激光接收系统，蜂窝陶瓷样品转盘和驱动装置，垂直参照体，显示器、数据处理系统和箱体等部件，制造该设备的实施方案如下：

主要材料选购：样品旋转盘用HT250-300高强度铸铁，垂直参照体采用优质碳素工具钢板制作。

选购的主要元器件和软件包括：激光发射器和激光接收器，伺服电机，PLC，联轴器，自动检测系统及其数据分析软件，故障诊断报警系统，人机界面等。

旋转样品盘、垂直参照体、机械元器件、和箱体采用精密自主加工。

整机的安装：将自制和采购的机械元件和电气元件按设计方案进行整机安装，包括：在工作平台上安装激光发射器和激光接收器，旋转样品盘，垂直参照体，显示器等，在机箱内安装伺服电机，联轴器，PLC，故障诊断报警系统，人机界面等。

整机的调试：调节上、下激光发生器，使激光束通过样品上下端周边与垂直参照体的间隙到达上、下激光接收器；旋转样品盘由伺服电机通过联轴器连接，在程序的控制下设定转速和间隙时间；由PLC电器控制实现旋转样品盘的运转；自动检测系统及其数据分析软件，故障诊断报警系统采集各状态信息反馈、完成数据处理、信息管理等控制任务；人机界面中能设定装置的各种运行参数使检测过程自动化；最后测量结果以视频显示，当数据在设定公差范围内，指示灯为绿色，当数据在设定公差范围外时，指示灯为红色，并发出超差声光报警。

蜂窝陶瓷垂直度测定原理：测量时样品置于能旋转360°的水平旋转样品转盘上，由2束激光对样品上、下端的周边与垂直参照体同步扫描，测得信息经过信号处理器处理后即可得到样品在不同位置时上、下端周边与垂直参照体的距离，其中一组距离最大的差值即为样品垂直度。

实施例：按照上述整机设计、安装和调试方法得到的非接触式蜂窝陶瓷垂直度测定装置，其主要参数为：

1、测量精度：0.02mm；

2、测量范围：样品直径50～400mm、高度100～400mm

3、检测速度：360件/h

4、工作电压：220V±15% 50-60HZ

5、装置尺寸：1200×800×800mm

6、装置重量：120Kg

7、装置功率：1.5Kw

8、工作条件：温度10～45℃，湿度小于85%。

Claims (5)

1.一种蜂窝陶瓷垂直度测定装置，其特征是，包括上激光发射器、下激光发射器、第一支架、垂直参照体、旋转样品盘、电机、上激光接收器、下激光接收器、第二支架、信号处理器和显示单元；上激光发射器和下激光发射器与第一支架滑动连接；上激光接收器和下激光接收器与第二支架滑动连接；旋转样品盘水平位于下激光发射器与下激光接收器之间；电机通过传动机构带动旋转样品盘旋转；垂直参照体垂直于旋转样品盘并且位于下激光发射器与下激光接收器之间；上激光接收器与下激光接收器的信号输出端连接信号处理器的信号输入端，信号处理器的信号输出端连接显示单元的信号输入端。

2.根据权利要求1所述的蜂窝陶瓷垂直度测定装置，其特征在于，还包括工作平台和箱体；第一支架、第二支架、显示单元、旋转样品盘、垂直参照体放置于工作平台上；箱体上设置有散热窗、按钮和光电报警器组，箱体内安装有电机、联轴器，电机驱动联轴器，联轴器带动旋转样品盘旋转。

3.根据权利要求1所述的蜂窝陶瓷垂直度测定装置，其特征在于，所述的垂直参照体是一块长方形金属板。

4.根据权利要求1所述的蜂窝陶瓷垂直度测定装置，其特征在于，所述的电机是伺服电机。

5.根据权利要求1所述的蜂窝陶瓷垂直度测定装置，其特征在于，所述的信号处理器采用PLC。