CN102853774A - 多用途涂镀层激光测量臂 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多用途涂镀层厚度测量臂，包括测量系统、离合装置、传动系统和旋转装置，所述测量系统采用激光探头测量被测面的涂镀层厚度，所述离合装置用于实现测量系统和传动系统的分离和咬合，所述传动系统用于驱动测量系统的激光探头实现一定角度的旋转，所述旋转装置用于实现测量系统在一般工作模式和特殊工作模式之间进行切换。本测量臂的测量精度由激光探头、传动装置共同影响，并且具有操作方便，效率高的特点，可在一台设备上实现多种规格零件的测量工作。

Description

多用途涂镀层激光测量臂

技术领域

本发明涉及涂镀层厚度自动检测台，具体为多用途涂镀层激光测量臂，用来测量物体涂镀层厚度，特别是较长的回转体零件内部涂镀层的厚度。

背景技术

大多数工业产品为达到某种要求，需要在其表面增加涂镀层，而涂镀层的厚度均匀合格与否影响到产品的外观效果和使用寿命，对比较精密的产品可能会因某个零件涂镀层厚度不合格而导致其精度降低或失去使用价值。因此，涂镀层厚度测量系统必须具有高精度、高效率等特点。

目前，现有的涂镀层测厚仪多数为简易型测厚仪，其测厚结构简单，操作方便，成本低廉，可用来测量各种形状零件的涂镀层厚度，缺点是：测量精度不高，且测量时需人工参与，限于短时检测，不适合批量精密零件涂镀层厚度快速检测，并且对筒类零件多面内壁涂镀层测厚存在操作上的困难。此外，还有一些专用的进口测厚设备，其测厚结构采用测量臂和工作台结合的方式，工作时探测头旋转、工件直线前行，这种方式的优点是仪器通道数少，工业计算机用量小，设备测量部份成本低，缺点是：机械设计难度大，机械加工精度要求高，信号拾取技术复杂，机械加工成本高。

当前，涂镀层厚度的非接触测量方法有以下几类：1.电量法测厚法，其优点是方便快捷，可实现镀层厚度的实时测量，缺点是测量精度不高。2.电解法测厚，其优点是测量准确、不受机体材料影响、重现性好，但是该方法需要有电解液，工作场地面积较大，测量镀层仅限于金属材料，且工作效率低等不足。3.磁性测厚，磁式测厚仪具有灵敏度高，测量范围宽，仪器轻便，操作简单等优点；它的缺点是易受各干扰因素的影响，应用面窄。4.超声波测厚，超声波测厚仪具有非接触的优点，可以适应高温的环境，但具有探头能量转换效率低，装置体积大，重量重的缺点。

发明内容

本发明提供一种采用激光探头的涂镀层厚度测量臂，能够实现非接触测量，还可以达到较高的测量精度，配备专用的移动系统和工作台，能方便的测量多种规格的板材和内部为回转体类的零件，成本低，工作效率高，测量工作不受被测材料的限制；配备专用夹具后可以测量多种回转体类零件内部涂镀层厚度。

本发明是采用如下技术方案实现：

一种多用途涂镀层厚度测量臂，包括测量系统、离合装置、传动系统和旋转装置、水平方向移动装置和竖直方向移动装置，所述测量系统采用激光探头测量被测面的涂镀层厚度，所述离合装置用于实现测量系统和传动系统的分离和咬合，所述传动系统用于驱动测量系统的激光探头实现一定角度的旋转，所述旋转装置用于实现测量系统在一般工作模式和特殊工作模式之间进行切换，所述水平方向移动装置和竖直方向移动装置分别用于驱动测量臂在水平方向和竖直方向移动。

所述的多用途涂镀层厚度测量臂，所述测量系统包括安装在前端小轴(2)上的激光探头(1)和探头安装板(4)，激光探头(1)固定在探头安装板(4)上。

所述的多用途涂镀层厚度测量臂，所述传动系统包括装在前端小轴(2)上的第一同步带轮(7)、梯形齿同步带(13)、第二同步带轮(14)和前端滑轮(24)，第二同步带轮(14)和前端滑轮(24)同轴安装在后端小轴(21)上，前端滑轮(24)输入动力，依次传递给第二同步带轮(14)、梯形齿同步带(13)、第一同步带轮(7)、前端小轴(2)、激光探头(1)。

所述的多用途涂镀层厚度测量臂，所述离合装置包括锥形套(8)、旋钮(9)，旋紧旋钮(9)将锥形套(8)压入第一同步带轮(7)和前端小轴(2)之间的缝隙，实现测量系统和传动系统咬合，松开旋钮(9)，锥形套(8)离开第一同步带轮(7)和前端小轴(2)之间的缝隙，实现测量系统和传动系统分离。

所述的多用途涂镀层厚度测量臂，所述旋转装置包括安装在后端小轴(21)上的探头座(12)和探杆(20)，在一般工作模式时，通过十字沉头螺钉(18)和滑轮左轴承座(19)，探头座(12)和探杆(20)固定在一起成180°角，在特殊工作模式时，通过十字沉头螺钉(18)和滑轮左轴承座(19)，探头座(12)和探杆(20)固定在一起成90°角。

任一所述的多用途涂镀层厚度测量臂，还包括水平方向移动装置和竖直方向移动装置，所述水平方向移动装置和竖直方向移动装置分别用于驱动测量臂在水平方向和竖直方向移动。

本发明所述的多用途涂镀层激光测量臂，经过实验验证，该测量臂精度好，效率高，在专用工作台和专用夹具的配合下，可测量多种规格零件的涂镀层厚度，操作简单，经济性好。

附图说明

图1为测量臂的结构图；

图2为测量臂的工作流程图

图3为被测件例图；

图4为测量臂工作示意图，其中图4-1为一般工作模式，图4-2是特殊工作模式。

图中：1激光探头、2前端小轴、3十字沉头螺钉、4探头安装板，5轴承挡圈、6锁紧螺母、7同步带轮、8锥形套、9旋钮、10张紧轮、11张紧轮轴、12探头座、13梯形齿同步带、14第二同步带轮、15挡圈、16第一小平键、17轴用螺母、18十字沉头螺钉、19滑轮左轴承座、20探杆、21后端小轴、22轴用弹性挡圈、23第二小平键、24前端滑轮、25滑轮右轴承座、26定位隔圈。A、B、C、D是组成被测件不同的面。

具体实施方式

以下结合具体实施例，对本发明进行详细说明。

多用途涂镀层激光测量臂(方便起见，下文将多用途涂镀层激光测量臂简称为测量臂)包括测量系统、离合装置、传动系统和旋转装置、水平方向移动装置和竖直方向移动装置(图中未示出)，测量系统采用激光探头测量被测面的涂镀层厚度，离合装置用于实现测量系统和传动系统的分离和咬合，传动系统用于驱动测量系统的激光探头实现一定角度的旋转，旋转装置用于实现测量系统在一般工作模式和特殊工作模式之间进行切换，水平方向移动装置和竖直方向移动装置分别用于驱动测量臂在水平方向和竖直方向移动。

参考图1，测量系统包括安装在前端小轴2上的激光探头1、探头安装板4、轴承、轴承挡圈5、锁紧螺母6，通过十字沉头螺钉3将激光探头1固定在探头安装板4上；

传动系统包括装在前端小轴2上的第一同步带轮7、梯形齿同步带13、第二同步带轮14和前端滑轮24，第二同步带轮14和前端滑轮24同轴安装在后端小轴21上，前端滑轮24输入动力，依次传递给第二同步带轮14、梯形齿同步带13、第一同步带轮7、前端小轴2、激光探头1。

离合装置包括锥形套8、旋钮9，旋紧旋钮9将锥形套8压入第一同步带轮7和前端小轴2之间的缝隙，实现测量系统和传动系统咬合，松开旋钮9，锥形套8离开第一同步带轮7和前端小轴之间的缝隙，实现测量系统和传动系统分离。

旋转装置包括安装在后端小轴21上的探头座12和探杆20，在一般工作模式时通过十字沉头螺钉18和滑轮左轴承座19固定在一起成180°角，在特殊工作模式时，通过十字沉头螺钉18和滑轮左轴承座19固定在一起成90°角。

以图3中的被测件为例，该被测件由A、B、C、D四种表面组成，理论上，激光探头1可旋转360°，可一次性完成四种面的测量，但是由于考虑到结构空间问题，探杆20与激光探头1发射区域发生干涉，激光探头1在270°～360°内有一部分为无效区域，需将整个探头座12旋转90°后，才能完成所有面的测量，因此本测量臂采用两种模式实现测量工作，即一般工作模式和特殊工作模式。在一般工作模式下，探头座12与探杆20成180°角，激光探头1与探头座12做相对转动；在特殊模式下，探头座12与探杆20成90°角，激光探头1与探头座12可做相对转动。本测量臂动力由外部输入到前端滑轮22，然后依次带动后端小轴21、第二同步带轮14、梯形齿同步带13、第一同步带轮7、前端小轴2、激光探头1。

测量臂的工作流程如图2所示，下面以图3中的被测工件为例说明测量臂的工作步骤。

如图3所示被测件中的四个面，A为弧面，B为斜面，C为平面，D为在一般工作模式下无法测量到的面。将A、B、C、D分成两类，A、B、C三个面采用一般工作模式，D面采用特殊工作模式。参考图4-1，在一般工作模式下，探头座12与探杆20平行，激光探头1起始角度为0°，被测工件在驱动下一直做旋转运动，测量臂在程序驱动下，到达测量位置G后停止前行，激光探头1开始测量，测量数据传输到软件系统进行处理，当被测工件旋转一周后，激光探头1停止测量；测量臂在程序驱动下继续前行，直至到达测量位置F，由于此处所要测量的面与激光不是垂直的，因此在控制系统中需驱动激光探头1相对探头座12旋转一定的角度(角度是被测面而定)，以保证激光线与被测面垂直，然后开始测量，被测工件旋转一周后停止本次测量；测量臂继续前行，到达测量位置1后停止，再由控制系统控制探头旋转一定角度，使探头达到工作角度后开始测量，工件旋转一周后停止本次测量；最后，在控制系统控制下，探测臂后退复位。测量D面时，则需要采用特殊工作模式，由一般工作模式转换到特殊工作模式时，先将第一同步带轮7处旋钮9拧开，锥形套8外移，从而使得第一同步带轮7与前端小轴2分离，然后再将后端小轴21处的十字沉头螺钉18卸下，使整个探头座12绕后端小轴21旋转90°，拧紧十字沉头螺钉18和旋钮9，然后便可在控制系统下使探头达到测量位置H，探头在控制系统控制下达到工作角度后开始测量，工件旋转一周后，完成本次测量，工件停止旋转，至此，本被测件所有测量工作测量完成。注意，为了适应不同规格(此处主要指直径不同以及类似被测件例图中D面与轴线夹角的差异)的被测工件，可根据实际要求，可以使测量臂在实现水平方向移动的同时，在竖直方向上也能够移动，因此探杆20轴线与工件轴线并不严格要求共线(见图4-2)。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种多用途涂镀层厚度测量臂，其特征在于，包括测量系统、离合装置、传动系统和旋转装置，所述测量系统采用激光探头测量被测面的涂镀层厚度，所述离合装置用于实现测量系统和传动系统的分离和咬合，所述传动系统用于驱动测量系统的激光探头实现一定角度的旋转，所述旋转装置用于实现测量系统在一般工作模式和特殊工作模式之间进行切换。

2.如权利要求1所述的多用途涂镀层厚度测量臂，其特征在于：所述测量系统包括安装在前端小轴(2)上的激光探头(1)和探头安装板(4)，激光探头(1)固定在探头安装板(4)上。

3.如权利要求1所述的多用途涂镀层厚度测量臂，其特征在于：所述传动系统包括装在前端小轴(2)上的第一同步带轮(7)、梯形齿同步带(13)、第二同步带轮(14)和前端滑轮(24)，第二同步带轮(14)和前端滑轮(24)同轴安装在后端小轴(21)上，前端滑轮(24)输入动力，依次传递给第二同步带轮(14)、梯形齿同步带(13)、第一同步带轮(7)、前端小轴(2)、激光探头(1)。

4.如权利要求1所述的多用途涂镀层厚度测量臂，其特征在于：所述离合装置包括锥形套(8)、旋钮(9)，旋紧旋钮(9)将锥形套(8)压入第一同步带轮(7)和前端小轴(2)之间的缝隙，实现测量系统和传动系统咬合，松开旋钮(9)，锥形套(8)离开第一同步带轮(7)和前端小轴(2)之间的缝隙，实现测量系统和传动系统分离。

5.如权利要求1所述的多用途涂镀层厚度测量臂，其特征在于：所述旋转装置包括安装在后端小轴(21)上的探头座(12)和探杆(20)，在一般工作模式时，通过十字沉头螺钉(18)和滑轮左轴承座(19)，探头座(12)和探杆(20)固定在一起成180°角，在特殊工作模式时，通过十字沉头螺钉(18)和滑轮左轴承座(19)，探头座(12)和探杆(20)固定在一起成90°角。

6.如权利要求1至6任一所述的多用途涂镀层厚度测量臂，其特征在于：还包括水平方向移动装置和竖直方向移动装置，所述水平方向移动装置和竖直方向移动装置分别用于驱动测量臂在水平方向和竖直方向移动。

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