CN104344818B - 一种垂直检测装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于检测柱体垂直度的装置及方法，本发明所提供的用于检测柱体垂直度的装置包括：水平定位环，所述水平定位环安装于所述导轨、且平行于水平面；至少三个安装于所述水平定位环的激光测距传感器；检测电路和上位机软件系统，所述检测电路检测所述激光测距传感器的输出信号，并将所述输出信号传输到所述上位机软件系统，所述上位机软件系统依据水平定位环在柱体不同位置时激光测距传感器输出的信息判断所述柱体是否垂直。通过本发明所提供的方案可以判断柱体的垂直度及偏移角度。

Description

一种垂直检测装置及方法
技术领域
本发明设计一种垂直度检测装置，特别涉及一种柱体垂直度的检测装置。
背景技术
在工业生产应用中，经常需要对细长柱体进行测量，以确定柱体是否垂直于水平面。长期以来，这种柱体垂直度的测量难度大，而且测量精度不高。而如何精确测量并能准确给出柱体具体偏离方向和大小，以便对柱体进行调整，是业内人士追求的目标。
如图1所示，夹具13夹持柱体12沿着导轨11垂直上下运动，柱体12是否垂直，直接关系到柱体12能否被垂直放入工件14中。
经纬仪是一种测量柱体垂直度的可选装置，然而如果柱体12很长，经纬仪测量精度将下降，而且测量效率低下，由于难以确定柱体具体偏移方向，所以很难对其垂直度进行调整。
发明内容
本发明解决的问题是，现有技术中缺乏一种有效测量柱体垂直度的装置及方法。为解决所述问题，本发明提供一种垂直度检测装置及方法。
本发明所提供的用于检测柱体垂直度的装置，包括：水平定位环，导轨，夹具；所述导轨垂直于水平面；所述水平定位环安装于所述导轨、且平行于水平面；所述夹具夹持待测柱体，并通过夹具沿导轨滑动带动待测柱体沿垂直方向移动；至少三个安装于所述水平定位环的激光测距传感器；检测电路和上位机软件系统，所述检测电路检测所述激光测距传感器的输出信号，并将所述输出信号传输到所述上位机软件系统，所述上位机软件系统依据水平定位环在柱体不同位置时激光测距传感器输出的信息判断所述柱体是否垂直。
进一步，所述水平定位环半径大于所述柱体半径，且定位环半径与所述柱体半径之差小于等于所述激光测距传感器最大测量距离。
进一步，所述固定环有安装插孔；所述激光测距传感器安装在所述固定环安装插孔上。
本发明还提供一种用于检测柱体垂直度的装置测量柱体垂直度的方法，其特征在于，包括：
步骤一、将所述水平定位环固定在所述导轨上并保证水平，将所述柱体第一测量位置与所述水平定位环重合，所述第一测量位置为柱体上任一位置，并将所述激光测距传感器的读数输出到所述上位机软件系统；
步骤二、将所述柱体沿所述导轨垂直移动使得所述第二测量位置与水平定位环重合，所述第二测量位置为柱体上不同于第一测量位置的任意位置，并将所述激光测距传感器的读数输出到所述上位机软件系统；
步骤三、如果所述柱体移动前后，所述激光测距传感器的读数相同，则所述柱体处于垂直状态；否则，所述柱体处于非垂直状态。
进一步，所述柱体与垂直方向的偏移角度为：
，
其中，（，）为在测量所述第一位置时，所述柱体沿水平定位环的截面圆心坐标，（，）为测量第二位置时，所述柱体沿水平定位环的截面的圆心坐标。
与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：
利用本发明垂直度测量装置检测所述柱体垂直度时，操作人员只需分别以所述待测柱体的上边沿某一位置及下边沿某一位置进行两次测量计算，即可计算出所述柱体的垂直度，并可计算出所述柱体偏离方向。理论上来讲对上、下边沿检测位置并无明确要求，只要两检测位置不同即可确定偏移角度及偏移量。
附图说明
图1为需测量柱体垂直度具体实例示意图；
图2为本发明所提供的垂直度测量装置的工作原理图；
图3为本发明的检测电气图
图4为本发明柱体截面处圆心坐标示意图。
具体实施方式
下文中，结合附图和实施例对本发明作进一步阐述。
下文中，以水平定位环上安装三个激光测距传感器为例，对本发明作阐述，在本发明的其他实施例中，所安装的激光测距传感器的数目可以是大于三的任意数目，但必须保证所装激光测距传感器处于同一平面且光源位于同一定位圆边沿。
请参照图2及图3，本实施例所提供的柱体12垂直度检测装置包括：一水平定位环21、导轨11、夹具13、第一激光测距传感器22、第二激光测距传感器24、第三激光测距传感器26，检测电路32及上位机软件系统31；连接所述第一激光测距传感器22与检测电路32的第一导线23，连接所述第二激光测距传感器24与检测电路32的第二导线25，连接所述第三激光测距传感器26与检测电路32的第三导线27；所述检测电路检测所述第一激光测距传感器、第二激光测距传感器、第三激光测距传感器的输出信号，并将所述输出信号传输到所述上位机软件系统，所述上位机软件系统依据水平定位环在柱体不同位置时激光测距传感器输出的信息判断所述柱体是否垂直。测量时要保证所述柱体始终在所述水平定位环内运动并且三激光测距传感器到柱体表面的距离满足其有效测量范围。所述水平定位环保证三个激光测距传感器在同一水平面内。
请参照图4，检测垂直度时，所述柱体12在所述水平定位环所构成平面的截面41近似可看成为圆形。
测量过程：首先调整所述水平定位环21，以保证其水平放置，夹具13也水平放置，将所述激光测距仪22、24、26水平安装在所述水平定位环21上，并测量其两两角度，并用记为22、26之间夹角，β记为24、26之间夹角，γ记为22、24之间夹角；装配好以后，将所述柱体12缓慢伸入所述水平定位环21中，夹具13夹持待测柱体12沿着导轨11垂直移动，使所述柱体12与下边沿检测位置16与所述水平定位环21处于同一水平面，分别记录所述三个测距传感器读数，并记为a，b，c；a，b，c分别为三个激光测距传感器与柱体12的距离；将所述柱体12缓慢下降直至所述柱体上边沿检测位置15与所述水平定位环21位于同一平面，稳定以后分别记录所述三个测距传感器读数并记为a’，b’，c’。如果所述柱体12处于垂直状态则a= a’, b=b’, c=c’，否则，可确定所述柱体12处于非垂直状态。三个激光测距传感器的精度越大，所述上边沿检测位置15与下边沿检测位置16之间的最小距离越小。具体垂直偏移量计算过程如下所述：
假设所述柱体在某测量位置时，第一激光测距传感器22、第二激光测距传感器24、第三激光测距传感器26在待测柱体外表面的三各测量点坐标分别为A（X A ,Y A ）、B(X B ,Y B )、C（X C ,Y C ），所述柱体沿水平定位环的截面圆心坐标为（X，Y），则
由上式解得：
（1）
则A、B、C三点坐标分别为：A（,0），B（），C（）代入A、B、C坐标可得X，Y值；r为水平定位环的半径。
再假设所述柱体在测量上边沿检测位置15时，柱体沿水平定位环截面圆心坐标为（，），测量下边沿检测位置16时，柱体沿水平定位环截面圆心坐标为（，），所以，所述柱体同轴度偏差为：
=
假设所述上、下检测位置距离为L，则单位长度下偏差量：
偏移角度
。
（，）、（，）的值可以通过把激光测距传感器的读数和激光测距传感器之间的角度带入公式（1）获得。
本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (5)

1.一种用于检测柱体垂直度的装置，其特征在于，包括：水平定位环，导轨，夹具；所述导轨垂直于水平面；所述水平定位环安装于所述导轨、且平行于水平面；所述夹具夹持待测圆形柱体，并通过夹具沿导轨滑动带动待测柱体沿垂直方向移动，所述圆形柱体始终在所述水平定位环内运动；还包括：至少三个安装于所述水平定位环的激光测距传感器，所述水平定位环保证激光测距传感器在同一水平面内；检测电路和上位机软件系统，所述检测电路检测所述激光测距传感器的输出信号，并将所述输出信号传输到所述上位机软件系统，所述上位机软件系统依据水平定位环在柱体不同位置时，激光测距传感器输出的信息判断所述柱体是否垂直。
2.依据权利要求1所述的用于检测柱体垂直度的装置，其特征在于，所述水平定位环半径大于所述柱体半径，且定位环半径与所述柱体半径之差小于等于所述激光测距传感器的最大测量距离。
3.依据权利要求1所述的用于检测柱体垂直度的装置，其特征在于，固定环有安装插孔；所述激光测距传感器安装在固定环安装插孔上。
4.依据上述权利要求中任意一项所提供的用于检测柱体垂直度的装置测量柱体垂直度的方法，其特征在于，包括：
步骤一、将所述水平定位环固定在所述导轨上并保证水平，将柱体第一测量位置与所述水平定位环重合，第一测量位置为柱体上任一位置，并将所述激光测距传感器的读数输出到所述上位机软件系统；
步骤二、将所述柱体沿所述导轨垂直移动使得第二测量位置与水平定位环重合，第二测量位置为柱体上不同于第一测量位置的任意位置，并将所述激光测距传感器的读数输出到所述上位机软件系统；
步骤三、如果所述柱体移动前后，所述激光测距传感器的读数相同，则所述柱体处于垂直状态；否则，所述柱体处于非垂直状态。
5.依据上述权利要求4所述的测量柱体垂直度的方法，其特征在于，所述柱体与垂直方向的偏移角度为：
，
其中，（，）为测量所述第一测量位置时，所述柱体沿在水平定位环的截面的圆心坐标，（，）为在测量的所述第二测量位置时，所述柱体沿水平定位环的截面的圆心坐标。
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