CN104390610A - 环形器件内外径测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明的环形器件内外径测量装置，包括测量池和超声探头，待测量环形器件放置于测量池中；其中，所述测量池包括供油阀、液位检测单元、泄油阀和呈圆柱体状的箱体，液位检测单元设置于箱体内的预设液位高度处，且液位检测单元与供油阀相连，泄油阀设置于箱体的底部，油介质通过供油阀流入箱体内，当液位检测单元检测到油介质超过预设液位高度，控制供油阀关闭；所述箱体在同一高度处的圆周上互为垂直的位置设置有一对探头预留孔，从而形成单层探头预留孔结构；所述超声探头放置于探头预留孔处，用于对待测量环形器件进行测量。

Description

环形器件内外径测量装置

技术领域

本发明涉及超声波测量，尤其是涉及环形器件内外径测量装置。

背景技术

目前，常用的非接触式测量方法有超声波、激光和红外线，其中：

在激光测距中，当激光传感器工作时，先由激光发射单元对准目标发射激光脉冲，经目标反射后，激光向各方向散射，部分散射光返回到传感器的接收器，接收头可以接收到部分反射的信号，再被光学系统接收后成像到雪崩光电二极管上，由此产生光信号，通过测量光脉冲发射到返回的时间，即用往返时间乘以光速再除以二便能测定目标距离。但是，激光传感器必须及其精确地测定传输时间，而由于光速太快，往往会影响测量结果，另外，激光测距装置的制作难度较大、成本高且存在安全问题。

在红外线测距中，红外传感器利用红外信号遇到不同距离的障碍物反射的强度不同的原理进行障碍物远近的检测。红外传感器具有一对二极管能够发射和接收红外信号，发射管发射特定频率的红外信号，接收管接收这种频率的红外信号，当红外的检测方向遇到障碍物时，红外信号反射回来被接收管接收，经过处理之后，就可以得到目标距离。但是，红外传感器在测量过程中容易受到外界环境的影响，如灰尘、强光的干扰，从而导致测量结果不准确，并且红外线测距的量程短、方向性差。

在超声波测距中，超声波对固体、液体的穿透本领很大，尤其是在阳光不透明的固体中，它可穿透几十米的深度。超声波碰到杂质或分界面会产生显著反射形成反射成回波，碰到活动物体能产生多普勒效应。因此超声波检测广泛应用在工业、国防、生物医学等方面。以超声波作为检测手段，必须产生超声波和接收超声波。实现这种功能的装置就是超声波传感器，习惯上称为超声换能器，或者超声探头。其的工作原理就是利用压电效应，当传感器发射超声波时，脉冲信号激励超声波发射器向外发射超声波。当发射的超声波碰到障碍物时，会被反射。当反射的声波被超声波接收器接收到，停止计时。传感器接收端将超声波转化为电信号送到单片机，根据发射与接收的时间差与超声波的传播速度来计算被测物体的距离。

超声波具有频率高、波长短、绕射小、方向性好并能够为反射线定向传播等优点，同时超声波传感器模块能量消耗小有利于测距。其中，在中、小距离测量时，超声波传感器的分辨率、方向性都优于红外线测距，而且成本较低，安全性高，从成本及安全性方面考虑，超声波测距传感器优于激光测距传感器。由于超声波的指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播的距离较远，因而超声波可以用于距离的测量，与电磁的或光学的方法相比，它不受光线、被测对象颜色等影响。对于被测物处于黑暗、在灰尘、烟雾、电磁干扰、有毒等恶劣环境下有一定的适应能力。因此，在液位测量、机械手控制、车辆自动导航、物体识别等方面有广泛应用。特别是应用于空气测距，由于空气中波速较慢，其中回波信号中包含的沿传播方向上的信号很容易检测出来，具有很高的分辨力，因而其准确度也较其他方法高。而且超声波传感器具有结构简单、体积小、信号处理可靠等特点。

在现有技术中，尚未有能够精确地对环形器件内外径进行测量的方案。

发明内容

本发明提供一种环形器件内外径测量装置，包括测量池和超声探头，待测量环形器件放置于测量池中；

其中，所述测量池包括供油阀、液位检测单元、泄油阀和呈圆柱体状的箱体，液位检测单元设置于箱体内的预设液位高度处，且液位检测单元与供油阀相连，泄油阀设置于箱体的底部，油介质通过供油阀流入箱体内，当液位检测单元检测到油介质超过预设液位高度，控制供油阀关闭；

所述箱体在同一高度处的圆周上互为垂直的位置设置有一对探头预留孔，从而形成单层探头预留孔结构；

所述超声探头放置于探头预留孔处，用于对待测量环形器件进行测量。

进一步的，所述箱体在同一高度处的圆周上每间隔45度设置有一探头预留孔，从而形成单层探头预留孔结构。

进一步的，所述箱体从底部到所述预设液位高度的不同高度处分别设置有单层探头预留孔结构。

进一步的，各个单层探头预留孔结构之间间隔相同高度。

进一步的，所述液位检测单元为浮球或距离传感器。

本发明的有益效果是：通过将超声探头放置于测量池上的一对相互垂直的探头预留孔中，在待测环形器件放置于测量池后，通过在测量池中添加油介质，超声探头发出的超声波在油介质内遇到障碍物形成回波，从而能够对待测环形器件的内外径进行测定，具有较高的精确度，且测量装置无需接触待测量环形器件；

通过在箱体同一高度处的圆周上每间隔45度设置一探头预留孔，从而形成单层探头预留孔结构，其中，任一互为垂直的2个超声探头可用于对待测量环形器件的内外径进行测量，另外6个超声探头2能够对测量结果进行校验，并且，由此也可以确定待测量环形器件的圆度；

通过在箱体从底部到所述预设液位高度的不同高度处分别设置单层探头预留孔结构，能够测量到待测量环形器件在不同高度处的内外径，甚至圆度。

附图说明

图1是本发明环形器件内外径测量装置的结构图；

图2是本发明箱体的结构图；

图3是本发明环形器件内外径测量装置测量的几何模型示意图；

图4是本发明环形器件内外径测量装置在一种实施例下的结构图；

其中，1为待测量环形器件，2为超声探头，3为供油阀，4为液位检测单元，5为泄油阀，6为箱体，61为探头预留孔。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的技术方案进行详细描述。

本申请的环形器件内外径测量装置，包括测量池和超声探头2，待测量环形器件1放置于测量池中；其中，所述测量池包括供油阀3、液位检测单元4、泄油阀5和呈圆柱体状的箱体6，液位检测单元4设置于箱体6内的预设液位高度处，且液位检测单元4与供油阀3相连，泄油阀5设置于箱体6的底部，油介质通过供油阀3流入箱体6内，当液位检测单元4检测到油介质超过预设液位高度，控制供油阀3关闭；所述箱体6在同一高度处的圆周上互为垂直的位置设置有一对探头预留孔61，从而形成单层探头预留孔结构；所述超声探头2放置于探头预留孔61处，用于对待测量环形器件1进行测量。

通过将超声探头放置于测量池上的一对相互垂直的探头预留孔中，在待测环形器件放置于测量池后，通过在测量池中添加油介质，超声探头发出的超声波在油介质内遇到障碍物形成回波，从而能够对待测环形器件的内外径进行测定，具有较高的精确度，且测量装置无需接触待测量环形器件。

如图1所示，在本申请中，环形器件内外径测量装置包括测量池和超声探头2，待测量环形器件1放置于测量池中，且可以放置在测量池内任意位置，待测量环形器件1可以为机车车辆的整体轴承。

具体的，测量池包括供油阀3、液位检测单元4、泄油阀5和呈圆柱体状的箱体6，液位检测单元4设置于箱体6内的预设液位高度处，且液位检测单元4与供油阀3相连，泄油阀5设置于箱体6的底部。

当测量时，测量池充满油介质，油介质通过供油阀3流入箱体6内，当液位检测单元4检测到油介质超过预设液位高度，控制供油阀3关闭，通过泄油阀5能够将箱体6内的油介质排出，定期对油介质进行更换，防止测量引入外界环境的影响。所述液位检测单元4可以为浮球或距离传感器。

具体的，如图2所示，箱体6在同一高度处的圆周上互为垂直的位置设置有一对探头预留孔61，从而形成单层探头预留孔结构。超声探头2放置于探头预留孔处61，超声探头2发出的超声波在油介质内遇到障碍物形成回波，从而能够测定距离，进行对待测量环形器件1进行测量，无需接触即可自动测量。

在本申请中，通过相互垂直的两个超声探头2，能够实现对环形器件内径和外径的测量。如图3所示，以O为圆心，半径为r的小圆和半径为R的大圆分别表示待测量环形器件1的内径圆和外径圆，若箱体6内径为已知值R’,通过相互垂直的两个超声探头A和H进行超声波测量，能够得到AB＝a，AC＝b，AE＝d，HI＝e，HJ＝f，HL＝g，HM＝h，待测量环形器件1内外径计算过程如下：

$r=\sqrt{{\mathrm{CD}}^2+{\mathrm{OD}}^2}=\frac{1}{2}\sqrt{{(c-b)}^2+{(g+f-2R^{\′})}^2},$

$R=\sqrt{{\mathrm{BD}}^2+{\mathrm{OD}}^2}=\frac{1}{2}\sqrt{{(d-a)}^2+{(g+f-2R^{\′})}^2}.$

本申请的环形器件内外径测量装置还可以包括控制器和便携式电脑，如图4所示，其中，超声探头2在获得测量数据后将测量数据发送给控制器，控制器对测量数据进行处理，将超声探头传输的关于时间的测量数据通过上述过程转换成内外径，最终，控制器能够将内外径数据传送给便携式电脑，通过便携式电脑显示、存储或远程传送。

进一步的，在本申请中，箱体1在同一高度处的圆周上每间隔45度设置有一探头预留孔61，从而形成单层探头预留孔结构。具体的，每层探头预留孔结构中包含8个探头预留孔61，呈“米”字形，从而能够放置8个超声探头2。其中，任选互为垂直的2个超声探头2用于对待测量环形器件1的内外径进行测量，另外6个超声探头2能够对测量结果进行校验，通过另外6个超声探头2中互为垂直的探头同样能够获得三组内外径，该三组内外径作为校验值。同时，当内外径测量结果不同时，表明待测量环形器件1不是理论上的圆形，存在一定圆度，通过将各组内外径测量结果进行比较，能够确定圆度的值。

进一步的，在本申请中，箱体1从底部到预设液位高度的不同高度处可以根据实际需要分别设置单层探头预留孔结构。例如，箱体1从底部到预设液位高度处共设置有4层探头预留孔结构。通过不同高度处的单层探头预留孔结构，能够测量到待测量环形器件1在不同高度处的内外径，甚至圆度。优选的，各个单层探头预留孔结构之间间隔相同高度。

Claims (5)

1.环形器件内外径测量装置，其特征在于，包括测量池和超声探头(2)，待测量环形器件(1)放置于测量池中；

其中，所述测量池包括供油阀(3)、液位检测单元(4)、泄油阀(5)和呈圆柱体状的箱体(6)，液位检测单元(4)设置于箱体(6)内的预设液位高度处，且液位检测单元(4)与供油阀(3)相连，泄油阀(5)设置于箱体(6)的底部，油介质通过供油阀(3)流入箱体(6)内，当液位检测单元(4)检测到油介质超过预设液位高度，控制供油阀(3)关闭；

所述箱体(6)在同一高度处的圆周上互为垂直的位置设置有一对探头预留孔(61)，从而形成单层探头预留孔结构；

所述超声探头(2)放置于探头预留孔(61)处，用于对待测量环形器件(1)进行测量。

2.如权利要求1所述的环形器件内外径测量装置，其特征在于，所述箱体(6)在同一高度处的圆周上每间隔45度设置有一探头预留孔(61)，从而形成单层探头预留孔结构。

3.如权利要求1所述的环形器件内外径测量装置，其特征在于，所述箱体(6)从底部到所述预设液位高度的不同高度处分别设置有单层探头预留孔结构。

4.如权利要求3所述的环形器件内外径测量装置，其特征在于，各个单层探头预留孔结构之间间隔相同高度。

5.如权利要求1所述的环形器件内外径测量装置，其特征在于，所述液位检测单元(4)为浮球或距离传感器。