CN104535017A - 在线轮廓测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于轮廓检测设备，具体涉及一种在线轮廓测量装置，包括环形基座，所述环形基座上沿周向间隔设置有至少两个激光二维扫描仪，环形基座的中心通孔构成供待测物料穿过的通路，所述激光二维扫描仪的扫描光束朝环形基座的中心位置处照射，所述激光二维扫描仪的扫描光束为扇形平面光束，各激光二维扫描仪的扫描光束共面且扫描光束与待测物料的长度方向垂直，各激光二维扫描仪的扫描光束在待测物料上形成连续、封闭的截面轮廓。本发明采用多个激光二维扫描仪从多个方向对物料进行全方位扫描，根据物料的具体形状调整激光二维扫描仪的方位，即可测量出物料的完整截面轮廓。

Description

在线轮廓测量装置

技术领域

本发明属于轮廓检测设备，具体涉及一种在线轮廓测量装置。

背景技术

在轧钢、铸造、锻压、机械加工等领域中，需要对成型后的工件、型材的尺寸进行在线检测，以便及时发现不良产品，保证成品率。然而型材的种类、规格多种多样，对于一些截面轮廓较为复杂的型材来说，其自身结构会对光学测量仪器的光束造成遮挡，光束无法在钢材上形成完整的轮廓形状，进而无法测得钢材的完整截面轮廓。对于此类钢材来说现有技术只能够对其截面的部分尺寸进行测量，而对于一些关键尺寸缺无法获得。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够测量复杂截面轮廓的在线轮廓测量装置。

为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：一种在线轮廓测量装置，包括环形基座，所述环形基座上沿周向间隔设置有至少两个激光二维扫描仪，环形基座的中心通孔构成供待测物料穿过的通路，所述激光二维扫描仪的扫描光束朝环形基座的中心位置处照射，所述激光二维扫描仪的扫描光束为扇形平面光束，各激光二维扫描仪的扫描光束共面且扫描光束与待测物料的长度方向垂直，各激光二维扫描仪的扫描光束在待测物料上形成连续、封闭的截面轮廓。

本发明的技术效果在于：本发明采用多个激光二维扫描仪从多个方向对物料进行全方位扫描，根据物料的具体形状调整激光二维扫描仪的方位，即可测量出物料的完整截面轮廓。

附图说明

图1是本发明中单个激光二维扫描仪的结构示意图，图中虚线围成的扇形区域即为该激光二维扫描仪的扫描光束；

图2是本发明实施例1的主视图；

图3是本发明实施例2的主视图；

图4是本发明实施例3的主视图；

图5是本发明实施例4的主视图，为便于理解，图中并未示出环形基座及激光二维扫描仪，图中各虚线框即代表激光二维扫描仪的扫描光束；

图6是本发明的调节支架的剖视图；

图7是本发明调节支架的立体结构示意图；

图8是本发明的调节支架的调节板与激光二维扫描仪装配结构的爆炸示意图。

具体实施方式

如图2、3、4所示，一种在线轮廓测量装置，包括环形基座80，所述环形基座80上沿周向间隔设置有至少两个激光二维扫描仪30，环形基座80的中心通孔构成供待测物料60穿过的通路，所述激光二维扫描仪30的扫描光束朝环形基座80的中心位置处照射，所述激光二维扫描仪30的扫描光束为扇形平面光束，各激光二维扫描仪30的扫描光束共面且扫描光束与待测物料60的长度方向垂直，各激光二维扫描仪30的扫描光束在待测物料60上形成连续、封闭的截面轮廓。本发明采用多个激光二维扫描仪从多个方向对物料进行全方位扫描，根据物料的具体形状调整激光二维扫描仪的方位，即可测量出物料的完整截面轮廓。

进一步的，如图2、3所示，所述激光二维扫描仪30两两一组且同组的两个激光二维扫描仪30相对设置。

实施例1

如图2所示，所述待测物料60为多根相互平行且间隔布置的圆形线棒材，所述各圆形线棒材的棒芯共面，所述激光二维扫描仪30设有两组，其中一组中的两个激光二维扫描仪30之间的连线与另一组中的两个激光二维扫描仪30之间的连线相互垂直或呈近似于垂直的夹角设置；各圆形线棒材沿同一组激光二维扫描仪30连线的方向在该连线的垂直面上形成的各投影之间的距离大于单根线棒材60的直径即各圆形线棒材在该垂直面上的投影是相互独立的，彼此间没有重叠、遮挡的区域。激光二维扫描仪30在扫描圆形线棒材时，其测量的有效弧度约为95°左右，因此至少需要四个激光二维扫描仪30才能扫描出圆形线棒材的完整截面轮廓。

作为优选方案，所述同组的两个激光二维扫描仪30之间的连线与各圆形线棒材截面的圆心连线呈45°夹角或近似于45°的夹角设置。两组激光二维扫描仪30之间的夹角主要由圆形线棒材的规格和数量决定，例如当圆形线棒材的数量较多时可适当增大扫描的倾斜角度，以便于光束覆盖更多的线棒材。

进一步的，所述基座80的前后两侧与中心通孔对应位置处设有沿待测物料60行进方向设置的用于引导、扶持圆形线棒材的槽板70，所述槽板70上设有至少两条限位槽，每条限位槽供一根圆形线棒材通过。

实施例2

如图3所示，所述待测物料为热轧钢轨，所述激光二维扫描仪设有两组，其中一组中的两个激光二维扫描仪30之间的连线与另一组中的两个激光二维扫描仪30之间的连线相互垂直或呈近似于垂直的夹角设置，所述同组的两个激光二维扫描仪30之间的连线与热轧钢轨的腹板高度方向呈45°夹角或近似于45°的夹角设置。各激光二维扫描仪30之间的角度同样依钢轨的规格而定，当钢轨的腹板较高时，可以适当减小激光二维扫描仪30与腹板的夹角，进而使扫描光束在腹板上覆盖更长的距离，当钢轨的翼板较长时，可适当增大激光二维扫描仪30与腹板之间的夹角，进而使扫描光束能够深入到腹板与翼板之间形成的凹槽中。

实施例3

如图4所示，所述待测物料60为弹簧钢，弹簧刚的一侧板面为平直面，另一侧板面为褶皱面，所述激光二维扫描仪30设有三个，其中一个激光二维扫描仪30的扫描光束出射方向与弹簧钢的板面垂直且该扫描光束正对弹簧钢的平直板面设置，另外两个激光二维扫描仪30分置与弹簧钢左右两侧，该两个激光二维扫描仪30的扫描光束出射方向与弹簧钢的板面呈45°夹角或近似于45°的交角设置且扫描光束倾斜照射在弹簧刚的褶皱面上。该实施例中，激光二维扫描仪30的扫描方向主要依弹簧钢上褶皱面的凹槽尺寸而定，凹槽较深时，需要增大扫描光束与弹簧钢板面之间的夹角，反之则减小二者之间的夹角。

实施例4

如图5所示，所述待测物料60为叶轮，所述激光二维扫描仪30的个数为叶轮叶片个数的两倍，每两个相邻的激光二维扫描仪30a、30b为一组，同组的两个激光二维扫描仪30a、30b的扫描光束相互交叉且该两个激光二维扫描仪30a、30b的扫描光束分别斜射在叶轮两相邻叶片之间的凹槽内。

如图6、7、8所示，作为本发明的进一步优选方案，所述各激光二维扫描仪30与环形基座80之间设有调节支架，所述调节支架包括基板10和调整板20，所述基板10安装在环形基座80上，所述基板10上设有三根与待测线棒材轴线方向平行的螺柱，所述调整板20上设有与各螺柱相对应的第一通孔22，所述螺柱的穿过所述第一通孔22并通过螺柱上设置的分置于调整板20两侧的至少两个螺母将调整板20夹紧，所述调整板20两侧的螺母与调整板20的板面之间均设有球面垫圈23，所述螺柱与第一通孔22之间为间隙配合，所述激光二维扫描仪30安装在调整板20上，所述调整板的板面与激光二维扫描仪30发出的平面光幕平行。

进一步的，所述各螺柱之间的相对位置固定且其中一个螺柱为定螺柱11a，其他螺柱为动螺柱11b，所述定螺柱11a在基板10上的位置相对固定，所述各动螺柱11b以定螺柱11a为转动中心沿周向可调式固定安装在基板10上。

进一步的，所述基板10上设有第一腰形孔12，所述动螺柱11b穿过第一腰形12孔并通过动螺柱11b上设置的分置于基板10上下两侧的螺母进行锁紧，所述第一腰形孔12与动螺柱11b之间为间隙配合；所述基板10上还设有与螺柱平行的偏心轴13，所述偏心轴13转动设置在基板10上，偏心轴13上端的偏心段延伸至调整板20上设置的第二腰形孔21内，所述第二腰形孔21的长度方向延定螺柱11a的径向设置，所述偏心轴13位于第二腰形孔21内的偏心段周面呈球面状；

作为上述调节支架的优选实施例，所述激光二维扫描仪30与调整板20之间设有滑板40，所述测量仪30固定在滑板40上，所述滑板40上设有第三腰形孔41，所述第三腰形孔41的长度方向与该组两个激光二维扫描仪的连线方向垂直，第一预紧螺栓42穿过该第三腰形孔41并与调整板20上开设的螺纹孔固接。

上述调节支架主要用于校准扫描光束的角度，能够实现扫描光束在各个方向上的偏转和平移，使各激光二维扫描仪30的扫描光束位于同一平面内。

Claims (10)

1.一种在线轮廓测量装置，其特征在于：包括环形基座(80)，所述环形基座(80)上沿周向间隔设置有至少两个激光二维扫描仪(30)，环形基座(80)的中心通孔构成供待测物料(60)穿过的通路，所述激光二维扫描仪(30)的扫描光束朝环形基座(80)的中心位置处照射，所述激光二维扫描仪(30)的扫描光束为扇形平面光束，各激光二维扫描仪(30)的扫描光束共面且扫描光束与待测物料(60)的长度方向垂直，各激光二维扫描仪(30)的扫描光束在待测物料(60)上形成连续、完整的轮廓。

2.根据权利要求1所述的在线轮廓测量装置，其特征在于：所述激光二维扫描仪(30)两两一组且同组的两个激光二维扫描仪(30)相对设置。

3.根据权利要求2所述的在线轮廓测量装置，其特征在于：所述待测物料(60)为多根相互平行且间隔布置的圆形线棒材，所述各圆形线棒材的棒芯共面，所述激光二维扫描仪(30)设有两组，其中一组中的两个激光二维扫描仪(30)之间的连线与另一组中的两个激光二维扫描仪(30)之间的连线相互垂直或呈近似于垂直的夹角设置；各圆形线棒材沿同一组激光二维扫描仪(30)连线的方向在该连线的垂直面上形成的各投影之间的距离大于单根线棒材(60)的直径。

4.根据权利要求3所述的在线轮廓测量装置，其特征在于：所述同组的两个激光二维扫描仪(30)之间的连线与各圆形线棒材截面的圆心连线呈45°夹角或近似于45°的夹角设置。

5.根据权利要求3所述的在线轮廓测量装置，其特征在于：所述基座(80)的前后两侧与中心通孔对应位置处设有沿待测物料(60)行进方向设置的用于引导、扶持圆形线棒材的槽板(70)，所述槽板(70)上设有至少两条限位槽，每条限位槽供一根圆形线棒材通过。

6.根据权利要求2所述的在线轮廓测量装置，其特征在于：所述待测物料为热轧钢轨，所述激光二维扫描仪设有两组，其中一组中的两个激光二维扫描仪(30)之间的连线与另一组中的两个激光二维扫描仪(30)之间的连线相互垂直或呈近似于垂直的夹角设置，所述同组的两个激光二维扫描仪(30)之间的连线与热轧钢轨的腹板高度方向呈45°夹角或近似于45°的夹角设置。

7.根据权利要求1所述的在线轮廓测量装置，其特征在于：所述待测物料(60)为弹簧钢，弹簧钢的一侧板面为平直面，另一侧板面为褶皱面，所述激光二维扫描仪(30)设有三个，其中一个激光二维扫描仪(30)的扫描光束出射方向与弹簧钢的板面垂直且该扫描光束正对弹簧钢的平直板面设置，另外两个激光二维扫描仪(30)分置与弹簧钢左右两侧，该两个激光二维扫描仪(30)的扫描光束出射方向与弹簧钢的板面呈45°夹角或近似于45°的交角设置且扫描光束倾斜照射在弹簧刚的褶皱面上。

8.根据权利要求1所述的在线轮廓测量装置，其特征在于：所述待测物料(60)为叶轮，所述激光二维扫描仪(30)的个数为叶轮叶片个数的两倍，每两个相邻的激光二维扫描仪(30a、30b)为一组，同组的两个激光二维扫描仪(30a、30b)的扫描光束相互交叉且该两个激光二维扫描仪(30a、30b)的扫描光束分别斜射在叶轮两相邻叶片之间的凹槽内。

9.根据权利要求1所述的在线轮廓测量装置，其特征在于：所述各激光二维扫描仪(30)与环形基座(80)之间设有调节支架，所述调节支架包括基板(10)和调整板(20)，所述基板(10)安装在环形基座(80)上，所述基板(10)上设有三根与待测线棒材轴线方向平行的螺柱，所述调整板(20)上设有与各螺柱相对应的第一通孔(22)，所述螺柱的穿过所述第一通孔(22)并通过螺柱上设置的分置于调整板(20)两侧的至少两个螺母将调整板(20)夹紧，所述调整板(20)两侧的螺母与调整板(20)的板面之间均设有球面垫圈(23)，所述螺柱与第一通孔(22)之间为间隙配合，所述激光二维扫描仪(30)安装在调整板(20)上，所述调整板的板面与激光二维扫描仪(30)发出的平面光幕平行。

10.根据权利要求9所述的在线轮廓测量装置，其特征在于：所述各螺柱之间的相对位置固定且其中一个螺柱为定螺柱(11a)，其他螺柱为动螺柱(11b)，所述定螺柱(11a)在基板(10)上的位置相对固定，所述各动螺柱(11b)以定螺柱(11a)为转动中心沿周向可调式固定安装在基板(10)上；

所述基板(10)上设有第一腰形孔(12)，所述动螺柱(11b)穿过第一腰形(12)孔并通过动螺柱(11b)上设置的分置于基板(10)上下两侧的螺母进行锁紧，所述第一腰形孔(12)与动螺柱(11b)之间为间隙配合；所述基板(10)上还设有与螺柱平行的偏心轴(13)，所述偏心轴(13)转动设置在基板(10)上，偏心轴(13)上端的偏心段延伸至调整板(20)上设置的第二腰形孔(21)内，所述第二腰形孔(21)的长度方向延定螺柱(11a)的径向设置，所述偏心轴(13)位于第二腰形孔(21)内的偏心段周面呈球面状；

所述激光二维扫描仪(30)与调整板(20)之间设有滑板(40)，所述测量仪(30)固定在滑板(40)上，所述滑板(40)上设有第三腰形孔(41)，所述第三腰形孔(41)的长度方向与该组两个激光二维扫描仪的连线方向垂直，第一预紧螺栓(42)穿过该第三腰形孔(41)并与调整板(20)上开设的螺纹孔固接。