CN106767621A - 一种测量盘型滚刀磨损量及磨损形状的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种测量盘型滚刀磨损量及磨损形状的装置，包括壳体、触针、触针位移测量传感器以及微处理器；壳体上有一凹陷部位，凹陷部位用于放置触针及滚刀；触针为多个，可移动的插设于凹陷部位，用于接触滚刀外表面；触针位移测量传感器位于壳体内，且位于触针的正后方，用于采集标定位移量和测量位移量；微处理器用于根据标定位移量与测量位移量确定位移量差值，比较位移量差值并将获得的最大位移量差值标记为滚刀磨损值，并对测量位移量进行曲线拟合，得到滚刀的磨损形状。采用本发明装置可以获取精确的磨损量以及对测量位移量进行曲线拟合得到滚刀的磨损形状。

Description

一种测量盘型滚刀磨损量及磨损形状的装置及方法

技术领域

本发明涉及滚刀测量领域，特别是涉及一种测量盘型滚刀磨损量及磨损形状的装置。

背景技术

安装在刀盘上的盘形滚刀是隧道开挖掘进时的主要工具，也是全断面岩石掘进机设备的关键部件和易损部件。刀圈是安装在滚刀刀体上的可拆的刀刃，是滚刀磨损的主要部分。在全断面岩石掘进机破岩过程中，刀具磨损对施工的成本、速度和效率有着重要影响，是全断面岩石掘进机可掘性研究的重要内容。

目前工程中通常的测量滚刀磨损量的方法是由工作人员进入刀舱查刀，用专门的尺子进行测量，人工读尺，采集数据，并将数据带回处理、分析后，再给出相应的反馈结果，决定是否换刀及相应的换刀方案。人工读尺测量方法普遍存在以下缺陷：刀舱环境极差，人工读数测量误差大效率低；无法测量出滚刀的磨损形状；不能及时对所测数据进行处理，反馈不及时。

发明内容

本发明的目的是提供一种测量盘型滚刀磨损量及磨损形状的装置及方法，以解决现有技术中滚刀磨损量测量误差大、无法测量出滚刀磨损形状等问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种测量盘型滚刀磨损量及磨损形状的装置，包括壳体、触针、触针位移测量传感器以及微处理器；

所述壳体上设有一凹陷部位，所述凹陷部位用于放置所述触针及滚刀；

所述触针为多个，且可移动的插设于所述壳体的所述凹陷部位，用于接触滚刀外表面；

所述触针位移测量传感器位于所述壳体内，且位于所述触针的正后方，用于采集标定位移量和测量位移量，所述标定位移量为所述触针在接触到未磨损滚刀外表面时发生的位移量，所述测量位移量为所述触针在接触到已磨损滚刀外表面时发生的位移量；

所述微处理器位于所述壳体内，且与所述触针位移测量传感器相连接，用于根据所述标定位移量与所述测量位移量确定位移量差值，比较所述位移量差值并将获得的最大位移量差值标记为滚刀磨损值，并对所述测量位移量进行曲线拟合，得到滚刀的磨损形状。

可选的，所述触针包括针体和微型弹簧两部分，所述微型弹簧套于所述针体上。

可选的，所述触针位移测量传感器为直线位移传感器或薄膜压力传感器感器。

可选的，还包括卡板，所述卡板设于所述凹陷部位开口侧的所述壳体的端面上，所述卡板可沿垂直于所述凹陷部位开口方向且平行与所述壳体的端面移动。

可选的，所述壳体上还设有输入按钮和标定旋钮，所述输入按钮用于设置所测滚刀的刀具编号、刀位号、滚刀磨损极限值及刀位的磨损极限值；所述标定旋钮用于启动关闭标定模式及根据滚刀类型切换标定模式。

可选的，还包括预警模块，所述预警模块与所述微处理器连接，所述微处理将所述滚刀磨损值与预设的滚刀磨损极限值及刀位磨损极限值进行比较，得到比较结果，所述预警模块用于接收所述比较结果。

可选的，所述预警模块包括LED显示屏和LED灯；所述LED显示屏和LED灯位于所述壳体上；所述LED显示屏用于显示滚刀的磨损值以及磨损形状，所述LED灯根据所述比较结果显示不同的颜色。

可选的，还包括数据存储模块，所述数据存储模块位于壳体内，与微处理器相连接，用于存储滚刀的刀具编号、刀位号、测量时间、测量次数、测量结果、操作人信息。

测量盘型滚刀磨损量及磨损形状的方法，所述方法包括：

获取所述标定旋钮的启动信号，使所述测量盘型滚刀磨损量及磨损形状的装置处于标定状态；

控制所述触针位移测量传感器采集所述触针在接触到未磨损滚刀外表面时发生的位移量，记为标定位移量，并存储所述标定位移量；

获取所述标定旋钮的关闭信号，使所述测量盘型滚刀磨损量及磨损形状的装置处于测量状态；

控制所述触针位移测量传感器采集所述触针在接触到已磨损滚刀外表面时发生的位移量，记为测量位移量，并存储所述测量位移量；

根据所述标定位移量与所述测量位移量确定位移量差值；

比较所述位移量差值，确定最大位移量差值；

将所述最大位移量差值标记为滚刀磨损值；

对所述测量位移量进行曲线拟合，得到滚刀的磨损形状。

可选的，在将最大所述位移量差值标记为滚刀磨损值后还包括：

将所述滚刀磨损值与预设的滚刀磨损极限值及刀位的磨损极限值进行比较，得到比较结果；

控制所述预警模块的LED显示屏显示滚刀的磨损值以及磨损形状；

控制所述预警模块的LED灯根据比较结果显示不同的颜色。

本发明的有益效果：本发明通过微处理器系统控制触针位移测量传感器获取触针在接触到未磨损滚刀以及已磨损滚刀外表面时发生的位移量，分别标记为标定位移量及测量位移量，并对获取的标定位移量及测量位移量进行处理分析，得到精确的磨损量以及对测量位移量进行曲线拟合得到滚刀的磨损形状，克服了传统人工读数测量方法的误差大，描述不清的缺陷。本发明装置省时、省力、省工，适合现场及实验室等不同测量要求的人群使用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的测量盘型滚刀磨损量及磨损形状的装置的结构示意图；

图2为本发明中卡板的结构示意图；

图3为本发明中触针的结构示意图；

图4为本发明提供的测量盘型滚刀磨损量及磨损形状的装置的后视图；

图5为本发明提供的测量盘型滚刀磨损量及磨损形状的装置的内部电路框图；

图6为本发明的测量方法的流程图；

图7为本发明提供的测量盘型滚刀磨损量及磨损形状的装置工作状态下的示意图。

其中，1-壳体，2-凹陷部位，3-触针，4-触针位移测量传感器，5-微处理器，6-卡板，7-预警模块，8-数据存储模块，31-针体，32-微型弹簧，11-按钮，12-标定旋钮，13-LED显示屏，14-LED灯。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种测量盘型滚刀磨损量及磨损形状的装置及方法，以解决现有技术中滚刀磨损量测量误差大、无法测量出滚刀磨损形状等问题。

该测量装置包括壳体1、触针3、触针位移测量传感器4以及微处理器6。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明提供的测量盘型滚刀磨损量及磨损形状的装置的结构示意图；图2为本发明中卡板的结构示意图；图3为本发明中触针的结构图，图5为本发明提供的测量盘型滚刀磨损量及磨损形状的装置的内部电路框图。

实施例1，如图1所示，该测量装置的壳体1上设有一凹陷部位2，滚刀放置在凹陷部位2，与触针3相接触。

触针3为多个触针，触针3根据测量精度需求可设置为多排，每排多个触针3平行且紧密的排布，并通过触针连接器连接成一个整体，可移动的插设于壳体1的凹陷部位2，触针3的材料为高强度合金材料。如图2所示，触针3包括针体31和微型弹簧32两部分，微型弹簧32套于针体31上。本装置通过触针3来接触滚刀的外表面，于非工作状态时，所有触针3都处于自然不受力状态，并且触针3的针体31外露端被封闭在装置套盒内，保证针体31外露端不被损坏，于工作状态时，每个触针3在接触滚刀外表面后发生弹性后缩，产生一定的位移量。触针3根据滚刀的实际形状，可以布置多排，紧密贴合滚刀的形状，从而获得更精确的位移量。

触针位移测量传感器4位于所述壳体1内，触针位移测量传感器4用条带串接在一起，位于触针3的正后方，条带上的接触点与触针3一一对应，触针位移测量传感器4为直线位移传感器或薄膜压力传感器感器。触针3接触到滚刀表面后会产生不同的位移量，通过触针位移测量传感器4采集触针3在接触到未磨损滚刀外表面时发生的位移量，标记为标定位移量，以及采集所述触针3在接触到已磨损滚刀外表面时发生的位移量，标记为测量位移量，从而获得绘制相应的磨损形状图所需的基础数据，且根据测量精度的不同，触针的数量、传感器接触点的数量也不同。触针位移测量传感器4具有精度高、重复性好、自恢复性好等优点。

微处理器5位于壳体1内，且与触针位移测量传感器4相连接，用于根据标定位移量与测量位移量确定位移量差值，比较位移量差值并将获得的最大位移量差值标记为滚刀磨损值，并对测量位移量进行曲线拟合，得到滚刀的磨损形状。通过微处理器5对位移量的处理分析可以精确地获取滚刀的磨损量及滚刀磨损形状。

如图2所示，卡板6设于凹陷部位2开口侧的壳体1的端面上，并且卡板6可以沿垂直于凹陷部位2开口方向且平行与壳体1的端面移动，根据滚刀的形状进行适当的调节，这样可以适用于不同厂家、不同尺寸的滚刀的测量，保证了本装置的通用性。

如图3所示，壳体1上还设有输入按钮11和标定旋钮12，在测量前需要输入刀具编号、刀位号、刀位磨损极限值及滚刀极限磨损值，输入按钮11用于设置所测滚刀的刀具编号、刀位号、滚刀磨损极限值及刀位的磨损极限值。标定旋钮12用于启动关闭标定模式，按动标定旋钮12使本装置处于标定状态，标定结束后再次按动标定旋钮12表示标定完成，且关闭标定模式，使本装置处于测量模式。标定旋钮12还可根据不同尺寸、不同厂家的滚刀切换滚刀的标定模式，将标定旋钮12旋至不同编号即为不同厂家滚刀的标定模式，再次按动标定旋钮12可再标定不同厂家滚刀，以实现多种滚刀的标定，进而可以测量多种滚刀的磨损特性。当对不同尺寸、不同厂家的已磨损滚刀进行测量时，需要将标定旋钮12旋转到其所对应的标定状态。

实施例2，与上述实施例1不同的是，如图3所示，壳体1上还设有预警模块7。预警模块7与微处理器5连接，用于接收微处理器5中记录的滚刀磨损值与预设的滚刀磨损极限值及刀位磨损极限值进行比较的比较结果。预警模块7包括LED显示屏13和LED灯14，LED显示屏13用于显示滚刀的磨损值以及磨损形状，LED灯14根据比较结果显示不同的颜色。当测量的滚刀的磨损值<刀位的磨损极限值时，LED灯14为绿色；当刀位的磨损极限值≦测量的滚刀的磨损值<滚刀的极限磨损值时，LED灯14为黄色；当测量的滚刀的磨损值≧滚刀的极限磨损值时LED灯14为红色。本装置可以根据LED灯14的不同色光来判断滚刀的磨损状态，以可视化预警的形式提供查刀、换刀建议。

实施例3，与上述实施例1、2不同的是，该测量装置还包括数据存储模块8，数据存储模块8位于壳体1内，与微处理器5相连接，用于存储滚刀的刀具编号、刀位号、测量时间、测量次数、测量结果、操作人信息等，为后续研究分析做基础。

实施例4，与上述实施例1、2、3不同的是，该测量装置可以通过预设插口、无线网络、蓝牙和移动通信网络等方式与上位机连接，上位机可以设置所测滚刀的刀具编号及刀位号，并可以对预设的滚刀磨损极限值及各个刀位磨损极限值进行设置。上位机内置有配套软件处理模块，可以对数据存储模块8中的数据进行读取、整理、存储及分析，追踪记录具体刀位及具体滚刀的磨损量和磨损形状的变化。一个上位机可以同时记录处理多个微处理器5的信息，因此多个测量装置可同时开展测量，快速高效的测量刀盘上所有滚刀的磨损情况。

如图6所示，利用实施例1、2、3所述的测量盘型滚刀磨损量及磨损形状的装置进行测量的方法包括：

步骤601，获取标定旋钮12的启动信号，使装置处于标定状态；

步骤602，控制触针位移测量传感器4采集触针3在接触到未磨损滚刀外表面时发生的位移量，记为标定位移量，并存储标定位移量；

步骤603，获取标定旋钮12的关闭信号，使装置处于测量状态；

步骤604，控制触针位移测量传感器4采集触针3在接触到已磨损滚刀外表面时发生的位移量，记为测量位移量，并存储测量位移量；

步骤605，根据标定位移量与测量位移量确定位移量差值；

步骤606，比较位移量差值，确定最大位移量差值；

步骤607，将最大位移量差值标记为滚刀磨损值；

步骤608，对测量位移量进行曲线拟合，得到滚刀的磨损形状；

步骤609，将滚刀磨损值与预设的滚刀磨损极限值及刀位的磨损极限值进行比较，得到比较结果；

步骤610，控制预警模块的LED显示屏13显示滚刀的磨损值以及磨损形状；

步骤611，控制预警模块的LED灯14根据比较结果显示不同的颜色。

通过上述方法，可以精确的测量滚刀的磨损值，得到滚刀的磨损形状。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种测量盘型滚刀磨损量及磨损形状的装置，其特征在于，包括壳体、触针、触针位移测量传感器以及微处理器；

所述壳体上设有一凹陷部位，所述凹陷部位用于放置所述触针及滚刀；

所述触针为多个，且可移动的插设于所述壳体的所述凹陷部位，用于接触滚刀外表面；

所述触针位移测量传感器位于所述壳体内，且位于所述触针的正后方，用于采集标定位移量和测量位移量，所述标定位移量为所述触针在接触到未磨损滚刀外表面时发生的位移量，所述测量位移量为所述触针在接触到已磨损滚刀外表面时发生的位移量；

所述微处理器位于所述壳体内，且与所述触针位移测量传感器相连接，用于根据所述标定位移量与所述测量位移量确定位移量差值，比较所述位移量差值并将获得的最大位移量差值标记为滚刀磨损值，并对所述测量位移量进行曲线拟合，得到滚刀的磨损形状。

2.根据权利要求1所述的测量盘型滚刀磨损量及磨损形状的装置，其特征在于，所述触针包括针体和微型弹簧两部分，所述微型弹簧套于所述针体上。

3.根据权利要求1所述的测量盘型滚刀磨损量及磨损形状的装置，其特征在于，所述触针位移测量传感器为直线位移传感器或薄膜压力传感器感器。

4.根据权利要求1所述的测量盘型滚刀磨损量及磨损形状的装置，其特征在于，还包括卡板，所述卡板设于所述凹陷部位开口侧的所述壳体的端面上，所述卡板可沿垂直于所述凹陷部位开口方向且平行与所述壳体的端面移动。

5.根据权利要求1所述的测量盘型滚刀磨损量及磨损形状的装置，其特征在于，所述壳体上还设有输入按钮和标定旋钮，所述输入按钮用于设置所测滚刀的刀具编号、刀位号、滚刀磨损极限值及刀位的磨损极限值；所述标定旋钮用于启动关闭标定模式及根据滚刀类型切换标定模式。

6.根据权利要求1所述的测量盘型滚刀磨损量及磨损形状的装置，其特征在于，还包括预警模块，所述预警模块与所述微处理器连接，所述微处理将所述滚刀磨损值与预设的滚刀磨损极限值及刀位磨损极限值进行比较，得到比较结果，所述预警模块用于接收所述比较结果。

7.根据权利要求6所述的测量盘型滚刀磨损量及磨损形状的装置，其特征在于，所述预警模块包括LED显示屏和LED灯；所述LED显示屏和所述LED灯位于所述壳体上；所述LED显示屏用于显示滚刀的磨损值以及磨损形状，所述LED灯根据所述比较结果显示不同的颜色。

8.根据权利要求1所述的一种测量盘型滚刀磨损量及磨损形状的装置，其特征在于，还包括数据存储模块，所述数据存储模块位于壳体内，与所述微处理器相连接，用于存储滚刀的刀具编号、刀位号、测量时间、测量次数、测量结果、操作人信息。

9.根据权利要求1所述的装置测量盘型滚刀磨损量及磨损形状的方法，其特征在于，所述方法包括：

获取所述标定旋钮的启动信号，使所述测量盘型滚刀磨损量及磨损形状的装置处于标定状态；

控制所述触针位移测量传感器采集所述触针在接触到未磨损滚刀外表面时发生的位移量，记为标定位移量，并存储所述标定位移量；

获取所述标定旋钮的关闭信号，使所述测量盘型滚刀磨损量及磨损形状的装置处于测量状态；

控制所述触针位移测量传感器采集所述触针在接触到已磨损滚刀外表面时发生的位移量，记为测量位移量，并存储所述测量位移量；

根据所述标定位移量与所述测量位移量确定位移量差值；

比较所述位移量差值，确定最大位移量差值；

将所述最大位移量差值标记为滚刀磨损值；

对所述测量位移量进行曲线拟合，得到滚刀的磨损形状。

10.根据权利要求9所述的一种测量盘型滚刀磨损量及磨损形状的方法，其特征在于，在将最大所述位移量差值标记为滚刀磨损值后还包括：

将所述滚刀磨损值与预设的滚刀磨损极限值及刀位的磨损极限值进行比较，得到比较结果；

控制所述预警模块的LED显示屏显示滚刀的磨损值以及磨损形状；

控制所述预警模块的LED灯根据比较结果显示不同的颜色。