CN107907042A - 一种直径在线测量装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种直径在线测量装置及方法，该装置包括支撑导向单元、位移测量单元和控制器单元。将被测件放置在滚动轴承上，左侧弹簧卡板依靠弹簧压紧被试件左侧；右侧滑块卡板依靠弹簧压紧被测件右侧；通过差动变压器式位移传感器测量右侧滑块卡板的位移量。本发明是进行接触式在线测量的高精度测控装置，可以应用于各种电线、电缆、管材的生产线中，对外径进行测量并调节挤出机螺杆速度或牵引机速度，达到控制外径的目的，相对于激光测径仪，具有低成本、对测控环境要求低的优点；并且可应用于加工工件的外径和尺寸测量，可测量金属轴、胶辊、磁辊的外径，相较于游标卡尺和螺旋测微仪，具有良好的操作性，避免了人工操作失误带来的误差。

Description

一种直径在线测量装置及方法
技术领域
本发明涉及测量装置，特别涉及一种直径在线测量装置及方法。
背景技术
目前，在各种电线、电缆和管材的生产线中，主要采用激光测径仪对元件外径进行在线测量并调节挤出机螺杆速度或牵引机速度，达到控制外径的目的。然而，激光测径仪价格昂贵，对使用环境要求较高，应用于无振动、无灰尘、无电磁干扰和无强光干扰的场合。工业生产中，金属轴、胶辊、磁辊等加工工件的外径测量主要采用游标卡尺和螺旋测微仪，操作不方便，效率低下。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种直径在线测量装置及方法。
为了解决所述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种直径在线测量装置，其特征在于，包括支撑导向单元、位移测量单元和控制器单元；
所述支撑导向单元包括底板，底板上固定相互平行的第一直线导轨和第二直线导轨，用于支撑整个位移测量单元；第二直线导轨上对称设置两个第一滑块，每个第一滑块上固定支撑座，第一滑块可根据被测件的长度，调整前后位置；支撑座上方开有梯形截面的槽，对称安装第一滚动轴承、第二滚动轴承，对被测件进行保护和导向；
所述位移测量单元包括左侧固定卡板、第一压缩弹簧、第二压缩弹簧、左侧弹簧卡板、第三直线导轨、第四直线导轨、右侧第一滑块卡板、右侧第二滑块卡板、第二滑块、第三滑块、第四滑块、右侧固定卡板、差动变压器式位移传感器和位移传感器支座；第四直线导轨固定在第一直线导轨和第二直线导轨的中轴位置上；第四直线导轨上安装有第二滑块和第三滑块；第三直线导轨两端分别固定在第二滑块、第三滑块上，第三直线导轨可通过第二滑块和第三滑块在第四直线导轨上低摩擦滑动；左侧固定卡板固定在第四直线导轨上，通过第一压缩弹簧与安装在第三直线导轨上的左侧弹簧卡板相连；右侧固定卡板和位移传感器支座固定在第三直线导轨上，右侧第一滑块卡板、右侧第二滑块卡板固定在第四滑块上，第四滑块安装在第三直线导轨上，右侧固定卡板左侧通过第二压缩弹簧与右侧第二滑块卡板连接；差动变压器式位移传感器的导杆通过双螺母固定连接在右侧第二滑块卡板上，右侧第一滑块卡板的位移量由差动变压器式位移传感器进行检测；
所述控制器单元通过控制器支座安装在底板上。
进一步地，所述控制器单元集处理器、数据采集卡和显示器于一体，对采集到的位移量进行处理计算，将被测件的直径显示在显示器上；同时控制器单元拥有多种通信接口，可连接PLC、工控机、专用控制器及其大屏幕显示器。
进一步地，所述差动变压器式位移传感器为直流单电源供电，内置高性能信号解调器，分辨率≤0.1μm，使装置有较高的直径测量精度。
一种利用上述装置的直径在线测量方法，包括以下步骤：
(1)将校准棒放置在起支撑导向作用的滚动轴承上，控制器单元采集到差动变压器式位移传感器的位移量，进行计算标定；
(2)将被测件放置在滚动轴承上，左侧弹簧卡板依靠第一压缩弹簧的作用压紧被试件左侧；通过第三直线导轨的连接，右侧固定卡板和差动变压器式位移传感器主体部分与左侧弹簧卡板的相对位置保持不变；右侧第一滑块卡板在第二压缩弹簧的作用下压紧被测件右侧；
(3)通过差动变压器式位移传感器测量右侧第一滑块卡板的位移量，其位移量即为被测件直径的变化量，控制器单元根据位移量计算被测件的直径，并在显示屏上显示。
本发明的有益效果：
(1)该发明可应用于各种电线、电缆、管材的生产线中，对外径进行在线测量并调节挤出机螺杆速度或牵引机速度，达到控制外径的目的，相对于激光测径仪，具有低成本、对测控环境要求低的优点。
(2)该发明可应用于加工工件的外径和尺寸测量，可对金属轴、胶辊、磁辊的外径进行自动测量和显示，相较于游标卡尺和螺旋测微仪，具有良好的操作性，避免了人工操作失误带来的误差。
附图说明
图1为本发明的立体图；
图2为本发明的主视图；
图3为本发明的俯视图；
图中：左侧固定卡板1.1、第一压缩弹簧2.1、第二压缩弹簧2.2、左侧弹簧卡板3.1、被测件4.1、右侧第一滑块卡板5.1、右侧第二滑块卡板5.2、右侧固定卡板6.1、位移传感器支座7.1、差动变压器式位移传感器8.1、第三直线导轨9.1、第四直线导轨10.1、第一直线导轨11.1、第二直线导轨11.2、底板12.1、第二滑块13.1、第三滑块13.2、控制器单元14.1、支撑座15.1、第一滑块16.1、第四滑块17.1、控制器支座18.1、第一滚动轴承19.1、第二滚动轴承19.2。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
如图1-3所示，本发明提供的一种直径在线测量装置，包括支撑导向单元、位移测量单元和控制器单元14.1；
所述支撑导向单元包括底板12.1，底板12.1上固定相互平行的第一直线导轨11.1和第二直线导轨11.2，用于支撑整个位移测量单元；第二直线导轨11.2上对称设置两个第一滑块16.1，每个第一滑块16.1上固定支撑座15.1，第一滑块16.1可根据被测件4.1的长度，调整前后位置；支撑座15.1上方开有梯形截面的槽，对称安装第一滚动轴承19.1、第二滚动轴承19.2，对被测件4.1进行保护和导向；
所述位移测量单元包括左侧固定卡板1.1、第一压缩弹簧2.1、第二压缩弹簧2.2、左侧弹簧卡板3.1、第三直线导轨9.1、第四直线导轨10.1、右侧第一滑块卡板5.1、右侧第二滑块卡板5.2、第二滑块13.1、第三滑块13.2、第四滑块17.1、右侧固定卡板6.1、差动变压器式位移传感器8.1和位移传感器支座7.1；第四直线导轨10.1固定在第一直线导轨11.1和第二直线导轨11.2的中轴位置上；第四直线导轨10.1上安装有第二滑块13.1和第三滑块13.2；第三直线导轨9.1两端分别固定在第二滑块13.1、第三滑块13.2上，第三直线导轨9.1可通过第二滑块13.1和第三滑块13.2在第四直线导轨10.1上低摩擦滑动；左侧固定卡板1.1固定在第四直线导轨10.1上，通过第一压缩弹簧2.1与安装在第三直线导轨9.1上的左侧弹簧卡板3.1相连；右侧固定卡板6.1和位移传感器支座7.1固定在第三直线导轨9.1上，右侧第一滑块卡板5.1、右侧第二滑块卡板5.2固定在第四滑块17.1上，第四滑块17.1安装在第三直线导轨9.1上，右侧固定卡板6.1左侧通过第二压缩弹簧2.2与右侧第二滑块卡板5.2连接；差动变压器式位移传感器8.1的导杆通过双螺母固定连接在右侧第二滑块卡板5.2上，右侧第一滑块卡板5.1的位移量由差动变压器式位移传感器8.1进行检测；
所述控制器单元14.1通过控制器支座18.1安装在底板12.1上。
进一步地，所述控制器单元14.1集处理器、数据采集卡和显示器于一体，对采集到的位移量进行处理计算，将被测件4.1的直径显示在显示器上；同时控制器单元14.1拥有多种通信接口，可连接PLC、工控机、专用控制器及其大屏幕显示器。
进一步地，所述差动变压器式位移传感器8.1为直流单电源供电，内置高性能信号解调器，分辨率≤0.1μm，使装置有较高的直径测量精度。
一种利用上述装置的直径在线测量方法，包括以下步骤：
(1)将校准棒放置在起支撑导向作用的滚动轴承上，控制器单元14.1采集到差动变压器式位移传感器8.1的位移量，进行计算标定；
(2)将被测件4.1放置在滚动轴承上，左侧弹簧卡板3.1依靠第一压缩弹簧2.1的作用压紧被试件4.1左侧；通过第三直线导轨9.1的连接，右侧固定卡板6.1和差动变压器式位移传感器8.1主体部分与左侧弹簧卡板3.1的相对位置保持不变；右侧第一滑块卡板5.1在第二压缩弹簧2.2的作用下压紧被测件4.1右侧；
(3)通过差动变压器式位移传感器8.1测量右侧第一滑块卡板5.1的位移量，其位移量即为被测件4.1直径的变化量，控制器单元14.1根据位移量计算被测件4.1的直径，并在显示屏上显示。
最后需要注意的是，上述说明仅是本发明的具体个案，凡是未脱离本发明技术原理的前提下，依据本发明的技术实质对以上实施方式所做的任何简单修改、等同变化与改型，皆应落入本发明的专利保护范围。

Claims (4)

1.一种直径在线测量装置，其特征在于，包括支撑导向单元、位移测量单元和控制器单元(14.1)；
所述支撑导向单元包括底板(12.1)，底板(12.1)上固定相互平行的第一直线导轨(11.1)和第二直线导轨(11.2)，用于支撑整个位移测量单元；第二直线导轨(11.2)上对称设置两个第一滑块(16.1)，每个第一滑块(16.1)上固定支撑座(15.1)，第一滑块(16.1)可根据被测件(4.1)的长度，调整前后位置；支撑座(15.1)上方开有梯形截面的槽，对称安装第一滚动轴承(19.1)、第二滚动轴承(19.2)；
所述位移测量单元包括左侧固定卡板(1.1)、第一压缩弹簧(2.1)、第二压缩弹簧(2.2)、左侧弹簧卡板(3.1)、第三直线导轨(9.1)、第四直线导轨(10.1)、右侧第一滑块卡板(5.1)、右侧第二滑块卡板(5.2)、第二滑块(13.1)、第三滑块(13.2)、第四滑块(17.1)、右侧固定卡板(6.1)、差动变压器式位移传感器(8.1)和位移传感器支座(7.1)；第四直线导轨(10.1)固定在第一直线导轨(11.1)和第二直线导轨(11.2)的中轴位置上；第四直线导轨(10.1)上安装有第二滑块(13.1)和第三滑块(13.2)；第三直线导轨(9.1)两端分别固定在第二滑块(13.1)、第三滑块(13.2)上；左侧固定卡板(1.1)固定在第四直线导轨(10.1)上，通过第一压缩弹簧(2.1)与安装在第三直线导轨(9.1)上的左侧弹簧卡板(3.1)相连；右侧固定卡板(6.1)和位移传感器支座(7.1)固定在第三直线导轨(9.1)上，右侧第一滑块卡板(5.1)、右侧第二滑块卡板(5.2)固定在第四滑块(17.1)上，第四滑块(17.1)安装在第三直线导轨(9.1)上，右侧固定卡板(6.1)左侧通过第二压缩弹簧(2.2)与右侧第二滑块卡板(5.2)连接；差动变压器式位移传感器(8.1)的导杆通过双螺母固定连接在右侧第二滑块卡板(5.2)上，右侧第一滑块卡板(5.1)的位移量由差动变压器式位移传感器(8.1)进行检测；
所述控制器单元(14.1)通过控制器支座(18.1)安装在底板(12.1)上。
2.根据权利要求1所述的一种直径在线测量装置，其特征在于，所述控制器单元(14.1)集处理器、数据采集卡和显示器于一体，对采集到的位移量进行处理计算，将被测件(4.1)的直径显示在显示器上；同时控制器单元(14.1)拥有多种通信接口，可连接PLC、工控机、专用控制器及其大屏幕显示器。
3.根据权利要求1所述的一种直径在线测量装置，其特征在于，所述差动变压器式位移传感器(8.1)为直流单电源供电，内置高性能信号解调器，分辨率≤0.1μm，使装置有较高的直径测量精度。
4.一种利用权利要求1所述装置的直径在线测量方法，其特征在于，包括：
(1)将校准棒放置在起支撑导向作用的滚动轴承上，控制器单元(14.1)采集到差动变压器式位移传感器(8.1)的位移量，进行计算标定；
(2)将被测件(4.1)放置在滚动轴承上，左侧弹簧卡板(3.1)依靠第一压缩弹簧(2.1)的作用压紧被试件(4.1)左侧；通过第三直线导轨(9.1)的连接，右侧固定卡板(6.1)和差动变压器式位移传感器(8.1)主体部分与左侧弹簧卡板(3.1)的相对位置保持不变；右侧第一滑块卡板(5.1)在第二压缩弹簧(2.2)的作用下压紧被测件(4.1)右侧；
(3)通过差动变压器式位移传感器(8.1)测量右侧第一滑块卡板(5.1)的位移量，其位移量即为被测件(4.1)直径的变化量，控制器单元(14.1)根据位移量计算被测件(4.1)的直径，并在显示屏上显示。
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