CN108555553A - 一种超声波水表反射片安装系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超声波水表反射片安装系统，用于将反射片插入到管道段的插槽内，包括管道端定位单元、两反射片夹持单元以及控制系统，管道定位单元用于定位管道段，反射片夹持单元用于夹持反射片，两反射片夹持单元分别可水平移动地设置在管道定位单元的两侧，管道定位单元适于将管道段的插槽定位到与两侧的反射片夹持单元上的反射片相对的位置，控制系统用于控制反射片夹持单元移动的距离，以使得反射片刚好插入到插槽内至相应位置。

Description

一种超声波水表反射片安装系统

技术领域

本发明涉及超声波水表加工领域，尤其涉及一种超声波水表反射片安装系统。

背景技术

超声波水表作为目前性价比最高的电子水表，在市场上逐渐兴起。超声波水表依靠换能器信号收/发的时间差或是相位差来计量水表流量，超声波信号的好坏，直接影响水表的整体性能。超声波信号通过反射片从一个换能器传到另一个换能器上，这个反射片安装位置及其角度直接影响换能器接收/发信号的强度，从而影响与流量相关的参数。

现有技术中，通常是依靠人工经验安装反射片，然后依靠检测装置检测是否安装到位，其生产效率低，且不同超声波水表的一致性较差。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种超声波水表反射片安装系统，其用于准确地将反射片安装到超声波水表的管段内。

本发明的目的采用如下技术方案实现：

一种超声波水表反射片安装系统，用于将反射片插入到管道段的插槽内，包括管道端定位单元、两反射片夹持单元以及控制系统，所述管道定位单元用于定位管道段，所述反射片夹持单元用于夹持反射片，两所述反射片夹持单元分别可水平移动地设置在所述管道定位单元的两侧，所述管道定位单元适于将管道段的插槽定位到与两侧的所述反射片夹持单元上的反射片相对的位置，所述控制系统用于控制所述反射片夹持单元移动的距离，以使得反射片刚好插入到插槽内至相应位置。

进一步地，所述管道段定位单元包括下定位部以及上定位部，所述上定位部可上下移动地设置在所述下定位部上方，管道段适于被压紧在所述上定位部与所述下定位部之间。

进一步地，所述下定位部包括安装台、线性导轨以及定位座，所述线性导轨设置在所述安装台上，所述定位座可拆卸地安装在所述线性导轨上，所述管道段适于安装在所述定位座上，两所述反射片夹持单元设置在所述线性导轨的两端，以使得两所述反射片夹持单元上的反射片的中心轴与所述定位座上的管道段在水平方向的中心轴共线。

进一步地，所述下定位部包括多个尺寸不同的所述定位座，不同尺寸的超声波水表的管道段适于安装在对应尺寸的所述定位座上，所述线性导轨上设有定位件，各所述定位座底面的中心设置有定位孔，所述定位座与所述线性导轨通过所述定位件和所述定位孔进行定位，以使得不同尺寸的所述定位座安装在所述线性导轨上时，安装在所述定位座上的管道段的中心轴重合。

进一步地，所述上定位部包括压紧端、安全光栅传感器以及驱动设备，所述压紧端在所述驱动设备的作用下上下移动地设置在所述定位座的上方，所述压紧端适于压紧在管道段的上端，所述安全光栅传感器与所述驱动设备信号连接，当所述安全光栅传感器检测到所述压紧端下方有物体移动时，限制所述驱动设备的运行，以保证所述压紧端不下行。

进一步地，所述反射片夹持单元包括夹具以及伺服电机，所述夹具用于安装反射片，所述伺服电机用于驱动所述夹具水平移动，使所述夹具携带反射片插入管道段的插槽内至相应位置。

进一步地，所述管道定位单元与所述反射片夹持单元之间设有距离检测装置，用于检测所述管道段定位单元与所述反射片夹持单元之间的距离。

进一步地，所述控制系统包括上位机以及控制模块，所述上位机与所述控制模块信号连接，所述控制模块与两所述伺服电机信号连接，所述上位机通过所述控制模块控制所述夹具前进的距离。

进一步地，所述上位机包括输入模块、显示模块、信号传输模块以及数据处理模块，所述信号传输模块与所述控制模块信号连接，定位座以及管道段的型号或尺寸适于通过所述输入模块输入到所述数据处理模块，所述管道段定位单元与所述反射片夹持单元之间的距离可以使用传感器检测或人工检测，检测到的数据适于输入所述数据处理模块，所述数据处理模块根据定位座以及管道段的尺寸数据以及所述管道段定位单元与所述反射片夹持单元之间的距离准确计算出所述夹具需要前进的距离，并将其转换为所述伺服电机的运行参数，该运行参数通过所述信号传输模块发送至所述控制模块，从而通过所述控制模块对所述伺服电机的运行进行控制。

进一步地，所述上位机与所述控制模块无线信号连接。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：提高了反射片的安装精度以及安装效率，有利于提高超声波水表的计量精度并降低超声波水表生产时的人工成本。

附图说明

图1显示了超声波水表的反射片安装到管道段之前的示意图；

图2为本发明的一个优选实施例的示意图；

图3为本发明的一个优选实施例的部分示意图；

图中：1、超声波水表；11、反射片；111、反射面；112、支架；12、管道段；121、插槽；2、管道段定位单元；21、下定位部；211、安装台；212、线性导轨；213、定位座；2131、定位柱；22、上定位部；221、压紧端；222、安全光栅传感器；223、驱动设备；3、反射片夹持单元；31、夹具；311、安装槽；32、伺服电机；41、上位机；411、输入模块；412、显示模块；413、信号传输模块；414、数据处理模块；42、控制模块；5、距离测量装置。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

图1显示了超声波水表1的反射片11安装到管道段12之前的示意图。反射片11包括反射面111以及支架112，管道段12上形成插槽121，将反射片11的支架112通过夹具插入到插槽121内，完成反射片11的安装。

由于反射片11的安装精确度影响到超声波水表的计量精度，因此必须保证反射片11准确地插入到插槽121内，并且要保证两侧的反射片11的反射面111对准超声波换能器。

本发明提供超声波水表反射片安装系统就是为解决上述问题提出的。

如图2、3所示，所述超声波水表反射片安装系统包括：管道段定位单元2、两反射片夹持单元3以及控制系统。管道段定位单元2用于定位管道段12，反射片夹持单元3用于夹持反射片11，两反射片夹持单元3分别可移动地设置在管道段定位单元2的两侧，用于将反射片11插入到管道段12内的插槽121，控制系统用于控制反射片夹持单元3的移动距离。

管道段定位单元2包括下定位部21以及上定位部22。上定位部22可上下移动地设置在下定位部21的上方，管道段12适于被压紧在下定位部21与上定位部22之间。

下定位部21包括安装台211、线性导轨212以及定位座213。线性导轨212设置在安装台211上，定位座213可拆卸地安装在线性导轨212上，管道段12适于安装在定位座213上。反射片夹持单元3也设置在线性导轨212上，以使得两反射片夹持单元3上的反射片11的中心轴与安装在定位座213上的管道段12在水平方向的中心轴处于同一直线上。

定位座213还包括定位柱2131，定位柱2131与管道段12上相应的安装部对应，从而通过定位柱2131，保证各个管道段12安装在定位座213上时，其中心轴的位置是重合的。

上定位部22包括压紧端221以及安全光栅传感器222。压紧端221可上下移动地设置在定位座213的上方，当管道段12安装在定位座213上后，通过一驱动设备223使压紧端221向下移动，从而压紧在管道段12的上端。驱动设备223与安全光栅传感器222信号连接，当安全光栅传感器222检测到压紧端221下方有物体移动时，限制驱动设备223的运行，保证压紧端221不下行。安全光栅传感器222主要是提高安装系统的安全性能，避免操作人员受到压紧端221的伤害。

优选地，安装在定位座213上的管道段12在竖直方向的中心轴与压紧端221处于同一直线上，从而当压紧端221压紧在管道段12上时，管道段12的两端受力均匀，不容易发生偏移。

优选地，驱动设备223为一气缸。在其他的一些实施例中，驱动设备223也可以是电机。

为了扩大本发明的使用范围，本发明提供多种尺寸规格的定位座213，不同的管道段12对应不同的定位座213，保证管道段12能够稳定地安装在定位座213上。当更换不同的定位座213时，需要保证安装在定位座213上的管道段12在竖直方向的中心轴和水平方向的中心轴均处于同一位置。为解决该问题，在线性导轨212上设置两定位件，每一定位座213底面的中心设置有两定位孔，定位座213与线性导轨212通过定位件和定位孔进行定位，保证了不同尺寸的定位座213安装在线性导轨212上时，其中心轴重合。

各定位座213的中心轴与安装在定位座213上的管道段12的中心轴的相对位置是固定的，因此通过不同定位座213安装在线性导轨212上的管道段12的中心轴仍然是重合的，也即，通过不同定位座213安装在线性导轨212上的管道段12水平方向的中心轴与安装在反射片夹持单元3上的反射片11的中心轴共线。

反射片夹持单元3包括夹具31以及伺服电机32。夹具31用于安装反射片11，伺服电机32用于驱动夹具31水平移动，使夹具31携带反射片11移动进入管道段12内，将反射片11插入到插槽121内。

夹具31的端部形成安装槽311，支架112的一端适于插入安装槽311内。

夹具31移动的距离由伺服电机32控制。反射片11的安装要求响应速度快、力矩大、加速过程平稳等。具有以下优良性能的伺服电机非常适合反射片的安装：1、控制精度高，交流伺服电机的控制精度由电机编码器保证；2、低频特性稳定，即使在低速时也不会出现振动现象；3、过载能力强；4、伺服驱动系统为闭环控制，驱动器可直接对电机编码器反馈信号进行采样，内部构成电流环、位置环、速度环，不会出现步进电机的丢步或过冲现象，控制性能更为可靠；5、交流伺服系统的加速性能较好，从静止加速到额定转速仅需几毫秒，非常适合反射片的安装。

优选地，定位座213与两侧的夹具31之间设置距离测量装置5，距离测量装置5用于精确测量夹具31的端部到定位座213之间的距离，由于定位座213以及管道段12的尺寸是已知的，因此根据夹具31与定位座213之间的距离以及定位座213、管道段12的尺寸，可以准确计算出夹具31需要前进的距离，进而控制伺服电机32以使夹具31移动到预定位置，保证反射片11刚好插入插槽121。距离测量装置5可以是激光测距装置也可以其他的测距传感器。

进一步地，为了提高反射片11在夹具31上安装的准确度，夹具31的安装槽311内设置有位置传感器，当反射片11安装进入安装槽311内时，通过位置传感器检测反射片是否安装到准确的位置，若检测到反射片11未安装到位，可以发出提示，提醒反射片11未安装到位。

控制系统包括上位机41以及控制模块42，上位机41与控制模块42信号连接，控制模块42与两伺服电机32信号连接，上位机41通过控制模块42控制夹具31前进的距离。

优选地，上位机41包括输入模块411、显示模块412、信号传输模块413以及数据处理模块414。信号传输模块413与控制模块42以及距离测量装置5信号连接，距离测量装置5检测到的数据通过信号传输模块413传输至数据处理模块414。使用者可通过输入模块411输入定位座213以及管道段12的型号，数据处理模块414根据定位座213以及管道段12的型号调取预先存储的相应型号的尺寸数据，并根据距离测量装置5检测到的数据，准确计算出夹具31需要前进的距离，然后将夹具31需要前进的距离转换为伺服电机32的运行参数，然后将伺服电机32的运行参数发送至控制模块42，进而通过控制模块42实现对伺服电机32的控制。

显示模块412用于显示输入模块411以及数据处理模块414的信息。

优选地，控制模块42设置在安装台211上，所述信号传输模块413为无线信号传输模块。相应地，控制模块42以及距离检测装置5也设有无线信号传输装置，用于发射或接受无线信号。

上位机41与控制模块42无线信号连接，避免了安装系统周围杂乱的信号传输线，也使得安装系统的移动更为方便。

本发明的超声波水表反射片安装系统的工作流程如下：

a.根据待安装的管道段12的尺寸，选取合适的定位座213；

b.将定位座213上的定位孔与线性导轨212上的定位件对齐，将定位座213安装在线性导轨212上；

c.将管道段12安装在定位座213的两定位柱2131上；

d.操作人员启动驱动设备223，安全光栅传感器222首先检测是否有人手处在压紧端221下方，当安全光栅传感器222未检测到人手时，驱动设备223带动压紧端221压紧在管道段12的上端，从而管道段12的定位完成；

e.操作人员将两反射片11对称地安装在两侧的夹具31上，通过位置传感器判断各反射片11是否安装到位；

f.各反射片11安装到位后，操作人员在上位机41中输入定位座213以及管道段12的型号或尺寸数据，上位机41获取距离测量装置5测得的两个夹具31端部到定位座213的实时距离，经过计算后，上位机41通过控制模块42启动伺服电机32，在伺服电机32的驱动下，两个夹具31分别前进预定的距离，使得反射片11插入到插槽121内，然后控制模块42再驱动夹具31移动回到原位，反射片11的安装过程完成；

g.反射片11安装完成后，各电气设备处于安全断电状态，以确保操作人员安全卸下管道段。

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种超声波水表反射片安装系统，用于将反射片插入到管道段的插槽内，其特征在于，包括管道端定位单元、两反射片夹持单元以及控制系统，所述管道定位单元用于定位管道段，所述反射片夹持单元用于夹持反射片，两所述反射片夹持单元分别可水平移动地设置在所述管道定位单元的两侧，所述管道定位单元适于将管道段的插槽定位到与两侧的所述反射片夹持单元上的反射片相对的位置，所述控制系统用于控制所述反射片夹持单元移动的距离，以使得反射片刚好插入到插槽内至相应位置。

2.根据权利要求1所述的超声波水表反射片安装系统，其特征在于，所述管道段定位单元包括下定位部以及上定位部，所述上定位部可上下移动地设置在所述下定位部上方，管道段适于被压紧在所述上定位部与所述下定位部之间。

3.根据权利要求2所述的超声波水表反射片安装系统，其特征在于，所述下定位部包括安装台、线性导轨以及定位座，所述线性导轨设置在所述安装台上，所述定位座可拆卸地安装在所述线性导轨上，所述管道段适于安装在所述定位座上，两所述反射片夹持单元设置在所述线性导轨的两端，以使得两所述反射片夹持单元上的反射片的中心轴与所述定位座上的管道段在水平方向的中心轴共线。

4.根据权利要求3所述的超声波水表反射片安装系统，其特征在于，所述下定位部包括多个尺寸不同的所述定位座，不同尺寸的超声波水表的管道段适于安装在对应尺寸的所述定位座上，所述线性导轨上设有定位件，各所述定位座底面的中心设置有定位孔，所述定位座与所述线性导轨通过所述定位件和所述定位孔进行定位，以使得不同尺寸的所述定位座安装在所述线性导轨上时，安装在所述定位座上的管道段的中心轴重合。

5.根据权利要求3所述的超声波水表反射片安装系统，其特征在于，所述上定位部包括压紧端、安全光栅传感器以及驱动设备，所述压紧端在所述驱动设备的作用下上下移动地设置在所述定位座的上方，所述压紧端适于压紧在管道段的上端，所述安全光栅传感器与所述驱动设备信号连接，当所述安全光栅传感器检测到所述压紧端下方有物体移动时，限制所述驱动设备的运行，以保证所述压紧端不下行。

6.根据权利要求1-5任一所述的超声波水表反射片安装系统，其特征在于，所述反射片夹持单元包括夹具以及伺服电机，所述夹具用于安装反射片，所述伺服电机用于驱动所述夹具水平移动，使所述夹具携带反射片插入管道段的插槽内至相应位置。

7.根据权利要求6所述的超声波水表反射片安装系统，其特征在于，所述管道定位单元与所述反射片夹持单元之间设有距离检测装置，用于检测所述管道段定位单元与所述反射片夹持单元之间的距离。

8.根据权利要求6所述的超声波水表反射片安装系统，其特征在于，所述控制系统包括上位机以及控制模块，所述上位机与所述控制模块信号连接，所述控制模块与两所述伺服电机信号连接，所述上位机通过所述控制模块控制所述夹具前进的距离。

9.根据权利要求8所述的超声波水表反射片安装系统，其特征在于，所述上位机包括输入模块、显示模块、信号传输模块以及数据处理模块，所述信号传输模块与所述控制模块信号连接，定位座以及管道段的型号或尺寸适于通过所述输入模块输入到所述数据处理模块，所述管道段定位单元与所述反射片夹持单元之间的距离可以使用传感器检测或人工检测，检测到的数据适于输入所述数据处理模块，所述数据处理模块根据定位座以及管道段的尺寸数据以及所述管道段定位单元与所述反射片夹持单元之间的距离准确计算出所述夹具需要前进的距离，并将其转换为所述伺服电机的运行参数，该运行参数通过所述信号传输模块发送至所述控制模块，从而通过所述控制模块对所述伺服电机的运行进行控制。

10.根据权利要求9所述的超声波水表反射片安装系统，其特征在于，所述上位机与所述控制模块无线信号连接。