CN109612396A - 一种基于led光学测径仪的自动化测量装置 - Google Patents

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冯晓辉
梁勤
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/08—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring diameters

Abstract

本发明属于机械加工检验领域，尤其涉及一种基于LED光学测径仪的自动化测量装置。包括LS‑9030M超高速/高精度测微计(1)、机架运动机构(2)、步进电机驱动机构(3)、零件装夹结构(4)，自动控制电路(5)；与目前测量方式相比，使用本发明装置可实现阀类配偶件外径、小型轴类零件外径、传感器类零件外径的现场快速自动测量，结合上位机编制的测量软件，编制零件对应的程序测量，可极大的简化测量过程，基本实现现场一键式测量。具有一定的适用性和推广性。

Description

一种基于LED光学测径仪的自动化测量装置
技术领域：
本发明属于机械加工检验领域，尤其涉及一种基于LED光学测径仪的自动化测量装置。
背景技术：
阀类配偶件、小型轴类零件、传感器类零件加工中需要准确测量零件各位置的外径尺寸，并记录数据用于配合其他零件加工。目前的方法是：
1)依靠人工操作通用量具：外径千分尺、游标卡尺等，反复测量各位置直径。
2)部分要求精度较高的外径测量依靠人工操作激光测径仪，手工将测量截面置于激光光束下测得直径。
通用量具测量操作简单，但精度较差，测量局限性较大，老式的激光测径仪精度高，测量过程快，但目前配置的工装较为简易，测量过程人工操作频繁，并且老式设备不能实现数字化测量，效率较低。
发明内容
本发明目的：本装置基于LS-9030M超高速/高精度测微计，设计自动化测量装置，目的是替代目前的通用量具的测量方法，解决检测效率、质量和经济性问题
本发明技术方案：一种基于LED光学测径仪的自动化测量装置，其特征在于，包括：LS-9030M超高速/高精度测微计1、机架运动机构2、步进电机驱动机构3、零件装夹结构4，自动控制电路5；LS-9030M超高速/高精度测微计1安装在机架运动机构2上方两端固定，同时保证发射端与接收端平行对应；机架运动机构2通过同步皮带与步进电机驱动机构3连接，同步带固定在机架底面；零件装夹结构4安装在底板上，横跨在机架运动机构2的上方；自动控制电路5通过连接线路与控制步进电机驱动机构3及机架运动机构2两端极限位置的限位传感器相连，实现机构的自动控制。
所述机架运动机构2包括机架7、滑块8、对称分布的精密直线导轨9、底板10，机架结构两端平行共面，中间向下弯曲，零件装夹结构4处于LED光线中间位置，机架7固定在双精密直线导轨的滑块上，确保往复运动精度。
所述步进电机驱动机构3包括步进电机15、同步带13、滑靴式皮带张紧机构，同步带13与机架7安装固定，两端缠绕在滑靴式皮带张紧机构和同步带轮14上，步进电机15由电机支座16连接固定在底板10上，带动机架运动机构2整体同步运动，滑靴式皮带张紧机构由固定滑槽12、带轮滑块11，螺纹顶尖共同实现皮带张紧，保证往复运动精度。
所述零件装夹结构4由燕尾导槽17和顶尖19组成滑动机构，燕尾导槽17与顶尖19底座滑动接触部分设计为燕尾槽结构，确保顶尖单自由度运动，保证零件装夹位置精度，滑动机构用螺纹连接导槽固定架18，并通过支座20固定于底板10上，同时保证与机架运动机构2的运动方向平行。
所述自动控制电路5为单片机系统，是装置自动化的主控部分，结合电机驱动器、位置传感器、通讯模块等实现装置的自动测量功能。
发明有益效果：与目前测量方式相比，使用本发明装置可实现阀类配偶件外径、小型轴类零件外径、传感器类零件外径的现场快速自动测量，结合上位机编制的测量软件，编制零件对应的程序测量，可极大的简化测量过程，基本实现现场一键式测量。具有一定的适用性和推广性。
附图说明
图1为一种用于小型轴类零件外径自动测量装置的结构示意图；其中：1-LS-9030M超高速/高精度测微计，2-机架运动机构，3-步进电机驱动机构，4-零件装夹机构，5-自动控制电路，6-大理石底座。
图2为机架运动机构结构示意图；
其中：7-机架，8-滑块，9-精密直线导轨滑块，10-底板。
图3为机架运动机构的主视图及俯视图；
图4为步进电机驱动机构示意图；
其中：11-带轮滑块，12-固定滑槽，13-同步带，14-同步带轮，15-步进电机，16-电机支座。
图5为零件装夹结构示意图；
其中：17-燕尾导槽，18-导槽固定架，19-顶尖，20-支座。
图6为自动控制电路逻辑关系图。
具体实施方式
为了更好地实施本发明，下面结合说明书附图对本发明作详细说明：
一种用于小型轴类零件外径自动测量装置，结构如图1所示，包括：LS-9030M超高速/高精度测微计1、机架运动机构2、步进电机驱动机构3、零件装夹机构4，自动控制电路5；LS-9030M超高速/高精度测微计1安装在机架运动机构2上；由步进电机驱动机构3带动，使得机架运动机构2做高精度的往复直线运动；零件装夹结构4由安装螺钉固定在底板10上，工作时将零件固定在机架运动机构2的上方，与直线运动方向平行；自动控制电路5控制步进电机驱动机构3结合装置各部分位置传感器，实现机构的自动控制。
机架运动机构2结构如图2所示，包括机架7、对称分布的精密直线导轨9、底板10等，机架结构两端平行共面用于安装LS-9030M超高速/高精度测微计1可保证测量LED光线接收准确，中间向下弯曲保证了零件装夹结构4处于LED光线中间位置同时顺利进行往复直线运动，结构如图3所示；机架7由螺钉固定在双精密直线导轨的滑块上，确保往复运动精度。
步进电机驱动机构3结构如图4所示，包括步进电机15、同步带13、滑靴式皮带张紧机构，同步带13与机架7安装固定，两端缠绕在滑靴式皮带张紧机构和同步带轮14上，步进电机15由电机支座16连接固定在底板10上，带动机架运动机构2整体同步运动，滑靴式皮带张紧机构由固定滑槽12、带轮滑块11，螺纹顶尖共同实现皮带张紧，保证往复运动精度。
零件装夹结构4如图5所示，由燕尾导槽17和顶尖19组成滑动机构，燕尾导槽17与顶尖19底座滑动接触部分设计为燕尾槽结构，确保顶尖单自由度运动，保证零件装夹位置精度，滑动机构用螺纹连接导槽固定架18，并通过支座20固定于底板10上，同时保证与机架运动机构2的运动方向平行。
自动控制电路5为单片机系统，是装置自动化的主控部分，结合电机驱动器、位置传感器、通讯模块等实现装置的自动测量功能。其基本逻辑关系图如图所示，选用较通用的MCU单元作为控制核心
配合装置实现自动化测量，编制了上位机测量软件，软件编制方面：一、通讯方式采用较为成熟的串口讯通，满足数据传输要求的前提下降低软件开发难度，二、以现有检验数据平台为基础编制软件，可快速实现数据上传等功能，
其基本工作过程：
(1)打开测量软件，设备开机，调取需要测量的零件测量程序，然后，
(2)将待测零件装夹至工装顶尖，调节顶尖固定。
(3)点击开始自动测量，软件发出指令，自动控制电路5根据指令控制步进电机驱动机构3带动架运动机构2至各测量位置，LS-9030M超高速/高精度测微计1分别在各位置完成数据采集，并根据程序设定依次将各位置直径上传数据至数据平台。

Claims (5)

1.一种基于LED光学测径仪的自动化测量装置，其特征在于，包括LS-9030M超高速/高精度测微计(1)、机架运动机构(2)、步进电机驱动机构(3)、零件装夹结构(4)，自动控制电路(5)；LS-9030M超高速/高精度测微计(1)安装在机架运动机构(2)上方两端固定，同时保证发射端与接收端平行对应；机架运动机构(2)通过同步皮带与步进电机驱动机构(3)连接，同步带固定在机架底面；零件装夹结构(4)安装在底板上，横跨在机架运动机构(2)的上方；自动控制电路(5)通过连接线路与控制步进电机驱动机构(3)及机架运动机构(2)两端极限位置的限位传感器相连，实现机构的自动控制。
2.如权利要求1所述的一种基于LED光学测径仪的自动化测量装置，其特征在于，所述机架运动机构(2)包括机架(7)、滑块(8)、对称分布的精密直线导轨(9)、底板(10)，机架结构两端平行共面，中间向下弯曲，零件装夹结构(4)处于LED光线中间位置，机架(7)固定在双精密直线导轨的滑块上，确保往复运动精度。
3.如权利要求1或2所述的一种基于LED光学测径仪的自动化测量装置，其特征在于，所述步进电机驱动机构(3)包括步进电机(15)、同步带(13)、滑靴式皮带张紧机构，同步带(13)与机架(7)安装固定，两端缠绕在滑靴式皮带张紧机构和同步带轮(14)上，步进电机(15)由电机支座(16)连接固定在底板(10)上，带动机架运动机构(2)整体同步运动，滑靴式皮带张紧机构由固定滑槽(12)、带轮滑块(11)，螺纹顶尖共同实现皮带张紧，保证往复运动精度。
4.如权利要求3所述的一种基于LED光学测径仪的自动化测量装置，其特征在于，所述零件装夹结构(4)由燕尾导槽(17)和顶尖(19)组成滑动机构，燕尾导槽(17)与顶尖(19)底座滑动接触部分设计为燕尾槽结构，确保顶尖单自由度运动，保证零件装夹位置精度，滑动机构用螺纹连接导槽固定架(18)，并通过支座(20)固定于底板(10)上，同时保证与机架运动机构(2)的运动方向平行。
5.如权利要求4所述的一种基于LED光学测径仪的自动化测量装置，其特征在于，所述自动控制电路(5)为单片机系统，是装置自动化的主控部分，结合电机驱动器、位置传感器、通讯模块等实现装置的自动测量功能。
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