CN110068403A - 非接触可伸缩温度测量装置以及温度测量方法 - Google Patents

非接触可伸缩温度测量装置以及温度测量方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及机械制造领域，具体涉及了一种非接触可伸缩温度测量装置以及温度测量方法，其夹持部件的支撑臂与机架可滑动地相连接，支撑臂上设有沿其长度方向布置的齿条，机架上设有与齿条啮合的主动齿轮，主动齿轮驱动齿条运动以带动支撑臂相对机架滑动，使得支撑臂的端部滑移至工件的侧面，主动齿轮可采用伺服电机驱动，支撑臂端部上的非接触式温度传感装置可对工件的表面温度进行测量，无需测量工人靠近炙热的工件进行测温工作，改善了测温工人的工作环境，同时该组件还能够自动地对工件表面各处的温度进行测量，以获知工件表面温度分布，便于对加热设备进行调校。

Description

非接触可伸缩温度测量装置以及温度测量方法
技术领域
本发明涉及机械制造领域，特别是涉及一种非接触可伸缩温度测量装置以及温度测量方法。
背景技术
在机械工业中，时常需要对工件进行加热处理，如毛坯铝棒的加热，温度一般控制在500℃之间，毛坯铝棒一侧设有用于对其进行感应加热的加热设备，加热设备的加热温度能够根据实际生产需要进行调节。而为了对毛坯铝棒的加热温度进行精细化控制，则在加热设备加热的过程中需要测量毛坯铝棒的表面温度。在现有技术中，通常通过人工操作测温设备靠近毛坯铝棒进行测温，导致测温工人的工作环境恶劣。而且每次的测温位置难以精准控制，无法获得某一测温点上的温度变化数据，同时，现有的工件测温方式也无法实时地掌握工件的表面的温度分布，因而无法对加热设备进行调校。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种非接触可伸缩温度测量装置以及温度测量方法，以解决目前测温工人的测温环境恶劣且难以实时掌握工件的表面温度分布情况的问题。
基于此，本发明提供了一种非接触可伸缩温度测量装置，包括测温部件和用于装夹工件的夹持部件；
所述测温部件包括非接触式温度传感装置以及滑动地相连接的机架和支撑臂，所述非接触式温度传感装置设于所述支撑臂的端部，所述支撑臂上设有沿其长度方向布置的齿条，所述机架上设有啮合于所述齿条的主动齿轮；
所述机架连接于所述夹持部件，且所述支撑臂的长度方向平行于所述工件的轴线，所述非接触式温度传感装置的感应区对着所述工件设置。
作为优选的，所述机架上还设有一个或多个限位装置，所述限位装置上具有相互平行设置的第一辊轮和第二辊轮，所述支撑臂的顶面抵接于所述第一辊轮，所述支撑臂的底面抵接于所述第二辊轮。
作为优选的，所述夹持部件包括转动地相连接的基座和夹持件，所述夹持件用于装夹工件，所述夹持件的转轴平行于所述支撑臂的长度方向。
作为优选的，所述夹持件上设有夹持凹腔，所述夹持凹腔的横截面呈C形，工件的端部抵接在所述夹持凹腔内。
作为优选的，所述机架上设有连接于所述主动齿轮的驱动电机；所述支撑臂具有测温状态和待命状态，
当所述支撑臂由待命状态切换至测温状态时，所述驱动电机驱动所述主动齿轮以迫使所述支撑臂朝其工件侧运动，所述非接触式温度传感装置的感应区对着所述工件的外侧壁；当所述支撑臂由测温状态切换至待命状态时，所述驱动电机驱动所述主动齿轮以迫使所述支撑臂背离其工件侧运动，所述非接触式温度传感装置的感应区与所述夹持件的外侧壁相对设置。
作为优选的，所述夹持部件的数量设有两个，两个所述夹持件的夹持凹腔的开口相对设置。
作为优选的，所述齿条设在所述支撑臂的侧面上。
作为优选的，所述非接触式温度传感装置包括用于测量400℃及以下的第一温度传感器以及用于测量300℃～800℃的第二温度传感器。
作为优选的，所述限位装置的数量设有两个，两个所述限位装置分别设在所述机架的两端。
为了解决相同的技术问题，本发明还提供了一种如上述的非接触可伸缩温度测量装置的测量方法，包括以下步骤：
步骤S1、加热设备对工件进行加热；
步骤S2、主动齿轮旋转并驱动齿条运动，进而带动支撑臂相对机架滑动，使非接触式温度传感装置从工件的一端运动至所述工件的另一端，其中，所述非接触式温度传感装置间断地或连续地检测所述工件的温度。
本发明的非接触可伸缩温度测量装置，其夹持部件的支撑臂与机架可滑动地相连接，支撑臂上设有沿其长度方向布置的齿条，机架上设有与齿条啮合的主动齿轮，主动齿轮驱动齿条运动以带动支撑臂相对机架滑动，使得支撑臂的端部滑移至工件的侧边，主动齿轮可采用伺服电机驱动，支撑臂端部上的非接触式温度传感装置可对工件的表面温度进行测量，还可测得工件表面温度分布情况，无需测量工人靠近炙热的工件进行测温工作，改善了测温工人的工作环境，又能够实时地根据工件表面温度分布情况调校加热设备。
附图说明
图1是本发明实施例的非接触可伸缩温度测量装置的立体结构示意图之一；
图2是本发明实施例的非接触可伸缩温度测量装置的立体结构示意图之二。
其中，1、测温部件；11、非接触式温度传感装置；111、第一温度传感器；112、第二温度传感器；12、机架；121、主动齿轮；13、支撑臂；131、齿条；14、限位装置；141、第一辊轮；142、第二辊轮；15、驱动电机；2、夹持部件；21、基座；22、夹持件；3、工件。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
结合图1和图2所示，示意性地显示了本发明的非接触可伸缩温度测量装置，包括测温部件1和夹持部件2，夹持部件2用于装夹工件3。
测温部件1包括非接触式温度传感装置11以及滑动地相连接的机架12和支撑臂13，可以理解的是，机架12和支撑臂13之间可以设置滑块滑轨机构、辊轮机构等能够允许机架12和支撑臂13相对滑动的机构，非接触式温度传感装置11设于支撑臂13的端部。支撑臂13上设有沿其长度方向布置的齿条131，机架12上设有主动齿轮121，主动齿轮121啮合于齿条131，优选的，齿条131设在支撑臂13的侧面上。
机架12可拆卸地连接于夹持部件2，且支撑臂13的长度方向平行于工件3的轴线，主动齿轮121可驱动齿条131运动以带动支撑臂13相对机架12滑动，可控制主动齿轮121的旋转角度以确保在每一次测温工序中支撑臂13相对机架12的滑动距离，支撑臂13的端部伸出机架12，非接触式温度传感装置11的感应区对着工件3设置，保证每一次测温工序中非接触式温度传感装置11测量的工件3位置一致。而且，支撑臂13可替代人力将非接触式温度传感装置11移动至炙热工件3的一侧，改善了测温工人的工作环境。此外，支撑臂13带动非接触式温度传感装置11相对工件3移动以测量工件3表面各处的温度，进而得出工件3表面温度分布情况，再根据工件3表面温度分布情况对应调校加热设备，以提升工件3的质量。
机架12上还设有一个或多个限位装置14，限位装置14上具有相互平行设置的第一辊轮141和第二辊轮142，第一辊轮141和第二辊轮142上下叠置，且二者之间具有间隙，支撑臂13穿过上述间隙，支撑臂13的顶面抵接于第一辊轮141，支撑臂13的底面抵接于第二辊轮142。限位装置14的数量设有两个，两个限位装置14分别设在机架12的两端，第一辊轮141和第二辊轮142不仅能够确保支撑臂13能够在机架12上滑移，还可避免支撑臂13相对机架12倾转，确保支撑臂13始终与工件3的轴线相平行。
进一步的，夹持部件2包括转动地相连接的基座21和夹持件22，在本实施例中，基座21为主轴箱，夹持件22安装在基座21的主轴上，夹持件22用于装夹工件3，夹持件22的转轴平行于支撑臂13的长度方向，夹持件22可带动工件3绕其轴线旋转，使得工件3相对于现有的加热设备旋转，以均匀加热工件3。为了简便而稳固地装夹工件3，夹持件22上设有夹持凹腔，夹持凹腔的横截面呈C形，工件3的端部抵接在夹持凹腔内。夹持部件2的数量设有两个，两个夹持件22的夹持凹腔的开口相对设置，两个夹持件22分别抵接在工件3的两端，以挤压的方式装夹工件3。
机架12上设有连接于主动齿轮121的驱动电机15，驱动电机15为步进伺服电机。支撑臂13具有测温状态和待命状态：当支撑臂13由待命状态切换至测温状态时，驱动电机15驱动主动齿轮121以迫使支撑臂13朝支撑臂13的工件3侧运动，非接触式温度传感装置11的感应区对着工件3的外侧壁，对工件3进行测温。当支撑臂13由测温状态切换至待命状态时，驱动电机15驱动主动齿轮121以迫使支撑臂13背离支撑臂13的工件3侧运动，非接触式温度传感装置11的感应区与夹持件22的外侧壁相对设置，这使得非接触式温度传感装置11可运动至夹持件22的一侧以避开炙热工件3的烘烤，避免非接触式温度传感装置11长期在高温环境下工作。
非接触式温度传感装置11包括用于测量0℃～400℃的第一温度传感器111以及用于测量300℃～800℃的第二温度传感器112，第一温度传感器111和第二温度传感器112同时对工件3进行测温，分别读出各自的测量结果，再通过现有的计算机及计算机程序对上述两个温度传感器的读数进行误差比对、时间轴校准和归一化拟合，从而得出输出范围为0℃～800℃的测量结果。具体地，第一温度传感器111为未检定的温度传感器(即精度较低)，第二温度传感器112为已检定的温度传感器(即精度高于第二温度传感器，尤其是用于精确感知工件3的温度)。在测量工件3温升的过程中，将工件3加热至500℃需5分钟左右，两个温度传感器的采样频率为16次/分钟。
拟合公式为M≤i<N②
其中，温度轴为Yi，时间轴为Xi，i＝0～79(共80个采样点)，设XM采样点时工件3达到300℃，XN采样点时工件3达到400℃，式②采用三阶多项式拟合。在本实施例中，三阶多项式拟合利用300℃～400℃温度量程的重合区间(如式②)，完成将第一温度传感器111的测量结果拟合至与第二温度传感器112的测温结果基本一致的效果，一次达到测量量程的扩展，且测量精度在上述两个温度传感器中取精度更高的一方。
为了解决相同的技术问题，本发明还提供了一种如上述的非接触可伸缩温度测量装置的测量方法，包括以下步骤：
步骤S1、加热设备对工件3进行加热；
步骤S2、主动齿轮121旋转并驱动齿条131运动，进而带动支撑臂13相对机架12滑动，使非接触式温度传感装置11从工件3的一端运动至所述工件3的另一端，其中，所述非接触式温度传感装置11间断地或连续地检测所述工件3的温度。
综上所述，本发明的非接触可伸缩温度测量装置，其夹持部件2的支撑臂13与机架12可滑动地相连接，支撑臂13上设有沿其长度方向布置的齿条131，机架12上设有与齿条131啮合的主动齿轮121，主动齿轮121驱动齿条131运动以带动支撑臂13相对机架12滑动，使得支撑臂13的端部滑移至工件3的侧边，主动齿轮121可采用伺服电机驱动，进而确保支撑臂13每次伸出的距离相同，工件3上的测温位置相同，支撑臂13端部上的非接触式温度传感装置11可对工件3的表面温度进行测量，无需测量工人靠近炙热的工件3进行测温工作，改善了测温工人的工作环境，又能够实时地根据工件表面温度分布情况调校加热设备。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种非接触可伸缩温度测量装置，其特征在于，包括测温部件和用于装夹工件的夹持部件；
所述测温部件包括非接触式温度传感装置以及滑动地相连接的机架和支撑臂，所述非接触式温度传感装置设于所述支撑臂的端部，所述支撑臂上设有沿其长度方向布置的齿条，所述机架上设有啮合于所述齿条的主动齿轮；
所述机架连接于所述夹持部件，且所述支撑臂的长度方向平行于所述工件的轴线，所述非接触式温度传感装置的感应区对着所述工件设置。
2.根据权利要求1所述的非接触可伸缩温度测量装置，其特征在于，所述机架上还设有一个或多个限位装置，所述限位装置上具有相互平行设置的第一辊轮和第二辊轮，所述支撑臂的顶面抵接于所述第一辊轮，所述支撑臂的底面抵接于所述第二辊轮。
3.根据权利要求1所述的非接触可伸缩温度测量装置，其特征在于，所述夹持部件包括转动地相连接的基座和夹持件，所述夹持件用于装夹工件，所述夹持件的转轴平行于所述支撑臂的长度方向。
4.根据权利要求3所述的非接触可伸缩温度测量装置，其特征在于，所述夹持件上设有夹持凹腔，所述夹持凹腔的横截面呈C形，工件的端部抵接在所述夹持凹腔内。
5.根据权利要求3所述的非接触可伸缩温度测量装置，其特征在于，所述机架上设有连接于所述主动齿轮的驱动电机；所述支撑臂具有测温状态和待命状态，
当所述支撑臂由待命状态切换至测温状态时，所述驱动电机驱动所述主动齿轮以迫使所述支撑臂朝其工件侧运动，所述非接触式温度传感装置的感应区对着所述工件的外侧壁；当所述支撑臂由测温状态切换至待命状态时，所述驱动电机驱动所述主动齿轮以迫使所述支撑臂背离其工件侧运动，所述非接触式温度传感装置的感应区与所述夹持件的外侧壁相对设置。
6.根据权利要求4所述的非接触可伸缩温度测量装置，其特征在于，所述夹持部件的数量设有两个，两个所述夹持件的夹持凹腔的开口相对设置。
7.根据权利要求1所述的非接触可伸缩温度测量装置，其特征在于，所述齿条设在所述支撑臂的侧面上。
8.根据权利要求1所述的非接触可伸缩温度测量装置，其特征在于，所述非接触式温度传感装置包括用于测量400℃及以下的第一温度传感器以及用于测量300℃～800℃的第二温度传感器。
9.根据权利要求2所述的非接触可伸缩温度测量装置，其特征在于，所述限位装置的数量设有两个，两个所述限位装置分别设在所述机架的两端。
10.一种基于权利要求1至9任一项所述的非接触可伸缩温度测量装置的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1、加热设备对工件进行加热；
步骤S2、主动齿轮旋转并驱动齿条运动，进而带动支撑臂相对机架滑动，使非接触式温度传感装置相对工件运动，其中，所述非接触式温度传感装置间断地或连续地检测所述工件的温度。
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