CN110095067B - 一种热铸件尺寸的测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种热铸件尺寸的测量方法，包括以下步骤：使待测热铸件自身发出的光线通过第1矩阵小孔传输后再射出，所述第1矩阵小孔由紧密排列的多行多列小孔组成，每个小孔内壁涂覆有吸光层，其中所述第1矩阵小孔的矩阵尺寸大于待测热铸件的尺寸；利用平面镜将由第1矩阵小孔射出的光线进行反射；接收所述反射的光线并显示被点亮的小孔；通过测量被点亮的小孔获得待测热铸件的尺寸。本发明方法步骤简单、操作简便，能够保证测量的有效性，测量精度高。
Description
技术领域
本发明属于金属铸件检测技术领域，尤其涉及一种热铸件尺寸的测量方法。
背景技术
金属铸件刚被铸造出来时，其长度值通常要求满足一定的变化范围。如果铸件长度落入该范围内，则铸件是合格产品；如果过长或过短，则都是不合格产品。因此，可以通过测量热铸件的尺寸来检测金属铸件是否合格。但是热铸件的温度很高，通常可以达到800度，这时测量其尺寸将面临较大困难：如果采用人工测量，则存在工作环境差、工人无法长时间工作的缺点；采用接触式的传感器测量，由于高温会导致传感器测量不准，而且传感器寿命将会变短；采用图像拍摄方法，则由于被测铸件的高温引起附近的空气温度升高，使得空气对光线的折射率将发生变化，从而导致拍摄图像产生变形，无法正常工作。
发明内容
本发明的目的在于提供一种热铸件尺寸的测量方法，以解决现有技术中存在的上述全部缺陷或缺陷之一。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种热铸件尺寸的测量方法，包括以下步骤：
使待测热铸件自身发出的光线通过第1矩阵小孔传输后再射出，所述第1矩阵小孔由紧密排列的多行多列小孔组成，每个小孔内壁涂覆有吸光层，其中，所述第1矩阵小孔的矩阵尺寸大于待测热铸件的尺寸；
利用平面镜将由第1矩阵小孔射出的光线进行反射；
接收所述反射的光线并显示被点亮的小孔；
通过测量被点亮的小孔确定待测热铸件的尺寸。
进一步地，所述热铸件尺寸的测量最大误差(即测量热铸件尺寸的最大允许误差)ε应满足以下条件：
2R＜ε
式中，Dx、Dy分别为第1矩阵小孔中沿X方向的相邻两小孔的孔中心距和沿Y方向的相邻两小孔的孔中心距，R为小孔半径，Dz为第1矩阵小孔的小孔深度，L1为第1矩阵小孔到平面镜中心的距离，L2为平面镜中心到光线接收处的距离。
进一步地，在待测热铸件的光线传输路径上安装有多个光阑，分别为第1、第2……第n个光阑，所述第1、第2……第n个光阑上分别对应开设有第2、第3……第n+1矩阵小孔，所述第2、第3……第n+1矩阵小孔的行数、列数、孔径以及相邻两小孔的孔中心距与所述第1矩阵小孔均相同，且所述第1、第2、第3……第n+1矩阵小孔的孔位置彼此之间一一对应，以使透过第1矩阵小孔中各个小孔的光线能够经由第2、第3……第n+1矩阵小孔中的对应小孔传输，其中所述n为正整数。
进一步地，所述多个光阑的厚度相同或不相同。
进一步地，在光线传输路径上安装有多个光阑时，热铸件尺寸的测量最大误差ε应满足以下条件：
2R＜ε
式中，Dx、Dy分别为第1矩阵小孔中沿X方向的相邻两小孔的孔中心距和沿Y方向的相邻两小孔的孔中心距，R为小孔半径，Dz为第1矩阵小孔的小孔深度，L为第1矩阵小孔到第1光阑的距离；
其中，所述多个光阑的厚度则需要满足以下条件：
式中，R为小孔半径，Di为第i个光阑的厚度，i＝1、2、3……n，其中n为正整数，Li为第i个光阑到第i+1个光阑的距离或者第i个光阑到光线接收处的距离。
进一步地，所述测量方法在避光条件下进行。
进一步地，所述热铸件的尺寸包括热铸件的长度、高度或宽度。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明的热铸件尺寸的测量方法利用热铸件本身发光的特性，将光线限定在小孔内，去除了空气的影响，并通过测量有光的小孔位置来确定热铸件的尺寸，避免了直接测量热铸件尺寸时存在的工人无法长时间工作、传感器寿命变短以及拍摄图像发生变形等缺点，保证了测量的有效性；且该方法简单、方便，测量精度高。
附图说明
图1为本发明一实施例的测量台的示意图，其中示出了第1矩阵小孔中相邻小孔的孔中心距和小孔半径；
图2为本发明一实施例的热铸件尺寸测量方法的原理示意图；
图3为本发明另一实施例的测量方法的原理示意图。
其中，1测量台；3第1光阑；4第2光阑；5平面镜；6测量平面；7遮光板。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
本发明利用热铸件本身发光的特性，将光线限定在小孔内，以去除空气的影响。并通过测量有光的小孔位置，来确定热铸件的长度。该方法同样可以用来测量铸件的高度或宽度。下面以长度检测为例来说明。
如图1至2所示，在测量台1上垂直钻设有第1矩阵小孔，所述第1矩阵小孔由紧密排列的多行多列小孔组成，每个小孔内壁还涂覆有黑色的吸光层。其中，第1矩阵小孔的矩阵尺寸大于待测热铸件的尺寸，测量时将热铸件直接放置在测量台1上，使热铸件自身发出的光线通过第1矩阵小孔传输后再射出。
当将待测热铸件放置在测量台1上时，由于热铸件自身发光，光线将通过小孔传输，由于小孔内壁涂有吸光层，会将照射到小孔内壁上的光线吸收。对于没有被热铸件覆盖的小孔则没有垂直通过小孔的光，则与被覆盖的小孔传出的光线相比就会弱很多。
平面镜5设置在第1矩阵小孔的正下方，平面镜5的倾斜角度设置为能够将透过第1矩阵小孔入射到平面镜5的光线反射至测量平面6。
测量平面6设置为能够接收由平面镜5反射的光线并显示被点亮的小孔。
光线经平面镜5反射后，照射到测量平面6上，可以利用测量平面6上显示的被点亮的小孔和测量平面6上的刻度读出热铸件的尺寸，或者利用相机拍摄测量平面6上的被点亮的小孔图像，通过图像处理的方式测出热铸件的尺寸。
在优选实施例中，所述平面镜5与水平面成45°角倾斜放置，所述测量平面6垂直于水平面放置，这样设置能够使入射到平面镜5的光线平行于水平面反射至测量平面6，以便于测量。
为了保证测量的精度，使测量最大误差ε与小孔半径R、第1矩阵小孔的小孔深度Dz、测量台1到平面镜5中心的距离L1、平面镜5中心到测量平面6的距离L2，以及第1矩阵小孔中沿X方向的相邻两小孔的孔中心距Dx和沿Y方向的相邻两小孔的孔中心距Dy之间满足以下关系：
2R＜ε (2)
同时为了保证不受外界光照的影响，不能在测量台1的正上方安装光源，并且需要在测量平面6上方安装遮光板7，避免外界光源直接照射到测量平面6上。
有时当测量平面6距离测量台1较远时，要求Dz会很大。为了减小Dz，可以在光的传输路径上安装光阑，要求光阑是带小孔的物体，小孔的尺寸与测量台上第1矩阵小孔的尺寸一致，小孔的位置需要与第1矩阵小孔的各个小孔一一对应。
下面以在光线传输路径上安装两个光阑为例说明，如图3所示。两个光阑分别为第1光阑3和第2光阑4，第1光阑3位于入射路径上，第2光阑4位于反射路径上。则公式(3)可以改成：
式(4)中，R为小孔半径，Dz为第1矩阵小孔的小孔深度，L为测量台1到第1光阑3的距离；
其中，第1光阑3的厚度则需要满足以下条件：
式(5)中，R为小孔半径，D1为第1光阑3的厚度，L1为第1光阑3到第2光阑4的距离，即第1光阑3到平面镜5中心的距离L11与平面镜5中心到第2光阑4的距离L12之和。
第2光阑4的厚度则需要满足以下条件：
式(6)中，R为小孔半径，D2为第2光阑4的厚度，L2为第2光阑4到测量平面6的距离。
在另一实施例中，可以在光的传输路径上安装多个光阑，这时，将所述多个光阑分别记为第1、第2……第n个光阑。所述第1、第2……第n个光阑上分别对应开设有第2、第3……第n+1矩阵小孔，所述第2、第3……第n+1矩阵小孔的行数、列数、孔径以及相邻两小孔的孔中心距与测量台1上的第1矩阵小孔均相同，且所述第1、第2、第3……第n+1矩阵小孔的孔位置彼此之间一一对应，以使透过第1矩阵小孔中各个小孔的光线能够经由第2、第3……第n+1矩阵小孔中的对应小孔传输，其中所述n为正整数。进一步的，所述多个光阑的厚度可以相同，也可以不同。
当在光线传输路径上安装有多个光阑时，则测量最大误差ε仍满足下述公式：
式(4)中，R为小孔半径，Dz为第1矩阵小孔的小孔深度，L为测量台1到第1光阑的距离；
其中，所述多个光阑的厚度则需要满足以下条件：
式(7)中，R为小孔半径，Di为第i个光阑的厚度，i＝1、2、3……n，其中n为正整数，Li为第i个光阑到第i+1个光阑的距离或者第i个光阑到测量平面6的距离。
其中，当第i个光阑位于光线入射至平面镜5的入射路径上、第i+1个光阑位于光线由平面镜5反射的反射路径上时，第i个光阑到第i+1个光阑的距离为第i个光阑到平面镜5中心的距离和平面镜5中心到第i+1个光阑的距离之和。当第i个光阑位于光线入射至平面镜5的入射路径上、由平面镜5反射的反射路径上没有光阑时，则第i个光阑到测量平面6的距离为第i个光阑到平面镜5中心的距离和平面镜5中心到测量平面6的距离之和。
本发明实施例中，通过增加光阑可以减小测量台1的厚度，增加测量台1与测量平面6的距离，从而在测量平面6距离测量台1较远时，能够保证测量的有效性，提高测量精度。
以上已以较佳实施例公布了本发明，然其并非用以限制本发明，凡采取等同替换或等效变换的方案所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。
Claims (7)
1.一种热铸件尺寸的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
使待测热铸件自身发出的光线通过第1矩阵小孔传输后再射出，所述第1矩阵小孔由紧密排列的多行多列小孔组成，每个小孔内壁涂覆有吸光层，其中所述第1矩阵小孔的矩阵尺寸大于待测热铸件的尺寸；
利用平面镜将由第1矩阵小孔射出的光线进行反射；
接收所述反射的光线并显示被点亮的小孔；
通过测量被点亮的小孔确定热铸件的尺寸。
2.根据权利要求1所述的热铸件尺寸的测量方法，其特征在于，所述热铸件尺寸的测量最大误差ε应满足以下条件：
2R＜ε
式中，Dx、Dy分别为第1矩阵小孔中沿X方向的相邻两小孔的孔中心距和沿Y方向的相邻两小孔的孔中心距，R为小孔半径，Dz为第1矩阵小孔的小孔深度，L1为第1矩阵小孔到平面镜中心的距离，L2为平面镜中心到光线接收处的距离。
3.根据权利要求1所述的热铸件尺寸的测量方法，其特征在于，在待测热铸件的光线传输路径上安装有多个光阑，分别为第1、第2……第n个光阑，所述第1、第2……第n个光阑上分别对应开设有第2、第3……第n+1矩阵小孔，所述第2、第3……第n+1矩阵小孔的行数、列数、孔径以及相邻两小孔的孔中心距与所述第1矩阵小孔均相同，且所述第1、第2、第3……第n+1矩阵小孔的孔位置彼此之间一一对应，以使透过第1矩阵小孔中各个小孔的光线能够经由第2、第3……第n+1矩阵小孔中的对应小孔传输，其中所述n为正整数。
4.根据权利要求3所述的热铸件尺寸的测量方法，其特征在于，所述多个光阑的厚度相同或不相同。
5.根据权利要求4所述的热铸件尺寸的测量方法，其特征在于，所述热铸件尺寸的测量最大误差ε应满足以下条件：
2R＜ε
式中，Dx、Dy分别为第1矩阵小孔中沿X方向的相邻两小孔的孔中心距和沿Y方向的相邻两小孔的孔中心距，R为小孔半径，Dz为第1矩阵小孔的小孔深度，L为第1矩阵小孔到第1光阑的距离；
其中，所述多个光阑的厚度则需要满足以下条件：
式中，R为小孔半径，Di为第i个光阑的厚度，i＝1、2、3……n，其中n为正整数，Li为第i个光阑到第i+1个光阑的距离或者第i个光阑到光线接收处的距离。
6.根据权利要求1-5任一项所述的热铸件尺寸的测量方法，其特征在于，所述测量方法在避光条件下进行。
7.根据权利要求1所述的热铸件尺寸的测量方法，其特征在于，所述热铸件尺寸包括热铸件的长度、高度或宽度。
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