CN110132134A - 一种热铸件尺寸检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种热铸件尺寸检测装置，包括测量台、平面镜和测量平面，测量台的一侧设置有挡板，另一侧开设有第1矩阵小孔，每个小孔内壁涂覆有吸光层，用于使放置在测量台上的热铸件自身发出的光线经由小孔入射至平面镜。所述第一矩阵小孔的设置满足以下条件：当热铸件紧贴挡板放置在测量台上时，挡板到最近一行小孔的距离小于合格产品的最小尺寸，挡板到最远一行小孔的距离大于合格产品的最大尺寸；平面镜设置在第1矩阵小孔的正下方，平面镜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的光线反射至测量平面。本发明装置结构简单、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检测装置。
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检测装置，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：
一种热铸件尺寸检测装置，包括测量台、平面镜和测量平面，
测量台的一侧设置有挡板，另一侧沿测量台厚度方向开设有第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，每个小孔内壁涂覆有吸光层，用于使放置在测量台上的热铸件自身发出的光线经由小孔入射至平面镜；所述第一矩阵小孔的设置满足以下条件：当热铸件紧贴挡板放置在测量台上时，挡板到最近一行小孔的距离小于合格产品的最小尺寸，挡板到最远一行小孔的距离大于合格产品的最大尺寸；
平面镜设置在第1矩阵小孔的正下方，平面镜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的光线反射至测量平面；
测量平面设置为能够接收由平面镜反射的光线并显示被点亮的小孔数量。
进一步地，所述热铸件尺寸的测量精度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为测量台到平面镜中心的距离，L2为平面镜中心到测量平面的距离。
进一步地，所述测量平面正上方安装有遮光板。
进一步地，在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，所述热铸件尺寸的测量精度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为测量台到第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个光阑到测量平面的距离。
进一步地，所述平面镜与水平面成45°角倾斜放置，所述测量平面垂直于水平面放置。
进一步地，所述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检测装置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，并通过判断有光的小孔位置来确定热铸件的尺寸是否合格，避免了高温导致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，能够保证测量的有效性；此外，装置结构简单，操作简便，测量精度高。
附图说明
图1为本发明一实施例的测量台的俯视图；
图2为第1矩阵小孔的示意图，其中示出了相邻小孔的孔中心距和小孔半径；
图3为本发明一实施例的热铸件尺寸检测装置的结构及工作原理示意图；
图4为本发明另一实施例的热铸件尺寸检测装置的结构及工作原理示意图。
其中，1测量台；2挡板；3第1矩阵小孔；4第1光阑；5平面镜；6测量平面；7遮光板；8第2光阑。
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。并通过判断有光的小孔位置，来确定热铸件的长度是否合格。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3所示，一种热铸件尺寸检测装置，包括测量台1、平面镜5、测量平面6。
测量台1的一侧设置有挡板2，另一侧垂直钻设有第1矩阵小孔3，所述第1矩阵小孔3由紧密排列的多行多列小孔组成。测量时将热铸件紧贴挡板2放置在测量台1上，挡板2到最近一行小孔的距离(最小距离)小于合格产品的最小长度，挡板2到最远一行小孔的距离(最大距离)大于合格产品的最大长度。其中，每个小孔内壁还涂覆有吸光层。
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3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3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数量。
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上被点亮的小孔数量来判断热铸件是否合格。当距离挡板2最近的小孔没有光线时，则热铸件过短，为不合格产品；当距离挡板2最远的小孔也有光线时，则热铸件过长，也为不合格产品。
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，使测量精度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3的尺寸一致，小孔的位置需要与测量台上第1矩阵小孔3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4所示。两个光阑分别为第1光阑4和第2光阑8，第1光阑4位于入射路径上，第2光阑8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3的小孔深度，L为测量台1到第1光阑4的距离；
其中，第1光阑4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4的厚度，L1为第1光阑4到第2光阑8的距离，即第1光阑4到平面镜5中心的距离L11与平面镜5中心到第2光阑8的距离L12之和。
第2光阑8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8的厚度，L2为第2光阑8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，则测量精度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3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 (8)
1.一种热铸件尺寸检测装置，其特征在于，包括测量台、平面镜和测量平面，
测量台的一侧设置有挡板，另一侧沿测量台厚度方向开设有第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，每个小孔内壁涂覆有吸光层，用于使放置在测量台上的热铸件自身发出的光线经由小孔入射至平面镜；所述第一矩阵小孔的设置满足以下条件：当热铸件紧贴挡板放置在测量台上时，挡板到最近一行小孔的距离小于合格产品的最小尺寸，挡板到最远一行小孔的距离大于合格产品的最大尺寸；
平面镜设置在第1矩阵小孔的正下方，平面镜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的光线反射至测量平面；
测量平面设置为能够接收由平面镜反射的光线并显示被点亮的小孔数量。
2.根据权利要求1所述的热铸件尺寸检测装置，其特征在于，所述热铸件尺寸的测量精度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为测量台到平面镜中心的距离，L2为平面镜中心到测量平面的距离。
3.根据权利要求1所述的热铸件尺寸检测装置，其特征在于，所述测量平面正上方安装有遮光板。
4.根据权利要求1所述的热铸件尺寸检测装置，其特征在于，在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。
5.根据权利要求4所述的热铸件尺寸检测装置，其特征在于，所述多个光阑的厚度相同或不相同。
6.根据权利要求5所述的热铸件尺寸检测装置，其特征在于，所述热铸件尺寸的测量精度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为测量台到第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个光阑到测量平面的距离。
7.根据权利要求1所述的热铸件尺寸检测装置，其特征在于，所述平面镜与水平面成45°角倾斜放置，所述测量平面垂直于水平面放置。
8.根据权利要求1所述的热铸件尺寸检测装置，其特征在于，所述尺寸包括热铸件的长度、高度或宽度。
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