CN110608694A - 螺旋肋钢筋外形尺寸参数测量装置及测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种螺旋肋钢筋外形尺寸参数测量装置及测量方法，该装置包括底座和用于支撑待测螺旋肋钢筋的V型支架，该底座上设有导轨，该导轨上设有可沿该导轨轴向移动的滑块，该滑块上设有距离传感器，且该距离传感器与所述待测螺旋肋钢筋径向正对。通过滑块的移动带动距离传感器沿待测螺旋肋钢筋径向移动，距离传感器即可实时对待测螺旋肋钢筋的外形尺寸进行测量，包括肋宽、肋间距和肋高等数据，整个过程无需手动测量，测量速度快，精度高，消除传统人工视觉检测的人为因素影响，检测稳定性好。

Description

螺旋肋钢筋外形尺寸参数测量装置及测量方法

技术领域

本发明涉及钢材外形参数检测领域，具体涉及一种螺旋肋钢筋外形尺寸参数测量装置及测量方法。

背景技术

现有技术中，如螺纹钢、螺旋肋钢筋等钢材的外形参数通常包括肋高、肋宽和基圆等，对于钢材的外形参数测量通常有接触式测量和非接触式测量，在接触式测量中，大多借助游标卡尺、或者如公开号为CN206192251U的中国专利公开用于测量截面为圆形的产品外形的通止规等手持工具，需要手动操作，存在读数误差、耗费人力、测量时间长等问题。非接触式测量方法中典型的为影像测量法，通过测量钢材的投影来测量外径等外形参数，该方法存在投影误差、且成本较高等问题。

发明内容

为了克服上述现有技术中存在的缺陷，本发明的目的是提供一种螺旋肋钢筋外形尺寸参数测量装置及测方法，无需手动测量，测量速度快，精度高，消除传统人工视觉检测的人为主观因素影响，检测稳定性好。

为了实现本发明的上述目的，本发明提供了一种螺旋肋钢筋外形尺寸参数测量装置，包括底座和用于支撑待测螺旋肋钢筋的V型支架，所述底座上设有导轨，该导轨上设有可沿该导轨轴向移动的滑块，该滑块上设有距离传感器，且该距离传感器与所述待测螺旋肋钢筋径向正对。通过滑块的移动带动距离传感器沿待测螺旋肋钢筋径向移动，距离传感器即可实时对待测螺旋肋钢筋的外形尺寸进行测量，包括肋宽、肋间距和肋高等数据，整个过程无需手动测量，测量速度快，精度高，消除传统人工视觉检测的人为因素影响，检测稳定性好。

本申请的优选方案：所述距离传感器与所述滑块可拆卸连接，不同待测螺旋肋钢筋可能需用到不同的检测传感器，通过距离传感器与滑块的可拆卸连接，仅需更换相应的检测传感器即可实现检测，通用性及适用性强。

本申请的优选方案：所述距离传感器位于所述待测螺旋肋钢筋正下方，检测准确度高，同时减少整个测量装置的空间占用，紧凑简洁。

本申请的优选方案：所述底座上设有可升降的测量基座，所述导轨固设于该测量基座上，针对不同直径的螺旋肋钢筋，放置于V型支架上后，其下表面到距离传感器的距离不同，而距离传感器对测量距离有较高的要求，如果测量距离不在精确量程以内，将导致测量数据不准确，因此通过升降测量基座将不同直径的螺旋肋钢筋到距离传感器的距离调节至距离传感器的精确量程以内，使测量数据更加准确。

本申请的优选方案：所述导轨两端的测量基座上固设有支座，该两支座之间定位有螺纹丝杠及驱动该螺纹丝杠转动的伺服电机，所述滑块螺纹套设于该螺纹丝杠上，伺服电机驱动螺纹丝杠副，进而驱动滑块轴向移动，稳定性好，对距离传感器测量精度影响小。

本申请的优选方案：所述测量基座与一升降驱动器连接，该升降驱动器与控制器连接，所述距离传感器与所述控制器连接，向控制器发送其与待测螺旋肋钢筋下表面的距离，当该距离位于所述距离传感器的量程以内时，所述控制器控制升降驱动器停止驱动所述测量基座移动。这能快速准确的将待测螺旋肋钢筋与距离传感器的距离调整至距离传感器的量程以内。

本申请还提供了一种螺旋肋钢筋外形尺寸参数测量方法，采用上述的螺旋肋钢筋外形尺寸参数测量装置，采集距离传感器(8)采集的其与待测螺旋肋钢筋(2)下表面的最小距离d₁，根据采集距离传感器(8)到V型支架(3)夹角底部的距离d₂，V型支架(3)的夹角θ，得到待测螺旋肋钢筋的外径该方法能快速准确的得到待测螺旋肋钢筋的外径D。

本发明的有益效果是：采用了单传感器，成本低，对机械结构精度要求低，无需手动测量，测量速度快，精度高，消除传统人工视觉检测的人为因素影响，检测稳定性好；针对不同直径的螺旋肋钢筋均可进行外形尺寸测量，通用性和适用性强。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明的立体结构示意图；

图2是螺旋肋钢筋的外径测量原理图；

图3是距离传感器采集的数据波形示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

如图1所示，本发明提供了一种螺旋肋钢筋外形尺寸参数测量装置，包括底座1和用于支撑待测螺旋肋钢筋2的V型支架3，底座1上设有导轨3，该导轨3上设有可沿该导轨3轴向移动的滑块7，该滑块7上设有距离传感器8，且该距离传感器8与待测螺旋肋钢筋2径向正对下方。

通过滑块7的移动带动距离传感器8沿待测螺旋肋钢筋2轴向移动，距离传感器8即可实时对待测螺旋肋钢筋2的外形尺寸进行测量，包括肋宽、肋间距和肋高等数据，整个过程无需手动测量，测量速度快，精度高，消除传统人工视觉检测的人为因素影响，检测稳定性好。

为了实现整个装置的紧凑简洁，将距离传感器8位于待测螺旋肋钢筋2正下方，减少整个测量装置的空间占用，同时可实现在自动测量的同时，检测人员针对待测螺旋肋钢筋2进行其他的检测，互不干扰。当然实际应用中，距离传感器8可设置于待测螺旋肋钢筋2的侧方、上方等，仅需在滑块7或底座1上设置各类支撑架体来支撑距离传感器8即可。

为了保证本装置对各类直径的螺旋肋钢筋进行有效检测，将距离传感器8与滑块7可拆卸连接，本例中，在滑块7顶部设置与待测螺旋肋钢筋2轴向平行的燕尾槽或倒梯形槽或倒T形槽，然后距离传感器8底部与之滑动配合，且为过渡配合，这样，使用时距离传感器8仅需配合于滑块7上的槽，通过调正保证与待测螺旋肋钢筋2径向正对即可。如需更换距离传感器8，通过手动更换即可完成，通用性及适应性强。

同时，在底座1上设有可升降的测量基座，导轨3固设于该测量基座上。并在导轨3两端的测量基座上固设有支座，该两支座之间定位有螺纹丝杠5及驱动该螺纹丝杠5转动的伺服电机6，滑块7螺纹套设于该螺纹丝杠5上。通过伺服电机6与螺纹丝杠5配合实现对滑块7的移动，平稳可靠，对距离传感器8的检测不造成因素影响。

对于测量基座的升降机构，可采用升降驱动器直接驱动，或者采用机械步进等方式来实现，该升降机构本身已属于现有技术，在此不进行赘述。

当采用升降驱动器时，测量基座与升降驱动器(未图示)连接，该升降驱动器与控制器连接，控制器控制升降驱动器驱动测量基座上下移动，距离传感器8与控制器连接，向控制器发送其与待测螺旋肋钢筋2下表面的距离，当该距离位于所述距离传感器8的量程以内时，控制器控制升降驱动器停止驱动所述测量基座移动。升降驱动器可以是气缸直接驱动，也可以将测量基座设置于一机械升降机构(竖直设置的滑轨与设置于该滑轨上的可上下滑动的滑块)上，并由电机进行驱动该机械升降机构上下移动，从而带动测量基座的升降。控制器优选但不限于采用STM32F103系列的微控制器，距离传感器8优选但不限于为激光位移传感器。

本申请还提供了一种螺旋肋钢筋外形尺寸参数测量方法，采用上述螺旋肋钢筋外形尺寸参数测量装置采集距离传感器8到待测螺旋肋钢筋2下表面的距离，如图2所示，待测螺旋肋钢筋2的外径D的计算方法为其中θ为V型支架3的夹角，d₁为距离传感器8采集的其与待测螺旋肋钢筋2下表面的最小距离，d₂为距离传感器8到V型支架3夹角底部的距离。V型支架3包括V型槽和设置于V型槽底部的支撑杆，该支撑杆上设有刻度，当测量基座上、下移动后，根据刻度值读出距离传感器8到V型支架3夹角底部的距离。

导轨7上可设置光栅尺，每当距离传感器8移动一个光栅尺栅距离时，控制器控制距离传感器8采集一次数据，也可通过步进电机驱动滑块7移动，每当控制器向步进电机输出一个脉冲后，控制器控制距离传感器8采集一次数据，可通过试验得到步进电机在一个脉冲下驱动滑块7移动的距离，得到如图3所示的数据波形示意图，X轴为距离传感器的移动距离，Y轴为距离传感器与螺旋肋钢筋下表面的距离，测得距离传感器8至螺旋肋钢筋下表面的距离有2个参数：h1和h2，h1＞h2，由此可得出螺旋肋钢筋的肋高为h＝h1-h2。为了提高测量精度，距离传感器8由钢材中心沿钢材的长度方向水平移动，测得多组h1与h2，通过平均值求出与从而求出精度较高的

距离传感器8直线运动过程中，距离传感器8至螺旋肋钢筋的距离由h2变为h1，并由h1变为h2，记录在这两个临界点之间滑块7的运动距离w1，这里可通过光栅尺读取或根据在该运动距离内步进电机得到的脉冲数得到，w1即为肋间距。

距离传感器8至螺旋肋钢筋的距离由h1变为h2，并由h2变为h1，记录在这两个临界点之间滑块7的运动距离w2，同样可通过光栅尺读取或根据在该运动距离内步进电机得到的脉冲数得到，w2即为肋宽。

为了提高w1与w2的测量精度，可测得多组w1与w2，通过平均值求出与

导程为(w1+w2)*4。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种螺旋肋钢筋外形尺寸参数测量装置，其特征在于：包括底座(1)和用于支撑待测螺旋肋钢筋(2)的V型支架(3)，所述底座(1)上设有导轨(3)，该导轨(3)上设有可沿该导轨(3)轴向移动的滑块(7)，该滑块(7)上设有距离传感器(8)，且该距离传感器(8)与所述待测螺旋肋钢筋(2)径向正对。

2.根据权利要求1所述一种螺旋肋钢筋外形尺寸参数测量装置，其特征在于：所述距离传感器(8)与所述滑块(7)可拆卸连接。

3.根据权利要求1或2所述一种螺旋肋钢筋外形尺寸参数测量装置，其特征在于：所述距离传感器(8)位于所述待测螺旋肋钢筋(2)正下方。

4.根据权利要求3所述一种螺旋肋钢筋外形尺寸参数测量装置，其特征在于：所述底座(1)上设有可升降的测量基座，所述导轨(3)固设于该测量基座上。

5.根据权利要求4所述一种螺旋肋钢筋外形尺寸参数测量装置，其特征在于：所述导轨(3)两端的测量基座上固设有支座，该两支座之间定位有螺纹丝杠(5)及驱动该螺纹丝杠(5)转动的伺服电机(6)，所述滑块(7)螺纹套设于该螺纹丝杠(5)上。

6.根据权利要求4所述一种螺旋肋钢筋外形尺寸参数测量装置，其特征在于：所述测量基座与一升降驱动器连接，该升降驱动器与控制器连接，所述距离传感器(8)与所述控制器连接，向控制器发送其与待测螺旋肋钢筋(2)下表面的距离，当该距离位于所述距离传感器(8)的量程以内时，所述控制器控制升降驱动器停止驱动所述测量基座移动。

7.一种螺旋肋钢筋外形尺寸参数测量方法，其特征在于：采用权利要求1至6任一项所述的螺旋肋钢筋外形尺寸参数测量装置，采集距离传感器(8)采集的其与待测螺旋肋钢筋(2)下表面的最小距离d₁，根据采集距离传感器(8)到V型支架(3)夹角底部的距离d₂，V型支架(3)的夹角θ，得到待测螺旋肋钢筋(2)的外径