CN111024619A - 一种逆反射标志测量仪校准辅助装置 - Google Patents

Abstract

一种逆反射标志测量仪校准辅助装置属于交通领域。该装置包括工作台、逆反射测量仪固定装置和逆反射标志标准器递送系统，逆反射标志标准器递送系统包括自锁按键、可编程逻辑控制器PLC、舵机及其传动部件、弹性压紧装置和卡槽；所述逆反射标志测量仪校准辅助装置设有逆反射标志测量仪固定装置，分为机身夹持装置和底盘固定装置；机身夹持装置围绕台面中心对称布置2～4只；底盘固定装置围绕台面中心对称布置2～4只；本发明基于PLC的校准工作自动化措施，缓解重复性测量劳动强度大的问题，采取缓冲设计方案，解决部件间的的硬接触问题。

Description

一种逆反射标志测量仪校准辅助装置

技术领域

一种逆反射标志测量仪校准辅助装置属于交通领域。

背景技术

逆反射标志测量仪：一种用于测量逆反射材料光度性能的仪器。

逆反射标志标准器：用于校准逆反射标志测量仪的有证标准物质。

可编程逻辑控制器(PLC)：一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作电子系统。舵机：一种将控制信号转化为回转运动并能保持回转位置不变的装置。

为了提高夜间、雾霾等天气条件恶劣、路面条件恶劣和环境照明条件较差时的公路交通安全，交通部门会根据行业标准或规范设置利用逆反射材料制作的交通标志，也即逆反射标志，用以进行交通安全提示。逆反射特性是逆反射标志的基本性能，表征该逆反射性能的参数为逆反射系数或发光强度系数，逆反射标志测量仪便是用于测量这些参数的仪器。

近年来，我国公路交通里程不断提升，为落实新时代交通强国的政策纲领，交通基础设施的质量控制变得愈加重要，这促进了交通行业发展的不断规范化与人们安全意识的不断提升。由此带来交通安全设施检测业务量的不断增长，自2005年2月《逆反射测量仪》检定规程实施以来，逆反射标志测量仪的校准业务逐年增加，为确保逆反射标志测量仪能够提供持续稳定的测量，还需要将其定期送检。

目前，各检定机构多是采用传统的纯人工手段对逆反射标志测量仪进行校准，校准过程中，需要相关人员将逆反射标志测量仪反复的搬运，劳动强度大，而且效率低下，另外，由于人为操作不当的原因，可能还会导致某个测量值的失效，若没有及时给予修正，将会进一步导致测量不确定度的提高，使得校准结果不可信，严重损害计量检定机构的公正性。

由上可知，目前行业内亟需研制一种逆反射标志测量仪校准辅助装置，纠正人为操作带来的消极影响，但是各型逆反射标志测量仪的形状各不相同且不规则，操作方法也有相当大的差异性，这为研制工作带来比较大的难度。

截止目前，各检定机构对于逆反射标志测量仪的校准多依靠纯人工手段进行，行业内未见有与本专利技术原理相近的逆反射标志测量仪校准辅助装置。新疆计量测试研究院曾公开了《一种逆反射系数测量仪检定装置》的实用新型专利，但其结构形式、技术原理以及要实现的功能与本专利存在明显差异，故认定，现有技术的实现方案以纯人工校准为主。以下，将逆反射标志测量仪的纯人工校准流程加以阐述。

首先选择稳固平整的工作台，将待校准逆反射标志测量仪自带的标定板放置在台面，然后将逆反射标志测量仪出光口平面置于标定板之上，进行自校准，自校准完毕，取下逆反射标志测量仪。对于某一几何条件(入射角、观测角)下的测量，首先将检定机构的有证逆反射标志标准器置于台面，将自校准之后的逆反射测量仪出光口平面置于有证逆反射标志标准器上面进行测量，测量完毕，取下，然后再次将逆反射标志测量仪出光口平面置于有证逆反射标志标准器上面进行测量，按此步骤重复进行多次。该几何条件下测量完毕后，改变几何条件，再次重复以上步骤，直至此块有证逆反射标志标准器在所有几何条件下测量完毕。更换其他有证逆反射标志标准器进行测量，重复完成以上步骤。校准过程需要对测量数据进行记录。

可见，若完成逆反射标志测量仪在多块逆反射标志标准器下的多角度测量，校准过程将存在巨量的重复性工作，耗时耗力。

目前对于逆反射标志测量仪的纯人工测量存在以下几方面的缺点：

1)纯手工测量时，若力度把握不好，将会对逆反射标志标准器造成磕碰，长此以往，逆反射标志标准器所提供的标准值将产生漂移，缩短其可用寿命；

2)纯人工测量存在较大的不确定性，主要表现在测量位置的选择存在差异，这无疑打破了重复性测量的原则，更易因测量数据对校准结果造成误判；

3)对于需要多块逆反射标志标准器开展多几何条件的校准工作，其重复性测量次数可达千余次，这将会造成工作人员承担较大的劳动强度；

4)现有校准工作需要逆反射标志标准器不动而逆反射测量仪动，而逆反射标志标准器明显比逆反射标志测量仪质量轻，这样的校准方案无疑是不合理的；

5)校准工作需要边测量边记录，亦或一人负责测量，一人负责记录，这样无疑会导致校准工作的效率低下。

本专利申请所解决的技术问题：

1基于PLC的校准工作自动化措施，缓解重复性测量劳动强度大的问题；

2采取缓冲设计方案，解决部件间的的硬接触问题；

3将逆反射标志测量仪活动而逆反射标志标准器不动的不合理校准方案，变换为逆反射标志标准器活动而逆反射标志测量仪不动；

4针对形状不同且不规则的逆反射标志测量仪，设计夹持机构；另外，考虑对逆反射标志测量仪夹持后，仍存在按钮操作等外作用力干扰，还需设计方案进一步保证夹持机构的稳定性；

5逆反射标志标准器递送机械结构设计。

发明内容

本专利所述逆反射标志测量仪校准辅助装置主要由三部分组成，分别为工作台、逆反射测量仪固定装置和逆反射标志标准器递送系统，如图1所示。工作台是开展校准工作的支撑基础，其他部分以此为集成平台；逆反射测量仪固定装置又分作机身夹持装置和底盘固定装置，联合工作保证校准过程中逆反射测量仪的相对位置不变；逆反射标志标准器递送系统是整个逆反射标志测量仪校准辅助装置的核心所在，用于逆反射标志标准器的循环递送，主要由自锁按键、可编程逻辑控制器(PLC)、舵机及其传动部件(如法兰、舵机悬臂)、弹性压紧装置和卡槽组成。

1.一种逆反射标志测量仪校准辅助装置，其特征在于，包括工作台、逆反射测量仪固定装置和逆反射标志标准器递送系统，逆反射标志标准器递送系统包括自锁按键、可编程逻辑控制器PLC、舵机及其传动部件、弹性压紧装置和卡槽；

所述逆反射标志测量仪校准辅助装置设有逆反射标志测量仪固定装置，分为机身夹持装置和底盘固定装置；机身夹持装置围绕台面中心对称布置2～4只；底盘固定装置围绕台面中心对称布置2～4只；

机身夹持装置包括L型固接支座、滑杆、1号紧固螺杆、推进螺杆和直角夹持器组成；L型固接支座与工作台台面连接并支持滑杆在其垂直面上滑动；滑杆可根据逆反射测量仪垂直固定位置的不同进行上下滑动，位置确定后，便通过1号紧固螺杆与L型固接支座紧固连接，其上设有螺纹孔，以支持推进螺杆；推进螺杆的位置通过滑杆上的螺纹孔实现，其末端设有直角夹持器，用以夹持逆反射标志测量仪机身；为了适应逆反射标志测量仪机身在不同倾角状态下的紧固，推进螺杆与直角夹持器之间为球形连接；

底盘固定装置是针对带有底盘的逆反射标志测量仪设计的，其由固脚弹片和2号紧固螺杆组成，通过旋紧2号紧固螺杆达到下压固脚弹片紧固端的目的，固脚弹片自由端将产生弹性下压力，对逆反射标志测量仪底盘起到下压作用；

逆反射标志标准器递送系统，其组成部件包括自锁按键、可编程逻辑控制器PLC、舵机、连接法兰、舵机悬臂和卡槽。

2.进一步，自锁按键是信号发生部件，通过按压自锁按键，循环产生开关信号，并通过导线将此信号传递到PLC的信号输入端。

3.进一步，PLC是将开关输入信号进行处理，转化为脉冲宽度调制信号或模拟信号的设备；打开PLC，其输入模块将不断地读取开关输入信号，通过捕捉开关信号的上升沿或下降沿，并以此为激发信号，将相应的脉宽与周期数值写入脉宽调制功能所对应的寄存器，亦或将模拟数值写入所对应的寄存器，PLC的输出模块也将不断地读取寄存器，并将其内部数值转化为PLC的输出；

舵机接受PLC传来的脉冲宽度调制信号或模拟信号，控制输出轴旋转相应角度；在进行逆反射标志测量仪校准工作过程中，只需舵机输出轴在两个角度位置之间进行切换，一个为递送位置，一个为收回位置。

4.进一步，弹性压紧装置具弹性势能，以使卡槽紧贴缓冲垫片；舵机悬臂以连接法兰为中心，逆时针旋转70～90度时，卡槽内部逆反射标志标准器不在逆反射标志测量仪的投射光范围内。

5.进一步，台面中心位置为嵌入安装不锈钢板，不锈钢板中心位置设有圆形透光孔；不锈钢板下方，围绕圆形透光孔外缘粘贴有缓冲垫片，不锈钢板周边设有安装孔用于固定装置的安装；工作台具有稳定的支腿，支腿底部配有水平调节脚垫。

6.逆反射标志测量仪校准工作的第一步先后启动逆反射标准测量仪、PLC和舵机，并设置逆反射标志测量仪在某一几何条件下，插入逆反射标志标准器，按下自锁按键，操作逆反射标志测量仪得到一个测量值，然后释放自锁按键，舵机悬臂归位后重新按下自锁按键再次测量，如此重复进行多次以后更换自带标定板，按下自锁按键进行测量赋值，完成后取下自带标定板。

本专利所述逆反射标志测量仪校准辅助装置将重复性的测量过程大大简化。

附图说明

图1逆反射标志测量仪校准辅助装置示意图

图1中，部件1为逆反射标志标准器卡槽，2为缓冲垫片，3为不锈钢板，4为工作台台面，5为自锁按键，6为工作台支腿，7为可编程逻辑控制器(PLC)，8为舵机，9为连接法兰，10为舵机悬臂，11为弹性压紧装置，12为L型固接支座，13为1号紧固螺杆，14为滑杆，15为推进螺杆，16为直角夹持器，17为2号紧固螺杆，18为固脚弹片。

图2工作台仰视图

图3推进螺杆与直角夹持器球形连接示意图

图4自锁按键产生的开关信号

图5PLC工作示意图

图6卡槽俯视图与弹性卡扣剖解图

图7逆反射标志测量仪校准工作流程图

具体实施方式

本专利所述逆反射标志测量仪校准辅助装置的工作台具有平整厚实的台面，如图2中4所示，可选用高密度复合板粘贴耐磨橡胶垫；台面中心位置为嵌入安装的不锈钢板3，不锈钢板中心位置设有圆形透光孔；不锈钢板下方，围绕圆形透光孔外缘粘贴有缓冲垫片2，为保证一定的耐冲击性能，应使用凝固后仍有弹性的胶水粘接；不锈钢板周边设有安装孔19用于固定装置的安装；工作台具有稳定的支腿6，可选用冷轧钢型材，支腿底部配有水平调节脚垫。

本专利所述逆反射标志测量仪校准辅助装置设有逆反射标志测量仪固定装置，分为机身夹持装置和底盘固定装置。机身夹持装置围绕台面中心对称布置2～4只，以可稳固夹持机身为准；底盘固定装置围绕台面中心对称布置2～4只，以可靠固定底盘为准。

机身夹持装置由L型固接支座、滑杆、1号紧固螺杆、推进螺杆和直角夹持器组成。L型固接支座的作用是与工作台台面连接并支持滑杆在其垂直面上滑动，其位置可根据安装孔进行平面内的调节；滑杆可根据逆反射测量仪垂直固定位置的不同进行上下滑动，位置确定后，便通过1号紧固螺杆与L型固接支座紧固连接，其上设有螺纹孔，以支持推进螺杆；推进螺杆的位置通过滑杆上的螺纹孔实现，其末端设有直角夹持器，用以夹持逆反射标志测量仪机身，直角夹持器内侧贴有橡胶垫片以免其在紧固力的作用下对逆反射标志测量仪机身造成划伤；为了适应逆反射标志测量仪机身在不同倾角状态下的紧固，推进螺杆与直角夹持器之间为球形连接，如图3所示。

底盘固定装置是针对带有底盘的逆反射标志测量仪设计的，其由固脚弹片和2号紧固螺杆组成，通过旋紧2号紧固螺杆达到下压固脚弹片紧固端的目的，由于弹性作用，固脚弹片自由端将产生弹性下压力，对逆反射标志测量仪底盘起到下压作用，几只固脚弹片联合工作起到固定底盘的目的。

本专利所述逆反射标志测量仪校准辅助装置的核心是逆反射标志标准器递送系统，其组成部件包括自锁按键、可编程逻辑控制器(PLC)、舵机、连接法兰、舵机悬臂、弹性压紧装置和卡槽。

自锁按键是信号发生部件，校准人员通过按压自锁按键，可以循环产生开关信号，并通过导线将此信号传递到PLC的信号输入端，其信号形式如图4所示。

PLC是将开关输入信号进行处理，转化为脉冲宽度调制信号(或模拟信号，根据舵机信号输入要求而定)的设备。打开PLC，其输入模块将不断地读取开关输入信号，通过捕捉开关信号的上升沿或下降沿，并以此为激发信号，将相应的脉宽与周期数值写入脉宽调制功能所对应的寄存器，亦或将模拟数值写入所对应的寄存器，PLC的输出模块也将不断地读取寄存器，并将其内部数值转化为PLC的输出，如图5所示。

舵机接受PLC传来的脉冲宽度调制信号(或模拟信号)，控制输出轴旋转相应角度。在进行逆反射标志测量仪校准工作过程中，一般只需舵机输出轴在两个角度位置之间进行切换，一个为递送位置，一个为收回位置。递送位置如图1所示，此时舵机转轴旋转角度满足弹性压紧装置具有一定的弹性势能，以使卡槽紧贴缓冲垫片；收回位置为图1所示舵机悬臂以连接法兰为中心，逆时针旋转70～90度，以使卡槽内部逆反射标志标准器不在逆反射标志测量仪的投射光范围内。

连接法兰是连接舵机输出轴与舵机悬臂的过渡部件。

舵机悬臂是连接法兰与弹性压紧装置的过渡部件。

弹性压紧装置是采用均布弹簧等方式制作而成，可储备弹性势能，用于将舵机悬臂传递来的转矩转化为弹性势能，进而传递到卡槽，使卡槽在递送位置受到向上的压力，从而与缓冲垫片紧贴在一起，也起到减弱硬接触的作用。

卡槽是逆反射标志标准器的固定装置。通过弹性卡扣在长孔的移动来适应逆反射标志标准器的尺寸，安放逆反射标志标准器时，只需用手指将弹性卡扣提起，然后插入，释放的卡扣将会紧紧地将逆反射标志标准器固定。卡槽底板为3D打印等轻质高强材料制成，不会对舵机造成过大负担。作为替代方案，逆反射标志标准器还可以使用连接在卡槽底板上的魔术贴进行固定。

通过以上设计可知，按下自锁按键后，舵机转轴将从收回位置转向递送位置，在转动过程的后段，卡槽顶面首先接触缓冲垫片，随着转动过程的继续，弹性压紧装置将慢慢积累弹性势能，直至舵机转轴达到递送位置，此时，卡槽将贴紧缓冲垫片，在此状态下，便可以开展逆反射标志测量仪的测量工序。

图7所示，为逆反射标志测量仪的校准工作流程图。

逆反射标志测量仪校准工作的第一步便是将其固定在工作台上，先后启动逆反射标准测量仪、PLC和舵机，并设置逆反射标志测量仪在某一几何条件下，插入逆反射标志标准器，按下自锁按键，操作逆反射标志测量仪得到一个测量值，然后释放自锁按键，舵机悬臂归位后重新按下自锁按键再次测量，如此重复进行满足作业任务要求次数(需要对每块标准板测量)后更换自带标定板，按下自锁按键进行测量赋值，完成后取下自带标定板。

更换几何条件，重复上面步骤进行测量，直至该块逆反射标志标准器所对应的所有几何条件测量完毕。

更换逆反射标志标准器，重复上面步骤进行测量，直至所有逆反射标志标准器在所有几何条件下测量完毕。校准工作完成。

本专利申请的技术效果如下：

本专利所述逆反射标志测量仪校准辅助装置有效避免了校准工作中对逆反射标志标准器的磕碰，延长了逆反射标志标准器的可用寿命；

递送系统比人力操作更能体现重复性，其测量结果更加准确，校准工作也更加具有可信性；

本专利所述逆反射标志测量仪校准辅助装置大大简化了校准工作流程，降低了劳动强度，节约了人力成本；

变换逆反射标志测量仪校准工作过程中的活动与不动器件后，校准工作更加合理；

本专利所述逆反射标志测量仪校准辅助装置的半自动化实现方案，大大提高校准工作速度，提高了校准工作效率；

本专利所述逆反射标志测量仪校准辅助装置具有相当的稳定性，可满足长时间校准工作的需求。

本专利包括整体设计方案以及部件设计方案如下：

7.1变换逆反射标志测量仪校准工作过程中的活动与不动器件，即保持逆反射标志测量仪不动，而循环递送逆反射标志标准器；

7.2为固定逆反射标志测量仪而设计的机身夹持装置和底盘固定装置；

7.3基于PLC的半自动化逆反射标志标准器循环递送方案；

7.4弹性压紧装置与缓冲垫片联合作用的防硬接触设计；

7.5舵机在循环递送逆反射标志标准器中的应用；

7.6卡槽固定逆反射标志标准器的方案设计；

7.7利用开关信号上升沿与下降沿为触发信号而进行的信号输入设计。

Claims (6)

1.一种逆反射标志测量仪校准辅助装置，其特征在于，包括工作台、逆反射测量仪固定装置和逆反射标志标准器递送系统，逆反射标志标准器递送系统包括自锁按键、可编程逻辑控制器PLC、舵机及其传动部件、弹性压紧装置和卡槽；

逆反射标志测量仪校准辅助装置设有逆反射标志测量仪固定装置，分为机身夹持装置和底盘固定装置；机身夹持装置围绕台面中心对称布置2～4只；底盘固定装置围绕台面中心对称布置2～4只；

机身夹持装置包括L型固接支座、滑杆、1号紧固螺杆、推进螺杆和直角夹持器组成；L型固接支座与工作台台面连接并支持滑杆在其垂直面上滑动；滑杆可根据逆反射测量仪垂直固定位置的不同进行上下滑动，位置确定后，便通过1号紧固螺杆与L型固接支座紧固连接，其上设有螺纹孔，以支持推进螺杆；推进螺杆的位置通过滑杆上的螺纹孔实现，其末端设有直角夹持器，用以夹持逆反射标志测量仪机身；为了适应逆反射标志测量仪机身在不同倾角状态下的紧固，推进螺杆与直角夹持器之间为球形连接；

底盘固定装置是针对带有底盘的逆反射标志测量仪设计的，其由固脚弹片和2号紧固螺杆组成，通过旋紧2号紧固螺杆达到下压固脚弹片紧固端的目的，固脚弹片自由端将产生弹性下压力，对逆反射标志测量仪底盘起到下压作用；

逆反射标志标准器递送系统，其组成部件包括自锁按键、可编程逻辑控制器PLC、舵机、连接法兰、舵机悬臂和卡槽。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：自锁按键是信号发生部件，通过按压自锁按键，循环产生开关信号，并通过导线将此信号传递到PLC的信号输入端。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：PLC是将开关输入信号进行处理，转化为脉冲宽度调制信号或模拟信号的设备；打开PLC，其输入模块将不断地读取开关输入信号，通过捕捉开关信号的上升沿或下降沿，并以此为激发信号，将相应的脉宽与周期数值写入脉宽调制功能所对应的寄存器，亦或将模拟数值写入所对应的寄存器，PLC的输出模块也将不断地读取寄存器，并将其内部数值转化为PLC的输出；

舵机接受PLC传来的脉冲宽度调制信号或模拟信号，控制输出轴旋转相应角度；在进行逆反射标志测量仪校准工作过程中，只需舵机输出轴在两个角度位置之间进行切换，一个为递送位置，一个为收回位置。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：弹性压紧装置具弹性势能，以使卡槽紧贴缓冲垫片；舵机悬臂以连接法兰为中心，逆时针旋转70～90度时，卡槽内部逆反射标志标准器不在逆反射标志测量仪的投射光范围内。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：台面中心位置为嵌入安装不锈钢板，不锈钢板中心位置设有圆形透光孔；不锈钢板下方，围绕圆形透光孔外缘粘贴有缓冲垫片，不锈钢板周边设有安装孔用于固定装置的安装；工作台具有稳定的支腿，支腿底部配有水平调节脚垫。

6.应用如权利要求1所述装置的方法，其特征在于：

逆反射标志测量仪校准工作的第一步先后启动逆反射标准测量仪、PLC和舵机，并设置逆反射标志测量仪在某一几何条件下，插入逆反射标志标准器，按下自锁按键，操作逆反射标志测量仪得到一个测量值，然后释放自锁按键，舵机悬臂归位后重新按下自锁按键再次测量，如此重复进行多次以后更换自带标定板，按下自锁按键进行测量赋值，完成后取下自带标定板。

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