CN112945098A - 一种基于数字激光测量仪不规则物体非接触式体积测量装置及方法 - Google Patents

一种基于数字激光测量仪不规则物体非接触式体积测量装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于数字激光测量仪不规则物体非接触式体积测量装置及方法，属于体积测量领域。包括载物转盘、刻度盘、数字激光测量仪、信号线、计算机、电源、电缆、控制器、驱动器、步进电机、丝杆、滑块、托架、轴承等，丝杆穿过滑块，与步进电机、轴承共轴，控制器发送脉冲个数信息给驱动器，驱动器驱动步进电机逆时针旋转，带动丝杆、滑块、数字激光测量仪上移，数字激光测量仪通过信号线与计算机相连，通过旋转载物转盘，计算机采集不同角度上的数字激光测量仪激光出口至不规则物体反射表面的距离，根据计算机程序确定不同高度时一系列激光光斑所围曲线的面积，从而计算出不规则物体的体积，装置制作成本低，精度高。

Description

一种基于数字激光测量仪不规则物体非接触式体积测量装置 及方法
技术领域
本发明属于体积测量领域，是一种集光、机、电于一体的装置，采用数字激光测量仪与计算机连接，旋转载物转盘转动不规则物体计算机采集水平方向从激光出口至不规则物体表面的距离，并采用步进电机提升数字激光测量仪，实施非接触式体积测量。
背景技术
数字激光测量仪方便地用于测量数字激光测量仪激光出口至反射表面的距离，或者测量数字激光测量仪尾部至反射表面的距离。对于表面形状不规则物体，可以通过数字激光测量仪获得数字激光测量仪激光出口至表面形状不规则物体反射表面的距离，但是要确定某一水平面上不规则物体照射光斑位置，进一步地，要确定不同水平面上不规则物体照射光斑位置，需要一种基于数字激光测量仪不规则物体非接触式体积测量装置。
发明内容
本发明解决了非接触式不规则物体体积测量的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种基于数字激光测量仪不规则物体非接触式体积测量装置，技术构思：(a)将待测量的不规则物体置于载物转盘上；(b)数字激光测量仪水平地射向载物转盘垂直对称轴；(c)数字激光测量仪测量到的数字激光测量仪激光出口至不规则物体反射表面的距离，通过信号线传送至计算机；(d)按确定的圆心角间隔旋转载物转盘，旋转一周，获得一系列，数字激光测量仪激光出口至不规则物体反射表面的距离，通过信号线传送至计算机；(e)步进电机带动数字激光测量仪提升一个步长高度后，按确定的圆心角间隔旋转载物转盘，旋转一周，获得一系列，数字激光测量仪激光出口至不规则物体反射表面的距离，通过信号线传送至计算机。具体如下：
一种基于数字激光测量仪不规则物体非接触式体积测量装置，包括载物转盘、刻度盘、数字激光测量仪、信号线、计算机、电源、电缆、控制器、驱动器、步进电机、丝杆、滑块、托架、轴承和铁架台，所述的数字激光测量仪与托架固定，托架与滑块固定，所述的丝杆穿过滑块，与步进电机、轴承共轴设置于铁架台上；所述的数字激光测量仪通过电源、信号线与计算机相连，数字激光测量仪测量到的激光出口至不规则物体反射表面的距离传送至计算机，旋转载物转盘，计算机采集不同角度上的数字激光测量仪激光出口至不规则物体反射表面的距离；所述的控制器将脉冲个数信息发送给驱动器，驱动器驱动步进电机逆时针旋转，带动丝杆、滑块、数字激光测量仪上移一个步长的高度h，通过旋转载物转盘，计算机采集另一高度不同角度上数字激光测量仪激光出口至不规则物体反射表面的距离；根据计算机程序确定不同高度时一系列激光光斑所围曲线的面积，从而计算出不规则物体的体积。
进一步地，所述的载物转盘用于放置待测的表面形状不规则物体，载物转盘通过底座轴承能够绕底座转轴旋转，载物转盘与底座轴承的外壳固定，底座轴承的中心孔与底座转轴固定，底座转轴与装置底座固定，载物转盘上有两组角游标，每个角游标中有60等分刻度，其相应的圆心角等于59度；所述的刻度盘与装置底座固定，刻度盘上有刻度，具体地：一个圆周的圆心角为360度，按一度一度分，则有360个等分，角游标上的一格与刻度盘上的一格之间差1分，所述的一种基于数字激光测量仪不规则物体非接触式体积测量装置的精度为1分。
进一步地，所述的数字激光测量仪通过两个固定螺钉与托架固定，数字激光测量仪由电源通过电缆供电，由信号线连接计算机。
进一步地，丝杆的侧面上有旋转向上的丝杆凹槽。
一种基于数字激光测量仪不规则物体非接触式体积测量方法，数字激光测量仪通过发射激光照射到待测不规则的物体表面后反射到数字激光测量仪的时间差，从而获得激光出口与待测不规则的物体表面之间的距离，被计算机采集显示，完成不规则的物体表面一个激光斑点的采集；将放置待测不规则物体的载物转盘旋转一周，计算机采集一水平面内不同角度上的数字激光测量仪激光出口至不规则物体反射表面的距离，完成不规则的物体表面一水平面内所有激光斑点位置的采集；利用脉冲个数控制的步进电机旋转，带动数字激光测量仪上升一个步长高度h，所述的一个步长高度h，是根据待测表面不规则物体的高度H的百分比来取值的，计算机采集另一高度上的数字激光测量仪激光出口至不规则物体反射表面的距离，将放置待测不规则物体的载物转盘旋转一周，计算机又采集一水平面内不同角度上的数字激光测量仪激光出口至不规则物体反射表面的距离，完成不规则的物体表面又一水平面内所有激光斑点位置的采集；依次类推，根据计算机程序确定不同高度时一系列激光光斑所围曲线的面积，从而计算出不规则物体的体积。
设备发明：一种基于数字激光测量仪不规则物体非接触式体积测量装置，载物转盘用于放置待测的表面形状不规则物体，载物转盘通过底座轴承可以绕底座转轴旋转，载物转盘与底座轴承的外壳固定，底座轴承的中心孔与底座转轴固定，底座转轴与装置底座固定，载物转盘上有两组角游标，每个角游标中有60等分刻度，其相应的圆心角等于59度；刻度盘与装置底座固定，刻度盘上一周有360个刻度线，具体地，一个圆周的圆心角为360度，按一度一度地分，有360个等分，角游标上的一格与刻度盘上的一格之间差1分，所述的一种基于数字激光测量仪不规则物体非接触式体积测量装置的精度为1分；通过旋转载物转盘，数字激光测量仪将待测的表面形状不规则物体照射一圈，计算机采集激光照射到待测的表面形状不规则物体表面的光斑位置，连接这些光斑构成一个闭合曲线；步进电机每次旋转将数字激光测量仪升高一个步长h，计算机采集激光照射到待测的表面形状不规则物体表面的不同水平面上的光斑位置，构成一系列按高度分布的闭合曲线，根据计算机程序可以确定不同高度闭合曲线所围的面积，从而计算出待测的表面形状不规则物体的体积。
本专利的有益效果是：利用数字激光测量仪获得数字激光测量仪激光出口至不规则物体反射表面的距离，通过信号线传送至计算机；旋转放置待测不规则物体的载物转盘，获得不同角度上的数字激光测量仪激光出口至不规则物体反射表面的距离，通过信号线传送至计算机；利用脉冲个数控制的步进电机，带动数字激光测量仪上升一个步长高度，获得不同高度上的数字激光测量仪激光出口至不规则物体反射表面的距离，通过信号线传送至计算机，根据计算机程序确定同一高度激光光斑所围曲线的面积，从而计算出不规则物体的体积，实施非接触式测量不规则物体的体积，装置制造成本低，准确度高。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1装置主视图。
图2装置俯视图。
图3步进电机、丝杆、轴承结构图。
图4角游标装置。
图中：1装置底座，101装置底盘，2刻度盘，201刻度，3载物转盘，301角游标，4底座转轴，5步进电机，6铁架台，61铁架台底座，7丝杆，71丝杆凹槽，8滑块，81滑块中心孔，9轴承，93电源，94电缆，95控制器，96驱动器，97导线，98信号线，99计算机，10数字激光测量仪，11固定螺钉，12托架，13底座轴承。
具体实施方式
在图1中，刻度盘2与装置底座1固定，载物转盘3可以绕底座转轴4旋转，转轴4、装置底座1最下部分为装置底盘101，刻度盘2、装置底座1都是由装置底盘101支持，并固定在一起；铁架台6上安装步进电机5、丝杆7、轴承9，其中步进电机5固定在铁架台6的最下面部分铁架台底座61上，步进电机5与丝杆7的一端共轴并固定，丝杆7的另一端，与轴承9的中心孔固定，轴承9的外壳与铁架台6的上端固定；丝杆7穿过滑块8，并与滑块8咬合，当从上向下看丝杆7逆时针转运时，丝杆7带动滑块8向上运动；托架12与滑块8固定，数字激光测量仪10通过两个固定螺钉11与托架12固定，数字激光测量仪10通过信号线98与计算机99相连，计算机99采集数字激光测量仪10激光出口至不规则物体反射表面的距离；将放置待测不规则物体的载物转盘3旋转一周，计算机99采集不同圆心角的数字激光测量仪10激光出口至不规则物体反射表面的距离；电源93通过电缆94给控制器95、驱动器96、步进电机5、计算机99提供电能，控制器95将脉冲个数信息发送至驱动器96，驱动步进电机5，步进电机5带动丝杆7逆时针转动(俯视)，带动滑块8、托架12和数字激光测量仪10上升一个步长高度h，计算机99采集另一高度上的数字激光测量仪10激光出口至不规则物体反射表面的距离，旋转放置待测不规则物体的载物转盘，计算机99又采集到不同角度上的数字激光测量仪10激光出口至不规则物体反射表面的距离，依次类推，根据计算机程序确定不同高度时一系列激光光斑所围曲线的面积，从而计算出不规则物体的体积。
在图2中，刻度盘2与装置底座1固定，载物转盘3通过底座轴承13可以绕底座转轴4旋转，载物转盘3与底座轴承13的外壳固定，底座轴承13的中心孔与底座转轴4固定，底座转轴4与装置底座1固定；载物转盘3上有两个角游标301，转轴4、装置底座1最下部分为装置底盘101，刻度盘2、装置底座1都是由装置底盘101支撑，并固定在一起；铁架台6上安装步进电机5、丝杆7、轴承9，其中步进电机5固定在铁架台6的最下面部分铁架台底座61上，步进电机5与丝杆7的一端共轴并固定，丝杆7的另一端，与轴承9的中心孔固定，轴承9的外壳与铁架台6的上端固定；丝杆7穿过滑块8，并与滑块8咬合，当丝杆7逆时针转动(俯视)时，丝杆7带动滑块8向上运动；托架12与滑块8固定，数字激光测量仪10通过两个固定螺钉11与托架12固定。
在图3中，步进电机5与丝杆7的一端共轴并固定，丝杆7的侧面上有旋转向上的丝杆凹槽71，丝杆7的另一端与轴承9的中心孔固定。
在图4中，刻度盘2上有刻度201，具体地，一个圆周的圆心角为360度，按一度一度地分，有360个等分，载物转盘3上有两组角游标301，每个角游标301有60等分刻度，其角度等于59度，角游标301上的一格与刻度盘2上的刻度一格之间差1分，所述的一种基于数字激光测量仪10不规则物体非接触式体积测量装置的精度为1分，图4中的数字“0”、“10”、“20”、…、“60”、...、“360”，分别代表格数，对于刻度盘2上每个数字表示圆心角的度数。
成功的实例，刻度盘2上将360度圆心角等分成360个刻度201，相邻两条刻线之间的角度为1度；角游标301在载物转盘3边缘贴近刻度201，呈左右对称分布，角游标301刻有61条线，分60份，角游标301上61条线对应的圆心角为59度，角游标301上的一格比刻度盘2的一格小1/60度，角游标301上的一格比刻度盘2的一格小1分，一种基于数字激光测量仪10不规则物体非接触式体积测量装置的精度为1分；数字激光测量仪10由电源93通过电缆94供电，由信号线98连接计算机99，数字激光测量仪10通过发射激光照射到待测不规则的物体表面后反射到数字激光测量仪10的时间差，从而获得激光出口与待测不规则的物体表面之间的距离，被计算机99采集显示，完成不规则的物体表面一个激光斑点的采集；将放置待测不规则物体的载物转盘旋转一周，计算机99采集一水平面内不同角度上的数字激光测量仪10激光出口至不规则物体反射表面的距离，完成不规则的物体表面一水平面内所有激光斑点位置的采集；利用脉冲个数控制的步进电机5旋转，带动数字激光测量仪10上升一个步长高度h，所述的一个步长高度h，例如取待测表面不规则物体的高度H的百分之一，计算机99采集另一高度上的数字激光测量仪10激光出口至不规则物体反射表面的距离，将放置待测不规则物体的载物转盘旋转一周，计算机99又采集一水平面内不同角度上的数字激光测量仪10激光出口至不规则物体反射表面的距离，完成不规则的物体表面又一水平面内所有激光斑点位置的采集；依次类推，根据计算机程序确定不同高度时一系列激光光斑所围曲线的面积，从而计算出不规则物体的体积。

Claims (5)

1.一种基于数字激光测量仪不规则物体非接触式体积测量装置，其特征在于：包括载物转盘、刻度盘、数字激光测量仪、信号线、计算机、电源、电缆、控制器、驱动器、步进电机、丝杆、滑块、托架、轴承和铁架台，所述的数字激光测量仪与托架固定，托架与滑块固定，所述的丝杆穿过滑块，与步进电机、轴承共轴设置于铁架台上；所述的数字激光测量仪通过电源、信号线与计算机相连，数字激光测量仪测量到的激光出口至不规则物体反射表面的距离传送至计算机，旋转载物转盘，计算机采集不同角度上的数字激光测量仪激光出口至不规则物体反射表面的距离；所述的控制器将脉冲个数信息发送给驱动器，驱动器驱动步进电机逆时针旋转，带动丝杆、滑块、数字激光测量仪上移一个步长的高度h，通过旋转载物转盘，计算机采集另一高度不同角度上数字激光测量仪激光出口至不规则物体反射表面的距离；根据计算机程序确定不同高度时一系列激光光斑所围曲线的面积，从而计算出不规则物体的体积。
2.根据权利要求1所述的一种基于数字激光测量仪不规则物体非接触式体积测量装置，其特征在于：所述的载物转盘用于放置待测的表面形状不规则物体，载物转盘通过底座轴承能够绕底座转轴旋转，载物转盘与底座轴承的外壳固定，底座轴承的中心孔与底座转轴固定，底座转轴与装置底座固定，载物转盘上有两组角游标，每个角游标中有60等分刻度，其相应的圆心角等于59度；所述的刻度盘与装置底座固定，刻度盘上有刻度，具体地：一个圆周的圆心角为360度，按一度一度分，则有360个等分，角游标上的一格与刻度盘上的一格之间差1分，所述的一种基于数字激光测量仪不规则物体非接触式体积测量装置的精度为1分。
3.根据权利要求1所述的一种基于数字激光测量仪不规则物体非接触式体积测量装置，其特征在于：所述的数字激光测量仪通过两个固定螺钉与托架固定，数字激光测量仪由电源通过电缆供电，由信号线连接计算机。
4.根据权利要求1所述的一种基于数字激光测量仪不规则物体非接触式体积测量装置，其特征在于：丝杆的侧面上有旋转向上的丝杆凹槽。
5.采用权利要求1-4任一所述的一种基于数字激光测量仪不规则物体非接触式体积测量装置的测量方法，其特征在于：数字激光测量仪通过发射激光照射到待测不规则的物体表面后反射到数字激光测量仪的时间差，从而获得激光出口与待测不规则的物体表面之间的距离，被计算机采集显示，完成不规则的物体表面一个激光斑点的采集；将放置待测不规则物体的载物转盘旋转一周，计算机采集一水平面内不同角度上的数字激光测量仪激光出口至不规则物体反射表面的距离，完成不规则的物体表面一水平面内所有激光斑点位置的采集；利用脉冲个数控制的步进电机旋转，带动数字激光测量仪上升一个步长高度h，所述的一个步长高度h，是根据待测表面不规则物体的高度H的百分比来取值的，计算机采集另一高度上的数字激光测量仪激光出口至不规则物体反射表面的距离，将放置待测不规则物体的载物转盘旋转一周，计算机又采集一水平面内不同角度上的数字激光测量仪激光出口至不规则物体反射表面的距离，完成不规则的物体表面又一水平面内所有激光斑点位置的采集；依次类推，根据计算机程序确定不同高度时一系列激光光斑所围曲线的面积，从而计算出不规则物体的体积。
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