CN113029027A - 磁悬浮全景3d激光扫描检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于非对称铁磁性零件检测技术设备领域，涉及一种磁悬浮全景3D激光扫描检测装置，包括支承框架，所述支承框架的顶板上表面安装上电磁铁，上电磁铁底部配合设置上电磁力传感解调器，支承框架的顶板底部设置上磁力收集盘；支承框架的内框中固定工作台托架，工作台托架的底面依次设置下电磁力传感解调器、下电磁铁，工作台托架的上表面设置下磁力收集盘。该扫描检测装置提供了一种利用楞次定律和电磁感应定律产生的磁悬浮力和旋转磁场力，将待检测铁磁性零件悬浮后实现匀速旋转，利用3D激光扫描仪对待检铁磁性零件进行无障碍扫描并建模，然后与3D检测专用软件中标准的零件模型进行比对，利用计算机自动计算出整个零件的铸件尺寸的装置。
Description
技术领域
本发明属于非对称铁基性零件检测技术设备领域，涉及一种磁悬浮全景3D激光扫描检测装置。
背景技术
传统激光扫描检测仪，是用来对产品零部件进行尺寸、外形检测的装置，通常将零件放在检测平台上，对零件一个面进行扫描后，再多次手动转动零件进行全方位扫描，由于每次转动都有一个面是与定位平台接触的，这个面无法扫描到计算机中，需要多次换位才能将零件六个面的空间坐标全部扫描记录到计算机中。
其原理是：当激光对被测工件进行扫描时，产生每个面的光调制信号，这些光调制信号携带被测量的有关特征信息，接收器通过光电变换将这一光信号变成电信号，再经过电子光学系统和微机实时处理，并将多次测量切换取平均值，再经过微机实时处理，得到测量结果。
这种传统的扫描方式由于需要多次手动变换零件的位置角度，检测时间长，更重要的是会导至每次变换扫描，产生人为扫描衔接误差，即使采用多次测量并取平均值，一般测量精度也仅在0.1mm，难以保证高精度的测量。
发明内容
本发明针对上述问题，提供一种磁悬浮全景3D激光扫描检测装置，该扫描检测装置提供了一种利用楞次定律和电磁感应定律产生的磁悬浮力和旋转磁场力，将待检测非对称铁基性零件悬浮后实现匀速旋转，利用3D激光扫描仪对待检铁磁性零件进行无障碍扫描并建模，然后与3D检测专用软件中标准的零件模型进行比对，利用计算机自动计算出整个零件的铸件尺寸的装置。
按照本发明的技术方案：一种磁悬浮全景3D激光扫描检测装置，其特征在于：包括支承框架，所述支承框架的顶板上表面安装上电磁铁，上电磁铁底部配合设置上电磁力传感解调器，支承框架的顶板底部设置上磁力收集盘；
支承框架的内框中固定工作台托架，工作台托架的底面依次设置下电磁力传感解调器、下电磁铁，工作台托架的上表面设置下磁力收集盘，下磁力收集盘的上表面呈圆周状均布设置多个旋转电磁头，在工作时，各个旋转电磁头的电磁线圈中通入相位相差120度的三相电流；
上磁力收集盘与下磁力收集盘相对设置，支承框架上还设置有3D激光扫描组件。
作为本发明的进一步改进，所述3D激光扫描组件包括上激光发射头、上激光接收头、下激光扫描头、下激光接收头、左侧面激光扫描头、右侧面激光接收头；
其中上激光发射头、上激光接收头设置于所述上磁力收集盘上，下激光扫描头、下激光接收头设置于所述下磁力收集盘上，左侧面激光扫描头、右侧面激光接收头设置于所述支承框架的侧部。
作为本发明的进一步改进，所述支承框架设置有支承安装板，左侧面激光扫描头、右侧面激光接收头分别设置于支承安装板的两端。
作为本发明的进一步改进，所述支承框架的侧部内壁设置激光位移接收器、激光位移扫描头，激光位移扫描头位于激光位移接收器的上方。
本发明的技术效果在于：本发明产品利用电磁力将零件悬浮在空中并匀速360度旋转，并利用上、下、前方的激光扫描发射接收装置，一次性把零件全方位空间坐标扫描到计算机中，经过空间转换得到零件的三维实体，再经过计算机计算，得出零件的精确空间尺寸信息，精度可以达到0.02mm以上，同时，利用电脑中预先存好的标准实体与激光扫描得到的实体进行三维比对，有差异的地方自动用红色标出，一样的地方用绿色标出，实现了快速比对零件误差区域的功能，大大减少了检测人员的判断时间，提高了判断准确性。
附图说明
图1是本发明的正面轴测图。
图2是本发明的背面轴测图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明。
图1、2中，包括激光位移扫描头1、激光位移接收器2、上电磁铁3、上电磁力传感解调器4、上激光发射头5、上激光接收头6、上磁力收集盘7、支承框架8、工作台托架9、下电磁力传感解调器10、下电磁铁11、左侧面激光扫描头12、右侧面激光接收头13、被检测铁基磁性零件14、下磁力收集盘15、下激光扫描头16、下激光接收头17、旋转电磁头18、计算机控制单元19等。
如图1、2所示，本发明是一种磁悬浮全景3D激光扫描检测装置，利用楞次定律和电磁感应定律产生的磁悬浮力和旋转磁场力，由于被检测零件是非对称铁基性零件，因此旋转磁场对零件上的旋转力合力大于零将待检测非对称铁基性零件悬浮后实现匀速旋转，利用3D激光扫描仪对待检铁磁性零件14进行无障碍扫描并建模，然后与3D检测专用软件中标准的零件模型进行比对，利用计算机自动计算出整个零件的铸件尺寸的装置。为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：包括支承框架8，所述支承框架8的顶板上表面安装上电磁铁3，上电磁铁3底部配合设置上电磁力传感解调器4，支承框架8的顶板底部设置上磁力收集盘7。
支承框架8的内框中固定工作台托架9，工作台托架9的底面依次设置下电磁力传感解调器10、下电磁铁11，工作台托架9的上表面设置下磁力收集盘15，下磁力收集盘15的上表面呈圆周状均布设置多个旋转电磁头18，在工作时，各个旋转电磁头18的电磁线圈中通入相位相差120度的三相电流。
上磁力收集盘7与下磁力收集盘15相对设置，支承框架8上还设置有3D激光扫描组件。
3D激光扫描组件包括上激光发射头5、上激光接收头6、下激光扫描头16、下激光接收头17、左侧面激光扫描头12、右侧面激光接收头13。
其中上激光发射头5、上激光接收头6设置于所述上磁力收集盘7上，下激光扫描头16、下激光接收头17设置于所述下磁力收集盘15上，左侧面激光扫描头12、右侧面激光接收头13设置于所述支承框架8的侧部。
支承框架8设置有支承安装板，左侧面激光扫描头12、右侧面激光接收头13分别设置于支承安装板的两端。
支承框架8的侧部内壁设置激光位移接收器2、激光位移扫描头1，激光位移扫描头1位于激光位移接收器2的上方。激光位移扫描头1、激光位移接收器2位于左侧面激光扫描头12、右侧面激光接收头13之间。
如图1、2所示，当上电磁铁3、下电磁铁11通电工作后，利用楞次定律产生的上下相反的磁力，其中上电磁铁3产生吸力，下电磁铁11产生逆磁性力，两个力相加的大小与零件的重量相等，实现零件的悬浮；其中上磁力收集盘7设置在上电磁力传感解调器4的下面，下磁力收集盘15设置在下电磁力传感解调器10的下面，上磁力收集盘7、下磁力收集盘5是由铁磁性材料制成，作用是将上、下电磁铁产生的电磁力均匀分布在工作面的周围。
被检测铁基磁性零件14的磁悬浮工作过程如下：当被检测铁基磁性零件14进入上磁力收集盘7与下磁力收集盘15中时，上电磁铁3产生的电磁力与下电磁铁11产生的逆磁性电磁力会同时对被检测铁基磁性零件14产生一个向上的推力,被检测铁基磁性零件14受到的力用公式表示：F=F1+F2
F1是上电磁铁3的磁性吸引力，F2是下电磁铁11的磁性推力，F是零件的重力。
上、下电磁铁通电后，上电磁铁3产生的吸引力加上下电磁铁11产生的逆磁力等于被检测铁基磁性零件14的重力，将被检测铁基磁性零件14托起，处于磁悬浮状态。
本发明的电磁转结构是由下磁力收集盘15和多组围绕下磁力收集盘15均布的旋转电磁头18组成，分别在各组旋转电磁头18的线圈中通入相位相差120 度的三相电流，调整三相电流的大小，根据电磁感应定律，这些旋转电磁头18中的线圈可以产生电磁环形旋转磁场，由于被检测零件是非对称铁基性零件，因此旋转磁场对零件上的旋转力合力大于零，从而驱动悬浮在空中被检测铁基磁性零件14的作匀速转动。转动的速度可以通过改变电磁绕组中三相电流的大小和频率来调整。
本发明的激光位移扫描头1和激光位移接收器2的作用是：当被检测铁基磁性零件14受到一个外力的扰动，就会偏离其参考位置，这时激光位移扫描头1检测出零件偏离参考点的位移，激光位移接收器2将检测信号传给计算机控制单元19，计算机控制单元19控制电磁悬浮机构调整电流大小，进而调整电磁悬浮磁力，从而驱动被检测铁基磁性零件14返回到原来平衡位置。因此，不论被检测铁基磁性零件14受到前后左右扰动，始终能处于稳定的平衡悬浮状态。计算机控制单元19安装于支承框架8的内框底板上，计算机控制单元19为现有技术中的成熟产品，可以根据具体功能需要选用相应的计算机控制单元。
本发明的上电磁力传感解调器4和下电磁力传感解调器15的作用是：当测量不同的被检测铁基磁性零件14时，每个被检测铁基磁性零件14的重量不一样，如果电磁力不发生同步调整，被检测铁基磁性零件14就会上升或下降，这时上、下电磁力传感解调器检测出因被检测铁基磁性零件14重量变化导致的电磁力大小的改变值，将检测信号传给计算机控制单元19，计算机控制单元19控制电磁悬浮机构（上电磁铁3、下电磁铁11、上电磁力传感解调器4、上磁力收集盘7、下磁力收集盘15、下电磁力传感解调器10）调整电流大小，进而调整电磁悬浮磁力，驱动零件返回到原来平衡位置。因此，测量不同重量的零件，或零件受到向下或向上的扰动，始终能处于稳定的平衡悬浮状态。
Claims (4)
1.一种磁悬浮全景3D激光扫描检测装置，其特征在于：包括支承框架（8），所述支承框架（8）的顶板上表面安装上电磁铁（3），上电磁铁（3）底部配合设置上电磁力传感解调器（4），支承框架（8）的顶板底部设置上磁力收集盘（7）；
支承框架（8）的内框中固定工作台托架（9），工作台托架（9）的底面依次设置下电磁力传感解调器（10）、下电磁铁（11），工作台托架（9）的上表面设置下磁力收集盘（15），下磁力收集盘（15）的上表面呈圆周状均布设置多个旋转电磁头（18），在工作时，各个旋转电磁头（18）的电磁线圈中通入相位相差120度的三相电流；
上磁力收集盘（7）与下磁力收集盘（15）相对设置，支承框架（8）上还设置有3D激光扫描组件。
2.如权利要求1所述的磁悬浮全景3D激光扫描检测装置，其特征在于：所述3D激光扫描组件包括上激光发射头（5）、上激光接收头（6）、下激光扫描头（16）、下激光接收头（17）、左侧面激光扫描头（12）、右侧面激光接收头（13）；
其中上激光发射头（5）、上激光接收头（6）设置于所述上磁力收集盘（7）上，下激光扫描头（16）、下激光接收头（17）设置于所述下磁力收集盘（15）上，左侧面激光扫描头（12）、右侧面激光接收头（13）设置于所述支承框架（8）的侧部。
3.如权利要求1所述的磁悬浮全景3D激光扫描检测装置，其特征在于：所述支承框架（8）设置有支承安装板，左侧面激光扫描头（12）、右侧面激光接收头（13）分别设置于支承安装板的两端。
4.如权利要求1所述的磁悬浮全景3D激光扫描检测装置，其特征在于：所述支承框架（8）的侧部内壁设置激光位移接收器（2）、激光位移扫描头（1），激光位移扫描头（1）位于激光位移接收器（2）的上方。
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