CN113280769B - 一种拉线式位移测量装置及测量物体移动方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种拉线式位移测量装置及测量物体移动方法，包括外壳体，外壳体上穿接滑轮转轴a、滑轮转轴b，滑轮转轴a上位于外壳体内部分穿接壳内第一滑轮，滑轮转轴a上位于外壳体外部分穿接壳外第一滑轮，滑轮转轴b位于外壳体内部分穿接壳内第二滑轮，壳内第二滑轮连接应变测量组件，外壳体一端外壁通过外接测量组件连接面板，面板远离外壳体一端连接第二滑轮，第二滑轮与壳外第一滑轮通过拉线a传动连接，壳内第一滑轮与壳内第二滑轮通过拉线b传动连接；测量时，将拉线缚在被测物体上，打开传感器，在物体运动时通过读取输出信号可以得出物体的位移与速率。本装置扩大了拉线位移传感器的测试量程，保证了测量结果的高精确性。
Description
技术领域
本发明属于拉线位移测量技术领域，具体涉及一种拉线式位移测量装置，还涉及一种拉线式位移测量装置测量物体移动方法。
背景技术
位移传感器在现代化工业领域中的作用越来越重要，是信息采集系统、自动化控制系统中必不可少的前端单元和关键部件。在使用时，将拉线位移传感器安装在固定位置上，拉线缚在移动物体上，拉线直线运动和移动物体运动轴线对准，在运动时输出一个与被测物体移动量成比例的电信号，测量输出信号可以得出运动物体的位移、方向或速率。
进行长距离测量时，很多时候需要用到大量程的拉线式传感器。大量程拉线式传感器一般需要进行定制且成本较高。以国产拉线位移传感器为例，一般10m的拉线位移传感器价位在5000元以上，而进口传感器则高达上万元，且现有的大量程拉线位移传感器大多具有分辨力低、灵敏性差、测量精度难以保证的缺点，这在一定程度上限制了大量程拉线位移传感器的应用。
发明内容
本发明的目的是提供一种拉线式位移测量装置，扩大了拉线位移传感器的测试量程。
本发明的另一目的是提供一种拉线式位移测量装置测量物体移动方法。
本发明所采用的技术方案是，一种拉线式位移测量装置，包括外壳体，外壳体上穿接滑轮转轴a、滑轮转轴b，滑轮转轴a上位于外壳体内部分穿接壳内第一滑轮，滑轮转轴a上位于外壳体外部分穿接壳外第一滑轮，滑轮转轴b位于外壳体内部分穿接壳内第二滑轮，壳内第二滑轮连接应变测量组件，外壳体一端外壁通过外接测量组件连接面板，面板远离外壳体一端连接第二滑轮，第二滑轮与壳外第一滑轮通过拉线a传动连接，壳内第一滑轮与壳内第二滑轮通过拉线b传动连接。
本发明的特点还在于：
应变测量组件包括一端连接在外壳体内壁的弹簧，弹簧另一端连接连接环，连接环通过线连接壳内第二滑轮靠近滑轮转轴b处，还包括一端连接在外壳体内壁的钢片，钢片、弹簧与外壳体的两个内壁形成四边形，钢片另一端固定连接在连接环上，钢片上朝向弹簧一面连接应变片a，钢片另一面与应变片a相对位置连接应变片b。
外壳体内壁固定连接顶部夹板，钢片通过顶部夹板连接在外壳体内壁上。
外壳体内壁与钢片同一平面内固定连接支撑杆，支撑杆上开设凹槽，还包括移动卡槽，移动卡槽上开设U型口，移动卡槽活动穿接外壳体外壁、凹槽，且U型口正对钢片侧面。
U型口的相对开口距离不小于钢片厚度。
壳外第一滑轮、第二滑轮、壳内第一滑轮、壳内第二滑轮外圈均开设V型线槽。
壳内第二滑轮靠近滑轮转轴b处开设小尺寸V型槽。
壳内第一滑轮的外径小于壳内第二滑轮外径。
外接测量组件包括固定连接在外壳体外壁上的底杆，底杆通过螺栓连接垫板，垫板通过螺栓连接面板。
本发明所采用的另一种技术方案是，一种使用拉线式位移测量装置测量物体移动方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1、取拉线式位移测量装置水平放置，将被测物体连接在拉线a上，使被测物体运动方向平行拉线a长度方向；
步骤2、被测物体开始运动，通过拉线a带动壳外第一滑轮转动，同时与壳外第一滑轮同轴的壳内第一滑轮也随之转动，壳内第一滑轮通过拉线b带动壳内第二滑轮转动，根据应变测量组件获得应变测量组件的位移与速率。
本发明有益效果是：
1)本发明由滑轮与应变测量组件通过拉线、滑轮转轴组成传动系统，使得物体移动时对应钢片活动端呈较低的偏转速率，缩短了测量中所需的拉线长度，扩大了拉线位移传感器的测试量程，结构简单、使用方便，有效降低了成本；
2)本发明中由于面板长度可以自由增加，降低拉线运动速率的壳内滑轮个数也可以自由增加，故拉线位移传感器的测试量程可以不断增大，同时本装置既能够进行单向运动测量，也能够进行双向运动测量；
3)本发明中钢片两面均贴有应变片，两应变片在测量时可以进行温度补偿，测量结果取均值，保证了测量结果的高精确性；
4)本发明在滑轮间通过拉线传动连接，避免了滑轮的排线缠绕与卡线，改善了拉线位移测量装置容易卡线的缺陷，确保了测量过程准确安全地进行。
附图说明
图1为本发明一种拉线式位移测量装置结构示意图；
图2为本发明一种拉线式位移测量装置分解后的正视图；
图3为本发明一种拉线式位移测量装置分解后的右视图；
图4为本发明一种拉线式位移测量装置装配结构示意图；
图5为本发明中壳内第二滑轮的结构示意图。
图中，1.拉线a，2.壳外第一滑轮，3.第二滑轮，4.外壳体，5.壳内第一滑轮，6.滑轮转轴a，7.壳内第二滑轮，8.夹板，9.应变片b，10.应变片a，11.钢片，12.移动卡槽，13.支撑杆，14.弹簧，15.连接环，16.底杆，17.垫板，18.面板，19.螺栓，20.V型线槽，21.小尺寸V型槽，22.滑轮转轴b，23.拉线b。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明一种拉线式位移测量装置，如图1及图2所示，包括外壳体4，外壳体4上穿接滑轮转轴a6、滑轮转轴b22，滑轮转轴a6上位于外壳体4内部分穿接壳内第一滑轮5，滑轮转轴a6上位于外壳体4外部分穿接壳外第一滑轮2，壳内第一滑轮5通过滑轮转轴a6壳外第一滑轮2保持相同的运动状态，滑轮转轴b22位于外壳体4内部分穿接壳内第二滑轮7，壳内第二滑轮7连接应变测量组件，外壳体4一端外壁通过外接测量组件连接面板18，面板18远离外壳体4一端连接第二滑轮3，第二滑轮3与壳外第一滑轮2通过拉线a1传动连接，壳内第一滑轮5与壳内第二滑轮7通过拉线b23传动连接。
如图3、图4所示，应变测量组件包括一端连接在外壳体4内壁的弹簧14，用于平衡钢片11偏转时的惯性力，保证拉线的张紧度不变，弹簧14另一端连接连接环15，连接环15通过线连接壳内第二滑轮7，还包括一端连接在外壳体4内壁的钢片11，物体移动时由拉线带动钢片11发生偏转，钢片11、弹簧14与外壳体4的两个内壁形成四边形，钢片11另一端固定连接在连接环15上，钢片11上朝向弹簧14一面连接应变片a10，钢片11另一面与应变片a10相对位置连接应变片b9，在测量时可以进行温度互补，确保测量结果的高精确性。
外壳体4内壁固定连接顶部夹板8，钢片11通过顶部夹板8连接在外壳体4内壁上，能够对钢片11起到固定支撑作用。
外壳体4内壁与钢片11同一平面内固定连接支撑杆13，支撑杆13上开设凹槽，凹槽上放置移动卡槽12，移动卡槽12活动穿接外壳体4外壁与凹槽，且移动卡槽12上开设U型口，U型口正对钢片11侧面，被测物体开始运动前，先将移动卡槽12向外拔出，使移动卡槽12脱离钢片11；当应变测量组件的位移与速率测量后，将移动卡槽12向内部安插，固定钢片11，移动卡槽12对钢片11起到限位作用。
U型口的相对开口距离不小于钢片11厚度，能够使钢片11卡在移动卡槽12内。
滑轮在滑轮转轴上保持转动，壳外第一滑轮2、第二滑轮3、壳内第一滑轮5、壳内第二滑轮7外圈均开设V型线槽20，如图5所示，壳内第二滑轮7靠近滑轮转轴b22处开设小尺寸V型槽21，壳内第一滑轮5的外径小于壳内第二滑轮7外径，通过壳内第一滑轮5与壳内第二滑轮7组成传动结构，使得物体移动时对应钢片活动端呈较低的偏转速率。
外接测量组件包括固定连接在外壳体4外壁上的底杆16，底杆16通过螺栓19连接垫板17，垫板17通过螺栓19连接面板18。
本发明所采用的另一种技术方案是，使用该高速率大量程拉线位移传感器测量物体移动的测试方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1、取拉线式位移测量装置水平放置，将被测物体连接在拉线a1上，使被测物体运动方向平行拉线a1长度方向；
步骤2、被测物体开始运动，通过拉线a1带动壳外第一滑轮2转动，同时与壳外第一滑轮2同轴的壳内第一滑轮5也随之转动，壳内第一滑轮5通过拉线b23带动壳内第二滑轮7转动，根据应变测量组件获得应变测量组件的位移与速率。
根据应变测量组件获得应变测量组件的位移与速率过程为：通过第二滑轮7上的小尺寸V型槽21转动带动连接环15移动，进而带动钢片11偏转，由于钢片11一面连接应变片a10、另一面连接应变片b9，当钢片11偏转时，通过应变片a10或应变片b9获得应变测量组件的位移与速率。
步骤2中，被测物体开始运动前，先将移动卡槽12向外拔出，使移动卡槽12脱离钢片11；当应变测量组件的位移与速率测量后，将移动卡槽12向内部安插，固定钢片11。
在进行测量前，如果物体进行双向移动则最好将拉线a1节点设置在壳外第一滑轮2与第二滑轮3中间位置，如果物体进行单向移动则可以将拉线a1节点设置在与物体运动方向相反的滑轮端，得到较大的测试量程；在进行测量时，由拉线带动钢片11发生一定角度的偏转，应变片测点处产生应变，读取输出信号，根据原有标定即可得到运动物体的位移与速率。
Claims (8)
1.一种拉线式位移测量装置，其特征在于，包括外壳体(4)，所述外壳体(4)上穿接滑轮转轴a(6)、滑轮转轴b(22)，所述滑轮转轴a(6)上位于外壳体(4)内部分穿接壳内第一滑轮(5)，所述滑轮转轴a(6)上位于外壳体(4)外部分穿接壳外第一滑轮(2)，所述滑轮转轴b(22)位于外壳体(4)内部分穿接壳内第二滑轮(7)，所述壳内第二滑轮(7)连接应变测量组件，所述外壳体(4)一端外壁通过外接测量组件连接面板(18)，所述面板(18)远离外壳体(4)一端连接第二滑轮(3)，所述第二滑轮(3)与壳外第一滑轮(2)通过拉线a(1)传动连接，所述壳内第一滑轮(5)与壳内第二滑轮(7)通过拉线b(23)传动连接；
所述应变测量组件包括一端连接在外壳体(4)内壁的弹簧(14)，所述弹簧(14)另一端连接连接环(15)，所述连接环(15)通过线连接壳内第二滑轮(7)靠近滑轮转轴b(22)处，还包括一端连接在外壳体(4)内壁的钢片(11)，所述钢片(11)、弹簧(14)与外壳体(4)的两个内壁形成四边形，所述钢片(11)另一端固定连接在连接环(15)上，所述钢片(11)上朝向弹簧(14)一面连接应变片a(10)，所述钢片(11)另一面与应变片a(10)相对位置连接应变片b(9)；
所述外壳体(4)内壁与钢片(11)同一平面内固定连接支撑杆(13)，所述支撑杆(13)上开设凹槽，还包括移动卡槽(12)，所述移动卡槽(12)上开设U型口，所述移动卡槽(12)活动穿接外壳体(4)外壁、凹槽，且U型口正对钢片(11)侧面。
2.根据权利要求1所述一种拉线式位移测量装置，其特征在于，所述外壳体(4)内壁固定连接顶部夹板(8)，所述钢片(11)通过顶部夹板(8)连接在外壳体(4)内壁上。
3.根据权利要求1所述一种拉线式位移测量装置，其特征在于，所述U型口的相对开口距离不小于钢片(11)厚度。
4.根据权利要求1所述一种拉线式位移测量装置，其特征在于，所述壳外第一滑轮(2)、第二滑轮(3)、壳内第一滑轮(5)、壳内第二滑轮(7)外圈均开设V型线槽(20)。
5.根据权利要求1所述一种拉线式位移测量装置，其特征在于，所述壳外第一滑轮(2)、第二滑轮(3)、壳内第一滑轮(5)、壳内第二滑轮(7)外圈均开设V型槽(21)。
6.根据权利要求1所述一种拉线式位移测量装置，其特征在于，所述壳内第一滑轮(5)的外径小于壳内第二滑轮(7)外径。
7.根据权利要求1所述一种拉线式位移测量装置，其特征在于，所述外接测量组件包括固定连接在外壳体(4)外壁上的底杆(16)，所述底杆(16)通过螺栓连接垫板(17)，所述垫板(17)通过螺栓连接面板(18)。
8.一种使用权利要求1-7任意一项所述拉线式位移测量装置测量物体移动方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：
步骤1、取拉线式位移测量装置水平放置，将被测物体连接在拉线a(1)上，使被测物体运动方向平行拉线a(1)长度方向；
步骤2、被测物体开始运动，通过拉线a(1)带动壳外第一滑轮(2)转动，同时与壳外第一滑轮(2)同轴的壳内第一滑轮(5)也随之转动，壳内第一滑轮(5)通过拉线b(23)带动壳内第二滑轮(7)转动，根据应变测量组件获得应变测量组件的位移与速率。
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