CN113465516A - 多节轴类产品测量装置及其使用方法 - Google Patents

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朱李
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Abstract

本发明提供了一种多节轴类产品测量装置，用以测量多节轴类产品各节轴的长度和直径，所述多节轴类产品测量装置包括水平导轨、设置在所述水平导轨上的检测装置、与所述水平导轨相对固定的支撑件，所述检测装置沿所述水平导轨可滑动设置，所述检测装置包括相对固定设置的发光器和受光器，所述发光器朝向所述受光器发光，所述支撑件支撑所述多节轴类产品，所述多节轴类产品位于所述发光器与所述受光器之间以遮挡光线，所述水平导轨延伸方向与所述发光器发射光线所在平面垂直。本发明的多节轴类产品测量装置及其使用方法，可以测量所述多节轴类产品每一节的长度和直径，精度更高，测量效率高。

Description

多节轴类产品测量装置及其使用方法
技术领域
本发明涉及一种多节轴类产品测量装置及其使用方法。
背景技术
具有多节的轴类产品广泛应用于机械系统和机械加工中，例如内燃机中的曲轴和凸轮以及笔杆模具等。由于多节轴类产品的各节具有特定功能，其各节的外径和长度精度直接影响机械系统寿命和机械加工品质。因此，有必要对多节轴类产品的各节外径和长度进行满足要求的测量，去除不良的多节轴类产品和反馈控制多节轴类加工工艺，保证多节轴类产品精度，确保多节轴类产品的机械系统寿命和机械加工品质。
传统中，多节轴类产品主要使用投影测量法和像素尺寸测量法实现各节外径和长度的测量。投影测量对操作人员要求高，对产品各节的位置进行肉眼标记，通过灰度测算达到测量各节外径长度的目的。该方法测量效率低下和测量结果受人为因素影响较大，且无法实现通过测量误差分离提高测量精度，已逐渐不能满足工业界的高效、高精度的测量要求。像素测量法使用面阵CCD拍摄工件二维轮廓，通过计算任意两个特征之间像素点数量达到外径和长度测量的目的。微米级的像素点尺寸决定了像素测量只能达到10微米级的测量精度，同时在大尺寸工件测量时使用的拼接测量会进一步降低像素测量的精度。
有鉴于此，有必要对现有的多节轴类产品测量装置予以改进，以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多节轴类产品测量装置，以解决现有检测装置对直径和长度的测量效率低下、测量精度低的问题。
为实现上述目的，本发明提供一种多节轴类产品测量装置，用以测量多节轴类产品各节轴的长度和直径，所述多节轴类产品测量装置包括水平导轨、设置在所述水平导轨上的检测装置、与所述水平导轨相对固定的支撑件，所述检测装置沿所述水平导轨可滑动设置，所述检测装置包括相对固定设置的发光器和受光器，所述发光器朝向所述受光器发光，所述支撑件支撑所述多节轴类产品，所述多节轴类产品位于所述发光器与所述受光器之间以遮挡光线，所述水平导轨延伸方向与所述发光器发射光线所在平面垂直。
作为本发明的进一步改进，所述多节轴类产品测量装置还包括底座，所述水平导轨和所述支撑件固定在所述底座上。
作为本发明的进一步改进，所述支撑件包括立柱和电磁铁，所述多节轴类产品采用铁磁性材料制得，所述多节轴类产品固定在所述电磁铁上。
作为本发明的进一步改进，所述多节轴类产品的轴线所在平面垂直于所述水平导轨所在平面和光线所在平面。
作为本发明的进一步改进，所述多节轴类产品的轴线与所述水平导轨所在平面的夹角为6度。
作为本发明的进一步改进，所述检测装置包括用以固定所述发光器和受光器的固定底座，所述水平导轨包括导轨和与所述固定底座配合的溜板，所述溜板可沿所述导轨移动。
作为本发明的进一步改进，所述发光器包括朝向受光器设置的发光窗口，所述受光器包括朝向所述发光器的受光窗口，所述发光窗口用以产生光线，所述多节轴类产品遮挡光线时，所述受光窗口自上而下被分为上沿透光区、遮挡区和下沿透光区。
作为本发明的进一步改进，所述多节轴类产品测量装置还包括与受光器、水平导轨和支撑件电性连接的控制器、与所述控制器电性连接的上位机。
本发明还提供一种如上述的多节轴类产品测量装置的使用方法，所述多节轴类产品测量装置的使用方法包括如下步骤：
S1：将多节轴类产品固定在所述支撑件上；
S2：控制所述检测装置沿着所述水平导轨移动，使得多节轴类产品从所述发光器和所述受光器之间穿过；
S3：根据所述多节轴类产品再所述受光器上的投影，计算得到多节轴类产品每一节的直径和长度。
作为本发明的进一步改进，所述多节轴类产品的轴线所在平面垂直于所述水平导轨所在平面和光线所在平面，所述多节轴类产品的轴线与所述水平导轨所在平面的夹角为α度，所述发光器包括朝向受光器设置的发光窗口，所述受光器包括朝向所述发光器的受光窗口，所述发光窗口用以产生光线，所述多节轴类产品遮挡光线时，所述受光窗口自上而下被分为上沿透光区、遮挡区和下沿透光区，则步骤S3中一节的直径计算为：直径D＝对应遮挡区宽度d*cosα，步骤S3中每一节的长度计算方式为：根据所述上沿透光区或者下沿透光区的宽度变化，检测得到相邻两个端面之间距离为l，则长度L＝l/cosα。
本发明的有益效果是：本发明的多节轴类产品测量装置及其使用方法，可以测量所述多节轴类产品每一节的长度和直径，精度更高，测量效率高。
附图说明
图1是本发明的多节轴类产品测量装置的立体结构示意图；
图2是本发明的多节轴类产品测量装置的俯视结构示意图；
图3是本发明的多节轴类产品测量装置的测量装置的结构示意图；
图4是本发明的多节轴类产品测量装置的测量装置的正面结构示意图；
图5是本发明的多节轴类产品测量装置的受光窗口的示意图；
图6是本发明的多节轴类产品测量装置检测多节轴类产品时光线与多节轴类产品示意图；
图7是本发明的多节轴类产品测量装置检测的多节轴类产品结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
如图1至图7所示，本发明的多节轴类产品测量装置100，用以测量多节轴类产品6各节轴的长度和直径。本实施例中，所述多节轴类产品测量装置100主要用来检测直径依次变小的多节轴类产品6。
如图1至图2所示，所述多节轴类产品测量装置100包括底座1、水平导轨2、设置在所述水平导轨2上的检测装置3、与所述水平导轨2相对固定的支撑件4、控制器5和上位机51。
所述水平导轨2和所述支撑件4固定在所述底座1上。
所述支撑件4支撑所述多节轴类产品6，所述支撑件4包括立柱41和电磁铁42，所述多节轴类产品6采用铁磁性材料制得，所述多节轴类产品6固定在所述电磁铁42上。通电后，所述电磁铁42产生磁性，可以将所述多节轴类产品6固定，而断开电源后，所述电磁铁42失去磁性，可以取下所述多节轴类产品6。本实施例中，所述多节轴类产品6直径较大的一端与所述电磁铁42相固定。
如图3和图4所示，所述检测装置3沿所述水平导轨2可滑动设置，所述检测装置3包括相对固定设置的发光器31和受光器32、用以固定所述发光器31和受光器32的固定底座33。
所述水平导轨2包括导轨21和与所述固定底座33配合的溜板22，所述溜板22可沿所述导轨21移动。
所述发光器31朝向所述受光器32发射光线34，所述多节轴类产品6位于所述发光器31与所述受光器32之间以遮挡光线34。
如图5至图7所示，所述发光器31包括朝向受光器32设置的发光窗口311，所述受光器32包括朝向所述发光器31的受光窗口321，所述发光窗口311用以产生光线34，所述多节轴类产品6遮挡光线34时，所述受光窗口321上形成感应区35，所述感应区35自上而下被分为上沿透光区352、遮挡区351和下沿透光区353。根据所述受光窗口321各个分区的遮挡数据，即可得到所述多节轴类产品6的各节的长度和直径信息。
所述水平导轨2延伸方向与所述发光器31发射光线34所在平面垂直。
所述多节轴类产品6的轴线所在平面垂直于所述水平导轨2所在平面和光线34所在平面。在以下计算时，设定所述多节轴类产品6的轴线与所述水平导轨2所在平面的夹角为α度。优选的，所述多节轴类产品6的轴线与所述水平导轨2所在平面的夹角为6度。
通过倾斜设置所述多节轴类产品6，从而可以方便从上沿透光区352或者下沿透光区353获得每一节端面之间的信息，进而可以更好的计算长度信息。
所述控制器5与受光器32、水平导轨2和支撑件4电性连接的控制器5，所述上位机51与所述控制器5电性连接。所述控制器5用以接受所述受光器32的上沿透光区352、遮挡区351和下沿透光区353的信息并传送给上位机51进行计算，同时可以控制所述检测装置3沿着所述水平导轨2移动，同时还可以控制支撑件4上电磁铁42吸附或者放开所述多节轴类产品6。
设定所述多节轴类产品6为三节，从大到小每一节分别为第一节61、第二节62、第三节63，对应的端面分别为第一端面611、第二端面621、第三端面631。可以根据所述多节轴类产品6与所述水平导轨2的夹角，判断使用上沿透光区352或者下沿透光区353数据，只要能确定每一节与端面的交点即可。
如上述的多节轴类产品测量装置100的使用方法，包括如下步骤：
S1：将多节轴类产品6固定在所述支撑件4上，即将多节轴类产品6直径较大的一端放置在所述电磁铁42上，然后通电以将所述多节轴类产品6固定；
S2：控制所述检测装置3沿着所述水平导轨2移动，使得多节轴类产品6从所述发光器31和所述受光器32之间穿过，优选的，所述多节轴类产品6匀速通过，设定速度为v；
S3：根据所述多节轴类产品6再所述受光器32上的投影，计算得到多节轴类产品6每一节的直径和长度。
进一步的，直径D的计算方式为，检测与相应每一节对应的遮挡区351的宽度平均值d，再乘以工件与X轴的夹角的余弦值，消除Abbe误差对外径测量值的影响，直径D＝对应遮挡区351宽度d*cosα。
步骤S3中每一节的长度计算方式为：根据所述上沿透光区352或者下沿透光区353的宽度变化，检测得到相邻两个端面之间距离为l，则长度L＝l/cosα。如计算第一节61的长度，则根据上沿透光区352的宽度，拟合所述第一节61的起点及第一节61与端面611的相交位置，通过两个位置之间的移动的时间t，计算得到相邻两个端面之间距离为l＝v*t，需要注意的是相邻两个端面之间距离为沿水平方向的距离，根据长度L＝l/cosα，得到对应的一节的长度。其他每一节采用同样的方式进行计算得到。
本发明的多节轴类产品测量装置100及其使用方法，可以测量所述多节轴类产品6每一节的长度和直径，精度更高，测量效率高。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种多节轴类产品测量装置，用以测量多节轴类产品各节轴的长度和直径，其特征在于：所述多节轴类产品测量装置包括水平导轨、设置在所述水平导轨上的检测装置、与所述水平导轨相对固定的支撑件，所述检测装置沿所述水平导轨可滑动设置，所述检测装置包括相对固定设置的发光器和受光器，所述发光器朝向所述受光器发光，所述支撑件支撑所述多节轴类产品，所述多节轴类产品位于所述发光器与所述受光器之间以遮挡光线，所述水平导轨延伸方向与所述发光器发射光线所在平面垂直。
2.根据权利要求1所述的多节轴类产品测量装置，其特征在于：所述多节轴类产品测量装置还包括底座，所述水平导轨和所述支撑件固定在所述底座上。
3.根据权利要求1所述的多节轴类产品测量装置，其特征在于：所述支撑件包括立柱和电磁铁，所述多节轴类产品采用铁磁性材料制得，所述多节轴类产品固定在所述电磁铁上。
4.根据权利要求1所述的多节轴类产品测量装置，其特征在于：所述多节轴类产品的轴线所在平面垂直于所述水平导轨所在平面和光线所在平面。
5.根据权利要求4所述的多节轴类产品测量装置，其特征在于：所述多节轴类产品的轴线与所述水平导轨所在平面的夹角为6度。
6.根据权利要求5所述的多节轴类产品测量装置，其特征在于：所述检测装置包括用以固定所述发光器和受光器的固定底座，所述水平导轨包括导轨和与所述固定底座配合的溜板，所述溜板可沿所述导轨移动。
7.根据权利要求1所述的多节轴类产品测量装置，其特征在于：所述发光器包括朝向受光器设置的发光窗口，所述受光器包括朝向所述发光器的受光窗口，所述发光窗口用以产生光线，所述多节轴类产品遮挡光线时，所述受光窗口自上而下被分为上沿透光区、遮挡区和下沿透光区。
8.根据权利要求1所述的多节轴类产品测量装置，其特征在于：所述多节轴类产品测量装置还包括与受光器、水平导轨和支撑件电性连接的控制器、与所述控制器电性连接的上位机。
9.一种如权利要求1-8任意一项所述的多节轴类产品测量装置的使用方法，其特征在于：所述多节轴类产品测量装置的使用方法包括如下步骤：
S1：将多节轴类产品固定在所述支撑件上；
S2：控制所述检测装置沿着所述水平导轨移动，使得多节轴类产品从所述发光器和所述受光器之间穿过；
S3：根据所述多节轴类产品再所述受光器上的投影，计算得到多节轴类产品每一节的直径和长度。
10.根据权利要求9所述的多节轴类产品测量装置的使用方法，其特征在于：所述多节轴类产品的轴线所在平面垂直于所述水平导轨所在平面和光线所在平面，所述多节轴类产品的轴线与所述水平导轨所在平面的夹角为α度，所述发光器包括朝向受光器设置的发光窗口，所述受光器包括朝向所述发光器的受光窗口，所述发光窗口用以产生光线，所述多节轴类产品遮挡光线时，所述受光窗口自上而下被分为上沿透光区、遮挡区和下沿透光区，则步骤S3中一节的直径计算为：直径D＝对应遮挡区宽度d*cosα，步骤S3中每一节的长度计算方式为：根据所述上沿透光区或者下沿透光区的宽度变化，检测得到相邻两个端面之间距离为l，则长度L＝l/cosα。
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