CN113758706A - 轴类光学标准测量机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种轴类光学标准测量机，包括：运动控制卡，其信号输入端与工控机连接，运动控制卡的信号输出端与电机和/或气缸电连接；动作逻辑模块，与工控机的第一扩展模块接口连接；动作逻辑模块集成测量轴类工件的动作；评价模块，与工控机的第二扩展模块接口连接；评价模块包括参数评价方法库，和/或，评价模块与参数评价方法库通过网络连接；评价模块根据动作逻辑模块的执行动作选择对应的参数评价方法。基于轴类系列的通用工具，只需简单的自编程和快捷的定位工装换型，即能可靠的实现产品换型和增加；同时也解决了生产中的定制交货周期问题，实现了高标准化程度，售后结案周期缩短，推动业内整体技术水平提升。
Description
技术领域
本发明涉及质检设备技术领域，具体涉及一种轴类光学标准测量机。
背景技术
轴是穿在轴承中间或车轮中间或齿轮中间的圆柱形物件，但也有少部分是方型的。轴是支承转动零件并与之一起回转以传递运动、扭矩或弯矩的机械零件。一般为金属圆杆状，各段可以有不同的直径。机器中作回转运动的零件就装在轴上。轴的结构设计是确定轴的合理外形和全部结构尺寸，为轴设计的重要步骤。它由轴上安装零件类型、尺寸及其位置、零件的固定方式，载荷的性质、方向、大小及分布情况，轴承的类型与尺寸，轴的毛坯、制造和装配工艺、安装及运输，对轴的变形等因素有关。
汽车零部件高精度检测中，测量设备的实现以可编程逻辑控制器(ProgrammableLogic Controller，PLC)控制运动机构、接触式传感器测量特定部位、软件采集数据作简单算法处理的方式来实现，这种方式适用于固定产品型号的生产线上，在面对小批量多品种的测量需求时暴露了软硬件兼容产品型号少、换型用时长、增加新型号涉及软硬件修改等问题。
PLC控制动作机构决定了在测量不同型号产品时需要的动作有区别，在新增测量产品类型时需要专业的PLC技术人员对程序进行修改；接触式传感器测量特定部位的方式，在测量部位发生改变时，需要通过移动、增加、减少传感器固定装置的方式来实现换型，此过程中容易发生因操作人员素质差异导致测量偏差，也会使得传感器使用线性范围不一致导致测量偏差；为保证测量装置在轴向运动过程中能稳定，该部分整体重量较大，选用功率较大电机才能驱动整个机构向上运动；现有的测量软件中对于测量数据的评价用简单的方式或者脚本编辑来实现，对于维保人员和使用方的人员素质要求较高；现有测量设备的实现方式都是定制化生产，结构设计、原材料采购、装配调试技术无法做到有效积累，每一台测量机基本都是针对客户需求定制，难以实现标准化，生产成本也无法降低，导致行业发展缓慢。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种轴类光学标准测量机，以解决现有技术中测量设备的实现方式都是定制化生产，每一台测量机基本都是针对客户需求定制，存在难以实现标准化，生产成本也无法降低，导致行业发展缓慢的问题。
本发明实施例提供了一种轴类光学标准测量机，包括：
运动控制卡，其信号输入端与工控机连接，运动控制卡的信号输出端与电机和/或气缸电连接；
动作逻辑模块，与运动控制卡的第一扩展模块接口连接；动作逻辑模块集成测量轴类工件的动作；
评价模块，与运动控制卡的第二扩展模块接口连接；评价模块包括参数评价方法库，和/或，评价模块与参数评价方法库通过网络连接；评价模块根据动作逻辑模块的执行动作选择对应的参数评价方法。
可选地，测量轴类工件的动作包括轴向运动、径向旋转、轴回零点、轴向运动扫描取值和径向旋转扫描取值中的至少一者。
可选地，动作逻辑模块还包括：关键位置变量配置单元，用于配置轴向运动起始位置参数、轴向运动结束位置参数、轴向运动速度参数、径向旋转起始角度参数、径向旋转结束角度参数和径向旋转速度参数中的至少一者。
可选地，还包括：
多个信息采集模块，安装在多个外接设备上，多个信息采集模块的输出端与运动控制卡的信号输入端连接；
信息转发模块，与运动控制卡通过网络接口连接；
运动控制卡被配置为：
通过多个信息采集模块采集多个外接设备的第一数据信息；获取运动控制卡内部运行的第二数据信息；通过信息转发模块对多个外接设备的输入信号和输出信号进行处理，再将多个外接设备的输入信号和输出信号映射到其他功能模块。
可选地，参数评价方法库包括多个测量算法封装模块；其中，测量算法封装模块封装有：
定点测量算法，用于获取直径数据；
定角度轴向扫描算法，用于获取平均直径数据、锥度数据、台阶位置数据、R角数据和斜坡角度数据中的任意一个或多个；
定高度径向扫描算法，用于获获取平均高直径数据和/或圆度数据。
可选地，参数评价方法库还包括选择模块和加减乘除运算模块；其中，选择模块用于从多个测量算法封装模块中选择测量算法；加减乘除运算模块用于对测量数据进行运算得出运算结果；评价模块根据运算结果输出评价信息。
可选地，还包括信息采集模块；信息采集模块包括线阵CCD相机、轴向光栅尺和角度编码器中的至少一者。
可选地，还包括：配重模块；配重模块跟随纵向轴上下移动。
可选地，还包括：莫氏锥，安装在主动旋转机构的顶尖部位。
本发明实施例的有益效果：
通过运动控制卡控制电机及气缸类运动机构的动作，调试人员或用户通过简单的软件设置即可实现测量位置定位和测量辅助动作，可以实现测量位置的一致性、准确性和灵活配置，免去复杂的硬件换型烦恼。此外，轴类产品的测量定位装置相对单一，顶尖、顶杯等结构在导轨上运动，已能涵盖多数测量场景，定位、运动机构可标准化程度高，复用程度高，利于硬件结构的标准化，有效平摊设计成本。
在使用者使用角度来看，解决了小批量多品种高精度测量的需求，测量设备不再是定制专机，而是轴类系列的通用工具，通过简单的自编程和定位工装的简易换型即能可靠的实现产品换型和增加；在生产制造者的角度来看，解决了定制化的遥遥不可期的交货周期问题，实现了高标准化程度，售后人员的素质需求降低，售后结案周期缩短，设计人员有更多精力给行业的技术领域做创新，推动业内整体技术水平的提升。
附图说明
通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：
图1示出了本发明实施例中一种轴类光学标准测量机的结构框图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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，本领域技术人员在没有作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。
本发明实施例提供了一种轴类光学标准测量机，如图1所示，包括运动控制卡1、工控机2、动作逻辑模块3和评价模块4，其中：运动控制卡1与电机和/或气缸电连接，工控机2搭载有测量软件，动作逻辑模块3集成在测量软件中；动作逻辑模块3集成测量轴类工件的动作；评价模块4包括参数评价方法库，和/或，评价模块4与参数评价方法库通过网络连接；评价模块4根据动作逻辑模块3的执行动作选择对应的参数评价方法。
在本实施例中，运动控制卡控制电机及气缸类运动机构的动作，调试人员或用户通过简单的软件设置即可实现测量位置定位和测量辅助动作，可以实现测量位置的一致性、准确性和灵活配置，免去复杂的硬件换型烦恼。此外，轴类产品的测量定位装置相对单一，顶尖、顶杯等结构在导轨上运动，已能涵盖多数测量场景，定位、运动机构可标准化程度高，复用程度高，利于硬件结构的标准化，有效平摊设计成本。
在使用者使用角度来看，解决了小批量多品种高精度测量的需求，测量设备不再是定制专机，而是轴类系列的通用工具，通过简单的自编程和定位工装的简易换型即能可靠的实现产品换型和增加；在生产制造者的角度来看，解决了定制化的遥遥不可期的交货周期问题，实现了高标准化程度，售后人员素质需求普遍降低，售后结案周期缩短，设计人员有更多精力给行业的技术领域做创新，推动业内整体技术水平的提升。
作为可选的实施方式，测量轴类工件的动作包括轴向运动、径向旋转、轴回零点、轴向运动扫描取值和径向旋转扫描取值中的至少一者。
作为可选的实施方式，动作逻辑模块3还包括：关键位置变量配置单元，用于配置轴向运动起始位置参数、轴向运动结束位置参数、轴向运动速度参数、径向旋转起始角度参数、径向旋转结束角度参数和径向旋转速度参数中的至少一者。
在本实施例中，关键位置变量根据工件图形设置，例如需要测量工件的某个边的长度，则配置轴向运动起始位置参数、轴向运动结束位置参数，坐标相减即可获得长度数据。
作为可选的实施方式，还包括：多个信息采集模块5，安装在多个外接设备上，多个信息采集模块的输出端与工控机内插PCI设备的信号输入端连接；信息转发模块6，与运动控制卡的网络接口连接；搭载测量软件的工控机2被配置为：通过多个信息采集模块5采集多个外接设备的第一数据信息；获取运动控制卡1内部运行的第二数据信息；对多个外接设备的输入信号和输出信号进行处理，再通过信息转发模块将多个外接设备的输入信号和输出信号映射到其他功能模块。
在本实施例中，在驱动运动控制卡的系统软件中搭载了信息转发功能，由专门的信息采集功能模块将外接设备的数据信息和内部运行产生的数据信息收集，再用一对多的方式映射到其他功能模块，由信息转发模块统一对外设备的输入输出信号处理，再将这些信号同步映射到其他功能模块，避免了多功能共用时造成的冲突。
在具体实施例中，动作逻辑模块3、评价模块4和信息转发模块6均集成在测量软件中。
作为可选的实施方式，参数评价方法库包括多个测量算法封装模块；其中，测量算法封装模块封装有：
定点测量算法，用于获取直径数据；
定角度轴向扫描算法，用于获取平均直径数据、锥度数据、台阶位置数据、R角数据和斜坡角度数据中的任意一个或多个；
定高度径向扫描算法，用于获获取平均高直径数据和/或圆度数据。
在本实施例中，将复杂算法进行分类封装，形成微服务架构，简化了系统结构。
作为可选的实施方式，参数评价方法库还包括选择模块和加减乘除运算模块；其中，选择模块用于从多个测量算法封装模块中选择测量算法；加减乘除运算模块用于对测量数据进行简单运算。
在本实施例中，通过简单的选择和加减乘除运算，例如，选择两个台阶位置相减可得到轴向距离尺寸，选择同一段圆柱上的多个直径尺寸相减可得到锥度和圆柱度，根据用户对参数的评价方式可设定乘以一定系数，输入变量时有提示，按需选择即可得到最终结果，降低了软件使用的技能门槛，降低了软件脚本编程技能不足导致修改软件后不能正常运行的风险，增加新增产品自编程的可行性。
作为可选的实施方式，还包括工件数据采集模块；工件数据采集模块包括线阵CCD相机、轴向光栅尺和角度编码器中的至少一者。
在本实施例中，结合前述的信息转发功能，利用自编的驱动，整合多个采样卡的通讯，读一次线阵CCD的采样卡的值，读一次轴向光栅和角度编码器所在采样卡的值，如此循环，保证取值一一对应，同步取值描绘被测部位的形状，完成复杂参数的测量。
作为可选的实施方式，还包括：配重模块；配重模块跟随纵向轴上下移动。
在本实施例中，测量装置与电机驱动机构之间采用铝制材料，并且增加配重系统平衡该部分重量，降低测量装置向上运动的起步难度和向下运动的减速压力，减小运行过程中的驱动力，选择较小功率电机即可完成驱动，轴向运动的定位也更为精准。
作为可选的实施方式，还包括：莫氏锥，安装在主动旋转机构的顶尖部位。
在本实施例中，主动旋转机构上的顶尖采用标准的莫氏锥，锥度的一致性保证了互换性，此项应用使得通过更换工装达到应对不同类型产品的目的，达到不同设备兼容的效果。
本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)、随机存储记忆体(Random AccessMemory，RAM)、快闪存储器(Flash Memory)、硬盘(Hard Disk Drive，缩写：HDD)或固态硬盘(Solid-State Drive，SSD)等；所述存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。
虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下作出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。
Claims (9)
1.一种轴类光学标准测量机，其特征在于，包括：
运动控制卡，其信号输入端与工控机连接，所述运动控制卡的信号输出端与电机和/或气缸电连接；
动作逻辑模块，与所述运动控制卡的第一扩展模块接口连接；所述动作逻辑模块集成测量轴类工件的动作；
评价模块，与所述运动控制卡的第二扩展模块接口连接；所述评价模块包括参数评价方法库，和/或，所述评价模块与参数评价方法库通过网络连接；所述评价模块根据所述动作逻辑模块的执行动作选择对应的参数评价方法。
2.根据权利要求1所述的轴类光学标准测量机，其特征在于，所述测量轴类工件的动作包括轴向运动、径向旋转、轴回零点、轴向运动扫描取值和径向旋转扫描取值中的至少一者。
3.根据权利要求1所述的轴类光学标准测量机，其特征在于，所述动作逻辑模块还包括：关键位置变量配置单元，用于配置轴向运动起始位置参数、轴向运动结束位置参数、轴向运动速度参数、径向旋转起始角度参数、径向旋转结束角度参数和径向旋转速度参数中的至少一者。
4.根据权利要求1所述的轴类光学标准测量机，其特征在于，还包括：
多个信息采集模块，安装在多个外接设备上，多个所述信息采集模块的输出端与所述运动控制卡的信号输入端连接；
信息转发模块，与所述运动控制卡通过网络接口连接；
所述运动控制卡被配置为：
通过多个所述信息采集模块采集多个所述外接设备的第一数据信息；获取所述运动控制卡内部运行的第二数据信息；通过所述信息转发模块对多个所述外接设备的输入信号和输出信号进行处理，再将多个所述外接设备的输入信号和输出信号映射到其他功能模块。
5.根据权利要求1所述的轴类光学标准测量机，其特征在于，所述参数评价方法库包括多个测量算法封装模块；其中，所述测量算法封装模块封装有：
定点测量算法，用于获取直径数据；
定角度轴向扫描算法，用于获取平均直径数据、锥度数据、台阶位置数据、R角数据和斜坡角度数据中的任意一个或多个；
定高度径向扫描算法，用于获获取平均高直径数据和/或圆度数据。
6.根据权利要求5所述的轴类光学标准测量机，其特征在于，所述参数评价方法库还包括选择模块和加减乘除运算模块；其中，所述选择模块用于从多个所述测量算法封装模块中选择测量算法；所述加减乘除运算模块用于对测量数据进行运算得出运算结果；所述评价模块根据所述运算结果输出评价信息。
7.根据权利要求1所述的轴类光学标准测量机，其特征在于，还包括信息采集模块；所述信息采集模块包括线阵CCD相机、轴向光栅尺和角度编码器中的至少一者。
8.根据权利要求1所述的轴类光学标准测量机，其特征在于，还包括：配重模块；所述配重模块跟随纵向轴上下移动。
9.根据权利要求1所述的轴类光学标准测量机，其特征在于，还包括：莫氏锥，安装在主动旋转机构的顶尖部位。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
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Denomination of invention: Axis optical standard measuring machine Granted publication date: 20221014 Pledgee: Bank of China Limited Liangxi Branch, Wuxi Pledgor: WUXI NTGAGE INSTRUMENT TECHNOLOGY CO.,LTD. Registration number: Y2024980012090 |