CN117268266A - 基于多路测距传感器的厚度测量装置及厚度测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于多路测距传感器的厚度测量装置及厚度测量方法，包括：壳体，其用于安装固定各个部件；至少两个及以上的测距传感器，所述测距传感器之间两两相对布置并以发射端方向相对安装，两个相对布置的测距传感器之间形成物体测量感应区；运算处理模块，其分别与测距传感器、显示屏和模式开关电性连接，用于接收处理测量数据并输出给显示屏；模式开关，其用于输入操作和模式切换；显示屏，用于输出显示测量结果；电源，其用于对显示屏、测距传感器和运算处理模块进行供电；该厚度测量装置及厚度测量方法能够快速完成调试标定和厚度测量，操作简单方便，且该厚度测量装置结构简单，制造成本低，安装维修方便。

Description

基于多路测距传感器的厚度测量装置及厚度测量方法

技术领域

本发明涉及测厚装置技术领域，更具体的说涉及一种基于多路测距传感器的厚度测量装置及厚度测量方法。

背景技术

在一些特种材料或者精密材料加工领域，需要对片状材料进行厚度测量，用于判定切割材料的状态和可用性，不同精密材料的特性区别很大，传统仪器的测量方法多数为接触式检测，这对精密材料来说，会对表面造成一定的破坏，因此非接触式测量工具是一个更好选择。

现有非接触式高精度测量设备，需要进行很好的定位和标定，并且结构都较为复杂，制造成本较高，并且测厚装置安装较为困难，安装后的调试使用也较为繁琐，因此，需要设计一种结构简单，安装调试和测量厚度操作简单的厚度测量装置及厚度测量方法。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于多路测距传感器的厚度测量装置及厚度测量方法，该厚度测量装置及厚度测量方法能够快速完成调试标定和厚度测量，操作简单方便，且该厚度测量装置结构简单，制造成本低，安装维修方便。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种基于多路测距传感器的厚度测量装置，包括：

壳体，其用于安装固定各个部件；

至少两个及以上的测距传感器，所述测距传感器之间两两相对布置并以发射端方向相对安装，两个相对布置的测距传感器之间形成物体测量感应区；

运算处理模块，其分别与测距传感器、显示屏和模式开关电性连接，用于接收处理测量数据并输出给显示屏；

模式开关，其用于输入操作和模式切换；

显示屏，用于输出显示测量结果；

电源，其用于对显示屏、测距传感器和运算处理模块进行供电。

进一步的，所述壳体包括上壳体和下壳体，所述测距传感器、运算处理模块和电源均安装于下壳体上，所述上壳体可拆卸连接与下壳体上并罩住测距传感器、运算处理模块和电源，所述显示屏安装于上壳体上。

进一步的，所述壳体设置有开口测量槽，所述物体测量感应区位于开口测量槽内，并且壳体位于开口测量槽的两侧设置有透光结构。

进一步的，所述模式开关呈U形块状，所述模式开关位于开口测量槽内并能够在开口测量槽内进行移动，并且模式开关朝向开口测量槽开口的一端设置有标定块。

进一步的，所述模式开关朝向开口测量槽开口的一端设置有安装孔，所述标定块卡接于安装孔内。

进一步的，所述模式开关的顶部和底部均设置有若干防滑锯齿。

进一步的，所述壳体位于远离开口测量槽的一端设置有避位腔，所述模式开关的U形开口朝向远离开口测量槽的一端并能够伸入避位腔中。

一种基于多路测距传感器的厚度测量方法，该厚度测量方法中至少包括三种模式：

标定模式，其用于标定相对布置的两个测距传感器的间距；

标定块更换模式，其用于对标定块进行更换；

测量模式，其用于测量物体厚度，并且能够设置读取数据的时间间隔，给定均值；

该方法测量步骤如下：

S1、选择是否进行标定模式，对两个测距传感器之间的测量间距进行修正，若进行标定模式则跳转至S1.1，若不进行标定模式则跳转至S2；

S1.1、控制模式开关，使标定块滑动位于两个测距传感器的物体测量感应区之间，进行标定模式，用于标定当前被测厚度；

S1.2、单个测距传感器照射到标定块后，将测量数据反馈给运算处理模块，通过标定公式进行计算，修正两个测距传感器之间的测量间距；

S1.3、当标定后的测量数据不准确时，控制模式开关选择进行标定块更换模式，随后把模式开关上的标定块取下，再换上新的标定块，然后跳转至步骤S1.1。

S2、控制模式开关选择进行测量模式，将待测物体放入开口测量槽内并位于物体测量感应区处，利用两个测距传感器测量单侧距离数据并反馈给运算处理模块，通过测厚公式进行计算，测出物体厚度，且通过多次测量数据得出平均厚度值。

进一步的，在步骤S2中，可选择采用动态测量方式、静态测量方式或动态与静态结合测量方式。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本基于多路测距传感器的厚度测量装置及厚度测量方法可快速对物体的厚度进行测量，并且可置读取数据的时间间隔给定均值，使测量数据更精准，并且该厚度测量装置及厚度测量方法的测量操作较为简单，只需放置到两个测距传感器之间即可，并且无需精准定位；

并且本基于多路测距传感器的厚度测量装置及厚度测量方法对物体进行测量时，可采用多种测量方式，如动态测量方式、静态测量方式或动态与静态结合测量方式等，可测量物体多组不同位置处的厚度值或是多组相同位置处的厚度值，最终在取其平均厚度值，实现精准测量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：

图1为基于多路测距传感器的厚度测量装置的结构示意图一；

图2为基于多路测距传感器的厚度测量装置的结构示意图二；

图3为基于多路测距传感器的厚度测量装置的内部结构示意图；

图4为图3中A处的放大图；

图5为模式开关位于标定模式处的示意图；

图6为模式开关位于标定块更换模式处的示意图；

图7为模式开关位于测量模式处的示意图；

图8为基于多路测距传感器的厚度测量方法的流程示意图；

图9为标定模式的原理示意图；

图10为测量模式的原理示意图。

图中标记为：1、壳体；101、下壳体；102、上壳体；103、开口测量槽；104、避位腔；105、透光结构；2、显示屏；3、模式开关；301、防滑锯齿；302、安装孔；4、测距传感器；401、信号光束；5、运算处理模块；6、电源；7、物体测量感应区；8、标定块；9、待测物体。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要说明的是，对于方位词，如有术语“中心”，“横向(X)”、“纵向(Y)”、“竖向(Z)”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示方位和位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于叙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、以特定方位构造和操作，不能理解为限制本发明的具体保护范围。

此外，如有术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”特征可以明示或者隐含包括一个或者多个该特征，在本发明描述中，“数个”、“若干”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

一种基于多路测距传感器4的厚度测量装置，如图1-7所示，包括：

壳体1，其用于安装固定运算处理模块5、测距传感器4、显示屏2和电源6；

至少两个及以上的测距传感器4，所述测距传感器4之间两两相对布置并以发射端方向相对安装，两个相对布置的测距传感器4之间形成物体测量感应区7；

运算处理模块5，其分别与测距传感器4、显示屏2和模式开关3电性连接，用于接收处理测量数据并输出给显示屏2；

模式开关3，其用于输入操作和模式切换；

显示屏2，用于输出显示测量结果；

电源6，其用于对显示屏2、测距传感器4和运算处理模块5进行供电。

本实施例中优选的，如图1-4所示，所述壳体1包括上壳体102和下壳体101，所述测距传感器4、运算处理模块5和电源6均安装于下壳体101上，所述上壳体102可拆卸连接与下壳体101上并罩住测距传感器4、运算处理模块5和电源6，所述显示屏2安装于上壳体102上；

具体的，通过把壳体1设置成上壳体102和下壳体101，使测距传感器4、运算处理模块5和电源6均能够安装于壳体1内部，并且可通过拆卸上下壳体101来进行拆装，便于安装和后期的维修更换。

本实施例中优选的，如图1-7所示，所述壳体1设置有开口测量槽103，所述测距传感器4、运算处理模块5和电源6均位于壳体1内部，所述物体测量感应区7位于开口测量槽103内，并且壳体1位于开口测量槽103的两侧设置有透光结构105；

具体的，把测距传感器4安装在壳体1内，从而能够隐藏保护测距传感器4，并通过透光结构105保证测距传感器4的信号光束401穿过壳体1进入到开口测量槽103内照射到待测物体9或标定块8上。

本实施例中优选的，如图4所示，所述透光结构105为透光通槽。

本实施例中优选的，如图1-7所示，所述模式开关3呈U形块状，所述模式开关3位于开口测量槽103内并能够在开口测量槽103内进行移动，并且模式开关3朝向开口测量槽103开口的一端设置有标定块8。

本实施例中优选的，如图4所示，所述模式开关3朝向开口测量槽103开口的一端设置有水平贯穿的安装孔302，所述标定块8卡接于安装孔302内，所述安装孔302的两端孔口处均设置有倒角；通过设置安装孔302来对标定块8进行安装，从而方便标定块8的装卸，安装时，直接插入到安装孔302内即可，拆卸时直接把标定孔从安装孔302内顶出即可。

本实施例中优选的，如图4和6所示，所述模式开关3的顶部和底部均设置有若干防滑锯齿301，从而增加模式开关3顶部和底部的摩擦力，便于手动滑动模式开关3。

本实施例中优选的，如图1-2所示，所述壳体1位于远离开口测量槽103的一端设置有避位腔104，所述模式开关3的U形开口朝向远离开口测量槽103的一端并能够伸入避位腔104中，从而壳体1顶部表面平齐，美观性更好。

一种基于多路测距传感器4的厚度测量方法，如图8所示，该厚度测量方法中至少包括三种模式：

标定模式，其用于标定相对布置的两个测距传感器4的间距；

标定块8更换模式，其用于对标定块8进行更换；

测量模式，其用于测量物体厚度，并且能够设置读取数据的时间间隔，给定均值；

该方法测量步骤如下：

S1、选择是否进行标定模式，对两个测距传感器4之间的测量间距进行修正，若进行标定模式则跳转至S1.1，若不进行标定模式则跳转至S2；

S1.1、控制模式开关3，使标定块8滑动位于两个测距传感器4的物体测量感应区7之间，如图5所示，进行标定模式，用于标定当前被测厚度；

S1.2、单个测距传感器4照射到标定块8后，将测量数据反馈给运算处理模块5，通过标定公式进行计算，修正两个测距传感器4之间的测量间距；

S1.3、当标定后的测量数据不准确时，如图6所示，控制模式开关3选择进行标定块8更换模式，随后把模式开关3上的标定块8取下，再换上新的标定块8，然后跳转至步骤S1.1。

S2、控制模式开关3选择进行测量模式，如图7所示，将待测物体9放入开口测量槽103内并位于物体测量感应区7处，利用两个测距传感器4测量单侧距离数据并反馈给运算处理模块5，通过测厚公式进行计算，测出物体厚度，且通过多次测量数据得出平均厚度值。

本实施例中优选的，在步骤S2中，可选择采用动态测量方式、静态测量方式或动态与静态结合测量方式。

本实施例中优选的，如图9所示，所述S1.2中的标定公式为：

L＝L10+L20+H

式中：L为两个测距传感器4之间的测量间距，L10为其中一个测距传感器4的测量距离，L20为另一个测距传感器4的测量距离，H为标定块8厚度。

本实施例中优选的，如图10所示，所述步骤S2中的测厚公式为：

T＝L-L11-L21＝L10+L20+H-L11-L21

式中：L为两个测距传感器4之间的测量间距，L11为其中一个测距传感器4的测量距离，L21为另一个测距传感器4的测量距离，L10，L20为之前测定的数值，H为标定块8的厚度，T为待测物体9厚度。

工作原理及过程：

以两个测距传感器4为例，将两个测距传感器4固定在壳体1上，并使两个测距传感器4的信号发射端相对布置，并将测距传感器4通过通信总线的方式接入运算处理模块5，无需精确固定安装位置，在安装完成后通过标定模式对两个测距传感器4之间的距离进行标定校验。

在安装完成后或是需要对两个测距传感器4之间的测量距离进行修正，则选择进行标定模式，将模式开关3移动至标定模式位置处，此时进入标定模式，模式开关3会带动标定块8位于两个测距传感器4之间，两个测距传感器4分别在标定块8单侧进行照射，随后将测量数据反馈给运算处理模块5，然后通过标定公式进行计算，得出两个测距传感器4之间的距离，从而校准修正两个测距传感器4的测量间距。

随后利用标定后的两个测距传感器4之间的测量间距作为基准，将待测物体9放入到开口测量槽103内(两个测距传感器4之间)，两个测距传感器4进行照射检测，再反馈测量数据给运算处理模块5，通过测厚公式进行计算，可快速物体的厚度。

在测量物体厚度时，可根据需求选择采用动态测量方式、静态测量方式或动态与静态结合测量方式；

采用动态测量方式，则是将物体移动经过两个测距传感器4之间(滑动进入到开口测量槽103内)，两个测距传感器4不断对物体进行测量且测量不同位置，同时设置好读取数据的时间间隔，从而得到多个物体不同位置处的厚度值，得出平均厚度值；

采用静态测量方式，则是将物体放置在两个测距传感器4之间保持静止(进入到开口测量槽103内后保持不动)，固定测量位置，使两侧测距传感器4对物体的固定测量位置进行测量反馈并多次读取数据，并得出平均厚度值；

采用动态与静态结合测量方式，则是通过将物体移动经过两个测距传感器4之间，同时通过控制物体的移动速度和设置读取数据的时间间隔，从而可得到多组不同位置处的厚度值和多组相同位置处的厚度值，最终在取其平均厚度值。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于多路测距传感器的厚度测量装置，其特征在于，包括：

壳体，其用于安装固定各个部件；

至少两个及以上的测距传感器，所述测距传感器之间两两相对布置并以发射端方向相对安装，两个相对布置的测距传感器之间形成物体测量感应区；

运算处理模块，其分别与测距传感器、显示屏和模式开关电性连接，用于接收处理测量数据并输出给显示屏；

模式开关，其用于输入操作和模式切换；

显示屏，用于输出显示测量结果；

电源，其用于对显示屏、测距传感器和运算处理模块进行供电。

2.根据权利要求1所述的基于多路测距传感器的厚度测量装置，其特征在于：所述壳体包括上壳体和下壳体，所述测距传感器、运算处理模块和电源均安装于下壳体上，所述上壳体可拆卸连接与下壳体上并罩住测距传感器、运算处理模块和电源，所述显示屏安装于上壳体上。

3.根据权利要求1中所述的基于多路测距传感器的厚度测量装置，其特征在于：所述壳体设置有开口测量槽，所述物体测量感应区位于开口测量槽内，并且壳体位于开口测量槽的两侧设置有透光结构。

4.根据权利要求3所述的基于多路测距传感器的厚度测量装置，其特征在于：所述模式开关呈U形块状，所述模式开关位于开口测量槽内并能够在开口测量槽内进行移动，并且模式开关朝向开口测量槽开口的一端设置有标定块。

5.根据权利要求4所述的基于多路测距传感器的厚度测量装置，其特征在于：所述模式开关朝向开口测量槽开口的一端设置有安装孔，所述标定块卡接于安装孔内。

6.根据权利要求4所述的基于多路测距传感器的厚度测量装置，其特征在于：所述模式开关的顶部和底部均设置有若干防滑锯齿。

7.根据权利要求5或6中所述的基于多路测距传感器的厚度测量装置，其特征在于：所述壳体位于远离开口测量槽的一端设置有避位腔，所述模式开关的U形开口朝向远离开口测量槽的一端并能够伸入避位腔中。

8.一种基于多路测距传感器的厚度测量方法，其特征在于，该厚度测量方法中至少包括三种模式：

标定模式，其用于标定相对布置的两个测距传感器的间距；

标定块更换模式，其用于对标定块进行更换；

测量模式，其用于测量物体厚度，并且能够设置读取数据的时间间隔，给定均值；

该方法测量步骤如下：

S1、选择是否进行标定模式，对两个测距传感器之间的测量间距进行修正，若进行标定模式则跳转至S1.1，若不进行标定模式则跳转至S2；

S1.1、控制模式开关，使标定块滑动位于两个测距传感器的物体测量感应区之间，进行标定模式，用于标定当前被测厚度；

S1.2、单个测距传感器照射到标定块后，将测量数据反馈给运算处理模块，通过标定公式进行计算，修正两个测距传感器之间的测量间距；

S2、控制模式开关选择进行测量模式，将待测物体放入开口测量槽内并位于物体测量感应区处，利用两个测距传感器测量单侧距离数据并反馈给运算处理模块，通过测厚公式进行计算，测出物体厚度，且通过多次测量数据得出平均厚度值。

9.根据权利要求8所述的基于多路测距传感器的厚度测量方法，其特征在于：在步骤S2中，可选择采用动态测量方式、静态测量方式或动态与静态结合测量方式。

10.根据权利要求8所述的基于多路测距传感器的厚度测量方法，其特征在于，还包括：

S1.3、当标定后的测量数据不准确时，控制模式开关选择进行标定块更换模式，随后把模式开关上的标定块取下，再换上新的标定块，然后跳转至步骤S1.1。