CN200955948Y - 一种动态测量物体几何尺寸增减变化量的装置 - Google Patents

一种动态测量物体几何尺寸增减变化量的装置 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种动态测量物体几何尺寸增减变化量的装置，它包括检测装置安装基座、检测装置底座及底座拖动机构的检测装置纵向移动机构；包括传动机构、测量头支架、原动机的测量头横向移动机构；包括压轮、压轮叉、压紧弹簧、标尺的位移测量仪器的测量头；位移测量仪器起点位置调节装置包括精密螺杆传动机构及原动机；测量仪器包括CCD图像传感器及线光源，线光源紧靠标尺背面；设置于测量头支架上的测量头位置传感器。本实用新型用于在被测对象的直径、长度、宽度、厚度等几何尺寸本身变化的范围较大的情况下，动态地测量被测对象的上述参数的增大、减小的变化量，且结构简单、方便实用、成本低、效果好。

Description

一种动态测量物体几何尺寸增减变化量的装置
技术领域
本实用新型涉及一种测量装置，尤其涉及一种动态测量物体几何尺寸增减变化量的装置。
背景技术
目前典型的用于大直径工件直径接触测量的检测装置的工作原理为：通过计录已知直径(或周长)的测量滚轮在工件回转单位转数的情况下滚过的圈数计算出工件的直径，这一方法主要存在如下缺陷：1、测量滚轮在工件上滚动时容易打滑，尤其是在测量辊芯上的包胶层的厚度等工况下，由于其前后接触的辊芯与包胶层之间的材料的物性相差很大，很难选择合适的滚轮与压紧滚轮的压力。2、通常要在工件回转一圈至多圈后，才能根据滚轮的滚动圈数算出工件的直径及直径的变化量，因而不利于快速反馈测量数据以迅速对生产过程进行自动调整。并且，其对生产过程中出现的有些缺陷也无法做出判断，如包胶过程中因某些原因而出现的凹坑及鼓包等。3、能进行大尺寸测量的激光测距仪，单独使用时，其测量距离的变化范围也是有限的，并且其测量距离越大，测量精度也显著降低。而目前其他的几何量非接触测量手段，都存在着测量范围及允许的检测量的变化幅度过小的问题。
发明内容
本实用新型的目的在于：克服现有技术上述不足，提供一种测量范围大、结构简单、方便实用、成本低、效果好的动态测量物体几何尺寸增减变化量的装置。
本实用新型通过以下方案实现：它包括检测装置安装基座、检测装置底座及底座拖动机构的检测装置纵向移动机构。其中检测装置底座安装在检测装置安装基座上，检测装置安装基座与检测装置底座的配合面设有导向机构，检测装置底座可在检测装置安装基座上沿导向机构限定的方向移动。包括传动机构、测量头支架、原动机的测量头横向移动机构，传动机构运动副中的主动构件和原动机安装在检测装置底座上，并与原动机的输出轴相连，另一个从动构件与测量头支架刚性联接；包括压轮、压轮叉、压紧弹簧、标尺的位移测量仪器的测量头，压轮安装在压轮叉叉口端，压轮叉安装在测量头支架顶部的测量头壳体内，并在压紧弹簧压力作用下由压轮叉带动压轮垂直压向工件待测面，标尺固定在压轮叉另一端。位移测量仪器起点位置调节装置包括精密螺杆传动机构及原动机，此原动机安装在测量头支架上，精密螺杆传动机构运动副中的主动构件与原动机的输出轴相连，另一个从动构件与测量仪器刚性联接，并且其运行路线与标尺平行；测量仪器包括CCD图像传感器及线光源，线光源紧靠标尺背面，当标尺移动时，线光源未被标尺遮蔽部分的长度尺寸产生相应地变化；设置于测量头支架上的测量头位置传感器。
本实用新型所述底座拖动机构由齿轮齿条传动副及原动机构成。原动机固定安装在检测装置底座上，齿轮齿条传动副的齿条固定在检测装置安装基座的道轨上，其齿轮安装在原动机输出轴上。底座拖动机构亦可由其它动力装置通过连杆直接拖动。
本实用新型所述原动机可为伺服电机或步进电机或电液脉冲马达或直线马达，传动机构为螺杆传动机构或齿轮条传动机构。
本实用新型所述压紧弹簧也可为气缸、液压缸。
本实用新型所述测量头和位移测量仪器也可直接采用激光测距仪，测量仪器也可采用光栅或磁栅式测量仪器。
本实用新型所述位移测量仪器起点位置调节装置也可为电液步进液压缸。
本实用新型所述测量头位置传感器可为霍尔式、电容式位移传感器、有效测量距离较长的激光测距仪。
本实用新型所述位移测量仪器起点位置调节装置、测量头位置传感器也可直接采用有效测量距离较长的激光测距仪。
本实用新型用于在被测对象的直径、长度、宽度、厚度等几何尺寸本身变化的范围较大的情况下，动态地测量被测对象的上述参数的增大、减小的变化量，且结构简单、方便实用、成本低、效果好。
附图说明
图1为采用本实用新型实施例测量在胶辊上缠绕的橡胶层厚度的示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型进行详细说明。
本实用新型包括检测装置安装基座1、齿轮齿条传动副2、原动机3、检测装置底座4的检测装置纵向移动机构，其中检测装置底座4安装在检测装置安装基座1上，检测装置安装基座1与检测装置底座4的配合面设有导向机构，检测装置底座4可在检测装置安装基座1上沿导向机构限定的方向移动，原动机3固定安装在检测装置底座4上，齿轮齿条传动副2的齿条固定在检测装置安装基座1的道轨上，其齿轮安装在原动机3输出轴上；包括传动机构5、测量头支架8、原动机18的测量头横向移动机构，传动机构5运动副中的主动构件丝杆和原动机18安装在检测装置底座4上，并与原动机18的输出轴相连，另一个从动构件螺母与测量头支架8刚性联接；包括压轮9、压轮叉10、压紧弹簧11、标尺12的位移测量仪器的测量头，压轮9安装在压轮叉10叉口端，压轮叉10安装在测量头支架8顶部的测量头壳体内，并在压紧弹簧11压力作用下由压轮叉10带动压轮9垂直压向工件待测面，标尺12固定在压轮叉10另一端；位移测量仪器起点位置调节装置包括精密螺杆传动机构15、原动机16，原动机16安装在测量头支架8上，精密螺杆传动机构15运动副中的主动构件螺杆与原动机16的输出轴相连，另一个从动构件螺母与测量仪器刚性联接，并且其运行路线与标尺12平行；测量仪器包括CCD图像传感器13及线光源14，线光源14紧靠标尺12背面，当标尺12移动时，线光源14未被标尺12遮蔽部分的长度尺寸产生相应地变化；设置于测量头支架8上的测量头位置传感器17。
本实用新型的工作原理如下：通过纵向移动机构的原动机3驱动齿轮齿条传动副2，使检测装置按规定的要求沿着橡胶层6外表面的轴线方向移动，以即时、动态地测出其胶层6直径的变化情况。当然，齿轮齿条传动副2与原动机3也可用直线马达代替，有时也可将底座与生产设备的压胶装置直接联接在一起；以与其同步联动。压轮9的直径大小、宽度、轮面材质可根据待测对象的情况及测量要求进行变换。在弹簧11(亦可用气缸、液压缸等)的压力作用下，由压轮叉10推动压轮9贴在被测对象表面上，随着被测面的凹凸变化〔图中亦即胶辊橡胶层6外径大小的变化〕，压轮沿着被测工件的径线方向来回移动，并带动装在轮叉10后部的标尺12移动；当标尺12移动时，线光源14未被标尺12遮蔽部分的长度尺寸即产生相应地变化，并被CCD图象传感器13检测的测量，发出输出信号，该信号经数据处理装置二值化、数据采集与处理后即可获得工件直径、包胶层6厚度的变化的即时数据，从而为生产设备实现加工过程中自动控制创造条件。上述测量仪器也可采用光栅或磁栅式测量仪器等其它位移测量仪器代替。当然测量头和位移测量仪器也可用数字式激光测距仪代替。
位移测量仪器起点位置调节装置用于解决当待测对象的直径的变化量过大(图中为胶辊的橡胶层6的厚度及厚度变化量过大)，超出仪器的测量范围时，如何对待测对象的待测参数进行有效测量的问题。其工作原理为：预先将测量仪器偏移一定的尺寸(同时，该尺寸被数据处理装置(图中未示出)采集并且处理成可读出的信号)，因而使标尺12移动的极限位置仍在测量仪器的有效测量范围内。通过数据处理装置(图中未示出)的处理，输出的直径变化量为测量仪器位置偏移量与测量仪器本身的读数之和。测量头横向移动装置的作用，是用来保证当待测工件的原始尺寸变化较大时，测量头压轮9还能处在合适的初始测量位置。以如附图所示的胶辊包胶作业为例，当完成直径为Φ400mm的辊芯7的包胶作业后，如果接下来要对直径为Φ1000mm的胶辊进行作业，则可通过原动机18(如侗服电机等)驱动螺杆传动机构5(也可采用其它传动机构，如齿轮齿条机构、直线马达等)，根据操作人员输入的数据或测量头位置传感器17(如霍尔式、电容式位移传感器、有效测量距离较长的激光测距仪等)输出，并经数据处理装置(图中未示出)处理后的信号，使测量头支架8横向移动，并带动测量头移动，以使测量头重新处在合适的初始测量位置，从而保证测量作业的正常进行。为方便工件在生产设备上的装卸及其他作业测量头支架8可设计成可伸缩或可折叠的结构。位移测量仪器起点位置调节装置、测量头位置传感器17也可直接采用有效测量距离较长的激光测距仪代替。
上述例举的是本实用新型用于测量工件直径的变化量(图中即为包胶厚度)的情况，当用于进行其他的几何量如工件长度、宽度、厚度等的变化量的动态测量时，其具体的结构可根据需要进行相应的改变，但其工作原理是一样的。

Claims (9)

1、一种动态测量物体几何尺寸增减变化量的装置，其特征在于：包括检测装置安装基座(1)、检测装置底座(4)及底座拖动机构的检测装置纵向移动机构，其中检测装置底座(4)安装在检测装置安装基座(1)上，检测装置底座(4)与检测装置底座(4)的配合面设有导向机构，检测装置底座(4)可在检测装置安装基座(1)上沿导向机构限定的方向移动，；包括传动机构(5)、测量头支架(8)、原动机(18)的测量头横向移动机构，传动机构(5)运动副中的主动构件和原动机(18)安装在检测装置底座(4)上，并与原动机(18)的输出轴相连，另一个从动构件与测量头支架(8)刚性联接；包括压轮(9)、压轮叉(10)、压紧弹簧(11)、标尺(12)的位移测量仪器的测量头，压轮(9)安装在压轮叉(10)叉口端，压轮叉(10)安装在测量头支架(8)顶部的测量头壳体内，并在压紧弹簧(11)压力作用下由压轮叉(10)带动压轮(9)垂直压向工件待测面，标尺(12)固定在压轮叉(10)另一端；位移测量仪器起点位置调节装置包括精密螺杆传动机构(15)、原动机(16)，原动机(16)安装在测量头支架(8)上，精密螺杆传动机构(15)运动副中的主动构件与原动机(16)的输出轴相连，另一个从动构件与测量仪器刚性联接，并且其运行路线与标尺(12)平行；测量仪器包括CCD图像传感器(13)及线光源(14)，线光源(14)紧靠标尺(12)背面，当标尺(12)移动时，线光源(14)未被标尺(12)遮蔽部分的长度尺寸产生相应地变化；设置于测量头支架(8)上的测量头位置传感器(17)。
2、根据权利要求1所述的动态测量物体几何尺寸增减变化量的装置，其特征在于：底座拖动机构由齿轮齿条传动副(2)及原动机(3)构成，原动机(3)固定安装在检测装置底座(4)上，齿轮齿条传动副(2)的齿条固定在检测装置安装基座(1)的道轨上，其齿轮安装在原动机(3)输出轴上。
3、根据权利要求1所述的动态测量物体几何尺寸增减变化量的装置，其特征在于：底座拖动机构可由其它动力装置通过连杆直接拖动。
4、根据权利要求1或2所述的动态测量物体几何尺寸增减变化量的装置，其特征在于：原动机(3)、(16)、(18)可为伺服电机或步进电机或电液脉冲马达或直线马达，传动机构(5)、(15)为螺杆传动机构或齿轮条传动机构。
6、根据权利要求1所述的动态测量物体几何尺寸增减变化量的装置，其特征在于：压紧弹簧(11)也可为气缸、液压缸。
7、根据权利要求1所述的动态测量物体几何尺寸增减变化量的装置，其特征在于：测量头和位移测量仪器也可直接采用激光测距仪，测量仪器也可采用光栅或磁栅式测量仪器。
8、根据权利要求1所述的动态测量物体几何尺寸增减变化量的装置，其特征在于：位移测量仪器起点位置调节装置也可为电液步进液压缸。
9、根据权利要求1所述的动态测量物体几何尺寸增减变化量的装置，其特征在于：测量头位置传感器(17)可为霍尔式、电容式位移传感器、有效测量距离较长的激光测距仪。
10、根据权利要求1所述的动态测量物体几何尺寸增减变化量的装置，其特征在于：位移测量仪器起点位置调节装置、测量头位置传感器(17)也可直接采用有效测量距离较长的激光测距仪。
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