CN201680822U - 运动物体长度和直径在线检测系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种测量沿轴向运动圆柱形物体的长度及直径的在线检测系统。它由感知运动物体进入和离开测量区的光发射器和光接收器、与物体运动方向成一定倾角的滚珠丝杠、装在滚珠丝杠上的移动抱紧装置、固定多辊传送带装置、伺服电机及其驱动器和可编程控制器PLC及监控设备等组成。通过传送带速度和遮挡光发射器和光接收器的时间差可计算出运动物体长度；由移动抱紧装置距固定多辊传送带装置的初始位置距离及抱紧时移动抱紧装置在滚珠丝杠上的移动距离可计算出运动物体直径。本实用新型还可测量运动中截面是方形的矩形物体。该测量系统具有制作工艺简单、制造成本低、测量准确、自动化程度高、调节容易等优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及测量设备技术领域，尤其是一种用于测量沿轴向运动的圆柱形物体的长度和直径的检测系统。
背景技术
目前，市场上对于物体的测量大多是在物体处于静止的状态下测量的。专利(200810244346.0)提出一种对运动中的工件进行同时测量其高度和直径的测量系统，但该系统要求工件沿轴向直立作径向移动，且高度测量采用接触式方法，若测量设备体积很小，就不能对较高工件进行测量。
发明内容
本实用新型提供一种测量沿轴向运动圆柱形物体的长度及直径的检测系统。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种测量沿轴向运动圆柱形物体的长度及直径的检测系统，它由感知运动物体进入和离开测量区的光发射器和光接收器、与物体运动方向成一定倾角的滚珠丝杠、装在滚珠丝杠上的移动抱紧装置、固定多辊传送带装置、伺服电机及其驱动器和可编程控制器PLC及监控设备等组成。伺服电机驱动器、光发射器和光接收器与PLC相连接；PLC通过总线向监控设备发送检测数据。
电控系统连接图如图1所示。电控系统主要分成两部分：长度测量部分和直径测量部分。光接收器和光发射器检测到运动物体进出测量区，发出一数字信号使PLC获知运动物体通过测量区时间，然后PLC根据传送带的速度和测量时间计算出运动物体长度，此为长度测量部分；由伺服电机驱动移动抱紧装置，编码器记录伺服电机行进位移，然后以高速脉冲的形式告知伺服驱动器，伺服驱动器将其转换成长度形式传给PLC，PLC经过程序计算可知直径。此为直径测量部分。最后PLC将结果通过通信方式传给监控设备供使用处理。
长度测量方案和直径测量方案的机械装置如图2、图3、图4和图5所示。电机支架上装有一伺服电机，伺服电机通过联轴器与滚珠丝杠相连，滚珠丝杠位置与X轴方向成一定倾角θ。滚珠丝杠的另一端与轴承座里面的轴承相连，轴承座由轴承座支架支撑。移动抱紧装置装在滚珠丝杠上，并随滚珠丝杠的转动而沿滚珠丝杠移动，为便于抱紧，它的下部加工成与夹紧时固定多辊传送带装置和移动物体接触的一侧平行的平面。被测物体放置在传送带上，并随传送带匀速移动。PLC通过伺服驱动器控制伺服电机速度使电机速度沿X轴和Y轴分解后，沿Y轴速度vy和物体运动速度相等，这样当抱紧装置和运动物体接触时二者相对静止不会产生相对运动影响抱紧效果。移动抱紧装置以vx速度驱动移动物体向固定多辊传送带装置靠拢并抱紧，固定多辊传送带装置位于传送带远离伺服电机的一侧，固定多辊传送带装置上的传送带以vy和运动物体同方向运动，这样抱紧时可认为上的传送带和运动物体相对静止；多辊的目的是使固定多辊传送带装置具有一定刚度，在运动物体挤压过程中不会变形太大。
长度测量的技术方案是：光发射器和光接收器分别装在运动物体所在的传送带两侧，光发射器所射出的光线应正对光接收器，光发射器所射出的光线与运动物体运动方向即y轴垂直，光线高度小于物体直径。光发射器和光接收器均与PLC相连且受PLC控制。当光接收器能接收到光发射器发出的光时，PLC不动作。当光路上有运动物体通过而遮蔽光线时，光接收器就收不到光，然后光接收器给PLC发一数字信号告诉PLC有物体通过测量区，PLC启动定时器工作开始计时。当光路上没有物体通过时，光接收器就能接收到光发射器发送的光，光接收器再发一数字信号给PLC，使PLC停止定时并计算定时时间。然后PLC根据传送带的速度和测量时间算出运动物体长度。计算出长度后上传至监控设备供进一步处理。
直径测量方案有两个。直径测量方案之一具体内容阐述如下。光发射器和接收器获知运动物体进入后，发一数字信号给PLC，PLC通过驱动器驱动伺服电机开始转动。匀速转动的伺服电机带动滚珠丝杠匀速转动。匀速转动的滚珠丝杠带动移动抱紧装置沿滚珠丝杠向运动物体移动。当移动抱紧装置速度减缓转矩增大后，伺服电机的工作电流会变大，当伺服电机电流达到到达预先设置的电流容限后伺服驱动器可感知该变化并知抱紧。当判断抱紧后，PLC通过驱动器使伺服电机瞬间松开反转，离开运动物体，然后伺服驱动器将编码器的脉冲转换成位移传给PLC。由图6知当抱紧后，移动抱紧装置距固定多辊传送带装置的初始位置距离L已知，移动抱紧装置在滚珠丝杠上的移动距离l可通过伺服电机编码器脉冲计算获得，运动物体直径D为L-lcosθ。运算过程由PLC通过程序完成。
直径测量方案之二所不同的是在移动抱紧装置上装一压电传感器，具体阐述如下。光发射器和接收器获知运动物体进入后，发一数字信号给PLC，PLC通过驱动器驱动伺服电机开始转动。匀速转动的伺服电机带动滚珠丝杠匀速转动。匀速转动的滚珠丝杠带动移动抱紧装置沿滚珠丝杠向运动物体移动。当移动抱紧装置接触运动物体后，压力逐渐增大，当压力超过压电传感器预设的容限后伺服驱动器即知抱紧。当判断抱紧后，PLC通过驱动器使伺服电机瞬间松开反转，离开运动物体，伺服驱动器将编码器的脉冲转换成位移传给PLC。由图6知当抱紧后，固定多辊传送带装置距伺服电机初始位置侧距离L已知，移动抱紧装置在滚珠丝杠上的移动距离l可通过伺服电机编码器脉冲计算获得，运动物体直径D为L-lcosθ。运算过程由PLC通过程序完成。
本实用新型的有益效果是，可对沿轴向移动的圆柱物体的长度和直径进行测量，还可测量运动中截面是方形的矩形物体。该测量系统具有制作工艺简单、制造成本低、测量准确、自动化程度高、调节容易等优点。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明。
图1是本实用新型的电控系统连接图。
图2是本实用新型的机械装置连接图。
图3是图2的主视图。
图4是图2的左视图。
图5是图2的俯视图。
图6是初始状态和抱紧状态下的位置示意图。
图中：1.伺服电机，2.联轴器，3.移动抱紧装置，4.滚珠丝杠，5.轴承，6.轴承座，7.轴承座支架，8.传送带装置，9.电机支架，10.固定多辊传送带装置，11.光发射器，12.运动物体，13.光接收器，14.传送带。
具体实施方式
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种测量沿轴向移动圆柱形物体的长度及直径的测量系统，它由感知运动物体12进入和离开测量区的光发射器11和光接收器13、与物体运动方向成一定倾角的滚珠丝杠4、装在滚珠丝杠4上的移动抱紧装置3、伺服电机1及其驱动器和可编程控制器PLC及其监控设备等组成。伺服电机驱动器、光发射器11和光接收器13与PLC相连接；PLC通过总线向监控设备发送检测数据。
电控系统连接图如图1所示。电控系统主要分成两部分：长度测量部分和直径测量部分。光接收器13和光发射器11检测到运动物体12进出测量区，发射一数字信号使PLC获知运动物体12通过测量区时间，然后PLC根据传送带14的速度和测量时间计算出运动物体12长度，此为长度测量部分；由伺服电机1驱动移动抱紧装置3，编码器记录伺服电机1行进位移，然后以高速脉冲的形式告知伺服驱动器，伺服驱动器将其转换成长度形式传给PLC，PLC经过程序计算可知直径。最后PLC将结果通过通信方式传给监控设备供使用处理。此为直径测量部分。
长度测量方案和直径测量方案的机械装置如图2、图3、图4和图5所示。电机支架9上装有一伺服电机1，伺服电机1通过联轴器2与滚珠丝杠4相连，滚珠丝杠4位置与x轴方向成一定倾角θ。滚珠丝杠4的另一端与轴承座6里面的轴承5相连，轴承座6由轴承座支架7支撑。移动抱紧装置3装在滚珠丝杠4上，并随滚珠丝杠4的转动而沿滚珠丝杠4移动，为便于抱紧，它的下部加工成与夹紧时固定多辊传送带装置10和移动物体接触的一侧平行的平面。被测物体放置在传送带14上，并随传送带14匀速移动。PLC通过伺服驱动器控制伺服电机1速度使电机速度沿X轴和Y轴分解后，沿Y轴速度vy和物体运动速度相等。移动抱紧装置3以vx速度驱动运动物体12向固定多辊传送带装置10靠拢并抱紧。固定多辊传送带装置10位于传送带14远离伺服电机1的一侧，固定多辊传送带装置10上的传送带以vy和运动物体12同方向运动，这样抱紧时可认为固定多辊传送带装置上10的传送带和运动物体12相对静止。
长度测量的技术方案是：光发射器11和光接收器13分别装在运动物体12所在的传送带两侧，光发射器11所射出的光线应正对光接收器13，光发射器11所射出的光线与运动物体12运动方向即y轴垂直，光线高度小于物体直径。光发射器11和光接收器13均与PLC相连且受PLC控制。当光接收器13能接收到光发射器11发出的光时，PLC不动作。当光路上有运动物体12通过而遮蔽光线时，光接收器13就收不到光，然后光接收器13给PLC发一数字信号告诉PLC有物体通过测量区，PLC启动定时器工作开始计时。当光路上没有物体通过时，光接收器13就能接收到光发射器11发送的光，光接收器13再发一数字信号给PLC，使PLC停止定时并计算定时时间。使PLC停止定时并计算定时时间。然后PLC根据传送带14的速度和测量时间算出运动物体12长度。计算出长度后上传至监控设备供进一步处理。
直径测量方案有两个。直径测量方案之一具体内容阐述如下。由光发射器11和接收器13获知运动物体12进入后，发一数字信号给PLC，PLC通过驱动器驱动伺服电机1开始转动。匀速转动的伺服电机1带动滚珠丝杠4匀速转动。匀速转动的滚珠丝杠4带动移动抱紧装置3沿滚珠丝杠4向运动物体12移动。当移动抱紧装置3速度减缓转矩增大后，伺服电机1的工作电流会变大，当伺服电机1电流达到到达预先设置的电流容限后伺服驱动器可感知该变化并知抱紧。当判断抱紧后，PLC通过驱动器使伺服电机1瞬间松开反转，离开运动物体12，然后伺服驱动器将编码器的脉冲转换成位移传给PLC。由图6知当抱紧后，移动抱紧装置3距固定多辊传送带10装置的初始位置距离L已知，移动抱紧装置3在滚珠丝杠4上的移动距离l可通过伺服电机1编码器脉冲计算获得，运动物体12直径D为L-lcosθ。运算过程由PLC通过程序完成。
直径测量方案之二所不同的是在移动抱紧装置3上装一压电传感器，具体阐述如下。在由光发射器11和接收器获知运动物体12进入后，发一数字信号给PLC，PLC通过驱动器驱动伺服电机1开始转动。匀速转动的伺服电机1带动滚珠丝杠4匀速转动。匀速转动的滚珠丝杠4带动移动抱紧装置3沿滚珠丝杠4向运动物体12移动。当移动抱紧装置3接触运动物体12后，压力逐渐增大，当压力超过压电传感器预设的容限后伺服驱动器即知抱紧。当判断抱紧后，PLC通过驱动器使伺服电机1瞬间松开反转，离开运动物体12，伺服驱动器将编码器的脉冲转换成位移传给PLC。由图6知当抱紧后，固定多辊传送带装置10距伺服电机1初始位置侧距离L已知，移动抱紧装置3在滚珠丝杠4上的移动距离l可通过伺服电机1编码器脉冲计算获得，运动物体12直径D为L-lcosθ。运算过程由PLC通过程序完成。
Claims (5)
1.一种测量沿轴向运动圆柱形物体的长度及直径的检测系统，其特征是：它由感知运动物体进入和离开测量区的光发射器和光接收器、与物体运动方向成一定倾角的滚珠丝杠、装在滚珠丝杠上的移动抱紧装置、固定多辊传送带装置、伺服电机及其驱动器和可编程控制器PLC及监控设备组成；伺服电机驱动器、光发射器和光接收器与PLC相连接；PLC通过总线向监控设备发送检测数据。
2.根据权利要求1所述的测量沿轴向运动圆柱形物体的长度及直径的检测系统，其特征是：电机支架上装有一伺服电机，伺服电机通过联轴器与滚珠丝杠相连，滚珠丝杠位置与轴方向成一定倾角θ，滚珠丝杠的另一端与轴承座里面的轴承相连，轴承座由轴承座支架支撑，移动抱紧装置装在滚珠丝杠上，并随滚珠丝杠的转动而沿滚珠丝杠移动，它的下部加工成与夹紧时固定抱紧装置和移动物体接触的一侧平行的平面，被测物体放置在传送带上，并随传送带匀速移动，PLC通过伺服驱动器控制伺服电机速度使电机速度沿X轴和Y轴分解后，沿Y轴速度vy和物体运动速度相等，固定多辊传送带装置位于传送带远离伺服电机的一侧，固定多辊传送带装置上的传送带以vy和运动物体同方向运动，移动抱紧装置以vx速度驱动移动物体向固定多辊传送带装置靠拢并抱紧。
3.根据权利要求1所述的测量沿轴向运动圆柱形物体的长度及直径的检测系统，其特征是：光发射器和光接收器分别装在运动物体所在的传送带两侧，光发射器所射出的光线应正对光接收器，光发射器所射出的光线与运动物体运动方向即Y轴垂直，光线高度小于物体直径，光发射器和光接收器均与PLC相连且受PLC控制，PLC根据光发射器和光接收器被物体遮挡时间和传送带速度计算物体长度。
4.根据权利要求1所述的测量沿轴向运动圆柱形物体的长度及直径的检测系统，其特征是：PLC通过驱动器驱动伺服电机开始转动，匀速转动的伺服电机带动滚珠丝杠匀速转动，匀速转动的滚珠丝杠带动移动抱紧装置沿滚珠丝杠向运动物体移动，当伺服电机电流达到到达预先设置的电流容限后伺服驱动器可感知该变化并知抱紧，PLC通过驱动器使伺服电机瞬间松开反转，离开运动物体。
5.根据权利要求1所述的测量沿轴向运动圆柱形物体的长度及直径的检测系统，其特征是：PLC通过驱动器驱动伺服电机开始转动，匀速转动的伺服电机带动滚珠丝杠匀速转动，匀速转动的滚珠丝杠带动移动抱紧装置沿滚珠丝杠向运动物体移动，当压力超过压电传感器预设的容限后伺服驱动器即知抱紧，PLC通过驱动器使伺服电机瞬间松开反转，离开运动物体。
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