CN202013179U - 扁平线材自动测量仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种扁平线材自动测量仪，其结构主要包括仪器架，安装在仪器架上的声光测量装置、扁平线材安放装置、摇摆传动机构和电动机，以及计算处理装置，声光测量装置与扁平线材安放装置之一可摆动地安装在仪器架上，与摇摆传动机构的运动输出构件联接，摇摆传动机构的运动输入构件与电动机运动输出轴联接，声光测量装置信号输出端与计算处理装置信号输入端连接，扁平线材安放装置设置在使扁平线材位于声光测量装置的声光发射器与声光接受器之间。采用本实用新型测量扁平线材几何尺寸，既可在线测量，也可离线测量，解决了本领域长期渴望解决而未能解决的在线测量难题，且测量精度高，测量速度快。本实用新型也可用于圆形线材直径的测量。

Description

扁平线材自动测量仪

技术领域

本实用新型涉及线材测量技术领域，更为具体地说，是涉及一种用于精确测量扁平线材厚度/宽度几何尺寸的测量仪器。

技术背景

扁平线材的厚度/宽度是线材生产中一个十分重要的质量控制指标，因此及时准确地测量出扁平线材的厚度/宽度，特别是能够在线精确地测量出扁平线材的厚度/宽度，保证生产的扁平线材质量，对于扁平线材生产企业来说至关重要。现有技术的激光测径仪，对于圆形线材，不论圆形线材如何放置或抖动，由激光测径仪测得的圆形线材直径值与圆形线材的真实直径值的误差都非常小(如附图4所示)，因此作为圆形线材直径测量仪器，其测量精度足够高，能满足生产上的要求。但用现有技术的激光测径仪测量扁平线材的厚度/宽度，则不能准确地测量出其厚度/宽度值。这是因为当扁平线材放置不正确或有摆动，使得扁平线材的厚度或宽度平面与测量光不平行，则由激光测径仪测得的扁平线材的厚度值和宽度值与扁平线材真实的厚度与宽度值的误差就非常大(如附图5所示)，因此现有技术的激光测径仪只能测量圆形线材的直径，而不能测量扁平线材或矩形线材。原理在于光线是沿直线传播，当扁平线材稍有摆动，其投影面积就会增加，因而无法准确地测量出扁平线材的厚度/宽度。

少数线材生产企业为了保障扁平线材生产质量，从国外购进了一些异形线材测量仪器，这些引进仪器虽然可以对扁平线材的几何尺寸进行测量，但不能实现在线测量。其原因在于这些异形线材测量仪器对扁平线材厚度/宽度的测量，大多采用光切法，这种测量方法不但测量处理时间较长，反应速度非常慢，而且线材的摆动对测量结果影响非常大，所以不太适合在线测量。除此之外，这种测量仪器的价格也非常昂贵，增大了企业生产成本。

实用新型内容

针对现有技术的扁平线材几何尺寸测量技术存在的不足，本实用新型的目的旨在提供一种既可用于在线测量又可用于离线测量扁平线材厚度/宽度的自动测量仪，以解决现有技的测量仪不能在线准确地测量出扁平线材厚度/宽度，且测量处理时间长，反应速度非常慢，测量仪器价格昂贵等问题。

针对上述所要解决的问题，本实用新型解决问题的基本思想是使传统的线材测径仪在一定的幅度范围内摆动，从不同的角度对待测扁平线材进行测量，以所测到的最小值作为扁平线材的厚度/宽度，以克服现有技术中线材测径仪静止(相对地面)安放，只能从一个角度对扁平线材的厚度/宽度进行测量，由于扁平线材的平面与声光投射方向不完全一致所导致的将扁平线材的非真实厚度/宽度作为扁平线材厚度/宽度所带来的测量误差。

本实用新型提供的扁平线材自动测量仪，其结构主要包括仪器架，安装在仪器架上的声光测量装置、扁平线材安放装置、摇摆传动机构和电动机，以及计算处理装置，声光测量装置与扁平线材安放装置之一可摆动地安装在仪器架上，与摇摆传动机构的运动输出构件联接，摇摆传动机构的运动输入构件与电动机运动输出轴联接，声光测量装置信号输出端与计算处理装置信号输入端连接，扁平线材安放装置设置在使扁平线材位于声光测量装置的声光发射器与声光接受器之间。

本实用新型的进一步分案，是在上述技术方案的基础上设置用于平衡声光测量装置或扁平线材安放装置的平衡重，以使扁平线材自动测量仪能够更好地保持平稳。声光测量装置或扁平线材安放装置的摆动幅度一般不大于正负10°，最好控制在正负5°左右。

在上述技术方案中，所述声光测量装置可设计成主要由测量装置架和安装在测量装置架上的声光发射器与声光接受器构成，通过测量装置架安装在仪器架上。

在上述技术方案中，最好是将声光测量装置设计成可摆动，通过测量装置架可摆动地安装在仪器架上，摇摆传动机构的运动输出构件与测量装置架联接。

在上述技术方案中，所述声光测量装置最好是设计成能从扁平线材宽、厚两个方向对扁平线材几何尺寸进行测量的声光测量装置，即声光测量装置设计有两副由对应设置的声光发射器与声光接受器构成测量单元，两副测量单元的测量声光投射方向相互垂直。当然也可只设计一副由对应设置的声光发射器与声光接受器构成测量单元，仅对扁平线材的厚度或宽度进行测量。所述声光测量装置可以是激光测量装置、CCD投影测量装置、超声波测量装置等非接触式的测量装置，但这些测量装置需满足其采样速度要远大于测量装置的摆动速度。优先采用由激光发射器和激光接收器构成的激光测量装置。

在上述技术方案中，所述扁平线材安放装置可设计成由设置在声光测量装置两侧的导轮构成，导轮通过导轮架固定安装在仪器架上，作为被测对象的扁平线材置于导轮上，由导轮带动移动，以实现在线对扁平线材厚度/宽度进行测量。

在上述技术方案中，所述摇摆传动机构可以是由安装在电动机运动输出轴上的曲柄和与曲柄联接的连杆构成的曲柄连杆摇摆传动机构，也可是由伺服电机驱动的主动齿轮和固定在测量装置架上的从动齿轮构成的齿轮摇摆传动机构，或凸轮摇摆传动机构等。优先采用齿轮摇摆传动机构或曲柄连杆摇摆传动机构。

在上述技术方案中，所述计算处理装置可以是与测量仪本体分离的独立计算机，也可以是嵌入式计算处理装置，如单片机、DSP、FPGA等，优先采用嵌入式计算处理装置。

本实用新型开发出的扁平线材几何尺寸自动测量仪，巧妙地利用了摆动规律，通过声光测量装置摆动，从不同角度测量被测扁平线材的厚度/宽度，利用扁平线材的平面与声光传播方向之间的角度越小，越接近扁平线材真实厚度/宽度，角度为零时的值最准确，测量值也最小的特点，由计算处理装置和其配备的相应计算软件找到扁平线材厚度/宽度的真实值，且测量可连续进行。本实用新型的测量原理，改变了传统测量思路，变被测扁平线材不利的摆动为测量装置的有利摆动，从而实现了在线对扁平线材的厚度/宽度进行测量目的。

采用本实用新型提供的测量仪对扁平线材厚度/宽度进行测量，其测量原理如附图6所示。电动机回转运动，通过摇摆传动机构带动声光测量装置在一定的幅度范围内往复摆动，使得声光测量装置从不同的角度方向测量扁平线材的厚度/宽度，由于声光测量装置的往复摆动被限定在一定幅度之内，在摆动幅度范围内一定有一个角度(时刻)，被测扁平线材厚度/宽度的平面与测量声光投射方向呈最小的角度(0角度)，即为正确的测量关系，这时测量得到的扁平线材的厚度值/宽度值，即为被测扁平线材的真实厚度/宽度，因此本实用新型提供的测量仪能够正确地测量出扁平线材的真实厚度/宽度。

本实用新型提供的扁平线材自动测量仪，较之现有的线材线材测量技术具有以下十分突出的优点与技术效果。

1、本实用新型提供的扁平线材自动测量仪，采用非接触式测量方法测量扁平线材的厚度/宽度，因此可在扁平线材生产线上测量扁平线材的厚度/宽度，解决了现有技术不能在线对扁平线材厚度/宽度进行无损测量的问题。本实用新型提供的扁平线材自动测量仪也可离线测量扁平线材的厚度/宽度。

2、本实用新型提供的扁平线材自动测量仪克服了传统激光测径仪只能测量圆线材直径的不足，既可用于测量扁平线材的厚度/宽度，也可用于测量圆线材的直径，还可用于测量矩形线材断面的长与宽。

3、本实用新型提供的扁平线材自动测量仪，测量精度高，精度可达0.005mm以上，较之现有技术的激光测径仪测量精度0.02mm，测量精度提高了数十倍。

4、本实用新型提供的扁平线材自动测量仪，测量速度快，可在3-5秒内完成一次对扁平线材厚度/宽度的测量。

5、本实用新型提供的扁平线材自动测量仪，结合配备的计算机软件，可对测量数据实时记录，人们可根据测量数据对扁平线材生产过程进行分析，找出扁平线材质量问题产生的原因，进而解决生产过程存在的问题。

6、本实用新型提供的扁平线材自动测量仪，较之从国外引进的能够测量扁平线材厚度的仪器，不仅在功能上有了根本的改进，具备了进口测量仪器所不具备的在线测量功能，其价格也得到了大大降低，预计只有进口测量仪器价格的30～60％。

采用本实用新型测量扁平线材的厚度/宽度，较之现有的线材测量技术，其所具有的突出技术效果概括起来，其既可用于在线测量，也可用于离线测量，解决了本领域长期渴望解决而未能解决的在线测量难题，且测量精度高，测量速度快，仪器价格低。本实用新型也可用于圆形线材直径的测量和矩形线材断面长/宽的测量。

附图说明

附图1是本实用新型一个实施例的外形结构示意图。

附图2是曲柄连杆摇摆传动机构的结构和传动关系示意图。

附图3是齿轮摇摆传动机构的结构和传动关系示意图。

附图4是现有技术的激光测径仪测量圆形线材直径的原理示意图。

附图5是现有技术的激光测径仪测量扁平线材厚度/宽度误差产生原理示意图。

附图6是本实用新型的测量仪测量扁平线材厚度/宽度的原理示意图。

附图中的图示标号标识对象分别为：1-电动机；2-声光测量装置；3-扁平线材放置装置；4-平衡重；5-传动机构；6-测量窗口；7-声光测量装置安装铰轴。

具体实施方式

以下结合附图说明给出本实用新型的一个实施例，并通过实施例对本实用新型做进一步的具体描述。有必要指出的是，以下的实施例只用于对本实用新型作进一步的说明，不能理解为对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术熟悉人员根据上述发明内容，对本实用新型做出一些非本质的改进和调整，这样得到的技术方案应仍属于本实用新型的保护范围。

实施例1

本实施例的扁平线材自动测量仪，其结构如附图1和附图2所示，其结构主要由仪器架，安装在仪器架上的激光测量装置2、用于平衡激光测量装置摆动的平衡重4、扁平线材安放装置3、曲柄连杆摇摆传动机构5和电动机1，以及嵌入式计算处理装置构成。激光测量装置主要由测量装置架和安装在测量装置架上的激光发射器与激光接受器构成，设置有两副由激光发射器和激光接受器构成的测量单元，其中一副单元用于测量扁平线材宽度，另一副单元用于测量扁平线材厚度，通过激光测量装置架上的铰轴7可摆动地安装在仪器架上。激光测量装置信号输出端与计算处理装置信号输入端连接。曲柄连杆摇摆传动机构由安装在电动机运动输出轴上的曲柄和与曲柄连接的连杆构成，连杆通过铰连接副与激光测量装置架连接，激光测量装置在曲柄连杆摇摆传动机构的驱动下作正负5°左右的摆动。扁平线材安放装置由设置在激光测量装置两侧的导轮构成，固定安装在仪器架上，且使安放在两个导轮上的扁平线材位于激光测量装置两测量单元的测量光束内。下表一是采用本实用新型测量扁平线材厚度/宽度得到的测量结果数据。

表一测量数据，单位mm

实施例2

本实施例的扁平线材自动测量仪，其结构如附图1和附图3所示。与实施例1的扁平线材自动测量仪的结构相比，所不同的地方是驱动激光测量装置摆动的摇摆传动机构，除此之外，其他结构均与实施例1的扁平线材自动测量仪相同。本实施例的摇摆传动机构为由伺服电动机驱动的齿轮摇摆传动机构，由伺服电动机驱动的主动齿轮和固定在激光测量装架上的扇形从动齿轮构成，扇形从动齿轮的摆动中心位于被测扁平线材的中心线上，其直径大于主动齿轮的直径。

Claims (10)

1.一种扁平线材自动测量仪，其特征在于主要包括仪器架，安装在仪器架上的声光测量装置(2)、扁平线材安放装置、摇摆传动机构(5)和电动机(1)，以及计算处理装置，声光测量装置与扁平线材安放装置之一可摆动地安装在仪器架上，与摇摆传动机构的运动输出构件联接，摇摆传动机构的运动输入构件与电动机运动输出轴联接，声光测量装置信号输出端与计算处理装置信号输入端连接，扁平线材安放装置设置在使扁平线材位于声光测量装置的声光发射器与声光接受器之间。

2.根据权利要求1所述的扁平线材自动测量仪，其特征在于设置有平衡声光测量装置或扁平线材安放装置的平衡重(4)。

3.根据权利要求2所述的扁平线材自动测量仪，其特征在于声光测量装置或扁平线材安放装置的摆动幅度不大于正负10°。

4.根据权利要求1或2或3所述的扁平线材自动测量仪，其特征在于所述声光测量装置主要由测量装置架和安装在测量装置架上的声光发射器与声光接受器构成，通过测量装置架安装在仪器架上。

5.根据权利要求4所述的扁平线材自动测量仪，其特征在于声光测量装置通过测量装置架可摇摆地安装在仪器架上，摇摆传动机构的运动输出构件与测量装置架联接。

6.根据权利要求5所述的扁平线材自动测量仪，其特征在于所述扁平线材安放装置由设置在声光测量装置两侧的导轮(3)构成，导轮通过导轮架固定安装在仪器架上。

7.根据权利要求1或2或3所述的扁平线材自动测量仪，其特征在于所述声光测量装置设计有两副对应设置的声光发射器与声光接受器，且两个方向的测量声光投射方向相互垂直。

8.根据权利要求7所述的扁平线材自动测量仪，其特征在于所述声光测量装置为激光测量装置，由激光发射器和激光接收器构成。

9.根据权利要求1或2或3所述的扁平线材自动测量仪，其特征在于所述摇摆传动机构为曲柄连杆摇摆传动机构。

10.根据权利要求1或2或3所述的扁平线材自动测量仪，其特征在于所述摇摆传动机构为由伺服电机驱动的齿轮摇摆传动机构。

Images