CN207570491U - 一种电子式球形件直径检测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种电子式球形件直径检测装置，属于工业测量领域。该装置包括金属平行导轨、两路450nm激光发射器、一对可调高度对心架、光栅接收器、定位销、单片机、显示器及待测物体；所述金属平行导轨用于球形件滚动；所述可调高度对心架用于安装所述450nm激光发射器和所述光栅接收器；所述光栅接收器接收所述450nm激光发射器发射的光束，将光信号转换成电压信号；所述单片机用于读取所述光栅接收器的电压值，根据电压值的变化，记录球形件经过的时刻，进而计算出球形件的直径，用所述显示器显示；本检测装置成本低廉、操作简单，检测精度受外界环境影响小且测量精度高，单片机的时钟频率越高，检测精度也更高。
Description
技术领域
本实用新型属于工业测量技术领域，具体涉及一种电子式球形件直径检测装置。
背景技术
目前，我国工业中大规模生产球形件，球形件是一些机械元件的重要部件，目前对于球形件的使用方面上最多的是用于作为滚子轴承的钢珠，而且有的装置对球形件精度要求非常高，直径作为检测球形件流程的一项重要指标，大规模地检测球形件的直径，所耗费的人力资源将会非常巨大，且出错率高。如果球形件尺寸精度低，会影响装置的工作精度和机器寿命，严重的尺寸错误甚至会引发安全事故。
目前用于检测球体直径的测量仪器有游标卡尺、高度尺、外径千分尺等常规通用测量工具，由于球体的结构特性，在测量过程中该类常规通用测量工具无法准确地夹持在待测球体的直径部位，而且在夹持时待测球体也极易发生偏移现象，这样就无法精确地测量出待测球体的直径，而且该类常规通用测量工具自身的精度值比较低，这样就会大大降低该类常规通用测量工具的测量精度及重复精度。
发明内容
本实用新型内容在于提供一种电子式球形件直径检测装置，由金属平行导轨、可调高度对心架Ⅰ、可调高度对心架Ⅱ、450nm激光发射器Ⅰ、450nm激光发射器Ⅱ、光栅接收器Ⅰ、光栅接收器Ⅱ、定位销Ⅰ、定位销Ⅱ、单片机、显示器及待测物体组成；
所述可调高度对心架Ⅰ和可调高度对心架Ⅱ平行放置；所述450nm激光发射器Ⅰ安装固定在可调高度对心架Ⅰ上，450nm激光发射器Ⅱ安装固定在可调高度对心架Ⅱ上；所述金属平行导轨通过定位销Ⅰ和定位销Ⅱ安装固定在可调高度对心架Ⅰ和可调高度对心架Ⅱ框架中间；所述单片机通过导线与光栅接收器Ⅰ和光栅接收器Ⅱ连接；所述显示器与单片机连接，待测物体独立存在且放置于金属平行导轨上；
所述金属平行导轨中间位置设有两条圆柱形导轨，使得球形件能够在金属平行导轨1中运动，金属平行导轨两侧设有通孔Ⅰ，通孔Ⅰ与可调高度对心架Ⅰ中通孔Ⅱ和可调高度对心架Ⅱ中通孔Ⅲ配合，利用定位销Ⅰ和定位销Ⅱ实现了金属平行导轨固定连接，且定位销Ⅰ和定位销Ⅱ直线距离为L；
所述可调高度对心架Ⅰ上端面设有发射器安装孔Ⅰ，下端面设有接收器安装孔Ⅰ，侧面设有多个通孔Ⅱ，通过改变定位销Ⅰ对于金属平行导轨的固定位置可以改变金属平行导轨的倾斜角度；所述450nm激光发射器Ⅰ固定安装在发射器安装孔Ⅰ上，光栅接收器Ⅰ固定安装在接收器安装孔Ⅰ上；所述可调高度对心架Ⅱ上端面设有发射器安装孔Ⅱ，下端面设有接收器安装孔Ⅱ，侧面设有多个通孔Ⅲ，通过改变定位销Ⅱ对于金属平行导轨的固定位置可以改变金属平行导轨的倾斜角度；所述450nm激光发射器Ⅱ固定安装在发射器安装孔Ⅱ上，光栅接收器Ⅱ固定安装在接收器安装孔Ⅱ上；所述光栅接收器Ⅰ与450nm激光发射器Ⅰ位置上下中心对应，实现了光栅接收器Ⅰ能够接收450nm激光发射器Ⅰ所发出的光束；所述450nm激光发射器Ⅱ与光栅接收器Ⅱ位置上下中心对应，实现了光栅接收器Ⅱ能够接收450nm激光发射器Ⅱ所发出的光束；
所述一种电子式球形件直径检测装置的直径检测方法包括以下步骤：直径为D的待测物体放到金属平行导轨上，沿圆柱形导轨向下运动，当其到达450nm激光发射器Ⅱ对应的位置，其对应的光栅接收器Ⅱ无法接收到激光光束，输出电压降低，单片机读取数值减小，此时打开计时器，记此时刻为0时刻；待测物体离开450nm激光发射器Ⅱ对应的位置，其对应的光栅接收器Ⅱ重新接收到激光光束，输出电压升高，单片机读取数值增大，记此时刻为t1时刻，并求得t1/2时刻的速度为D/t1；待测物体到达450nm激光发射器Ⅰ对应的位置，其对应的光栅接收器Ⅰ无法接收到激光光束，输出电压减小，单片机读取数值减小，记此时刻为t2时刻，并求得t2/2时刻的速度为L/t2；待测物体离开450nm激光发射器Ⅰ对应的位置，其对应的光栅接收器Ⅰ重新接收到激光光束，输出电压升高，单片机读取数值增大，记此时刻为t3时刻，并求得t3/2时刻的速度为(L+D)/t3，此时即可关闭计时器；此时，根据牛顿第二定律小球运动的加速度a一定，得出：
根据此式能够解出：
最后利用单片机计算出D，并用显示器显示出D的值，如此便完成了对于球形件直径的检测。
本实用新型的有益效果是：本实用新型所述的一种电子式球形件直径检测装置的直径检测精度高且可靠性强。而且，本实用新型一种电子式球形件直径检测装置采用光电检测原理实现了非接触测量，改进了传统的接触式直径检测方式，结合了高性能单片机处理及相应的控制算法从而实现了球形件直径的精密测量，有效地解决了以前利用接触式测量方式的效率低和误差大的问题。
附图说明
图1是一种电子式球形件直径检测装置的等轴测图。
图2是一种电子式球形件直径检测装置的金属平行导轨结构图。
图3是一种电子式球形件直径检测装置的可调高度对心架Ⅰ结构图。
图4是一种电子式球形件直径检测装置的可调高度对心架Ⅱ结构图。
图5是一种电子式球形件直径检测装置的程序控制流程图。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合图详予说明。
参阅图1，本实用新型设计一种电子式球形件直径检测装置，包括金属平行导轨1、可调高度对心架Ⅰ2、可调高度对心架Ⅱ6、450nm激光发射器Ⅰ3、450nm激光发射器Ⅱ7、光栅接收器Ⅰ4、光栅接收器Ⅱ9、定位销Ⅰ5、定位销Ⅱ8、单片机10、显示器11及待测物体12；所述可调高度对心架Ⅰ2和可调高度对心架Ⅱ6平行放置；所述450nm激光发射器Ⅰ3安装固定在可调高度对心架Ⅰ2上，450nm激光发射器Ⅱ7安装固定在可调高度对心架Ⅱ6上；所述金属平行导轨1通过定位销Ⅰ5和定位销Ⅱ8安装固定在可调高度对心架Ⅰ2和可调高度对心架Ⅱ6框架中间；所述单片机10通过导线与光栅接收器Ⅰ4和光栅接收器Ⅱ9连接；所述显示器11与单片机10连接，待测物体12独立存在且放置于金属平行导轨1上。
参阅图2，所述金属平行导轨1中间位置设有两条圆柱形导轨1-2，使得球形件能够在金属平行导轨1中运动，金属平行导轨1两侧设有通孔Ⅰ1-1，通孔Ⅰ1-1与可调高度对心架Ⅰ2中通孔Ⅱ2-2和可调高度对心架Ⅱ6中通孔Ⅲ6-2配合，利用定位销Ⅰ5和定位销Ⅱ8实现了金属平行导轨1固定连接，且定位销Ⅰ5和定位销Ⅱ8直线距离为L。
参阅图3、图4，所述可调高度对心架Ⅰ2上端面设有发射器安装孔Ⅰ2-1，下端面设有接收器安装孔Ⅰ2-3，侧面设有多个通孔Ⅱ2-2，通过改变定位销Ⅰ5对于金属平行导轨1的固定位置可以改变金属平行导轨1的倾斜角度；所述450nm激光发射器Ⅰ3固定安装在发射器安装孔Ⅰ2-1上，光栅接收器Ⅰ4固定安装在接收器安装孔Ⅰ2-3上；所述可调高度对心架Ⅱ6上端面设有发射器安装孔Ⅱ6-1，下端面设有接收器安装孔Ⅱ6-3，侧面设有多个通孔Ⅲ6-2，通过改变定位销Ⅱ8对于金属平行导轨1的固定位置可以改变金属平行导轨1的倾斜角度；所述450nm激光发射器Ⅱ7固定安装在发射器安装孔Ⅱ6-1上，光栅接收器Ⅱ9固定安装在接收器安装孔Ⅱ6-3上；所述光栅接收器Ⅰ4与450nm激光发射器Ⅰ3位置上下对应，实现了光栅接收器Ⅰ4能够接收450nm激光发射器Ⅰ3所发出的光束；所述450nm激光发射器Ⅱ7与光栅接收器Ⅱ9位置上下对应，实现了光栅接收器Ⅱ9能够接收450nm激光发射器Ⅱ7所发出的光束。
参阅图5，所示为本实用新型所述的一种电子式球形件直径检测装置的程序控制流程图，单片机10程序初始化后，实时读取光栅接收器Ⅰ4、光栅接收器Ⅱ9的电压值，待测物体12靠近时，光栅接收器Ⅰ4、光栅接收器Ⅱ9不能接收到激光发射器的光束，电压值变小；反之，待测物体12离开时，光栅接收器Ⅰ4、光栅接收器Ⅱ9能接收到激光发射器的光束，电压值恢复；记录电压变化的时刻，并根据公式计算出待测物体12的直径。
本实施方式中，所述装置测量球形件直径的工作原理为：
直径为D的待测物体12放到金属平行导轨1上，沿圆柱形导轨1-2向下运动，当其到达450nm激光发射器Ⅱ7对应的位置，其对应的光栅接收器Ⅱ9无法接收到激光光束，输出电压降低，单片机10读取数值减小，此时打开计时器，记此时刻为0时刻；待测物体12离开450nm激光发射器Ⅱ7对应的位置，其对应的光栅接收器Ⅱ9重新接收到激光光束，输出电压升高，单片机10读取数值增大，记此时刻为t1时刻，并求得t1/2时刻的速度为D/t1；待测物体到达450nm激光发射器Ⅰ对应的位置，其对应的光栅接收器Ⅰ无法接收到激光光束，输出电压减小，单片机读取数值减小，记此时刻为t2时刻，并求得t2/2时刻的速度为L/t2；待测物体离开450nm激光发射器Ⅰ对应的位置，其对应的光栅接收器Ⅰ重新接收到激光光束，输出电压升高，单片机读取数值增大，记此时刻为t3时刻，并求得t3/2时刻的速度为(L+D)/t3，此时即可关闭计时器。此时，根据牛顿第二定律小球运动的加速度a一定，得出：
根据此式能够解出：
利用单片机10计算出D，并用显示器11显示出D的值，如此便完成了对于待测物体12直径的检测。
Claims (3)
1.一种电子式球形件直径检测装置，其特征在于：包括金属平行导轨、可调高度对心架Ⅰ、可调高度对心架Ⅱ、450nm激光发射器Ⅰ、450nm激光发射器Ⅱ、光栅接收器Ⅰ、光栅接收器Ⅱ、定位销Ⅰ、定位销Ⅱ、单片机、显示器及待测物体；所述可调高度对心架Ⅰ和可调高度对心架Ⅱ平行放置；所述450nm激光发射器Ⅰ安装固定在可调高度对心架Ⅰ上，450nm激光发射器Ⅱ安装固定在可调高度对心架Ⅱ上；所述金属平行导轨通过定位销Ⅰ和定位销Ⅱ安装固定在可调高度对心架Ⅰ和可调高度对心架Ⅱ框架中间；所述单片机通过导线与光栅接收器Ⅰ和光栅接收器Ⅱ连接；所述显示器与单片机连接，待测物体独立存在且放置于金属平行导轨上。
2.根据权利要求1所述的一种电子式球形件直径检测装置，其特征在于：所述金属平行导轨中间位置设有两条圆柱形导轨，金属平行导轨两侧设有通孔Ⅰ，通孔Ⅰ与可调高度对心架Ⅰ中通孔Ⅱ和可调高度对心架Ⅱ中通孔Ⅲ配合，利用定位销Ⅰ和定位销Ⅱ固定连接，且定位销Ⅰ和定位销Ⅱ直线距离为L。
3.根据权利要求1所述的一种电子式球形件直径检测装置，其特征在于：所述可调高度对心架Ⅰ上端面设有发射器安装孔Ⅰ，下端面设有接收器安装孔Ⅰ，侧面设有多个通孔Ⅱ；所述450nm激光发射器Ⅰ固定安装在发射器安装孔Ⅰ上，光栅接收器Ⅰ固定安装在接收器安装孔Ⅰ上；所述可调高度对心架Ⅱ上端面设有发射器安装孔Ⅱ，下端面设有接收器安装孔Ⅱ，侧面设有多个通孔Ⅲ；所述450nm激光发射器Ⅱ固定安装在发射器安装孔Ⅱ上，光栅接收器Ⅱ固定安装在接收器安装孔Ⅱ上；所述光栅接收器Ⅰ与450nm激光发射器Ⅰ位置上下中心对应；所述450nm激光发射器Ⅱ与光栅接收器Ⅱ位置上下中心对应。
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| CN110440706A (zh) * | 2019-07-24 | 2019-11-12 | 天津大学 | 基于线型激光测量绞车滚筒绕绳层数的装置及其使用方法 |
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