CN210603198U - 一种大零件尺寸测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于工业测量设备技术领域，公开了一种大零件尺寸测量装置，支架通过螺栓固定在工作基面上侧，支架上端横杆下侧通过螺栓固定后第一电机固定架，第一电机固定架下端通过螺栓固定有第一伺服电机，第一伺服电机的输出端外侧通过螺栓固定有第二电机固定架，第二电机固定架外侧通过螺栓固定有第二伺服电机；第二伺服电机的输出轴外端通过螺栓固定有相机支架，相机支架外侧通过螺栓固定有相机和测距传感器。本实用新型与现有的大零件尺寸测量装置相比，通过第一伺服电机和第二伺服电机的旋转实现在零件待测平面内的扫描测量，通过测距传感器测量得到待测面与测头的距离，具有装置简单、劳动强度小、效率高的优点。

Description

一种大零件尺寸测量装置

技术领域

本实用新型属于工业测量设备技术领域，尤其涉及一种大零件尺寸测量装置。

背景技术

目前，业内最接近的现有技术是：在工业生产中，存在着大量尺寸较大的零件需要测量准确的尺寸信息，目前，大多数还是靠人工完成，劳动强度大、生产效率低、测量精度低。

随着技术的发展，出现了能够做大尺寸测量的设备，如专利号201621424729.2“一种龙门式影像测量仪”公开了一种龙门式影像测量仪，其包括基座，所述基座的顶板的顶面固定有Y轴运动机构，Y轴运动机构的移动块上固定有的横向板上设有X轴运动机构和工作平台，X轴运动机构的上移动块上固定有Z轴运动机构，Z轴运动机构的CCD摄像机的摄像头对着工作平台；所述Z轴运动机构包括Z轴连接板，Z轴连接板上固定有两个Z轴竖直导向轨道，Z轴竖直螺杆的上端和下端铰接在对应的固定连接块上，两个固定连接块固定在Z轴连接板的上部和下部处。

然而，该设备测量时需要三个轴平移到测量位置，由于直线运动机构的精度在行程增大后会大幅下降，使得该设备多用于1000mmx1000mm以下零件的测量应用，当需要测量更大尺寸的零件时，为了保证设备的精度，需要增加设备的刚性及稳定性，这将导致设备整体复杂并且造价昂贵。而且由于三个轴的平移运动速度较低也使得测量效率较低，并且龙门结构形式也妨碍其它设备(如搬运机器人)的正常运行，所以该设备主要用于离线测量，不能跟产线有机结合。

综上所述，现有技术存在的问题是：

(1)现有测量装置复杂、劳动强度大、效率低。

(2)现有测量装置测量精度低。

(3)现有测量装置只能离线测量，不能在线测量。

解决上述技术问题的难度：

(1)测量范围变大，无论是相机的分辨率，还是机械结构的精度都将明显降低，如行程10mm的直线平台可以达到纳米级的精度，但是行程1000mm的直线平台达到10um级别的精度都需要非常大的代价。

(2)生产现场环境复杂，有限的空间不利于大型的结构件布置，同时设备的振动、电磁干扰也会对测量设备造成很大影响。

(3)离线测量模式需要反复地在加工设备和测量机之间搬运零件，对于结构强度较低的零件不仅无法保证测量精度，而且多次搬运容易导致产品变形严重而报废。

解决上述技术问题的意义：

(1)大尺寸零件测量更加便捷、降低劳动强度、测量效率高。

(2)即使面对幅面尺寸1000mmx1000mm以上较大的零件也可获得高精度测量数据。

(3)可以集成到产线上，在线测量提高产线效率，避免因零件多次搬运导致的变形报废。

实用新型内容

针对现有技术存在的问题，本实用新型提供了一种大零件尺寸测量装置。

本实用新型是这样实现的，一种大零件尺寸测量装置设置有：

支架；

所述支架通过螺栓固定在工作基面上侧，支架上端横杆下侧通过螺栓固定后第一电机固定架，第一电机固定架下端通过螺栓固定有第一伺服电机，第一伺服电机的输出端外侧通过螺栓固定有第二电机固定架，第二电机固定架外侧通过螺栓固定有第二伺服电机；

所述第二伺服电机的输出轴外端通过螺栓固定有相机支架，相机支架外侧通过螺栓固定有相机和测距传感器。

本实用新型与现有的大零件尺寸测量装置相比，通过第一伺服电机和第二伺服电机的旋转实现在零件待测平面内的扫描测量，通过测距传感器测量得到待测面与测头的距离，具有装置简单、劳动强度小、效率高的优点。第一伺服电机和第二伺服电机均配备了高精度角度编码器的力矩电机，使装置的测量精度大幅提升。由于该实用新型结构简，在工作时，不会妨碍其它设备(如搬运机器人)的正常运行，所以该设备可以跟产线有机结合，实现在线测量。

进一步，所述相机支架外侧设置有通过螺纹与相机连接的电动变焦镜头，电动变焦镜头通过电动变焦镜头控制器与主控工控机连接。

本实用新型通过电动变焦镜头在不同的工作距离上所获取成像面相同，将待测位置图像会聚到相机成像面上，此外，电动变焦镜头可以发出照明光束，用于将待测位置照亮便于取像。

进一步，所述第一伺服电机和第二伺服电机分别通过连接线与第一伺服电机驱动器、第二伺服电机驱动器连接，第一伺服电机驱动器、第二伺服电机驱动器均通过连接线与主控工控机连接。

本实用新型通过设置伺服电机驱动器装配了高精度角度编码器的力矩电机，保证了测量装置的高精度。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的大零件尺寸测量装置结构示意图。

图2是本实用新型实施例提供的测量头结构示意图。

图3是本实用新型实施例提供的大零件尺寸测量装置电气连接原理图。

图4是本实用新型实施例提供的第二伺服电机顺时针旋转扫描示意图。

图5是本实用新型实施例提供的第二伺服电机逆时针旋转扫描示意图。

图6是本实用新型实施例提供的第一伺服电机顺时针旋转扫描示意图。

图7是本实用新型实施例提供的第一伺服电机逆时针旋转扫描示意图。

图8是本实用新型实施例提供的测量计算原理图。

图中：01、工作基面；11、待测零件；21、支架；22、第一电机固定架；23、第二电机固定架；24、相机支架；31、相机；32、测距传感器；33、电动变焦镜头；34、照明光束；35、激光束；41、第二伺服电机；42、第一伺服电机；51、第一伺服电机驱动器；52、第二伺服电机驱动器；53、测距传感器控制器；54、电动变焦镜头控制器；55、主控工控机；56、显示器。

具体实施方式

为能进一步了解本实用新型的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下。

针对现有技术存在的问题，本实用新型提供了一种大零件尺寸测量装置，下面结合附图对本实用新型作详细的描述。

如图1至图8所示，本实用新型实施例提供的大零件尺寸测量装置包括：工作基面01、待测零件；11、支架21、第一电机固定架22、第二电机固定架23、相机支架24、相机31、测距传感器32、电动变焦镜头33、照明光束34、激光束35、第二伺服电机41、第一伺服电机42、第一伺服电机驱动器51、第二伺服电机驱动器52、测距传感器控制器53、电动变焦镜头控制器54、主控工控机55、显示器56。

待测零件11平放在工作基面01上，支架21固定在工作基面01上，第一电机固定架22将第一伺服电机42的定子部分固定在支架21上，第一伺服电机42的动子部分通过第二电机固定架23连接第二伺服电机的定子。第二伺服电机的动子部分通过相机支架24连接测头(包含相机31、电动变焦镜头33、测距传感器32)。第一伺服电机42和第二伺服电机41组合运动即可实现零件待测平面内的扫描测量，测距传感器测量得到待测面与测头的距离，结合第一伺服电机41和第二伺服电机42的转角度数，应用三角函数即可计算出待测面的尺寸信息。

作为优选，第一伺服电机42为装配了高精度角度编码器的力矩电机，角度编码器将第一伺服电机的转角度数传送给主控工控机55。

作为优选，第二伺服电机41为装配了高精度角度编码器的力矩电机，角度编码器将第二伺服电机的转角度数传送给主控工控机55。

作为优选，电动变焦镜头33在不同的工作距离上所获取成像面相同，将待测位置图像会聚到相机成像面上，此外，电动变焦镜头可以发出照明光束，用于将待测位置照亮便于取像。

作为优选，测距传感器32采用长焦距的激光测距传感器，用于测量待测面距离测头的距离。

在本实用新型实施例中，变焦镜头型号不是唯一的，随着测量范围的变化变焦镜头的参数也是不同的。

例如：SONY FE PZ 28-135mm F4 G OSS全画幅电动变焦镜头；

主要参数：焦距42mm-202.5mm；

视角：75°-18°；

最近对焦距离：400mm。

在本实用新型实施例中，伺服电机驱动器的型号不是唯一的，随着测量范围的变化参数也是不同的。

例如：DME3H-030，主要参数：额定输出转矩23NM；编码器读出角度分辨率：0.6″(角秒)；转子惯量：0.012㎏㎡。

本实用新型的工作原理是：

第一伺服电机和第二伺服电机构成一个二维旋转平台，第一伺服电机在垂直于零件待测平面内旋转，第二伺服电机在垂直于零件待测平面内旋转并与第一伺服电机旋转面垂直。相机、电动变焦镜头和测距传感器合成一个测量头，测量头在第二伺服电机的驱动下旋转，随之，照明光束在待测面上实现一个X方向的线性扫描。测量头及第二伺服电机在第一伺服电机的驱动下旋转，随之，照明光束在待测面上实现一个线性扫描。第一伺服电机和第二伺服电机组合运动即可实现零件待测平面内的扫描测量。测距传感器测量得到待测面与测头的距离，结合第一伺服电机和第二伺服电机的转角度数，应用三角函数即可计算出待测面的尺寸信息。

本实用新型在使用时，第一伺服电机和第二伺服电机首先调整到初始位置，该位置为测距传感器垂直于待测面，启动测距传感器32测量得到测头距离待测面的距离h，然后控制伺服电机转动并寻找起始测量边，使得待测边界位于相机视场的中心位置，此时，系统记录伺服电机转过的角度值θ1，反向转动伺服电机并寻找另一测量边，此时，系统记录伺服电机转过的角度值θ2，通过以下三角函数L＝h·(tanθ1+tanθ2)即可计算得到两条边之间的间距L，采用同样的方法可以依次搜寻得到每个待测边所对应的伺服电机转角，经过计算即可计算得到待测量。

以上所述仅是对本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (4)

1.一种大零件尺寸测量装置，其特征在于，所述大零件尺寸测量装置设置有支架，所述支架通过螺栓固定在工作基面上侧，所述支架上端横杆通过螺栓固定有第一电机固定架，所述第一电机固定架下端通过螺栓固定有第一伺服电机，所述第一伺服电机的输出端外侧通过螺栓固定有第二电机固定架，第二电机固定架外侧通过螺栓固定有第二伺服电机；

所述第二伺服电机的输出轴外端通过螺栓固定有相机支架，所述相机支架外侧通过螺栓固定有测量头。

2.如权利要求1所述的大零件尺寸测量装置，其特征在于，所述测量头安装有相机和测距传感器，所述相机和测距传感器通过螺栓固定在相机支架外侧。

3.如权利要求1所述的大零件尺寸测量装置，其特征在于，所述相机支架外侧设置有通过螺纹与相机连接的电动变焦镜头，电动变焦镜头通过电动变焦镜头控制器与主控工控机连接。

4.如权利要求1所述的大零件尺寸测量装置，其特征在于，所述第一伺服电机和第二伺服电机分别通过连接线与第一伺服电机驱动器、第二伺服电机驱动器连接，第一伺服电机驱动器、第二伺服电机驱动器均通过连接线与主控工控机连接。

Images