CN211926823U - 一种棒材直线度在线测量系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种棒材直线度在线测量系统，包括：用于检测棒材运动姿态的姿态跟踪器、用于测量棒材直线度的直线度测量设备、用于检测棒材运动速度并触发直线度测量设备工作的编码器测速设备以及用于检测棒材运动速度的激光测速设备。本实用新型采用姿态跟踪器准确跟踪棒材在运动中的坐标变化，采用直线度测量设备获取棒材的横轴、纵轴图像数据，采用激光、编码器两种方式综合测速，通过综合分析计算，可以精确得出棒材的直线度详细信息，从而实现对弯曲部位的准确矫直。而且，非接触的检测方式不会对棒材表面造成磨损，提高检测精度。

Description

一种棒材直线度在线测量系统

技术领域

本实用新型涉及棒材直线度测量技术领域，尤其涉及一种棒材直线度在线测量系统。

背景技术

目前，在棒材生产制造过程中，对棒材直线度的测量仍普遍采用人眼目测或者手工抽测等传统方式，传统测量方式存在测量速度慢、效率低、准确度低、可信度差等问题。现有技术中有多种解决上述问题的技术方案，但同时也存在不同程度的缺点。一是采用很多个距离检测传感器，组合测量材料的各点位置，通过位置的变化，估算棒材的直线度。缺点是：该技术方案过于复杂，也不容易测量出棒材的扭转问题；二是采用单条线激光平扫技术，首先通过旋转装置令棒材旋转，直线度扫描装置沿着棒材方向进行移动，从而检测棒材直线度。缺点是：棒材超过12米的长度，直线度扫描装置的运动轨道易发生偏离，无法保证直线度，此外，旋转装置本身直线度难以保证、选装部件有时会发生偏心旋转、部件长期使用磨损，这些都会影响到棒材直线度测量的精确性。三是与第二项现有技术的方法相类似，改进点是采用多台扫描装置进行拼接使用，经过校准之后，可以保证运动轨道的直线度。缺点是：需要经常进行运动轨道的直线度校准，且多个扫描装置并联放置，体积庞大，维护难度非常高。

实用新型内容

本实用新型提供一种棒材直线度在线测量系统，以克服上述技术问题。

本实用新型一种棒材直线度在线测量系统，包括：用于检测棒材运动姿态的姿态跟踪器、用于测量棒材直线度的直线度测量设备、用于检测棒材运动速度并触发所述直线度测量设备工作的编码器测速设备以及用于检测棒材运动速度的激光测速设备；所述姿态跟踪器安装于棒材上料方向的端面上；所述编码器测速设备设置于棒材的上料端的生产线的传动辊的一侧；所述激光测速设备设置于棒材的上料端的生产线的传动辊上；所述直线度测量设备设置于上料端与下料端之间。

进一步地，还包括：用于从棒材的端面上安装/拆卸所述姿态跟踪器的姿态跟踪器安装/拆卸设备；所述姿态跟踪器安装/拆卸设备设于棒材的上料端与下料端；姿态跟踪器安装/拆卸设备，包括：姿态跟踪设备支架、横移导轨、升降滑台、升降导轨以及用于安装/拆卸所述姿态跟踪器的机械手夹具；所述姿态跟踪设备支架由竖直和水平方向支架组成；所述水平方向支架设置于运动棒材的上方；所述横移导轨设置在所述水平方向支架上；所述横移导轨竖直设有所述升降滑台，所述升降滑台与所述横移导轨活动连接；所述升降滑台与所述升降导轨固定连接；所述机械手夹具与所述升降导轨活动连接。

进一步地，所述直线度测量设备，包括：直线度测量设备支架、图像采集设备支架、图像采集设备；所述直线度测量设备支架在水平和竖直方向分别设有所述图像采集设备支架，两个所述图像采集设备支架上分别设有所述图像采集设备。

进一步地，所述直线度测量设备，还包括：直线度测量电机、直线度测量导轨、光源；所述直线度测量设备支架在水平和竖直方向分别设有所述直线度测量导轨和直线度测量电机；两个所述图像采集设备支架分别与所述直线度测量导轨活动连接，且与所述直线度测量电机电连接；所述直线度测量设备支架在水平和竖直方向朝向棒材的一端分别设有所述光源。

进一步地，所述直线度测量设备支架，沿棒材运动方向设有多组水平方向和竖直方向支架，水平和竖直方向支架上分别设有所述图像采集设备支架和图像采集设备。

进一步地，所述编码器测速设备，包括：编码器测速设备支架、编码器、计米轮；所述编码器测速设备支架与生产线的传动辊的一侧固定连接；所述编码器测速设备支架的两侧分别设有所述编码器和计米轮，编码器和计米轮轴连接；所述计米轮与棒材表面接触。

本实用新型采用姿态跟踪器准确跟踪棒材在运动中的坐标变化，采用直线度测量设备获取棒材的横轴、纵轴图像数据，采用激光、编码器两种方式综合测速，通过综合分析计算，可以精确得出棒材的直线度详细信息，从而实现对弯曲部位的准确矫直。而且，非接触的检测方式不会对棒材表面造成磨损，提高检测精度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型的棒材直线度在线测量系统的结构示意图；

图2是本实用新型的姿态跟踪器安装/拆卸设备的结构示意图；

图3是本实用新型的直线度测量设备的结构示意图；

图4是本实用新型的直线度测量设备的侧视结构示意图；

图5是本实用新型的编码器测速设备的结构示意图；

图6是本实用新型的激光测速设备的结构示意图。

附图标号说明：

1、姿态跟踪器；2、编码器测速设备；3、直线度测量设备；5、姿态跟踪器安装/拆卸设备；6、激光测速设备；21、编码器测速设备支架；22、编码器；23、计米轮；31、直线度测量设备支架；32、光源；33、图像采集设备支架；34、图像采集设备；35、直线度测量电机；36、直线度测量导轨；51、姿态跟踪设备支架；52、横移导轨；53、升降滑台；54、升降导轨；55、机械手夹具。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型一种棒材直线度在线测量系统，包括：用于检测棒材运动姿态的姿态跟踪器1、用于测量棒材直线度的直线度测量设备3、用于检测棒材运动距离并触发直线度测量设备3工作的编码器测速设备2以及用于检测棒材运动速度的激光测速设备6；姿态跟踪器1安装于棒材上料方向的端面上；编码器测速设备2设置于棒材的上料端的生产线的传动辊的一侧；激光测速设备6设置于棒材的上料端的生产线的传动辊上；直线度测量设备3设置于上料端与下料端之间。

具体而言，如图1所示，首先，将姿态跟踪器1安装在棒材的前端端面上，再采用传动辊棒材从棒材的上料端传输至下料端，传输过程中，姿态跟踪器1通过自带磁铁吸附在棒材端面上，并通过内置的陀螺仪对棒材运动中的实施姿态进行测量。采用姿态跟踪器可以准确跟踪棒材在运动中的坐标变化，并结合直线度检测设备3的测量结果综合计算，得出棒材的表面缺陷部位。编码器测速设备4和激光测速设备6都是用于测速的，编码器测速设备4是接触式测量，存在磨损、损耗，需要定期更换，但是成本低；激光测速设备6是非接触测量，测速精度高，无磨损，但成本高，设置两种测速设备综合测速可以保证测速精度，并相互修正数据。编码器测速设备4还用于触发后端的直线度测量设备3工作。姿态跟踪器1安装在棒材的前端端面、编码测速设备2和激光测速设备6设置在棒材的上料端的传动辊上，是为了从棒材的起始端便开始测量其运动姿态及速度。

如图6所示，激光测速设备6设有激光发生器、激光发射及接收端。激光测速设备6是通过激光发生器产生激光光束，激光发射端朝向棒材发射激光光束，激光接收端接收该激光光束的反射波，记录该时间差，来确定棒材与测试点的距离。激光测速是对棒材进行两次有特定时间间隔的激光测距，取得在该一时段内棒材的移动距离，从而得到棒材的移动速度。鉴于激光测速的原理，激光光束必须要瞄准垂直与激光光束的平面反射点，因此，在设置时要注意保持激光发射及接收方向与棒材轴向垂直。激光测速设备6具有测速精度高的优点，从而提高直线度测量的准确度。

另外，需要说明的是，本实用新型主要实现数据采集功能，棒材直线度在线检测系统将采集到的棒材运动姿态、运动速度、二维图像等数据实时传输至数据处理设备，由数据处理设备汇总分析，得到棒材表面缺陷的详细信息。

进一步地，还包括：用于从棒材的端面上安装/拆卸所述姿态跟踪器1的姿态跟踪器安装/拆卸设备5；姿态跟踪器安装/拆卸设备5设于棒材的上料端与下料端；姿态跟踪器安装/拆卸设备5，包括：姿态跟踪设备支架51、横移导轨52、升降滑台53、升降导轨54以及用于安装/拆卸姿态跟踪器1的机械手夹具55；姿态跟踪设备支架51由竖直和水平方向支架组成；水平方向支架设置于运动棒材的上方；横移导轨52设置在水平方向支架上；横移导轨52竖直设有升降滑台53，升降滑台53与横移导轨52活动连接；升降滑台53与升降导轨54固定连接；机械手夹具55与升降导轨54活动连接。

具体而言，如图1所示，在棒材的上料端分别设有姿态跟踪器安装/拆卸设备5，上料端的姿态跟踪器安装/拆卸设备5用于将姿态跟踪器1安装至棒材的前端端面上，下料端的姿态跟踪器安装/拆卸设备5用于将姿态跟踪器1从棒材的前端端面上拆卸下来。同时，本实施例中姿态跟踪器安装/拆卸设备5可控制生产线的传动辊的启停，具体工作过程是：棒材通过输送装置输送至棒材的上料端的生产线的传动辊上，首先姿态跟踪器安装/拆卸设备5检测到棒材到达指定位置，姿态跟踪器安装/拆卸设备5控制生产线的传动辊停止，并将姿态跟踪器1贴装在棒材前端的端面上，贴装完成后控制生产线的传动辊启动，生产线的传动辊传输棒材至检测区域。

如图2所示，姿态跟踪器安装/拆卸设备5，包括：姿态跟踪设备支架51、横移导轨52、升降滑台53、升降导轨54以及机械手夹具55；横移导轨52水平设置在姿态跟踪设备支架51上，升降滑台53设置横移导轨52上，可以在横移导轨52上横向滑动，可以使机械手夹具55在水平方向上准确对准将姿态跟踪器1安装/拆卸至棒材端面的位置；在升降滑台53上设置升降导轨54，在升降导轨54上设置机械手夹具55，可以使机械手夹具55在竖直方向上准确对准将姿态跟踪器1安装/拆卸至棒材端面的位置。本实施例实现了姿态跟踪器1的自动化安装及拆卸，节省了人工操作成本，提高了劳动生产率，同时，可以保证姿态跟踪器1安装/拆卸位置的准确度。

进一步地，直线度测量设备3，包括：直线度测量设备支架31、图像采集设备支架33、图像采集设备34；直线度测量设备支架31在水平和竖直方向分别设有图像采集设备支架33，两个所述图像采集设备支架33上分别设有所述图像采集设备34。

具体而言，如图4所示，直线度测量设备支架31设有水平和竖直两个方向的支架，在两个方向的支架上分别设有图像采集设备支架33，两个图像采集设备支架33上设有图像采集设备34，通过水平和竖直两个方向的图像采集设备34，可以连续采集棒材径向的二维信息，再将采集信息发送至数据处理设备。该直线度测量设备3，采用图像处理技术实现对棒材直线度的无接触在线检测，提高了直线度检测的准确度，而且可对矫直工艺的改进优化提供数据支撑和优化建议，提高生产率。

进一步地，直线度测量设备3，还包括：直线度测量电机35、直线度测量导轨36、光源32；直线度测量设备支架31在水平和竖直方向分别设有直线度测量导轨36和直线度测量电机35；两个图像采集设备支架33分别与直线度测量导轨36活动连接，且与直线度测量电机35电连接；直线度测量设备支架31在水平和竖直方向朝向棒材的一端分别设有光源32。

具体而言，如图4所示，直线度测量设备3上还设有直线度测量电机35、直线度测量导轨36、光源32；两个直线度测量导轨36分别设置在直线度测量设备支架31的水平和竖直两个方向的支架上，两个直线度测量导轨36上分别设有图像采集设备支架33，图像采集设备支架33上设有图像采集设备34，图像采集设备支架33可以沿导轨方向滑动，这样可以通过滑动调整图像采集设备34与棒材的相对焦距，可以实现快速对焦，保证采集图像的清晰度。设置光源32是为了在光线不足的环境下提高采光度，从而进一步保证采集图像的清晰度。水平和竖直方向支架上还设有电机35，电机可以控制图像采集设备支架33滑动，可以通过数据处理设备实现远程自动调整图像采集设备34焦距，进一步提高了生产加工效率。

进一步地，直线度测量设备支架31，沿棒材运动方向设有多组水平方向和竖直方向支架，水平和竖直方向支架上分别设有图像采集设备支架33和图像采集设备34。

具体而言，如图3所示，为了提高图像采集效率，沿棒材运动方向设有多组水平方向和竖直方向支架，水平和竖直方向支架上分别设有图像采集设备支架33和图像采集设备34，这样可以在棒材传输至直线度测量设备3时，从棒材轴向的多个位置连续采集棒材的径向二维数据，可以进一步地提高对棒材直线度分析处理的准确度。

进一步地，编码器测速设备2，包括：编码器测速设备支架21、编码器22、计米轮23；编码器测速设备支架21与生产线的传动辊的一侧固定连接；编码器测速设备支架21的两侧分别设有编码器22和计米轮23，编码器22和计米轮23电连接；计米轮23与棒材表面接触。

具体而言，如图5所示，编码器测速设备2包括编码器测速设备支架21、编码器22和计米轮23；编码器测速设备支架21连接在生产线的传动辊上，设置高度要与生产线的传动辊的辊筒高度一致，这样可以保证计米轮23可以与棒材表面相接触。计米轮23安装在编码器22的轴上，计米轮23压在运动棒材的表面上，棒材运动带动计米轮23转动，进而使得编码器22轴转动，编码器22开始采集棒材运动数据，编码器22的作用一方面是棒材运动距离测量，另一方面是触发直线度检测设备工作。

整体有益效果：本实用新型采用姿态跟踪器准确跟踪棒材在运动中的坐标变化，采用直线度测量设备获取棒材的横轴、纵轴图像数据，采用激光、编码器两种方式综合测速，通过综合分析计算，可以精确得出棒材的直线度详细信息，从而实现对弯曲部位的准确矫直。而且，非接触的检测方式不会对棒材表面造成磨损，提高检测精度。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (6)

1.一种棒材直线度在线测量系统，其特征在于，包括：

用于检测棒材运动姿态的姿态跟踪器(1)、用于测量棒材直线度的直线度测量设备(3)、用于检测棒材运动速度并触发所述直线度测量设备(3)工作的编码器测速设备(2)以及用于检测棒材运动速度的激光测速设备(6)；

所述姿态跟踪器(1)安装于棒材上料方向的端面上；

所述编码器测速设备(2)设置于棒材的上料端的生产线的传动辊的一侧；

所述激光测速设备(6)设置于棒材的上料端的生产线的传动辊上；

所述直线度测量设备(3)设置于上料端与下料端之间。

2.根据权利要求1所述的一种棒材直线度在线测量系统，其特征在于，还包括：用于从棒材的端面上安装/拆卸所述姿态跟踪器(1)的姿态跟踪器安装/拆卸设备(5)；

所述姿态跟踪器安装/拆卸设备(5)设于棒材的上料端与下料端；

姿态跟踪器安装/拆卸设备(5)，包括：

姿态跟踪设备支架(51)、横移导轨(52)、升降滑台(53)、升降导轨(54)以及用于安装/拆卸所述姿态跟踪器(1)的机械手夹具(55)；

所述姿态跟踪设备支架(51)由竖直和水平方向支架组成；所述水平方向支架设置于运动棒材的上方；所述横移导轨(52)设置在所述水平方向支架上；所述横移导轨(52)竖直设有所述升降滑台(53)，所述升降滑台(53)与所述横移导轨(52)活动连接；所述升降滑台(53)与所述升降导轨(54)固定连接；所述机械手夹具(55)与所述升降导轨(54)活动连接。

3.根据权利要求1所述的一种棒材直线度在线测量系统，其特征在于，所述直线度测量设备(3)，包括：

直线度测量设备支架(31)、图像采集设备支架(33)、图像采集设备(34)；

所述直线度测量设备支架(31)在水平和竖直方向分别设有所述图像采集设备支架(33)，两个所述图像采集设备支架(33)上分别设有所述图像采集设备(34)。

4.根据权利要求3所述的一种棒材直线度在线测量系统，其特征在于，所述直线度测量设备(3)，还包括：直线度测量电机(35)、直线度测量导轨(36)、光源(32)；

所述直线度测量设备支架(31)在水平和竖直方向分别设有所述直线度测量导轨(36)和直线度测量电机(35)；两个所述图像采集设备支架(33)分别与所述直线度测量导轨(36)活动连接，且与所述直线度测量电机(35)电连接；所述直线度测量设备支架(31)在水平和竖直方向朝向棒材的一端分别设有所述光源(32)。

5.根据权利要求3所述的一种棒材直线度在线测量系统，其特征在于，

所述直线度测量设备支架(31)，沿棒材运动方向设有多组水平方向和竖直方向支架，水平和竖直方向支架上分别设有所述图像采集设备支架(33)和图像采集设备(34)。

6.根据权利要求1所述的一种棒材直线度在线测量系统，其特征在于，所述编码器测速设备(2)，包括：

编码器测速设备支架(21)、编码器(22)、计米轮(23)；

所述编码器测速设备支架(21)与生产线的传动辊的一侧固定连接；所述编码器测速设备支架(21)的两侧分别设有所述编码器(22)和计米轮(23)，编码器(22)和计米轮(23)轴连接；所述计米轮(23)与棒材表面接触。

Images