CN2470785Y

CN2470785Y - 棒料横截面最大线性尺寸光电测量装置

Info

Publication number: CN2470785Y
Application number: CN 01214320
Authority: CN
Inventors: 李先禄; 何长光; 吴键; 曹洋
Original assignee: No 59 Research Institute of China Ordnance Industry
Current assignee: No 59 Research Institute of China Ordnance Industry
Priority date: 2001-02-27
Filing date: 2001-02-27
Publication date: 2002-01-09
Anticipated expiration: 2011-02-27

Abstract

本实用新型涉及一种棒料横截面最大线性尺寸光电测量装置,它由测量机构、驱动控制电路板、逻辑通讯电路板构成;其中测量机构包括外箱体1,前、后压盖2,前、后防尘板3,内箱体4,内方圈5,前、后盖板6,电光源7,会聚透镜8,成像透镜9,光栏10、电荷耦合器件11;驱动控制电路板12由电荷耦合阵列电路、二值化电路、水平方向驱动与滤波放大电路、竖直方向驱动与滤波放大电路构成。本实用新型实现了大直径钢材或大尺寸圆角方钢对角线尺寸的自动、连续、快速、准确的在线测量。

Description

棒料横截面最大线性尺寸光电测量装置

本实用新型涉及一种棒料线性尺寸的光电测量装置，特别一种棒料横截面最大线性尺寸光电测量装置。

对棒料横截面的最大线度尺寸的测量，在静态下可用量程范围适宜的外径千分尺测量，其测量精度一般为±0.02毫米；对于用棒料的复杂形状成形件，尤其是大批量生产的大弹体生产中，大都是在下料前人工测量棒料直径，然后按照一定尺寸进行等长度锯切下料，由于供货棒料弯曲度大，直径和形状的偏差，每批供货棒料的一致性差，加之人为测量误差，致使锯切下的单件毛坯重量误差较大，而且这种检测方式确定下料长度，既浪费材料和工时，也影响后续的精密成形。

本实用新型的目的在于提供一种测量精度高，测量速度快的棒料横截面最大线性尺寸光电测量装置。

本实用新型是这样实现的：一种棒料横截面最大线性尺寸光电测量装置，其特征在于：它由测量机构、驱动控制电路板、逻辑通讯电路板构成；其中测量机构包括外箱体，外箱体的前、后侧板上固定的前、后压盖，前、后压盖的孔内安装的前、后防尘板，外箱体内设的内箱体，内箱体内的内方圈，内方圈上固定的前、后盖板，内箱体的左侧板和下侧板固定的电光源、会聚透镜，内箱体的右侧板和上侧板上固定的成像透镜、光栏、电荷藕合器件；安装在内箱体上方的驱动控制电路板由电荷藕合阵列电路、二值化电路、水平方向驱动与滤波放大电路、竖直方向驱动与滤波放大电路构成，其中电荷藕合阵列电路的输出端与水平方向驱动与滤波放大电路、竖直方向驱动与滤波放大电路的输入端相连，水平方向驱动与滤波放大电路、竖直方向驱动与滤波放大电路的一输出端与固定在内箱体上的逻辑通讯电路板的逻辑通讯电路的输入端相连，另一输出端与二值化电路的输入端相连，二值化电路的输出端与电荷藕合阵列电路的输入端相连。

上述内箱体经其后侧板的定位台阶和后盖板的定位台阶定位固定。

为了减少杂光干扰，上述外箱体内表面有黑漆层；外箱体的左侧板上设置有电缆口；上述前、后防尘板的过孔处有密封圈；上述前、后盖板上有与前、后防尘板过孔相对应的过孔。

上述二值化电路中采用的单片机型号为EM78156；上述逻辑通讯电路的单片机型号为89C51。

本实用新型经固定板固定在锯切机床上即可使用，它集机械、边缘成像技术、电荷藕合光电传感和微电子技术于一体，改变了静态人工棒料线性尺寸接触测量的落后状态，实现了大直径钢材或大尺寸圆角方钢对角线尺寸的自动、连续、快速、准确的在线测量。采用本实用新型，其各项技术指标可达到：

检测频率 100次/秒

检测周期 ≤10毫秒

检测量程 140±5毫米

检测精度 0.028～0.035毫秒

数据传输速度 19200字节/秒

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：

图1、本实用新型的圆钢直径光电测量原理示意图；

图2、本实用新型实施例的结构示意图；

图3、是图2的左视图；

图4、是本实用新型采用的控制电路框图；

图5、是本实用新型采用的电荷藕合阵列电路图；

图6、是本实用新型采用的二值化电路图；

图7、是本实用新型采用的水平方向驱动与滤波放大电路图；

图8、是本实用新型采用的竖直方向驱动与滤波放大电路图；

图9、是本实用新型采用的逻辑通讯电路图；

图10、是本实用新型采用的电荷藕合驱动及二值化输出控制程序框图；

图11、是本实用新型采用的计数与通讯控制程序框图。

图1表述的是本实用新型采用的圆钢直径光电测量原理，其电光源7发出的平行光经会聚透镜8形成一束平行光，照射在待测棒料16的外缘，被照亮的被测棒料16边缘由成像透镜9经孔径光栏10成形在电荷藕合器件11上，从图1还可以看出，两个电荷藕合器件11上都形成了明暗两个部分，其分界线即为工件的边缘之像，通过计算电荷藕合器件11上阴影覆盖的光敏元的个数，便可精确地测量出待测棒料16的直径。

棒料最大线性尺寸D的计算公式：

D＝D0＋(n1＋n2)×S×1/β

式中：S—光敏元的中心距；

n1、n2—分别为两个电荷藕合器件上被阴影覆盖的光敏元数目；

β＝U/V—光学系统的放大率；U—像距 V—物距

上式中，D0、S、β可以事先确定，只需测量出n1和n2，即可计算出棒料最大线性尺寸D之值。

参见图2-4可知：一种棒料横截面最大线性尺寸光电测量装置，其特征在于：它由测量机构、驱动控制电路板、逻辑通讯电路板构成；其中测量机构包括外箱体1，外箱体1的前、后侧板上固定的前、后压盖2，前、后压盖2的孔内安装的前、后防尘板3，外箱体1内设的内箱体4，内箱体4内的内方圈5，内方圈5上固定的前、后盖板6，内箱体4的左侧板和下侧板固定的电光源7、会聚透镜8，内箱体4的右侧板和上侧板上固定的成像透镜9、光栏10、电荷藕合器件11；安装在内箱体4上方的驱动控制电路板12由电荷藕合阵列电路、二值化电路、水平方向驱动与滤波放大电路、竖直方向驱动与滤波放大电路构成，其中电荷藕合阵列电路的输出端与水平方向驱动与滤波放大电路、竖直方向驱动与滤波放大电路的输入端相连，水平方向驱动与滤波放大电路、竖直方向驱动与滤波放大电路的一输出端与固定在内箱体4上的逻辑通讯电路板13的逻辑通讯电路的输入端相连，另一输出端与二值化电路的输入端相连，二值化电路的输出端与电荷藕合阵列电路的输入端相连。

上述内箱体4经其后侧板的定位台阶和后盖板6的定位台阶定位固定。

为了减少杂光干扰，上述外箱体1内表面有黑漆层；外箱体1的左侧板上设置有电缆口14；上述前、后防尘板3的过孔处有密封圈15；上述前、后盖板6上有与前、后防尘板3过孔相对应的过孔。

本实用新型采用的电路图可以从图4至图9清楚得知：其中，图7和图8中的虚线框内分别为水平方向光路和竖直方向光路电荷藕合阵列脉冲驱动电路，虚线框外分别为其两个方向光路的滤波放大电路，图9中虚线的左侧为逻辑电路，右侧为横向尺寸计数及通讯电路。

图5电荷藕合阵列电路输出端的十孔插头P1与图7、图8的水平方向驱动与滤波放大电路、竖直方向驱动与滤波放大电路输入端的十孔插头P1相连，图7、图8的水平方向驱动与滤波放大电路、竖直方向驱动与滤波放大电路的一输出端的四个四孔插头P2与图9逻辑通讯电路的逻辑电路输入端的四个四孔插头P2相连，另一输出端与图6的二值化电路的输入端相连，图6的二值化电路的输出端与图5的电荷藕合阵列电路的输入端相连。

图6二值化电路中采用的单片机型号为EM78156，其作用是对电荷藕合阵列电路输出的并经滤波放大的空间位置信息进行二值化处理，并获得与被测棒料外缘对应的二值化信息，利用此二值化电路信息控制电荷藕合阵列电路的时钟脉冲计数，得到测量值对应的光敏元数n；图9逻辑通讯电路中采用的单片机型号为89C51，其作用主要是控制水平和竖直方向四光路统一工作，采用四光路光敏元数(测量计数值)，计算水平和竖直方向的横向尺寸，并与主控工控机建立通讯联系。

本实用新型采用的电路工作过程如下：图7虚线框内的二个水平方向驱动电路通电后，通过接口十孔插头P1向图5电荷藕合阵列电路提供三组驱动脉冲信号，电荷藕合器件的光敏元阵列受到光照后，输出空间信息脉冲信号Vout，该信号经滤波放大和二值化处理后，此二值化电信号控制电荷藕合电路的时钟脉冲计数，得到与待测棒料横向尺寸对应的光敏元数n，传送到逻辑电路后，送到通讯电路89C51单片机，计算出竖直方向的尺寸，并通过串行通讯口传送给主控工控机；与此同时，图8虚线框内二个竖直方向的驱动电路通电；同样，经电荷藕合器件感光，滤波放大、二值化处理、再到逻辑电路和89C51单片机，得到水平方向的横向尺寸，通过串行口传送给主控工控机，最终测得竖直和水平两个方向横向尺寸的值。

参见图10，该程序功能是产生三组脉冲信号：φtg、φx、φp，驱动电荷藕合器件正常工作，对电荷藕合阵列电路输出的空间信息进行二值化处理，控制电荷藕合阵列电路时钟计数或输出二值化计数(光敏元数n)。

参见图11，该程序在启动测量后，先用φ130标准棒校正标定测量，其后，单片机进行是否测量的指令判断；若进行测量，则将上次测量计数传送给工控机，同时继续测量，并计数，存储累加并将测量计数再次传送给工控机，如此循环反复进行测量、计算、传送计数，从而实现自动、连续、非接触式在线横向最大尺寸的精密测量。

Claims

1、一种棒料横截面最大线性尺寸光电测量装置，其特征在于：它由测量机构、驱动控制电路板、逻辑通讯电路板构成；其中测量机构包括外箱体(1)，外箱体(1)的前、后侧板上固定的前、后压盖(2)，前、后压盖(2)的孔内安装的前、后防尘板(3)，外箱体(1)内设的内箱体(4)，内箱体(4)内的内方圈(5)，内方圈(5)上固定的前、后盖板(6)，内箱体(4)的左侧板和下侧板固定的电光源(7)、会聚透镜(8)，内箱体(4)的右侧板和上侧板上固定的成像透镜(9)、光栏(10)、电荷藕合器件(11)；安装在内箱体(4)上方的驱动控制电路板(12)由电荷藕合阵列电路、二值化电路、水平方向驱动与滤波放大电路、竖直方向驱动与滤波放大电路构成，其中电荷藕合阵列电路的输出端与水平方向驱动与滤波放大电路、竖直方向驱动与滤波放大电路的输入端相连，水平方向驱动与滤波放大电路、竖直方向驱动与滤波放大电路的一输出端与固定在内箱体(4)上的逻辑通讯电路板(13)的逻辑通讯电路的输入端相连，另一输出端与二值化电路的输入端相连，二值化电路的输出端与电荷藕合阵列电路的输入端相连。

2、如权利要求1所述的棒料横截面最大线性尺寸光电测量装置，其特征在于：所述内箱体(4)经其后侧板的定位台阶和后盖板(6)的定位台阶定位固定。

3、如权利要求1所述的棒料横截面最大线性尺寸光电测量装置，其特征在于：所述外箱体(1)内表面有黑漆层；外箱体(1)的左侧板上设置有电缆口(14)；所述前、后防尘板(3)的过孔处有密封圈(15)；所述前、后盖板(6)上有与前、后防尘板(3)过孔相对应的过孔。