DE212015000027U1

DE212015000027U1 - Vorrichtung zur automatischen Erkennung einer digitalen Messlehre

Info

Publication number: DE212015000027U1
Application number: DE212015000027.3U
Authority: DE
Original assignee: Jiangnan University
Current assignee: Jiangnan University
Priority date: 2015-03-24
Filing date: 2015-05-26
Publication date: 2016-07-19
Anticipated expiration: 2025-05-27

Abstract

Vorrichtung zur automatischen Erkennung einer digitalen Messlehre, umfassend eine Werkbank (17), Positionierungsmechanismen (4, 9, 10), Einspannvorrichtungen (2, 3, 15, 16), horizontale Bewegungsmechanismen (11, 12, 13, 14), Gitterskalenkomponenten (5, 6) und einen Computer (1), wobei die Vorrichtung ausgelegt ist, um zur automatischen Erkennung einer digitalen Messlehre ein Verfahren mit den folgenden Schritten auszuführen: (1) Anordnen einer zu erkennenden digitalen Messlehre (7) auf einer Werkbank; Bestimmen der relativen Positionen der digitalen Messlehre (7) und der Werkbank durch drei Positionierungsflächen von Positionierungsmechanismen (4, 9, 10); Einklemmen der digitalen Messlehre (7) mit Hilfe von Einspannvorrichtungen (2, 3, 15, 16), wobei untere und rechte Flächen der Einspannbacken (18) und eine vordere Fläche eines Messschiebers (19) als Positionierungsflächen benutzt werden; Erfassen von Daten zu der Anfangsposition der digitalen Messlehre (7) durch Gitterskalakomponenten (5, 6), Beurteilen der Anfangsposition der digitale Messlehre (7) mittels Datenverarbeitung, Aufzeichnen der Positionskoordinaten und Übertragen der Positionskoordinaten an einen Computer (1); (2) Ruhighalten des Messschiebers (19), Bewegen der Hauptskala (20) zu einem nächsten Erkennungspunkt durch horizontale Bewegungsmechanismen (11, 12, 13, 14) in der axialen Richtung, Anhalten der Bewegung, Aufzeichnen der Verschiebung durch die Gitterskalenkomponenten (5, 6) und Übertragen der Verschiebung an den Computer (1); (3) Wiederholen von Schritt (2), bis die Gitterskalenkomponenten (5, 6) die Daten am letzten eingestellten Erkennungspunkt erfasst haben, womit die Erkennung abgeschlossen ist; (4) Ausführen einer zusammengefassten Verarbeitung und Fehlerkorrektur an den erfassten Gitterskalendaten und den Daten aller Erkennungspunkte, und Beurteilen, ob die zu erkennende digitale Messlehre qualifiziert bzw. geeignet ist oder nicht

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur optischen Erkennung, insbesondere eine Vorrichtung zum Erkennen der Genauigkeit einer digitalen Messlehre.
Beschreibung des Stands der Technik
Das 21. Jahrhundert ist das Informationszeitalter. Die Integration von Informationstechnologie und Fertigungstechnologie ist in der Fertigungstechnik des 21. Jahrhunderts üblich geworden. Die rasche Entwicklung der modernen Wissenschaft und Technik hat Bedingungen für Fortschritt und Entwicklung von Erkennungstechniken geschaffen und hat außerdem immer höhere Anforderungen an die Erkennungstechnik hervorgebracht. Derzeit verwendet der Großteil der heimischen Hersteller ein manuelles Erkennungsverfahren, nämlich segmentierte Erkennung mit einem Metallmessklotz. Aufgrund des hohen Arbeitsaufwands, der geringen Effizienz und der relativ großen künstlichen Fehler haben die herkömmlichen manuellen Erkennungstechniken immer mehr Schwierigkeiten bei der Erfüllung der Anforderungen moderner Produktionsverfahren. Daher werden automatische Instrumente benötigt, um manuelle Erkennungsverfahren zu ersetzen. Diese Instrumente kalibrieren und messen zum einen Messlehren gemäß den geltenden nationalen Mess- und Kalibrationsbestimmungen und messen außerdem jede beliebige Abmessung und Position der Messlehren. Die Instrumente korrigieren automatisch Fehler mithilfe von Mikrocomputern und ermöglichen zugleich eine digitale Anzeige, so dass die Messung besser nachvollziehbar und praktischer ist.
Technische Aufgabe
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist das Reduzieren großer künstlicher Fehler und das Verbessern der Produktionseffizienz. Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur automatischen Erkennung einer digitalen Messlehre bereit, die durch Gitterskalakomponenten Daten an den Erkennungspunkten der digitalen Messlehre zurück an einen Computer übermittelt, die Daten mit den Standardwerten der Erkennungspunkte vergleicht und einen Versatz sämtlicher Erkennungspunkte genau erkennen kann. Das Verfahren und die Vorrichtung zur automatischen Erkennung einer digitalen Messlehre auf der Grundlage des äußerst genauen Gittersensors beheben Nachteile wie hohen Arbeitsaufwand, geringe Effizienz und der große künstliche Fehler in der derzeitigen manuellen Erkennung.
Lösung
Technische Lösung
Um die genannte Aufgabe zu erfüllen, ist die erfindungsgemäß Vorrichtung zur Ausführung eines Verfahrens zur automatischen Erkennung einer digitalen Messlehre ausgelegt, das die folgenden Schritte umfasst:

(1) Anordnen einer zu erkennenden digitalen Messlehre auf einer Werkbank; Bestimmen der relativen Positionen der digitalen Messlehre und der Werkbank durch drei Positionierungsflächen der Positionierungsmechanismen, Einklemmen der digitalen Messlehre mit Einspannvorrichtungen, wobei die untere und rechte Fläche der Backen und die vordere Fläche eines Messschiebers als Positionierungsflächen benutzt werden; Erfassen von Daten zu der Anfangsposition der digitalen Messlehre durch Gitterskalenkomponenten, Beurteilen der Anfangsposition der digitale Messlehre durch Datenverarbeitung, Aufzeichnen der Positionskoordinaten und Übertragen der Positionskoordinaten an einen Computer;
(2) Ruhighalten des Messschiebers, Bewegen der Hauptskala zum nächsten Erkennungspunkt durch horizontale Bewegungsmechanismen in der axialen Richtung, Anhalten der Bewegung, Aufzeichnen der Verschiebung durch die Gitterskalenkomponenten und Übertragen der Verschiebung an den Computer;
(3) Wiederholen von Schritt (2), bis die Gitterskalenkomponenten die Daten am letzten eingestellten Erkennungspunkt erfasst haben, womit die Erkennung abgeschlossen ist;
(4) Ausführen einer zusammengefassten Verarbeitung und Fehlerkorrektur an den erfassten Gitterskalendaten und den Daten aller Erkennungspunkte, und Beurteilen, ob die zu erkennende digitale Messlehre qualifiziert bzw. geeignet ist oder nicht mithilfe des Computers.

Bei der vorstehenden Lösung wird die Verschiebung in Schritt (2) durch Berechnen der Halteposition und der Anfangsposition erlangt.
Die technische Lösung der Vorrichtung zur automatischen Erkennung einer digitalen Messlehre der vorliegenden Erfindung ist wie folgt: Die Vorrichtung zur automatischen Erkennung einer digitalen Messlehre umfasst eine Werkbank, Positionierungsmechanismen, Einspannvorrichtungen, horizontale Bewegungsmechanismen, Gitterskalakomponenten und einen Computer.
Die Positionierungsmechanismen beinhalten einen Positionierungsblock X, einen Positionierungsblock Y und eine bewegliche Plattform; der Positionierungsblock X ist auf einem Trägerrahmen angeordnet und gewährleistet relative Positionen zwischen einem Messschieber und dem Trägerrahmen; der Positionierungsblock Y ist am Endstück einer Hauptskala angeordnet und gewährleistet relative Positionen der Hauptskala, einer Schiebeplattform einer Kugelrollspindel und eines Gitterlesekopfes; der Positionierungsblock Y weist eine Naht mit einer Breite auf, die geringfügig größer als eine Breite einer Tiefensonde an der Mittellinie ist, um zu verhindern, dass die Bewegung der Tiefensonde beeinflusst wird; und die bewegliche Plattform bestimmt die Positionen einer digitale Messlehre in der vertikalen Richtung.
Die Einspannvorrichtungen beinhaltet vier Teile, nämlich eine Einspannvorrichtung A zum Einkemmen der Backen der digitalen Messlehre, eine Einspannvorrichtung B, eine Einspannvorrichtung C zum Einklemmen des Endstücks der Hauptskala und eine Einspannvorrichtung D zum Einklemmen des Messschiebers; die Einspannvorrichtung A, Einspannvorrichtung B und Einspannvorrichtung C gewährleisten den relativen statischen Zustand der Hauptskala, der Schiebeplattform und des Gitterlesekopfes; und die Einspannvorrichtung D ist am Trägerrahmen installiert.
Unter den horizontalen Bewegungsmechanismen ist eine Führungsschiene an der Werkbank installiert; die Kugelrollspindel und ein Motor sind an der Führungsschiene installiert; und die Einspannvorrichtung C ist an der Schiebeplattform installiert.
Unter den Gitterskalakomponenten ist der Gitterlesekopf zusammen mit der Einspannvorrichtung A und der Einspannvorrichtung B durch die bewegliche Plattform fixiert; ein Skalengitter ist an der Werkbank in derselben Linie wie die Führungsschiene installiert; der Motor treibt die Kugelrollspindel zur horizonten Bewegung an, während der Gitterlesekopf sich synchron bewegt; die Gitterskalenkomponenten übertragen die erfassten Daten an den Computer; und der Computer führt eine zusammenfassende Verarbeitung und Fehleranalyse an den Daten aus und beurteilt, ob die zu erkennende digitale Messlehre qualifiziert bzw. geeignet ist oder nicht.
Vorteilhafte Wirkungen der vorliegenden Erfindung
Vorteilhafte Wirkungen
Die vorliegende Erfindung weist die folgenden vorteilhaften Wirkungen auf: Die vorliegende Erfindung löst die Probleme geringer Geschwindigkeit und großer künstlicher Fehler der traditionellen manuellen Erkennung, und erhöht insbesondere durch Verwendung des Gitterlängenmesssystems, die Erkennungsgenauigkeit stark. Daher weist die vorliegende Erfindung die Vorteile hoher Erkennungsgenauigkeit, hoher Geschwindigkeit und einfacher Bedienung auf. Angesichts dieser Vorteile erfüllt die vorliegende Erfindung die Erkennungsanforderungen der digitalen Messlehrenindustrie und weist ein großes Entwicklungspotenzial und viele Anwendungsmöglichkeiten auf.
Kurzbeschreibung der Ansichten der beigefügten Zeichnungen
Beschreibung der Ansichten der beigefügten Zeichnungen
1 ist eine strukturelle Ansicht einer Erkennungsvorrichtung in einer bestimmten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine schematische Ansicht einer mechanischen Struktur eines Positionierungs- und Klemmabschnitts der vorliegenden Erfindung.
3 ist eine strukturelle Ansicht einer digitalen Messlehre, die von der vorliegenden Erfindung erkannt wird.
[Komponenten und Kennzeichnungen in den Zeichnungen]: Computer (1); Einspannvorrichtung A (2); Einspannvorrichtung B (3); bewegliche Plattform (4); Gitterlesekopf (5); Skalengitter (6); zu erkennende digitale Messlehre (7); Trägerrahmen (8); Positionierungsblock X (9); Positionierungsblock Y (10); Führungsschiene (11); Kugelrollspindel (12); Motor (13); Schiebeplattform (14); Einspannvorrichtung C (15); Einspannvorrichtung D (16); Werkbank (17); Backe (18); Noniusskala (19); Hauptskala (20); Tiefensonde (21).
Ausführungsform
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
1 ist eine strukturelle Ansicht einer Erkennungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur automatischen Erkennung einer digitalen Messlehre bereit. Wie in 1 gezeigt, sind horizontale Bewegungsmechanismen, ein Positionierungsblock Y und eine Einspannvorrichtung C in der linken Hälfte angeordnet. Die horizontalen Bewegungsmechanismen beinhalten eine Führungsschiene, eine Kugelrollspindel, einen Motor und eine Schiebeplattform; die Führungsschiene ist an einer Werkbank installiert; und der Motor und die Kugelrollspindel sind durch eine Kupplung verbunden und an der Führungsschiene angeordnet. Wenn der Motor in Betrieb ist, dreht sich somit die Kugelrollspindel, um die Drehung in eine lineare Bewegung umzuwandeln und dadurch die Schiebeplattform bewegend anzutreiben. Der Positionierungsblock Y und die Einspannvorrichtung C sind an der Schiebeplattform installiert; der Positionierungsblock Y gewährleistet die relativen Positionen einer Hauptskala, der Schiebeplattform und eines Gitterlesekopfes; und der Positionierungsblock Y weist einen langen Schlitz in der Mitte auf, um die Beeinflussung der Bewegung einer Tiefensonde zu verhindern. Die Einspannvorrichtung C dient zum Einklemmen des Endstücks der Hauptskala, derart, dass das Endstück während der Bewegung relativ zur Schiebeplattform statisch bleibt.
Der mittlere Teil in 1 ist eine Einspannvorrichtung D der Einspannvorrichtungen, die an einem Trägerrahmen installiert ist. Die Einspannvorrichtung D dient zum Einklemmen des Messschiebers, derart, dass der Messschieber während der Bewegung absolut statisch bleibt.
Wie in 1 gezeigt, sind Gitterskalenkomponenten, eine Einspannvorrichtung A, eine Einspannvorrichtung B und eine bewegliche Plattform in der rechten Hälfte angeordnet. Die Gitterskalenkomponenten beinhalten einen Gitterlesekopf und ein Skalengitter; das Skalengitter ist an der Werkbank fluchtend zur Führungsschiene angeordnet; der Gitterlesekopf ist gemeinsam mit der Einspannvorrichtung A und der Einspannvorrichtung B über die bewegliche Plattform fixiert; die Einspannvorrichtung A und die Einspannvorrichtung B klemmen die Backen der digitalen Messlehre ein und gewährleisten, dass die Verschiebung des Gitterlesekopfes mit derjenigen der Schiebeplattform der Kugelrollspindel während der Bewegung identisch ist.
Die gemäß der vorliegenden Erfindung bereitgestellten Vorrichtungen beinhalten auch einen Computer. Auf der anderen Seite gibt der Computer das Positionssignal des Erkennungspunkts in den Motor ein; und auf der anderen Seite erfasst der Computer direkt die Erkennungsdaten von den Gitterskalakomponenten und vergleicht und analysiert die Ergebnisse. In einem vollständigen Erkennungslauf erfasst der Computer einen Satz Erkennungsdaten vom Gitterlesekopf, analysiert die Fehler dieser Gruppe Erkennungsdaten mittels einer Methode der kleinsten Quadrate und beurteilt, ob die digitale Messlehre qualifiziert bzw. geeignet ist oder nicht.

Claims

Vorrichtung zur automatischen Erkennung einer digitalen Messlehre, umfassend eine Werkbank (17), Positionierungsmechanismen (4, 9, 10), Einspannvorrichtungen (2, 3, 15, 16), horizontale Bewegungsmechanismen (11, 12, 13, 14), Gitterskalenkomponenten (5, 6) und einen Computer (1), wobei die Vorrichtung ausgelegt ist, um zur automatischen Erkennung einer digitalen Messlehre ein Verfahren mit den folgenden Schritten auszuführen: (1) Anordnen einer zu erkennenden digitalen Messlehre (7) auf einer Werkbank; Bestimmen der relativen Positionen der digitalen Messlehre (7) und der Werkbank durch drei Positionierungsflächen von Positionierungsmechanismen (4, 9, 10); Einklemmen der digitalen Messlehre (7) mit Hilfe von Einspannvorrichtungen (2, 3, 15, 16), wobei untere und rechte Flächen der Einspannbacken (18) und eine vordere Fläche eines Messschiebers (19) als Positionierungsflächen benutzt werden; Erfassen von Daten zu der Anfangsposition der digitalen Messlehre (7) durch Gitterskalakomponenten (5, 6), Beurteilen der Anfangsposition der digitale Messlehre (7) mittels Datenverarbeitung, Aufzeichnen der Positionskoordinaten und Übertragen der Positionskoordinaten an einen Computer (1); (2) Ruhighalten des Messschiebers (19), Bewegen der Hauptskala (20) zu einem nächsten Erkennungspunkt durch horizontale Bewegungsmechanismen (11, 12, 13, 14) in der axialen Richtung, Anhalten der Bewegung, Aufzeichnen der Verschiebung durch die Gitterskalenkomponenten (5, 6) und Übertragen der Verschiebung an den Computer (1); (3) Wiederholen von Schritt (2), bis die Gitterskalenkomponenten (5, 6) die Daten am letzten eingestellten Erkennungspunkt erfasst haben, womit die Erkennung abgeschlossen ist; (4) Ausführen einer zusammengefassten Verarbeitung und Fehlerkorrektur an den erfassten Gitterskalendaten und den Daten aller Erkennungspunkte, und Beurteilen, ob die zu erkennende digitale Messlehre qualifiziert bzw. geeignet ist oder nicht
Vorrichtung zur automatischen Erkennung einer digitalen Messlehre nach Anspruch 1, welche weiterhin so ausgelegt ist, dass die Verschiebung in Schritt (2) durch Berechnen der Halteposition und der Anfangsposition erlangt wird.
Vorrichtung zur automatischen Erkennung einer digitalen Messlehre nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Positionierungsmechanismen (4, 9, 10) einen Positionierungsblock X (9), einen Positionierungsblock Y (10) und eine bewegliche bzw. verschiebbare Plattform (4) beinhalten; der Positionierungsblock X (9) an einem Trägerrahmen (8) angeordnet ist und relative Positionen zwischen einem Messschieber (19) und dem Trägerrahmen (8) gewährleistet; der Positionierungsblock Y (10) am Endstück einer Hauptskala (20) angeordnet ist und relative Positionen der Hauptskala (20), einer Schiebeplattform (14) einer Kugelrollspindel und eines Gitterlesekopfes (5) gewährleistet; der Positionierungsblock Y (10) eine Naht mit einer Breite aufweist, die geringfügig größer als eine Breite einer Tiefensonde (21) an der Mittellinie ist, um zu verhindern, dass die Bewegung der Tiefensonde (21) beeinflusst wird; und die bewegliche Plattform (4) Positionen einer digitalen Messlehre (7) in der vertikalen Richtung bestimmt.
Vorrichtung zur automatischen Erkennung einer digitalen Messlehre nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Einspannvorrichtungen (2, 3, 15, 16) vier Teile beinhalten, nämlich eine Einspannvorrichtung A (2) für Klemmbacken (18) der digitalen Messlehre, eine Einspannvorrichtung B (3), eine Einspannvorrichtung C (15) zum Einklemmen des Endstücks der Hauptskala (20) und eine Einspannvorrichtung D (16) zum Einklemmen des Messschiebers (19); wobei die Einspannvorrichtung A (2), die Einspannvorrichtung B (3) und die Einspannvorrichtung C (15) den relativen statischen Zustand der Hauptskala (20), der Schiebeplattform (14) und des Gitterlesekopfes (5) gewährleisten; und die Einspannvorrichtung D (16) am Trägerrahmen (8) angeordnet ist.
Vorrichtung zur automatischen Erkennung einer digitalen Messlehre nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei unter den horizontalen Bewegungsmechanismen (11, 12, 13, 14) eine Führungsschiene (11) an der Werkbank (17) angeordnet ist; die Kugelrollspindel (12) und ein Motor (13) an der Führungsschiene (11) angeordnet sind; und die Einspannvorrichtung C (15) an der Schiebeplattform (14) angeordnet ist.
Vorrichtung zur automatischen Erkennung einer digitalen Messlehre nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei unter den Gitterskalenkomponenten (5, 6) der Gitterlesekopf (5) gemeinsam mit der Einspannvorrichtung A (2) und der Einspannvorrichtung B (3) durch die bewegliche Plattform (4) fixiert ist; ein Skalengitter (6) an der Werkbank (17) in derselben Linie wie die Führungsschiene (11) angeordnet ist; der Motor (13) die Kugelrollspindel (12) zur horizontalen Bewegung antreibt, während der Gitterlesekopf (5) sich synchron bewegt; die Gitterskalenkomponenten (5, 6) die erfassten Daten an den Computer (1) übertragen; und der Computer (1) eine zusammenfassende Verarbeitung und Fehleranalyse an den Daten ausführt und beurteilt, ob die zu erkennende digitale Messlehre qualifiziert bzw. geeignet ist oder nicht.