SI23593A - Enoosni merilni stroj - Google Patents

Abstract

Enoosni merilni stroj rešuje probleme, ki se pojavljajo pri avtomatiziranem merjenju tračnih in togih dolžinskih meril in dolžinskih izdelkov in polizdelkov. Avtomatsko pozicioniranje rešujejo motorji (19), (20) in (21), ki s pomočjo video kamere (10) in računalniškega programa, ki preko krmilnika krmili motorje prestavljajo merjenec (15) po nosilcu (4). Obremenitev merjenca (15) je rešena z ročnim napenjalcem (2) in utežjo ali avtomatski napenjalcem (2), ki vsebuje merilnik sile (17) in motor (18). Zaščita preobremenitve je izvedena preko merilnika sile (17). Avtomatska temperaturna kompenzacija meritev je izvedena s pomočjo temperaturnih senzorjev. S pomočjo motorjev (19) je izvedeno tudi avtomatsko ostrenje slike video kamere (10). Vsi parametri delovanja stroja se izpisujejo na enem ali več računalniških zaslonih (11).

Description

ENOOSNI MERILNI STROJ

Predmet izuma je enoosni merilni stroj, ki sodi v področje merjenja dolžine in se uporablja za kalibracijo, kontrolo in overitev tračnih in togih dolžinskih meril ter preskušanje dolžinskih izdelkov in polizdelkov. Tračna in toga dolžinska merila ter dolžinski izdelki in polizdelki se v nadaljevanju imenujejo merjenci. Kalibracija je niz operacij za ugotavljanje povezave med vrednostmi, ki jih kaže merilni instrument ali merilni sistem, oziroma vrednostmi, ki jih predstavlja opredmetena mera ali referenčni material in pripadajočimi vrednostmi, realiziranimi z etaloni, pod določenimi. Overitve so z zakonom predpisani postopki pregleda merilne opreme. Področja overitve so podrobneje predstavljena v Zakonu o meroslovju. Kontrola je postopek, s katerim se ugotovi in potrdi, da merilo ustreza določenim pravilom, predpisom - nacionalnim ali mednarodnim. Preskušanje se opravi na podlagi zahtev odjemalca, pri čemer odjemalec specificira kaj je potrebno izmeriti.

Znane rešitve enoosnih merilnih strojev obstajajo vendar ne vključujejo avtomatskega pozicioniranja merilnega dela merilnega stroja na razdelek na merjencu, nimajo zmožnosti nastavljanja sile obremenitve merjenca, nimajo zaščite pred preobremenitvijo merjenca in enoosnega merilnega stroja ter ne vsebujejo avtomatske temperaturne kompenzacije meritev. Prenosljivost strojev je slaba.

Naloga in cilj izuma je omogočiti hitrejšo, bolj natančno in točno izvedbo kalibracij, kontrol, overitev tračnih in togih dolžinskih meril ter preskusov dolžinskih izdelkov in polizdelkov. Poleg tega izum rešuje še v prejšnjem odstavku naštete pomanjkljivosti enoosnih merilnih strojev.

Po izumu je tehnični problem rešen z enoosnim merilnim strojem, na katerem se lahko izvaja kalibracijo, kontrolo, overitev tračnih in togih dolžinskih meril ter preskusov dolžinskih izdelkov in polizdelkov tudi v primeru, ko je merjenec daljši od največjega obsega merjenja enoosnega merilnega stroja.

Izum bo opisan z izvedbenimi primeri in slikami, ki prikazujejo:

Slika 1: Enoosni merilni stroj - osnovna verzija Slika 2: Enoosni merilni stroj - polna verzija Slika 3: Detajl nosilca

Slika 1 prikazuje enoosni merilni stroj - osnovna verzija. Na nosilcih 13 je pritrjen nosilec 4, na katerem sta pritrjena vodilo vozička 7 in merilna letev 6. Skupna dolžina nosilca 4, vodila vozička 8 in

-2merilne letve 6 je lahko poljubna. Na vodilo vozička 7 je nameščen voziček 8. Voziček 8 se premika po vodilu vozička 7 v smeri x. Na voziček sta pritrjena video kamera 10 in magnetni enkoder 9. Magnetni enkoder 9 s pomočjo merilne letve 6 omogoča določitev položaja vozička. Na nosilcu 4 so pritrditvena mesta za temperaturne senzorje 5. Temperaturne senzorje 5 je možno namestiti tudi izven samega enoosnega merilnega stroja. Enoosni merilni stroj vsebuje tudi navijalec 14, na katerega se navija merjenec 15 v kolikor je dolžina merjenca večja od dolžine naprave. Merjenec 15 se vpne v sistem za obremenitev merjenca 2, ki je sestavljen iz prijemala 22 za merjenec 15 in uteži 1 s katero reguliramo silo obremenitve merjenca 15. Vodilo kablov 12 preprečuje prezgodnjo obrabo kablov za povezavo sestavnih delov. Rezultati meritev in slika iz video kamere 10 se prikazujejo na enem ali več računalniških zaslonih 11. Video kamera 10 in magnetni enkoder 8 sta povezana na računalnik. Na računalniku se vidi slika iz video kamere 10 in položaj vozička 8, ki ga določata magnetni enkoder 9 in merilna letev 6. Položaj na merjencu 15 se natančno določi s pomočjo slike, ki jo daje video kamera 10. Video kamera 10 vsebuje tudi obroč LED diod, ki skrbijo za osvetlitev merjenca. Nosilec 4 ima tudi eno ali več pritrditvenih mest s katerimi se merjenec 15 fiksira.

Slika 2 prikazuje enoosni merilni stroj - polna verzija. Od osnovne verzije se razlikuje po:

pomik vozička 8 je motoriziran preko polževega vijaka 16, ki ga poganja motor 20, navijalec 14 ima motorni pogon 21, na katerega je pritrjeno prijemalo 22, pomik kamere 10 je motoriziran preko motorjev 19 za pomik v x, y in z smeri, napenjalec 2 je realiziran s pomočjo elektromotorja 18 in merilnika sile 17.

Slika 3 prikazuje detajl nosilca 4. Nosilec 4 vsebuje na zgornji strani v smeri x stopnico 22, kamor se naslovni merjenec 15, s čimer se zagotovi vzporedno vzporednost merjenca 15 glede na nosilec 4 v smeri x.

Motorji 18, 19, 20 in 21 so preko krmilnika povezani na računalnik, ki nadzoruje pomik le teh. Prav tako je na krmilnik povezan sistem za osvetlitev merjenca, ki je pritrjen na video kamero 10. S pomočjo programske opreme se odčita tudi pozicija vozička 8 s pomočjo magnetnega enkoderja 9, ki je priključen na računalnik na USB vrata.

Napenjalec 2 je sestavljen iz prijemala 22 na katerega se obesi utež 1, kar omogoči obremenitev merjenca 15. Napenjalec 2 je lahko sestavljen tudi iz motorja 18, na katerega je priključen silomer 17 in prijemalo 22, kar omogoči zvezno krmiljenje obremenitve merjenca 15. Krmiljenje je izvedeno preko krmilnika in programske opreme na osebnem računalniku.

• ·

-3Osvetlitev merjenca 15 je izvedena z obročem LED diod, ki so pritrjene na voziček 8 na tak način, da je snop svetlobe usmerjen na merjenca 15. Jakost osvetlitve je mogoče spreminjati programsko na osebnem računalniku, ki preko krmilnika regulira jakost osvetlitve.

S pomočjo navijalca 14 lahko ročno ali avtomatsko premikamo merjenec 15. V primeru avtomatske izvedbe navijalec poganja motor 21.

Premik vozička 8 je pri osnovni verziji ročen, pri polni verziji pa je voziček 8 vezan na polžev vijak 16, ki ga poganja motor 20, ki je krmiljen s pomočjo krmilnika in osebnega računalnika. S tem je odpravljena potreba po ročnem pomiku vozička 8 in zagotovljeno avtomatsko pozicioniranje vozička 8. To se izvede tudi s pomočjo video kamere 10 in magnetnega enkoderja 9. Na računalniku teče računalniški program, ki s pomočjo enkoderja 9 in slike iz videokamere 10 ter motorja 20 in polževega vijaka avtomatsko prestavlja voziček na želeno pozicijo na merjencu 15. Voziček se premika po vodilu 7. Povezovalni kabli so zaščiteni z vodilom kabla 12.

Trenutni položaj vozička na vodilu 7 in nosilcu 4 se pridobi s pomočjo magnetnega enkoderja 9, ki odčitava trenutno pozicijo iz merilne letve 6.

Avtomatska temperaturna kompenzacija je izvedena preko temperaturnih senzorjev, ki se lahko pritrdijo na pritrditvena mesta za senzorje 5. Preko enačbe za linearno temperaturno razteznost materiala se vrednost dobljena iz magnetnega enkoderja 9 preračuna na referenčno temperaturo, ki se jo vpiše v računalniški program.

Zaradi različnih dimenzij merjenca 15 kamera 10 omogoča pomik po oseh x, y in z, kar je realizirano z motorji 19. S tem se zagotovi pravi položaj video kamere 10 nad merjencem in fokusirana slika iz video kamere 10.

Vsi podatki delovanja enoosnega merilnega stroja se prikazujejo na enem ali več računalniških zaslonih

11.

Ker ni nujno, da je enoosni merilni stroj preko nosilcev 13 pritrjen v tla, se doseže mobilnost stroja.

Postopkov merjenja dolžine na enoosnem merilnem stroju je več:

« ·

-41 meri se togo dolžinsko merilo, ki ni daljše od enoosnega merilnega stroja oziroma je krajše od največjega obsega merjenja enoosnega merilnega stroja meri se togo dolžinsko merilo, ki je daljše od enoosnega merilnega stroja oziroma je daljše od največjega obsega merjenja enoosnega merilnega stroja meri se tračno dolžinsko merilo, ki ni daljše od enoosnega merilnega stroja oziroma je krajše od največjega obsega merjenja enoosnega merilnega stroja meri se tračno dolžinsko merilo, ki je daljše od enoosnega merilnega stroja oziroma je daljše od največjega obsega merjenja enoosnega merilnega stroja meri se dolžinske izdelke in polizdelke

Postopek 1 velja, ko se meri togo dolžinsko merilo, ki ni daljše od enoosnega merilnega stroja oziroma je krajše od največjega obsega merjenja enoosnega merilnega stroja se merjenec položi na nosilec 4, pri čemer je potrebno paziti, da je naslonjen na stopnico nosilca 4. S pomočjo video kamere 10 se postavi voziček 8 na začetek merjenca 15. V računalniškem programu se to točko določi kot izhodišče. Voziček 8 ročno ali avtomatsko s pomočjo motorja 20 premaknemo na želeno pozicijo na merjencu 15.

S pomočjo magnetnega enkoderja 9 se pridobi razlika vrednosti na magnetnem enkoderju 9 v izhodišču in v trenutni poziciji magnetnega enkoderja 9. Ta vrednost da surovo meritev dolžine, ki se v programski opremi na računalniku popravi na referenčno temperaturo. Referenčna temperatura je temperatura pri kateri se podaja rezultat meritve, ker se dolžina vseh merjencev spreminja s temperaturo. Informacijo o trenutni temperaturi se pridobi s pomočjo temperaturnih senzorjev 5, referenčno temperaturo pa se vpiše v programsko opremo. Postopek se ponavlja, dokler niso izmerjene vse želene točke.

Pri postopkih 2, 3,4 in 5 velja enak popravek surove meritve dolžine na referenčno temperaturo.

Postopek 2 velja, ko se meri togo dolžinsko merilo, ki je daljše od enoosnega merilnega stroja oziroma je daljše od največjega obsega merjenja enoosnega merilnega stroja se merjenec položi na nosilec 4, pri čemer je potrebno paziti, da je naslonjen na stopnico nosilca 4. Prostor, v katerem stoji enoosni merilni stroj mora biti nekoliko daljši kot je merjenec. S pomočjo video kamere 10 se postavi voziček 8 na začetek merjenca 15. V računalniškem programu se to točko določi kot izhodišče. Postopek merjenja je enak kot pri postopku 1 s to razliko, da se meri merjenec po odsekih. Merjenec se med merjenjem prestavlja po nosilcu 4, pri čemer je potrebno prejšnjo merjeno točko določiti kot izhodišče naslednje merjene točke in ponovno s pomočjo video kamere 10 nastaviti voziček 8, izmerjena dolžina pa se sešteva. Voziček 8 ročno ali avtomatsko s pomočjo motorja 20 premaknemo na želeno pozicijo

-5na merjencu 15. S pomočjo magnetnega enkoderja 9 se pridobi razlika vrednosti na magnetnem enkoderju 9 v izhodišču in v trenutni poziciji magnetnega enkoderja 9.

Postopek 3 je enak postopku 1.

Postopek 4 je podoben kot postopek 2. S pomočjo video kamere 10 se postavi voziček 8 na začetek merjenca 15. Pred tem je merjenec potrebno obremeniti s predpisano silo, kar se izvede s pomočjo sistema za obremenitev merjenca 2. Pri enoosnem merilnem stroju - osnovna verzija se merjenec obremeni s pomočjo uteži 1. Za pretvorbo mase uteži 1 v silo se uporablja enačba F = m * g, pri čemer je F sila obremenitve, m je masa uteži 1 in g gravitacijski pospešek. Pri enoosnem merilnem stroju polna verzija se merjenec obremeni s pomočjo motorja 18. Med motorjem 18 in merjencem 15 je merilnik sile 17 s pomočjo katerega se nastavi prava sila obremenitve merjenca. Motor 18 je krmiljen s pomočjo krmilnika in računalnika, kamor se vpiše želeno silo obremenitve. Ujemanje želene sile obremenitve in trenutne sile obremenitve se preverja preko povratne zanke. Ko je merjenec 15 obremenjen, se s pomočjo video kamere 10 postavi voziček 8 na začetek merjenca 15, nato se določi izhodišče. Po izmerjeni naslednji merilni točki se merjenec 15 razbremeni. Potem se merjenec 15 vpne v navijalec 14, kar omogoči avtomatski premik merjenca 15 v naslednjo točko. Po premiku merjenca 15 v naslednjo točko se merjenec 15 ponovno obremeni s pomočjo napenjalca 2. Določi se naslednja merilna točka, kamor se ročno ali avtomatsko prestavi voziček 8. Postopek se ponavlja, dokler ni izmerjen celotni merjenec.

Enoosni merilni stroj po izumu je torej značilen po tem, da je na nosilcih 13 pritrjen nosilec 4, na katerem so vodilo vozička 7, na katerem je voziček 8, na katerem je magnetni enkoder 9 in merilna letev 6, ki sporočata položaj vozička in video kamera 10, ki se lahko premika v oseh (x), (y) in (z), voziček 8 se premika ročno ali preko polževega vijaka 16, ki ga poganja motor 20, ročni navijalec 14, ki skrbi za pomik merjenca 15, ki se ga obremeni preko ročnega napenjalca 2, ki vsebuje prijemalo 22 ali preko napenjalca 2, ki ima motor (18) in merilnik sile 17, ki skrbita za obremenitev merjenca 15, ki se ga lahko premika s pomočjo navijalca 14, ki ima v ročno izvedbo in izvedbo z motorjem 21 in skrbi za pomik merjenca 15, katerega dolžina se temperaturno kompenira s pomočjo temperaturnih senzorjev, ki so priključeni na mesta za temperaturne senzorje 5. Napenjalec 2 merjenca 15 obremeni s pomočjo prijemala 22, na katerega se obesi poljubno utež 1. Na merilnik sile 17 napenjalca 2 je priključen motor 18, na katerega je pritrjeno prijemalo 22 za merjenec 15 in s pomočjo krmilnika in računalnika in povratno-zančne povezave zvezno nastavlja obremenitev merjenca 15.

-6Postopek merjenja dolžine na enoosnem merilnem stroju je značilen po tem, da se s pomočjo video kamere 10 postavi voziček 8 na začetek merjenca 15, ki se ga obremeni s pomočjo napenjalca 2 in se ga premika s pomočjo navijalca 14, hkrati pa se premika voziček 8, ki vsebuje magnetni enkoder 9 in video kamero 10, ki se jo lahko premika po vseh oseh s pomočjo motorja 19 in se vse skupaj premika s pomočjo motorja 20 in polževega vijaka 16, ki omogoča tudi avtomatsko pozicioniranje vozička 8 na merjencu 15, pri čemer se izmerjene vrednosti enkoderja 9 seštevajo med premikanjem merjenca 15 in se prikazujejo na računalniškem zaslonu 11, ki je povezan na računalnik, ki preko krmilnika krmili motorje 18,19, 20 in 21.

Claims (4)

1. Patentni zahtevki

   1. Enoosni merilni stroj, ki se uporablja za kalibracijo, kontrolo in overitev tračnih in togih dolžinskih meril ter preskušanje dolžinskih izdelkov in polizdelkov, označen s tem, da je na nosilcih (13) pritrjen nosilec (4), na katerem so vodilo vozička (7), na katerem je voziček (8), na katerem je magnetni enkoder (9) in merilna letev (6), ki sporočata položaj vozička in video kamera (10), ki se lahko premika v oseh (x), (y) in (z), voziček (8) se premika ročno ali preko polževega vijaka (16), ki ga poganja motor (20), ročni navijalec (14), ki skrbi za pomik merjenca (15), ki se ga obremeni preko ročnega napenjalca (2), ki vsebuje prijemalo (22) ali preko napenjalca (2), ki ima motor (18) in merilnik sile (17), ki skrbita za obremenitev merjenca (15), ki se ga lahko premika s pomočjo navijalca (14), ki ima v ročno izvedbo in izvedbo z motorjem (21) in skrbi za pomik merjenca (15), katerega dolžina se temperaturno kompenira s pomočjo temperaturnih senzorjev, ki so priključeni na mesta za temperaturne senzorje (5).
2. 2. Merilni stroj po zahtevku 1, označen s tem, da napenjalec (2) merjenca (15) obremeni s pomočjo prijemala (22), na katerega se obesi poljubno utež (1).
3. 3. Merilni stroj po zahtevkih 1 in 2, označen s tem, da je na merilnik sile (17) napenjalca (2) priključen motor (18), na katerega je pritrjeno prijemalo (22) za merjenec (15) in s pomočjo krmilnika in računalnika in povratno-zančne povezave zvezno nastavlja obremenitev merjenca (15).
4. 4. Postopek merjenja dolžine na enoosnem merilnem stroju, označen s tem, da se s pomočjo video kamere (10) postavi voziček (8) na začetek merjenca (15), ki se ga obremeni s pomočjo napenjalca (2) in se ga premika s pomočjo navijalca (14), hkrati pa se premika voziček (8), ki vsebuje magnetni enkoder (9) in video kamero (10), ki se jo lahko premika po vseh oseh s pomočjo motorja (19) in se vse skupaj premika s pomočjo motorja (20) in polževega vijaka (16), ki omogoča tudi avtomatsko pozicioniranje vozička (8) na merjencu (15), pri čemer se izmerjene vrednosti enkoderja (9) seštevajo med premikanjem merjenca (15) in se prikazujejo na računalniškem zaslonu (11), ki je povezan na računalnik, ki preko krmilnika krmili motorje (18), (19), (20) in (21).