CN106248192B - 一种光学折射法与位移测定法相互验证的大质量测量装置 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种光学折射法与位移测定法相互验证的大质量测量装置,包括:机架;主梁,所述主梁被支撑在机架上;配衡***,所述配衡***加载于主梁的一端;称量***,所述称量***加载于主梁的另一端;砝码传送***,所述砝码传送***能够将标准砝码或待测砝码运送和加载到称量***中以及从称量***中卸载和运走;以及控制***,所述控制***包括安装在机架中的光学传感器,安装在主梁上的激光位移传感器,显示器,以及与光学传感器、激光位移传感器和显示器电连接的控制单元,其中,控制***能够将通过光学传感器获得的主梁第一位移数据以及通过激光位移传感器获得的主梁第二位移数据相互验证,以准确地测定主梁的实际位移。
Description
技术领域
本申请涉及一种用于测量砝码质量的测量装置。
背景技术
现有技术中已知的砝码测量装置、尤其是用于测量重型砝码的质量比较仪所采用的称重传感器利用惠斯通电桥和杠杆并且通过质量比较法来实现砝码质量的测量。由于惠斯通电桥中的电阻阻值随温度而改变,并且通过杠杆进行放大需要获得准确的杠杆比,因此导致在测量重型砝码质量的过程中,现有技术中的质量比较仪不能得到高准确度的测量结果。
基于上述原因,在现有技术中无法实现对于重量达到500千克的砝码的重复性为0.05克的测量、对于重量达到1000千克的砝码的重复性为0.5克的测量、以及对于重量达到2000千克的砝码的重复性为1克的测量。
发明内容
本申请的目的是解决现有技术中的质量比较仪或机械式天平不能得到高准确度的测量结果的问题。
本申请公开了一种用于测量砝码质量的测量装置,所述测量装置包括:机架;主梁,所述主梁被支撑在机架上;配衡***,所述配衡***加载于主梁的一端;称量***,所述称量***加载于主梁的另一端;砝码传送***,所述砝码传送***能够将标准砝码或待测砝码运送和加载到称量***中以及从称量***中卸载和运走;以及控制***,所述控制***包括安装在机架中的光学传感器,安装在主梁上的激光位移传感器,显示器,以及与光学传感器、激光位移传感器和显示器电连接的控制单元。控制***能够将通过光学传感器获得的主梁第一位移数据以及通过激光位移传感器获得的主梁第二位移数据相互验证,以准确地测定主梁的实际位移。这样做的优点在于,能够避免传统人工读数产生的读数误差,提高砝码测量读数的准确度。
根据本申请的可行实施方式,主梁还包括沿垂直于主梁长度的方向延伸的连杆。连杆的一端固定到主梁底部,另一端伸入到机架中并且接附有标尺,连杆固定到主梁底部,以使得连杆能够随主梁一起摆动。
根据本申请的可行实施方式,标尺包括刻度区域。刻度区域包括相对于标尺的中轴线对称布置的多格刻度。
根据本申请的可行实施方式,光学传感器在机架中布置成使得光学传感器的镜头正对标尺,以读取由主梁的摆动造成的刻度变化以获得主梁第一位移数据,并且将主梁第一位移数据传送到显示器以进行实时显示。
根据本申请的可行实施方式,激光位移传感器能够发射激光。主梁在距主梁中轴线等距处布置有用于反射激光的两个反光板。激光位移传感器在机架上布置成使得每个反光板的正下方存在对应的一个激光位移传感器,用于读取由主梁的摆动造成的激光光束长度变化,并且将反映激光光束长度变化的信号传送到控制单元以获得主梁第二位移数据。
根据本申请的可行实施方式,反光板的中心与主梁中轴线之间的距离为主梁长度的0.1~0.2倍。激光位移传感器与反光板之间的距离为6~10cm。
根据本申请的可行实施方式,主梁长度约为2m。反光板的中心与主梁中轴线之间的距离约为0.3m。激光位移传感器与反光板之间的距离约为10cm。
根据本申请的可行实施方式,刻度区域的长度为4~8cm,刻度的数量为160~200格。
根据本申请的可行实施方式,刻度区域的长度约为4cm,刻度的数量约为160格,每格刻度的间距约为0.25mm。
根据本申请的可行实施方式,待测砝码的形状是立方体或柱体。称量***还包括可拆除的砝码托架。砝码传送***还包括可拆除的砝码支架和砝码托盘。在待测砝码的形状是立方体的情况下,将砝码托架和砝码支架拆除,并且将砝码托盘安装到砝码传送***中,以使得待测砝码能够借助于砝码托盘加载到称量***中。在待测砝码的形状是柱体的情况下,将砝码托盘拆除,并且将砝码托架和砝码支架分别安装到称量***和砝码传送***中,以使得待测砝码能够借助于砝码托架和砝码支架加载到称量***中。这样做的优点是,称量***能够兼容不同形状的待测砝码,扩大了测量装置的可用范围。
附图说明
为了更加透彻地理解本申请的目的和优点,应当结合附图阅读下文中的具体实施方式。在各附图中,相同的附图标记用于相同的部件。
图1是根据本申请的可行实施方式的测量装置的示意图;
图2是图1中的测量装置的机架的立体图;
图3是图1中的测量装置的主梁的示意图;
图4是图1中的测量装置的配衡***的立体图;
图5是图1中的测量装置的称量***的立体图;
图6是图1中的测量装置的砝码传送***的立体图,示出了砝码传送***与称量***的相对位置关系;
图7是图1中的测量装置的控制***的示意图;
图8A和图8B是图7中的控制***的光学传感器的侧视图以及标尺的放大图;以及
图9是图7中的控制***的激光位移传感器的侧视图。
具体实施方式
图1是根据本申请的可行实施方式的测量装置1的示意图。如图所示,测量装置1包括机架100、主梁200、配衡***300、称量***400、砝码传送***500和控制***600。机架100经由主梁200与配衡***300和称量***400连接。
图2是图1中的测量装置1的机架100的立体图。如图所示,机架100包括主梁电机101。机架100能够经由主梁电机101将主梁200升起或放下。在主梁200放置在机架上100的情况下,主梁能够绕主梁中轴线A轻微摆动。
图3是图1中的测量装置1的主梁200的示意图。如图所示,主梁200包括沿垂直于主梁200的方向从主梁200向外延伸的支撑杆201。支撑杆201能够放置在主梁电机101上,以使得主梁200借助于主梁电机101支撑在机架100上。
主梁200还包括沿垂直于主梁200长度的方向延伸的连杆202,连杆202的一端固定到主梁200底部,另一端伸入到机架100中并且接附有标尺203。由于连杆202的一端固定到主梁200底部,因此连杆202能够在主梁200绕主梁中轴线A摆动时随着主梁200一起摆动。
主梁200在距主梁中轴线A等距处布置有两个反光板204。反光板204采用三〇四型不锈钢通过抛光技术打磨制成,用于反射激光。
图4是图1中的测量装置1的配衡***300的立体图。如图所示,配衡***300包括配衡***连接件301、配衡砝码302、配衡砝码架303和配衡电机304。配衡***300借助于配衡***连接件301加载到主梁200上。配衡砝码架303中设置有一个或多个配衡砝码302。配衡砝码架303支撑在配衡电机304上。配衡电机304能够推动配衡砝码架303上下移动,从而能够实现配衡***300的加载和卸载。
图5是图1中的测量装置1的称量***400的立体图。如图所示,称量***400包括称量***连接件401、称量支架402、砝码托架403和称量电机404。称量***400借助于称量***连接件401加载到主梁200上。称量支架402支撑在称量电机404上。称量电机404能够推动称量支架402上下移动,从而实现称量***400的加载和卸载。砝码托架403在顶部具有凹部并且能够根据需要安装在称量***400中或从称量***400中拆除,以适应不同形状的待测砝码。
图6是图1中的测量装置1的砝码传送***500的立体图,示出了砝码传送***与称量***的相对位置关系。如图所示,砝码传送***500包括传送导轨501、传送车502、标准砝码503和待测砝码504。传送导轨501在称量支架402下方延伸。传送车502能够在传送导轨501上滑动,以使得传送车502能够进出称量支架402,从而能够将标准砝码503或待测砝码504运送和加载到称量***400中以及从称量***中卸载和运走。传送车502具有沿滑动方向延伸的中间槽。在待测砝码504的形状为圆柱体的情况下,中间槽能够容纳待测砝码504的一部分。在中间槽两侧布置有在顶部具有凹部并且可拆除的砝码支架505。
待测砝码504的形状通常是长方体或圆柱体。在待测砝码504的形状为圆柱体的情况下,在圆柱体的两个端面中心均配置有垂直向外延伸的支撑柱506。支撑柱506放置在对应的砝码支架505的凹部中以便被运送,从而防止待测砝码504在传送车502滑动期间晃动或跌落。
图7是图1中的测量装置1的控制***600的示意图。如图所示,控制***600包括光学传感器601、激光位移传感器602、控制单元603和显示器604。光学传感器601设置在机架100内部并且能够以图像处理(例如光学折射)的方式测定机架100的位移。如图3所示,激光位移传感器602与主梁中轴线A等距地设置在主梁200的两侧并且能够以激光位移定位的方式测定机架100的位移。
控制单元603与光学传感器601、激光位移传感器603、主梁电机101、配衡电机304和称量电机404电性连接。显示器604连接到控制单元603,用于显示光学传感器601和激光位移传感器602的输出以及测量装置1的其它参数。控制单元603能够控制主梁电机101、配衡电机304、称量电机404和传送车502。
以下参照图6和图7描述将标准砝码503和待测砝码504加载到称量***400中的过程。
在标准砝码503的加载过程中,将砝码托架403和砝码支架505拆除,并且将砝码托盘507安装到传送车502上。首先,将一个或多个标准砝码503放置在传送车502顶部的砝码托盘507中。随后,控制单元603控制传送车502进入到称量支架402中。随后,控制单元603控制称量电机404将称量支架402升起,以使得放置有一个或多个标准砝码503的砝码托盘507从传送车502上落到称量支架402上。随后,控制单元603控制传送车502离开称量支架402。最后,控制单元603控制称量电机404将称量支架402放回原位,以便进行后续操作。
在待测砝码504的加载过程中,在待测砝码504的形状为柱体的情况下,将砝码托盘507拆除,并且将砝码托架403和砝码支架505分别安装到称量支架402和传送车502上。首先,将待测砝码504放置在传送车502顶部的砝码支架505上,以使得待测砝码504的支撑柱506放置在对应的砝码支架505的凹部中。控制单元603控制传送车502进入到称量支架402中,具体是使得支撑柱506移动到砝码托架403上方并且对准砝码托架403的凹部。随后,控制单元603控制称量电机404运转以将称量支架402升起,以使得待测砝码504从传送车502的砝码支架505上落到称量支架402的砝码托架403上。随后,控制单元603控制传送车502离开称量支架402。最后,控制单元603控制称量电机404运转以将称量支架402放回原位,以便进行后续操作。
在待测砝码504的加载过程中,在待测砝码504的形状为立方体的情况下,将砝码托架403和砝码支架505拆除,并且将砝码托盘507安装到传送车502上。首先,将一个或多个待测砝码504放置在传送车502顶部的砝码托盘507中。随后,控制单元603控制传送车502进入到称量支架402中。随后,控制单元603控制称量电机404将称量支架402升起,以使得放置有一个或多个待测砝码504的砝码托盘507从传送车502上落到称量支架402上。随后,控制单元603控制传送车502离开称量支架402。最后,控制单元603控制称量电机404将称量支架402放回原位,以便进行后续操作。
标准砝码503或待测砝码504的卸载过程的步骤顺序与其加载过程相反。
图8A和图8B是图7中的控制***600的光学传感器601的侧视图以及标尺203的放大图。如图所示,标尺203包括长度为4~8cm的刻度区域205。刻度区域205包括相对于标尺203的中轴线对称布置的160~200格的刻度206。为了简洁起见,在图中省略了一部分刻度206。
在可行实施方式中,刻度区域205的长度约为4cm。刻度区域205包括相对于标尺203的中轴线对称布置的约160格的刻度206,每格刻度206的间距约为0.25mm。
光学传感器601在机架100中布置成使得光学传感器601的镜头605正对标尺203,以读取由主梁200的摆动造成的刻度206变化以获得主梁第一位移数据,并且将主梁第一位移数据传送到控制单元603和显示器604以进行实时显示。
图9是图7中的控制***600的激光位移传感器602的侧视图。如图所示,激光位移传感器602能够发射激光。激光位移传感器602在机架100上布置成使得每个反光板204的正下方存在对应的一个激光位移传感器602,用于读取由主梁200的摆动造成的激光光束长度变化以获得主梁第二位移数据,并且将主梁第二位移数据传送到控制单元603和显示器604以进行实时显示。
反光板204的中心与主梁200的中心之间的距离为主梁200长度的0.1~0.2倍。激光位移传感器602与反光板204之间的距离为6~10cm。
在可行实施方式中,主梁200长度约为2m。反光板204的中心与主梁200的中心之间的距离约为0.3m。激光位移传感器602与反光板204之间的距离约为10cm。
控制单元603能够将通过光学传感器601获得的主梁第一位移数据以及通过激光位移传感器602获得的主梁第二位移数据相互验证,以准确地测定主梁200的实际位移。
尽管本申请的实施方式已在上文中被展示和描述,然而,本申请的实施方式不限于所示的细节,因为将会被理解的是,各种省略、改型、替代、以及形式上的改变以及所展示的本申请的实施方式的细节和其操作能够由本领域中的技术人员在不以任何方式背离本申请的实施方式的精神的情况下做出。
Claims (10)
1.一种用于测量砝码质量的测量装置,所述测量装置包括:
机架,
主梁,所述主梁被支撑在机架上,
配衡***,所述配衡***加载于主梁的一端,
称量***,所述称量***加载于主梁的另一端,
砝码传送***,所述砝码传送***能够将标准砝码或待测砝码运送和加载到称量***中以及从称量***中卸载和运走,以及
控制***,所述控制***包括安装在机架中的光学传感器,安装在主梁上的激光位移传感器,显示器,以及与光学传感器、激光位移传感器和显示器电连接的控制单元,
其中,
控制***能够将通过光学传感器获得的主梁第一位移数据以及通过激光位移传感器获得的主梁第二位移数据相互验证,以准确地测定主梁的实际位移。
2.根据权利要求1所述的测量装置,其中,主梁还包括沿垂直于主梁长度的方向延伸的连杆,连杆的一端固定到主梁底部,另一端伸入到机架中并且接附有标尺,连杆固定到主梁底部,以使得连杆能够随主梁一起摆动。
3.根据权利要求2所述的测量装置,其中,标尺包括刻度区域,刻度区域包括相对于标尺的中轴线对称布置的多格刻度。
4.根据权利要求1或2所述的测量装置,其中,光学传感器在机架中布置成使得光学传感器的镜头正对标尺,以读取由主梁的摆动造成的刻度变化以获得主梁第一位移数据,并且将主梁第一位移数据传送到显示器以进行实时显示。
5.根据权利要求1或2所述的测量装置,其中,激光位移传感器能够发射激光,主梁在距主梁中轴线等距处布置有用于反射激光的两个反光板,激光位移传感器在机架上布置成使得每个反光板的正下方存在对应的一个激光位移传感器,用于读取由主梁的摆动造成的激光光束长度变化,并且将反映激光光束长度变化的信号传送到控制单元以获得主梁第二位移数据。
6.根据权利要求5所述的测量装置,其中,反光板的中心与主梁中轴线之间的距离为主梁长度的0.1~0.2倍,激光位移传感器与反光板之间的距离为6~10cm。
7.根据权利要求1或2所述的测量装置,其中,主梁长度约为2m,反光板的中心与主梁中轴线之间的距离约为0.3m,激光位移传感器与反光板之间的距离约为10cm。
8.根据权利要求3所述的测量装置,其中,刻度区域的长度为4~8cm,刻度的数量为160~200格。
9.根据权利要求3所述的测量装置,其中,刻度区域的长度约为4cm,刻度的数量约为160格,每格刻度的间距约为0.25mm。
10.根据权利要求1或2所述的测量装置,其中,
待测砝码的形状是立方体或柱体,
称量***还包括可拆除的砝码托架,
砝码传送***还包括可拆除的砝码支架和砝码托盘,
在待测砝码的形状是立方体的情况下,将砝码托架和砝码支架拆除,并且将砝码托盘安装到砝码传送***中,以使得待测砝码能够借助于砝码托盘加载到称量***中,以及
在待测砝码的形状是柱体的情况下,将砝码托盘拆除,并且将砝码托架和砝码支架分别安装到称量***和砝码传送***中,以使得待测砝码能够借助于砝码托架和砝码支架加载到称量***中。
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