CN116147560B - 一种活性炭滤芯外形尺寸的自动检测装置及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及检测设备技术领域，涉及一种活性炭滤芯外形尺寸的自动检测装置及控制方法。避让气缸解除对杠杆推动，检测板气缸的活塞杆完全伸展开，位移传感器的检测触头抵触在检测面上，弹簧推动杠杆位于杠杆中孔以上的部位，使检测组件绕杠杆中孔转动，使检测辊轮紧靠在活性炭滤芯的外圆柱面上，位移传感器采集数据，提升电缸驱动活性炭滤芯向上平移提升，微动开关的触发杆重新被压紧；直到微动开关的触发杆离开活性炭滤芯的下端面，微动开关产生电信号，提升电缸停止。本发明工作效率高，采集的数据多，可以测量深孔内通用量具不能测量的壁厚尺寸，自动化程度高，能自动分析判断是否合格，防止不合格的活性炭滤芯流入净水机生产车间。

Description

一种活性炭滤芯外形尺寸的自动检测装置及控制方法

技术领域

本发明涉及检测设备技术领域，具体涉及一种活性炭滤芯外形尺寸的自动检测装置及控制方法。

背景技术

活性炭滤芯是圆管状，在净水机中，水完全透过活性炭滤芯的壁，杂质被活性炭材质吸附。活性炭滤芯的壁厚是一项重要指标，如果壁厚尺寸比较大，则水透过时经过的路径比较长，水与活性炭材质接触的时间比较长，水内杂质被吸收得比较完全，反之，如果壁厚尺寸比较小，则水透过时经过的路径比较短，水与活性炭材质接触的时间比较短，水内杂质被吸收得不太完全。在技术文件中对活性炭滤芯一般都做出公差要求，很多生产厂商为了节省活性炭材质，往往把壁厚控制在接近下偏差，这样也是符合要求的；但是有时控制不好，也会低于下偏差，生产出不合格的活性炭滤芯。

活性炭滤芯的长度一般是内孔直径的几倍至十几倍，活性炭滤芯两端部位的壁厚可以通过通用的量具，比如游标卡尺、千分尺进行测量，但是比较靠里的部位，使用通用的量具很难检测。人工通过通用的量具测量，工作效率比较低，采集的数据比较少，只采集两端的壁厚，采集的数据不具有代表性，如果中间部位壁厚不够，则不能被检测到，很可能被当作合格品流入净水机生产车间，销售给下游的饮用水生产企业，生产出不合格的饮用水销售给客户，严重影响消费者身体健康，甚至导致消费者产生严重的疾病。

发明内容

本发明就是针对现有技术存在的上述不足，提供一种活性炭滤芯外形尺寸的自动检测装置及控制方法，本发明的工作效率高，采集的数据多，可以测量深孔内通用量具不能测量的壁厚尺寸，自动化程度比较高，能自动分析判断是否合格，防止不合格的活性炭滤芯流入净水机生产车间，避免净水机生产出不合格的饮用水。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种活性炭滤芯外形尺寸的自动检测装置，包括检测组件和机架；所述检测组件包括杠杆、位移传感器和检测辊轮；所述杠杆沿着竖直方向设置，所述杠杆的中间部位设置有杠杆中孔，所述杠杆中孔通过铰链和机架联接；所述位移传感器固定安装在杠杆的上端，所述检测辊轮通过转动副联接在杠杆的下端，检测辊轮的轴心线水平设置；位移传感器检测触头轴心线与杠杆中孔圆心的距离和检测辊轮轴心线与杠杆中孔圆心的距离相等，都是L=800毫米，即位移传感器检测触头轴心上一点和检测辊轮的圆心绕杠杆中孔摆动的距离相等，方向相反；

本发明还包括滤芯内组件；所述滤芯内组件包括滤芯内杆、芯内气爪和三个外形尺寸相同的撑紧辊，分别是一个第一撑紧辊和两个其余撑紧辊；所述滤芯内杆竖直设置，所述滤芯内杆的上端和机架固定联接；芯内气爪包括芯内气爪缸体和三个芯内气爪爪体，芯内气爪缸体朝上、芯内气爪爪体朝下，芯内气爪的轴心线竖直设置；所述芯内气爪是指SMC（中国）有限公司生产的MHS3-32D型平行开闭型气爪；所述三个撑紧辊分别与三个芯内气爪爪体通过转动副相联，三个撑紧辊的轴心线分别水平设置、高度相同，芯内气爪驱动三个撑紧辊同步相互远离，三个撑紧辊轮缘的背向芯内气爪轴心线的一侧分别压紧活性炭滤芯的内孔表面，芯内气爪的轴心线和活性炭滤芯被撑紧处横截面内圆的轴心线重合；检测辊轮的轴心线和撑紧辊的轴心线高度相同，第一撑紧辊的轴心线和检测辊轮的轴心线平行且隔着活性炭滤芯的壁相对，第一撑紧辊和检测辊轮轮缘的最近间距就是活性炭滤芯在该处的实际壁厚T；

本发明还包括检测板气缸，所述检测板气缸的缸体和机架固定联接，所述检测板气缸的活塞杆末端设置检测面，检测面背向检测板气缸的缸体；检测板气缸的活塞杆完全伸展开时，位移传感器的检测触头抵触在检测面上并检测出数值；

所述机架上设置有弹簧安装孔，本发明还包括弹簧，所述弹簧的一端安装在弹簧安装孔内，所述弹簧的另一端推动杠杆位于杠杆中孔以上的部位，使检测组件绕杠杆中孔转动，使检测辊轮紧靠在活性炭滤芯的外圆柱面上。

本发明还包括提升组件；所述提升组件包括提升气爪和三个提升卡爪；所述提升气爪包括提升气爪缸体和三个提升气爪爪体；提升气爪在芯内气爪的正下方，两者的轴心线重合，提升气爪缸体朝下、提升气爪爪体朝上；所述提升气爪是指SMC（中国）有限公司生产的MHS3-63D型平行开闭型气爪；所述三个提升卡爪分别和三个提升气爪爪体固定联接；所述提升卡爪上设有水平朝上的提升平面和竖直的夹紧面；三个提升气爪爪体的三个提升平面的高度相同，三个夹紧面分别朝向提升气爪的轴心线；活性炭滤芯的下端面放置在三个提升平面上，提升气爪驱动三个夹紧面同步朝提升气爪的轴心线平移，夹紧活性炭滤芯下端的外圆柱面。

本发明还包括伺服电机，所述伺服电机的输出轴与提升气爪缸体固定联接，伺服电机输出轴的轴心线和提升气爪的轴心线重合。

本发明还包括提升电缸，所述提升电缸的壳体和机架固定联接，所述提升电缸的推动杆和伺服电机的外壳固定联接，所述提升电缸驱动伺服电机上下平移。

所述滤芯内组件还包括微动开关，所述微动开关的外壳和芯内气爪缸体固定联接，所述微动开关的触发杆抵触在活性炭滤芯的内壁上，在活性炭滤芯端面处时触发杆离开活性炭滤芯的内壁，弹起并产生电信号。

所述滤芯内组件还包括多个牛眼轴承，所述牛眼轴承分别嵌入滤芯内杆外圆柱面内，牛眼轴承的工作球面露出滤芯内杆外圆柱面；牛眼轴承的工作球面与活性炭滤芯的内壁之间的距离在零至二毫米范围内，会限制活性炭滤芯过度倾斜，它们之间滚动摩擦，在润滑良好的情况下摩擦力很小，不会妨碍活性炭滤芯上下移动和转动。

本发明还包括避让气缸，所述避让气缸的缸体和机架固定联接，所述避让气缸的活塞杆朝向杠杆位于杠杆中孔以上的部位，避让气缸推动杠杆，使检测组件绕杠杆中孔转动，使检测辊轮远离活性炭滤芯的外圆柱面。避让气缸的活塞杆和杠杆并不直接联接，避让气缸的活塞杆推动完成后缩回，就会离开杠杆，不会限制杠杆的运动。

本发明还包括PLC可编程逻辑控制器，所述位移传感器、芯内气爪、微动开关、提升气爪、伺服电机、提升电缸、检测板气缸和避让气缸分别与PLC可编程逻辑控制器电联接。

本发明还包括尺寸校正管；所述尺寸校正管使用钢材制造，是标准模板，其外径尺寸、内径尺寸和长度分别与活性炭滤芯相同，只是其精度比较高，其硬度、耐磨性比活性炭滤芯高很多，可以用来校正尺寸。

本本发明的工作过程是这样的。

1.人工把尺寸校正管放置在三个提升平面上，尺寸校正管的一个端面与提升平面接触，提升电缸驱动提升气爪、提升卡爪、伺服电机和尺寸校正管的组合向上平移提升，使芯内气爪、撑紧辊和微动开关的组合位于尺寸校正管的内孔以内，对尺寸校正管的标准壁厚[T]进行测量，其步骤参照以下步骤2至步骤9。

此时的位移传感器采集的数值定义为零毫米；以此为基准，如果检测辊轮被推动远离芯内气爪的轴心线，则位移传感器的检测触头被压，缩入其壳体内，位移传感器的检测数值为正数；反之，如果检测辊轮朝向芯内气爪的轴心线移动，则位移传感器的检测触头被释放，伸出其壳体，位移传感器的检测数值为负数；

2.人工把活性炭滤芯放置在三个提升平面上、三个夹紧面所包围的空间内，活性炭滤芯的朝下的端面与三个提升平面接触，使未伸展开的芯内气爪、撑紧辊和微动开关位于活性炭滤芯内孔的正上方。

3.提升电缸驱动提升气爪、提升卡爪、伺服电机和活性炭滤芯的组合向上平移提升至行程末端。在此过程中，滤芯内杆和牛眼轴承对活性炭滤芯起导向作用，如果人工放置的位置偏差过大，则会被纠正。

4.提升电缸驱动提升气爪、提升卡爪、伺服电机和活性炭滤芯的组合向下平移600毫米，使芯内气爪、撑紧辊和微动开关的组合位于活性炭滤芯的内孔以内。

5.芯内气爪驱动三个撑紧辊同步相互远离，三个撑紧辊轮缘的背向芯内气爪轴心线的一侧分别压紧活性炭滤芯的内孔表面，芯内气爪的轴心线和活性炭滤芯被撑紧处横截面内圆的轴心线重合；微动开关的触发杆抵触在活性炭滤芯的内壁上，处于被压下的状态。

6.提升电缸驱动提升气爪、提升卡爪、伺服电机和活性炭滤芯的组合向下平移，直到微动开关的触发杆离开活性炭滤芯的上端面，微动开关产生电信号，寻找到位移坐标的起始点，提升电缸停止。

7.避让气缸解除对杠杆推动，所述弹簧推动杠杆位于杠杆中孔以上的部位，使检测组件绕杠杆中孔转动，使检测辊轮朝向活性炭滤芯移动，检测辊轮紧靠在活性炭滤芯的外圆柱面上，检测辊轮遇到阻力不能继续移动，检测辊轮与活性炭滤芯外圆柱面的接触点和第一撑紧辊与活性炭滤芯内圆柱面的接触点之间的距离就是该处活性炭滤芯的实际壁厚T。

8.检测板气缸的活塞杆完全伸展开，位移传感器的检测触头抵触在检测面上。

9.位移传感器开始采集数据，该数据数值就是活性炭滤芯在检测辊轮紧靠点处的实际壁厚T相对于标准壁厚[T]的偏差，即偏差ΔT=T-[T]，实际壁厚T大于标准壁厚[T]时其测量的偏差值ΔT为正数，实际壁厚T等于标准壁厚[T]时其测量的偏差值ΔT为零，实际壁厚T小于标准壁厚[T]时其测量的偏差值ΔT为负数，单位是毫米。

10.以此时检测辊轮沿着活性炭滤芯外表面上的向下方平移位移S为横坐标，以偏差值ΔT为纵坐标，建立平面直角坐标系；提升电缸的驱动位移即为横坐标的数值；

提升电缸驱动提升气爪、提升卡爪、伺服电机和活性炭滤芯的组合向上平移提升，微动开关的触发杆重新被压紧；直到微动开关的触发杆离开活性炭滤芯的下端面，微动开关产生电信号，提升电缸停止。牛眼轴承的工作球面限制活性炭滤芯过度倾斜，防止倾倒。

11.位移传感器停止采集数据。

12.检测板气缸的活塞杆完全收缩，确保位移传感器的检测触头不会抵触在检测面上。

13.避让气缸推动杠杆，杠杆克服弹簧的推力绕杠杆中孔转动，检测辊轮远离活性炭滤芯的外圆柱面。

14.提升气爪驱动三个提升卡爪同步朝提升气爪的轴心线平移，夹紧活性炭滤芯下端的外圆柱面。

15.芯内气爪驱动三个撑紧辊同步相互靠近，三个撑紧辊轮缘分别离开活性炭滤芯的内孔表面。

16.伺服电机驱动提升卡爪和活性炭滤芯的组合转动六十度。

17.再重复五次步骤4至步骤16，共得到六组数据，分别是沿着活性炭滤芯壁上均布的六条竖直检测线检测的壁厚数据。提升卡爪夹在活性炭滤芯上的位置和六条竖直检测线的位置在圆周方向上错开，提升卡爪夹在相邻两条竖直检测线之间的位置，检测辊轮和提升卡爪不会相互干涉。

18.检测板气缸的活塞杆完全收缩，确保位移传感器的检测触头不会抵触在检测面上。

19.避让气缸推动杠杆，杠杆克服弹簧的推力绕杠杆中孔转动，检测辊轮远离活性炭滤芯的外圆柱面。

20.提升电缸驱动提升气爪、提升卡爪、伺服电机和活性炭滤芯的组合向下平移至行程末端，使活性炭滤芯的内孔离开芯内气爪、撑紧辊和微动开关的组合，移动到活性炭滤芯上部。

21.如果ΔT在预设定的[-1，+1]毫米区间范围内，则该活性炭滤芯被判定为合格，否则，有一个数值不在该区间范围内，则该活性炭滤芯被判定为不合格。

22.人工取下活性炭滤芯，根据判定结果分别放入合格或不合格周转筐内。

一种活性炭滤芯外形尺寸的自动控制方法，先由人工把活性炭滤芯放置在提升平面上、三个夹紧面所包围的空间，然后再开启自动程序，自动程序包括如下步骤：

S1.提升电缸向上平移提升至行程末端；

S2.定义整数K，K=1；

S3.提升电缸驱动活性炭滤芯向下平移600毫米；

S4.芯内气爪驱动撑紧辊压紧活性炭滤芯的内孔表面，微动开关的触发杆被压下；

S5.提升电缸驱动活性炭滤芯向下平移；

S6.微动开关产生电信号；

S7.提升电缸停止；

S8.避让气缸解除对杠杆推动；

S9.检测板气缸的活塞杆完全伸展开；

S10.位移传感器开始采集数据；

S11.提升电缸驱动活性炭滤芯向上平移提升，微动开关的触发杆重新被压紧；

S12.微动开关的触发杆离开活性炭滤芯的下端面产生电信号；

S13.提升电缸停止；

S14.位移传感器停止采集数据；

S15.检测板气缸的活塞杆收缩；

S16.避让气缸推动杠杆；

S17.提升气爪驱动提升卡爪夹紧活性炭滤芯下端；

S18.芯内气爪驱动撑紧辊离开活性炭滤芯的内孔表面；

S19.伺服电机驱动活性炭滤芯转动六十度；

S20.把K+1赋值给K；

S21.如果K>6，则执行步骤S22，否则执行步骤S3；

S22.检测板气缸的活塞杆收缩；

S23.避让气缸推动杠杆；

S24.提升电缸驱动活性炭滤芯向下平移至行程末端；

S25.程序结束。

最后再由人工取下活性炭滤芯。

本发明的有益效果是：工作效率高，采集的数据多，可以测量深孔内通用量具不能测量的壁厚尺寸，自动化程度比较高，能自动分析判断是否合格，防止不合格的活性炭滤芯流入净水机生产车间，避免净水机生产出不合格的饮用水。

附图说明

图1是活性炭滤芯的全剖视图；

图2是本发明实施例1的三维结构示意图；

图3是检测组件的正视图；

图4是图2中A处的放大视图；

图5是滤芯内组件的三维结构示意图；

图6是提升组件的三维结构示意图；

图7是提升卡爪的正视图；

图8是本发明实施例1控制***的控制关系示意图；

图9是使用尺寸校正管对本实施例校正零点尺寸的示意图；

图10是竖直检测线与提升卡爪在圆周方向上错开的透视示意图；

图11是偏差值ΔT随着沿一条竖直检测线11的位移S的变化曲线图；

图12是本发明实施例2控制方法的工艺流程示意图。

图中：

1、活性炭滤芯；11、竖直检测线；

2、检测组件；21、杠杆；22、位移传感器；23、检测辊轮；24、杠杆中孔；

3、滤芯内组件；31、滤芯内杆；32、牛眼轴承；33、芯内气爪；331、芯内气爪缸体；332、芯内气爪爪体；341、第一撑紧辊；342、其余撑紧辊；35、微动开关；

4、提升组件；41、提升气爪；411、提升气爪缸体；412、提升气爪爪体；42、提升卡爪；421、提升平面；422、夹紧面；43、伺服电机；44、提升电缸；

5、检测板气缸；51、检测面；6、弹簧；7、避让气缸；

8、机架；81、弹簧安装孔；9、尺寸校正管。

具体实施方式

下面将结合实施例及附图，以外径为130毫米、内径为80毫米、长度为700毫米的大型活性炭滤芯1为例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1，一种活性炭滤芯外形尺寸的自动检测装置，如图1-图11所示，包括检测组件2和机架8；所述检测组件2包括杠杆21、位移传感器22和检测辊轮23；所述杠杆21沿着竖直方向设置，所述杠杆21的中间部位设置有杠杆中孔24，所述杠杆中孔24通过铰链和机架8联接；所述位移传感器22固定安装在杠杆21的上端，所述检测辊轮23通过转动副联接在杠杆21的下端，检测辊轮23的轴心线水平设置；位移传感器22检测触头轴心线与杠杆中孔24圆心的距离和检测辊轮23轴心线与杠杆中孔24圆心的距离相等，都是L=800毫米，即位移传感器22检测触头轴心上一点和检测辊轮23的圆心绕杠杆中孔24摆动的距离相等，方向相反；

如图2和图5所示，本实施例还包括滤芯内组件3；所述滤芯内组件3包括滤芯内杆31、芯内气爪33和三个外形尺寸相同的撑紧辊，分别是一个第一撑紧辊341和两个其余撑紧辊342；所述滤芯内杆31竖直设置，所述滤芯内杆31的上端和机架8固定联接；芯内气爪33包括芯内气爪缸体331和三个芯内气爪爪体332，芯内气爪缸体331朝上、芯内气爪爪体332朝下，芯内气爪33的轴心线竖直设置；所述芯内气爪33是指SMC（中国）有限公司生产的MHS3-32D型平行开闭型气爪；所述三个撑紧辊分别与三个芯内气爪爪体332通过转动副相联，三个撑紧辊的轴心线分别水平设置、高度相同，芯内气爪33驱动三个撑紧辊同步相互远离，三个撑紧辊轮缘的背向芯内气爪33轴心线的一侧分别压紧活性炭滤芯1的内孔表面，芯内气爪33的轴心线和活性炭滤芯1被撑紧处横截面内圆的轴心线重合；检测辊轮23的轴心线和撑紧辊的轴心线高度相同，其中第一撑紧辊341的轴心线和检测辊轮23的轴心线平行且隔着活性炭滤芯1的壁相对，第一撑紧辊341和检测辊轮23轮缘的最近间距就是活性炭滤芯1在该处的实际壁厚T；

如图4所示，本实施例还包括检测板气缸5，所述检测板气缸5的缸体和机架8固定联接，所述检测板气缸5的活塞杆末端设置检测面51，检测面51背向检测板气缸5的缸体；检测板气缸5的活塞杆完全伸展开时，位移传感器22的检测触头抵触在检测面51上并检测出数值；

如图4所示，所述机架8上设置有弹簧安装孔81，本实施例还包括弹簧6，所述弹簧6的一端安装在弹簧安装孔81内，所述弹簧6的另一端推动杠杆21位于杠杆中孔24以上的部位，使检测组件2绕杠杆中孔24转动，使检测辊轮23紧靠在活性炭滤芯1的外圆柱面上。

如图2、图6和图7所示，本实施例还包括提升组件4；所述提升组件4包括提升气爪41和三个提升卡爪42；所述提升气爪41包括提升气爪缸体411和三个提升气爪爪体412；提升气爪41在芯内气爪33的正下方，两者的轴心线重合，提升气爪缸体411朝下、提升气爪爪体412朝上；所述提升气爪41是指SMC（中国）有限公司生产的MHS3-63D型平行开闭型气爪；所述三个提升卡爪42分别和三个提升气爪爪体412固定联接；所述提升卡爪42上设有水平朝上的提升平面421和竖直的夹紧面422；三个提升气爪爪体412的三个提升平面421的高度相同，三个夹紧面422分别朝向提升气爪41的轴心线；活性炭滤芯1的下端面放置在三个提升平面421上，提升气爪41驱动三个夹紧面422同步朝提升气爪41的轴心线平移，夹紧活性炭滤芯1下端的外圆柱面。

本实施例还包括伺服电机43，所述伺服电机43的输出轴与提升气爪缸体411固定联接，伺服电机43输出轴的轴心线和提升气爪41的轴心线重合。

本实施例还包括提升电缸44，所述提升电缸44的壳体和机架8固定联接，所述提升电缸44的推动杆和伺服电机43的外壳固定联接，所述提升电缸44驱动伺服电机43上下平移。

如图5所示，所述滤芯内组件3还包括微动开关35，所述微动开关35的外壳和芯内气爪缸体331固定联接，所述微动开关35的触发杆抵触在活性炭滤芯1的内壁上，在活性炭滤芯1端面处时触发杆离开活性炭滤芯1的内壁并产生电信号。

所述滤芯内组件3还包括多个牛眼轴承32，所述牛眼轴承32分别嵌入滤芯内杆31外圆柱面内，牛眼轴承32的工作球面露出滤芯内杆31外圆柱面；牛眼轴承32的工作球面与活性炭滤芯1的内壁之间的距离在零至二毫米范围内，会限制活性炭滤芯1过度倾斜，它们之间滚动摩擦，摩擦力很小，不会妨碍活性炭滤芯1上下移动和转动，也不会对活性炭滤芯1的定位。

如图4所示，本实施例还包括避让气缸7，所述避让气缸7的缸体和机架固定联接，所述避让气缸7的活塞杆朝向杠杆21位于杠杆中孔24以上的部位，避让气缸7推动杠杆21，使检测组件2绕杠杆中孔24转动，使检测辊轮23远离活性炭滤芯1的外圆柱面。避让气缸7的活塞杆和杠杆21并不直接联接，避让气缸7的活塞杆推动完成后缩回，就会离开杠杆21，不会限制杠杆21的运动。

如图8所示，本实施例还包括PLC可编程逻辑控制器，所述位移传感器22、芯内气爪33、微动开关35、提升气爪41、伺服电机43、提升电缸44、检测板气缸5和避让气缸7分别与PLC可编程逻辑控制器电联接。

如图9所示，本实施例还包括尺寸校正管9；所述尺寸校正管9使用钢材制造，是标准模板，其外径尺寸、内径尺寸和长度分别与活性炭滤芯相同，只是其精度比较高，其硬度、耐磨性比活性炭滤芯1高很多，可以用来校正尺寸。

本实施例的工作过程是这样的。

1.人工把尺寸校正管9放置在三个提升平面421上，尺寸校正管9的一个端面与提升平面421接触，提升电缸44驱动提升气爪41、提升卡爪42、伺服电机43和尺寸校正管9的组合向上平移提升，使芯内气爪33、撑紧辊和微动开关35的组合位于尺寸校正管9的内孔以内，对尺寸校正管9的标准壁厚[T]进行测量，其步骤参照以下步骤2至步骤9。

此时的位移传感器22采集的数值定义为零毫米；以此为基准，如果检测辊轮23被推动远离芯内气爪33的轴心线，则位移传感器22的检测触头被压，缩入其壳体内，位移传感器22的检测数值为正数；反之，如果检测辊轮23朝向芯内气爪33的轴心线移动，则位移传感器22的检测触头被释放，伸出其壳体，位移传感器22的检测数值为负数；

2.人工把活性炭滤芯1放置在三个提升平面421上、三个夹紧面422所包围的空间内，活性炭滤芯1的朝下的端面与三个提升平面421接触，使未伸展开的芯内气爪33、撑紧辊和微动开关35位于活性炭滤芯1内孔的正上方。

3.提升电缸44驱动提升气爪41、提升卡爪42、伺服电机43和活性炭滤芯1的组合向上平移提升至行程末端。在此过程中，滤芯内杆31和牛眼轴承32对活性炭滤芯1起导向作用，如果人工放置的位置偏差过大，则会被纠正。

4.提升电缸44驱动提升气爪41、提升卡爪42、伺服电机43和活性炭滤芯1的组合向下平移600毫米，使芯内气爪33、撑紧辊和微动开关35的组合位于活性炭滤芯1的内孔以内。

5.芯内气爪33驱动三个撑紧辊同步相互远离，三个撑紧辊轮缘的背向芯内气爪33轴心线的一侧分别压紧活性炭滤芯1的内孔表面，芯内气爪33的轴心线和活性炭滤芯1被撑紧处横截面内圆的轴心线重合；微动开关35的触发杆抵触在活性炭滤芯1的内壁上，处于被压下的状态。

6.提升电缸44驱动提升气爪41、提升卡爪42、伺服电机43和活性炭滤芯1的组合向下平移，直到微动开关35的触发杆离开活性炭滤芯1的上端面，微动开关35产生电信号，寻找到位移坐标的起始点，提升电缸44停止。

7.避让气缸7解除对杠杆21推动，所述弹簧6推动杠杆21位于杠杆中孔24以上的部位，使检测组件2绕杠杆中孔24转动，使检测辊轮23朝向活性炭滤芯1移动，检测辊轮23紧靠在活性炭滤芯1的外圆柱面上，检测辊轮23遇到阻力不能继续移动，检测辊轮23与活性炭滤芯1外圆柱面的接触点和与之相对的第一撑紧辊341与活性炭滤芯1内圆柱面的接触点之间的距离就是该处活性炭滤芯1的实际壁厚T。

8.检测板气缸5的活塞杆完全伸展开，位移传感器22的检测触头抵触在检测面51上。

9.位移传感器22开始采集数据，该数据数值就是活性炭滤芯1在检测辊轮23紧靠点处的实际壁厚T相对于标准壁厚[T]的偏差，即偏差ΔT=T-[T]，实际壁厚T大于标准壁厚[T]时其测量的偏差值ΔT为正数，实际壁厚T等于标准壁厚[T]时其测量的偏差值ΔT为零，实际壁厚T小于标准壁厚[T]时其测量的偏差值ΔT为负数，单位是毫米。

10.以此时检测辊轮23沿着活性炭滤芯1外表面上一条竖直检测线11向下方平移的位移S为横坐标，以偏差值ΔT为纵坐标，建立平面直角坐标系，如图11所示是偏差值ΔT随着沿一条竖直检测线11的位移S的变化曲线图；提升电缸44的驱动位移即为横坐标的数值；

提升电缸44驱动提升气爪41、提升卡爪42、伺服电机43和活性炭滤芯1的组合向上平移提升，微动开关35的触发杆重新被压紧；直到微动开关35的触发杆离开活性炭滤芯1的下端面，微动开关35产生电信号，提升电缸44停止。牛眼轴承32的工作球面限制活性炭滤芯1过度倾斜，防止倾倒。

三个撑紧辊的轴心位置是固定的，在芯内气爪33的撑紧力作用下，芯内气爪33的轴心线和活性炭滤芯1被撑紧处横截面内圆的轴心线重合，撑紧辊对活性炭滤芯1内圆表面的压力沿着半径方向的正压力，如果沿着竖直检测线11的活性炭滤芯1内壁曲面轮廓有偏差，则随着活性炭滤芯1向上移动在第一撑紧辊341处有平行于活性炭滤芯1半径方向的起伏变动；牛眼轴承32和夹紧面422都不会限制它移动；

第一撑紧辊341和检测辊轮23隔着活性炭滤芯1的壁相对，所述弹簧6推动杠杆21位于杠杆中孔24以上的部位，使检测组件2绕杠杆中孔24小幅度转动，使检测辊轮23紧靠在活性炭滤芯1的外圆柱面上，如果活性炭滤芯1的壁厚沿着竖直检测线11有变化，就会表现为检测辊轮23沿着竖直检测线11起伏。总之位移传感器22采集的数据就是实际壁厚T相对于标准壁厚[T]的偏差值。

11.位移传感器22停止采集数据。

12.检测板气缸5的活塞杆完全收缩，确保位移传感器22的检测触头不会抵触在检测面51上。

13.避让气缸7推动杠杆21，杠杆21克服弹簧6的推力绕杠杆中孔24转动，检测辊轮23远离活性炭滤芯1的外圆柱面。

14.提升气爪41驱动三个提升卡爪42同步朝提升气爪41的轴心线平移，夹紧活性炭滤芯1下端的外圆柱面。

15.芯内气爪33驱动三个撑紧辊同步相互靠近，三个撑紧辊轮缘分别离开活性炭滤芯1的内孔表面。

16.伺服电机43驱动提升卡爪42和活性炭滤芯1的组合转动六十度。

17.再重复五次步骤4至步骤16，共得到六组数据，分别是沿着活性炭滤芯1壁上均布的六条竖直检测线11检测的壁厚数据。提升卡爪42夹在活性炭滤芯1上的位置和六条竖直检测线11的位置在圆周方向上错开，提升卡爪42夹在相邻两条竖直检测线11之间的位置，如图10所示，检测辊轮23和提升卡爪42不会相互干涉。

18.检测板气缸5的活塞杆完全收缩，确保位移传感器22的检测触头不会抵触在检测面51上。

19.避让气缸7推动杠杆21，杠杆21克服弹簧6的推力绕杠杆中孔24转动，检测辊轮23远离活性炭滤芯1的外圆柱面。

20.提升电缸44驱动提升气爪41、提升卡爪42、伺服电机43和活性炭滤芯1的组合向下平移至行程末端，使活性炭滤芯1的内孔离开芯内气爪33、撑紧辊和微动开关35的组合，移动到活性炭滤芯1上部。

21.如果ΔT在预设定的[-1，+1]毫米区间范围内，则该活性炭滤芯1被判定为合格，否则，有一个数值不在该区间范围内，则该活性炭滤芯1被判定为不合格。

22.人工取下活性炭滤芯1，根据判定结果分别放入合格或不合格周转筐内。

实施例2，一种活性炭滤芯外形尺寸的自动控制方法，如图12所示，先由人工把活性炭滤芯1放置在提升平面421上、三个夹紧面422所包围的空间，然后再开启自动程序，自动程序包括如下步骤：

S1.提升电缸44向上平移提升至行程末端；

S2.定义整数K，K=1；

S3.提升电缸44驱动活性炭滤芯1向下平移600毫米；

S4.芯内气爪33驱动撑紧辊压紧活性炭滤芯1的内孔表面，微动开关35的触发杆被压下；

S5.提升电缸44驱动活性炭滤芯1向下平移；

S6.微动开关35产生电信号；

S7.提升电缸44停止；

S8.避让气缸7解除对杠杆21推动；

S9.检测板气缸5的活塞杆完全伸展开；

S10.位移传感器22开始采集数据；

S11.提升电缸44驱动活性炭滤芯1向上平移提升，微动开关35的触发杆重新被压紧；

S12.微动开关35的触发杆离开活性炭滤芯1的下端面产生电信号；

S13.提升电缸44停止；

S14.位移传感器22停止采集数据；

S15.检测板气缸5的活塞杆收缩；

S16.避让气缸7推动杠杆21；

S17.提升气爪41驱动提升卡爪42夹紧活性炭滤芯1下端；

S18.芯内气爪33驱动撑紧辊离开活性炭滤芯1的内孔表面；

S19.伺服电机43驱动活性炭滤芯1转动六十度；

S20.把K+1赋值给K；

S21.如果K>6，则执行步骤S22，否则执行步骤S3；

S22.检测板气缸5的活塞杆收缩；

S23.避让气缸7推动杠杆21；

S24.提升电缸44驱动活性炭滤芯1向下平移至行程末端；

S25.程序结束。

最后再由人工取下活性炭滤芯1。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种活性炭滤芯外形尺寸的自动检测装置，包括检测组件（2）和机架（8）；其特征在于：所述检测组件（2）包括杠杆（21）、位移传感器（22）和检测辊轮（23）；所述杠杆（21）沿着竖直方向设置，所述杠杆（21）的中间部位设置有杠杆中孔（24），所述杠杆中孔（24）通过铰链和机架（8）联接；所述位移传感器（22）固定安装在杠杆（21）的上端，所述检测辊轮（23）通过转动副联接在杠杆（21）的下端，检测辊轮（23）的轴心线水平设置；位移传感器（22）检测触头轴心线与杠杆中孔（24）圆心的距离和检测辊轮（23）轴心线与杠杆中孔（24）圆心的距离相等；

还包括滤芯内组件（3）；所述滤芯内组件（3）包括滤芯内杆（31）、芯内气爪（33）和三个外形尺寸相同的撑紧辊，分别是一个第一撑紧辊（341）和两个其余撑紧辊（342）；所述滤芯内杆（31）竖直设置，所述滤芯内杆（31）的上端和机架（8）固定联接；芯内气爪（33）包括芯内气爪缸体（331）和三个芯内气爪爪体（332），芯内气爪缸体（331）朝上、芯内气爪爪体（332）朝下，芯内气爪（33）的轴心线竖直设置；所述三个撑紧辊分别与三个芯内气爪爪体（332）通过转动副相联，三个撑紧辊的轴心线分别水平设置、高度相同，芯内气爪（33）驱动三个撑紧辊同步相互远离，三个撑紧辊轮缘的背向芯内气爪（33）轴心线的一侧分别压紧活性炭滤芯（1）的内孔表面；检测辊轮（23）的轴心线和撑紧辊的轴心线高度相同，第一撑紧辊（341）的轴心线和检测辊轮（23）的轴心线平行且隔着活性炭滤芯（1）的壁相对，第一撑紧辊（341）和检测辊轮（23）轮缘的最近间距就是活性炭滤芯（1）在该处的实际壁厚T；

还包括检测板气缸（5），所述检测板气缸（5）的缸体和机架（8）固定联接，所述检测板气缸（5）的活塞杆末端设置检测面（51），检测面（51）背向检测板气缸（5）的缸体；检测板气缸（5）的活塞杆完全伸展开时，位移传感器（22）的检测触头抵触在检测面（51）上并检测出数值；

所述机架（8）上设置有弹簧安装孔（81），还包括弹簧（6），所述弹簧（6）的一端安装在弹簧安装孔（81）内，所述弹簧（6）的另一端推动杠杆（21）位于杠杆中孔（24）以上的部位，使检测组件（2）绕杠杆中孔（24）转动，使检测辊轮（23）紧靠在活性炭滤芯（1）的外圆柱面上。

2.如权利要求1所述的一种活性炭滤芯外形尺寸的自动检测装置，其特征在于：还包括提升组件（4）；所述提升组件（4）包括提升气爪（41）和三个提升卡爪（42）；所述提升气爪（41）包括提升气爪缸体（411）和三个提升气爪爪体（412）；提升气爪（41）在芯内气爪（33）的正下方，两者的轴心线重合，提升气爪缸体（411）朝下、提升气爪爪体（412）朝上；所述三个提升卡爪（42）分别和三个提升气爪爪体（412）固定联接；所述提升卡爪（42）上设有水平朝上的提升平面（421）和竖直的夹紧面（422）；三个提升气爪爪体（412）的三个提升平面（421）的高度相同，三个夹紧面（422）分别朝向提升气爪（41）的轴心线；活性炭滤芯（1）的下端面放置在三个提升平面（421）上，提升气爪（41）驱动三个夹紧面（422）同步朝提升气爪（41）的轴心线平移，夹紧活性炭滤芯（1）下端的外圆柱面。

3.如权利要求2所述的一种活性炭滤芯外形尺寸的自动检测装置，其特征在于：还包括伺服电机（43），所述伺服电机（43）的输出轴与提升气爪缸体（411）固定联接，伺服电机（43）输出轴的轴心线和提升气爪（41）的轴心线重合。

4.如权利要求3所述的一种活性炭滤芯外形尺寸的自动检测装置，其特征在于：还包括提升电缸（44），所述提升电缸（44）的壳体和机架（8）固定联接，所述提升电缸（44）的推动杆和伺服电机（43）的外壳固定联接，所述提升电缸（44）驱动伺服电机（43）上下平移。

5.如权利要求4所述的一种活性炭滤芯外形尺寸的自动检测装置，其特征在于：所述滤芯内组件（3）还包括微动开关（35），所述微动开关（35）的外壳和芯内气爪缸体（331）固定联接，所述微动开关（35）的触发杆抵触在活性炭滤芯（1）的内壁上，在活性炭滤芯（1）端面处时触发杆离开活性炭滤芯（1）的内壁并产生电信号。

6.如权利要求5所述的一种活性炭滤芯外形尺寸的自动检测装置，其特征在于：所述滤芯内组件（3）还包括多个牛眼轴承（32），所述牛眼轴承（32）分别嵌入滤芯内杆（31）外圆柱面内，牛眼轴承（32）的工作球面露出滤芯内杆（31）外圆柱面。

7.如权利要求6所述的一种活性炭滤芯外形尺寸的自动检测装置，其特征在于：还包括避让气缸（7），所述避让气缸（7）的缸体和机架固定联接，所述避让气缸（7）的活塞杆朝向杠杆（21）位于杠杆中孔（24）以上的部位，避让气缸（7）推动杠杆（21），使检测组件（2）绕杠杆中孔（24）转动，使检测辊轮（23）远离活性炭滤芯（1）的外圆柱面。

8.如权利要求7所述的一种活性炭滤芯外形尺寸的自动检测装置，其特征在于：还包括PLC可编程逻辑控制器，所述位移传感器（22）、芯内气爪（33）、微动开关（35）、提升气爪（41）、伺服电机（43）、提升电缸（44）、检测板气缸（5）和避让气缸（7）分别与PLC可编程逻辑控制器电联接。

9.如权利要求8所述的一种活性炭滤芯外形尺寸的自动检测装置，其特征在于：还包括尺寸校正管（9）；所述尺寸校正管（9）使用钢材制造，其外径尺寸、内径尺寸和长度分别与活性炭滤芯（1）相同。

10.如权利要求9所述的一种活性炭滤芯外形尺寸的自动检测装置的检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1.提升电缸（44）向上平移提升至行程末端；

S2.定义整数K，K=1；

S3.提升电缸（44）驱动活性炭滤芯（1）向下平移600毫米；

S4.芯内气爪（33）驱动撑紧辊压紧活性炭滤芯（1）的内孔表面，微动开关（35）的触发杆被压下；

S5.提升电缸（44）驱动活性炭滤芯（1）向下平移；

S6.微动开关（35）产生电信号；

S7.提升电缸（44）停止；

S8.避让气缸（7）解除对杠杆（21）推动；

S9.检测板气缸（5）的活塞杆完全伸展开；

S10.位移传感器（22）开始采集数据；

S11.提升电缸（44）驱动活性炭滤芯（1）向上平移提升，微动开关（35）的触发杆重新被压紧；

S12.微动开关（35）的触发杆离开活性炭滤芯（1）的下端面产生电信号；

S13.提升电缸（44）停止；

S14.位移传感器（22）停止采集数据；

S15.检测板气缸（5）的活塞杆收缩；

S16.避让气缸（7）推动杠杆（21）；

S17.提升气爪（41）驱动提升卡爪（42）夹紧活性炭滤芯（1）下端；

S18.芯内气爪（33）驱动撑紧辊离开活性炭滤芯（1）的内孔表面；

S19.伺服电机（43）驱动活性炭滤芯（1）转动六十度；

S20.把K+1赋值给K；

S21.如果K>6，则执行步骤S22，否则执行步骤S3；

S22.检测板气缸（5）的活塞杆收缩；

S23.避让气缸（7）推动杠杆（21）；

S24.提升电缸（44）驱动活性炭滤芯（1）向下平移至行程末端；

S25.程序结束。

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