CN203433014U - 仪表机芯平衡精密自动调节装置 - Google Patents

Abstract

一种仪表机芯平衡精密自动调节装置，包括机架、机芯动作模块、图像传感器检测模块、微质量调节模块、计算机和主控制器，机芯动作模块控制夹具及机芯旋转，图像传感器检测机芯中指针角度，微质量调节模块中包括喷胶阀和运动机构。利用喷胶阀对机芯喷胶，实现机芯的平衡调节，喷胶阀与机芯不接触，防止了喷胶过程中对机芯的干扰损坏，利用图像传感器实时测量仪表指针的角度并反馈到计算机，由计算机计算喷胶量和喷胶位置，再利用主控制器控制喷胶动作。本实用新型实现了仪表平衡的自动精密调节，仪表平衡误差可调整到不超过0.05°，且一致性好，生产效率高，产品质量稳定。

Description

仪表机芯平衡精密自动调节装置

技术领域:

本实用新型涉及机械领域，尤其涉及电测量仪表的生产装配技术，特别是一种仪表机芯平衡精密自动调节装置。

背景技术:

现有技术中，电测量模拟仪表中的机芯平衡靠人工进行调节。操作人员通过肉眼判断调节的方向和程度，然后通过电烙铁在机芯上加锡或减锡来作往复调整，整个过程繁琐复杂，可控性极差，其准确度依赖于各个员工的视觉、熟练度。并且，由于人工操作过程较长且不可控，经常损坏仪表机芯的其他部位，如指针，轴尖等，造成仪表呆滞卡针。返修率高、稳定性差，需要花费大量的人力物力来纠正，生产成本高，效率较低，且产品质量不稳定。

发明内容：

本实用新型的目的在于提供一种仪表机芯平衡精密自动调节装置，所述的这种仪表机芯平衡精密自动调节装置要解决现有技术中电测量仪表中机芯平衡过程繁琐复杂、可控性差、误差大的技术问题。

本实用新型的这种仪表机芯平衡精密自动调节装置，包括机架、机芯动作模块、图像传感器检测模块、微质量调节模块、计算机和主控制器，其中，所述的机芯动作模块包括敲击驱动件、敲击锤、固定板、旋转机构和夹持机构，所述的固定板设置在所述的机架上，所述的旋转机构设置在固定板上，所述的夹持机构设置在旋转机构上，所述的敲击驱动件设置在固定板上，所述的敲击锤与敲击驱动件连接，所述的图像传感器检测模块包括一个二维运动平台和一个图像传感器，所述的图像传感器与所述的二维运动平台相连，图像传感器通过信号线与所述的计算机连接，所述的微质量调节模块包括一个喷胶阀、一个喷胶控制器、一个点光源和一个运动机构，所述的喷胶控制器和运动机构均设置在机架上，所述的喷胶阀和点光源均设置在运动机构中，喷胶阀和点光源的控制端各自通过导线与所述的喷胶控制器连接，喷胶控制器、运动机构的控制端、敲击驱动件的控制端、旋转机构的控制端均各自通过导线与所述的主控制器连接，主控制器通过信号缆线与计算机连接。

进一步的，所述的夹持机构包括开夹气缸、夹紧弹簧和夹头，所述的旋转机构包括步进电机和转盘，所述的夹头包括一个钳形构件，所述的夹紧弹簧连接在所述的钳形构件中，夹紧弹簧和夹头均设置在所述的转盘上，所述的开夹气缸设置在固定板上，开夹气缸的活塞杆上连接有一个连杆，所述的连杆的一端与钳形构件相邻，转盘通过联轴器与所述的步进电机的输出轴连接，步进电机设置在固定板上，所述的敲击锤设置在转盘的转动平面中并位于转盘的旋转圆周外，敲击驱动件由敲击气缸或者电磁铁构成，开夹气缸的控制端通过导线与主控制器连接。

进一步的，所述的二维运动平台包括垂直导轨、垂直运动步进电机、水平导轨和水平运动步进电机，所述的水平导轨设置在机架中，所述的水平运动步进电机设置在水平导轨的端部，水平导轨上设置有一个第一滑台，水平运动步进电机通过一个第一传动机构与所述的第一滑台连接，所述的垂直导轨设置在第一滑台上，所述的垂直运动步进电机设置在垂直导轨的端部，垂直导轨上设有第二滑台，垂直运动步进电机通过一个第二传动机构与所述的第二滑台连接，图像传感器设置在第二滑台上。

进一步的，所述的运动机构包括水平运动丝杠、伺服电机、转台、转台动作气缸、高度调节步进电机、垂直滑轨和垂直丝杆，所述的水平运动丝杠通过轴承设置在机架上，所述的伺服电机设置在机架上，伺服电机的输出轴通过联轴器与水平运动丝杠连接，水平运动丝杠上设置有一个第三滑台，所述的转台设置在所述的第三滑台上，转台通过一个转动轴与第三滑台连接，所述的转台动作气缸固定设置在第三滑台上，转台动作气缸的活塞杆的一端与转台铰接，所述的高度调节步进电机、垂直滑轨和垂直丝杆设置在转台上，所述的垂直滑轨和垂直丝杆的长度方向均垂直于转台平面，垂直滑轨上通过滑动副连接有一个托板，所述的托板通过螺纹与垂直丝杆构成丝杠螺母副，高度调节步进电机的输出轴与垂直丝杆连接，所述的喷胶阀设置在托板上，所述的点光源设置在转台上。

本实用新型的工作原理是：利用喷胶控制器控制喷胶阀将合适量的胶水作为配重物喷射到待调节平衡的机芯上，并利用光源对机芯上的胶水进行照射固化。在实施向机芯上添加配重物的步骤之前，将待调节的机芯装入夹具并固定，然后利用图像传感器测量机芯中的指针相对于一个给定的参考线的角度，并将测量结果发送到计算机，然后将机芯在其指针旋转平面中转动180度，再利用图像传感器测量指针相对于所述的参考线的角度，并将测量结果发送到计算机，利用计算机根据两次测量结果计算转矩差，并进一步计算得到在机芯上所需喷射的胶水的合适量、以及胶水喷射到机芯上的目标位置数据，并根据胶水喷射到机芯上的目标位置数据将喷胶阀移动到对应的喷射位置。

进一步的，在喷胶阀喷射胶水的过程中，利用图像传感器实时测量机芯指针相对于参考线的角度，并将测量结果发送到计算机，利用计算机计算后通过喷胶控制器动态地对喷胶量进行补偿修正。

进一步的，将机芯在其指针旋转平面中从起始位置起分别转动90度和270度，利用图像传感器分别测量机芯在起始位置、90度位置和270度位置上的指针相对于参考线的角度，并将测量结果发送到计算机，利用计算机根据测量结果计算当前位置所需的喷胶量，并传送给喷胶控制器和运动机构，利用喷胶控制器控制喷胶阀喷出准确的胶量，利用运动机构将喷胶阀移动到正确的位置，同时，利用图像传感器实时测量机芯指针相对于参考线的角度，并将测量结果发送到计算机，利用计算机计算后通过喷胶控制器动态地对喷胶量进行补偿修正。

进一步的，利用主控制器控制喷胶控制器和运动机构，计算机与所述的主控制器连接，利用主控制器控制光源的点亮动作，并进一步通过光源驱动机构控制光源的位置。

进一步的，利用旋转机构驱动夹具实现旋转动作。

进一步的，在机芯被旋转到90度位置和270度位置时，分别利用敲击锤对夹具并进而对夹具中的机芯通过敲击方式产生振动，以消除机芯内旋转结构间的摩擦作用，使机芯指针停止在准确位置。

进一步的，利用与计算机连接的显示器显示图像传感器的测量过程和结果。

进一步的，利用二维运动平台驱动图像传感器产生位移。

本实用新型和已有技术相比较，其效果是积极和明显的。本实用新型利用喷胶阀对机芯喷胶，实现机芯的平衡调节，喷胶阀与机芯不接触，防止了喷胶过程中对机芯的干扰损坏，利用图像传感器实时测量仪表指针的角度，利用计算机计算喷胶量和喷胶位置，利用主控制器控制喷胶动作，实现了仪表平衡的自动精密调节，仪表平衡误差可调整到不超过0.05°，且一致性好，生产效率高，产品质量稳定。

附图说明： 

图1是本实用新型的仪表机芯平衡精密自动调节装置的整体结构示意图。

图2是本实用新型的仪表机芯平衡精密自动调节装置中的机芯动作模块、图像传感器检测模块和微质量调节模块的安装结构示意图。

图3是本实用新型的仪表机芯平衡精密自动调节装置中的机芯动作模块的结构示意图。

图4是本实用新型的仪表机芯平衡精密自动调节装置中的图像传感器检测模块的结构示意图。

图5是本实用新型的仪表机芯平衡精密自动调节装置中的微质量调节模块的结构示意图。

具体实施方式：

实施例1:

如图1、图2、图3、图4和图5所示，本实用新型的仪表机芯平衡精密自动调节方法的装置，包括机架100、机芯动作模块200、图像传感器检测模块300、微质量调节模块400、计算机306和主控制器500，其中，机芯动作模块200包括敲击驱动件203、敲击锤204、固定板207、旋转机构和夹持机构，固定板207设置在机架100上，旋转机构设置在固定板207上，夹持机构设置在旋转机构上，敲击驱动件203设置在固定板207上，敲击锤204与敲击驱动件203连接，图像传感器检测模块300包括一个二维运动平台和一个图像传感器305，图像传感器305与二维运动平台相连，图像传感器305通过信号线与计算机306连接，微质量调节模块400包括一个喷胶阀406、一个喷胶控制器408、一个点光源407和一个运动机构，喷胶控制器408和运动机构均设置在机架100上，喷胶阀406和点光源407均设置在运动机构中，喷胶阀406和点光源407的控制端各自通过导线与喷胶控制器408连接，喷胶控制器408、运动机构的控制端、敲击驱动件203的控制端、旋转机构的控制端均各自通过导线与主控制器500连接，主控制器500通过信号缆线与计算机306连接。

进一步的，夹持机构包括开夹气缸202、夹紧弹簧（图中未示）和夹头206，旋转机构包括步进电机201和转盘205，夹头206包括一个钳形构件，夹紧弹簧连接在钳形构件中，夹紧弹簧和夹头206均设置在转盘205上，开夹气缸202设置在固定板207上，开夹气缸202的活塞杆上连接有一个连杆（图中未示），连杆的一端与钳形构件相邻，转盘205通过联轴器与步进电机201的输出轴连接，步进电机201设置在固定板207上，敲击锤204设置在转盘205的转动平面中并位于转盘205的旋转圆周外，敲击驱动件203由敲击气缸或者电磁铁构成，开夹气缸202的控制端通过导线与主控制器500连接。

进一步的，二维运动平台包括垂直导轨301、垂直运动步进电机302、水平导轨303和水平运动步进电机304，水平导轨303设置在机架100中，水平运动步进电机304设置在水平导轨303的端部，水平导轨303上设置有一个第一滑台，水平运动步进电机304通过一个第一传动机构与第一滑台连接，垂直导轨301设置在第一滑台上，垂直运动步进电机302设置在垂直导轨301的端部，垂直导轨301上设有第二滑台，垂直运动步进电机302通过一个第二传动机构与第二滑台连接，图像传感器305设置在第二滑台上。

进一步的，运动机构包括水平运动丝杠401、伺服电机402、转台403、转台动作气缸404、高度调节步进电机405、垂直滑轨和垂直丝杆，水平运动丝杠401通过轴承设置在机架100上，伺服电机402设置在机架100上，伺服电机402的输出轴通过联轴器与水平运动丝杠401连接，水平运动丝杠401上设置有一个第三滑台，转台403设置在第三滑台上，转台403通过一个转动轴与第三滑台连接，转台动作气缸404固定设置在第三滑台上，转台动作气缸404的活塞杆的一端与转台403铰接，高度调节步进电机405、垂直滑轨和垂直丝杆设置在转台403上，垂直滑轨和垂直丝杆的长度方向均垂直于转台403平面，垂直滑轨上通过滑动副连接有一个托板，托板通过螺纹与垂直丝杆构成丝杠螺母副，高度调节步进电机405的输出轴与垂直丝杆连接，喷胶阀406设置在托板上，点光源407设置在转台403上。

进一步的，喷胶控制器408通过气管、导线与喷胶阀406连接，以控制喷胶阀406喷胶。

进一步的，机架100包括机座101和遮风罩，遮风罩设置在机座101的上部，计算机306连接有显示器，显示器设置在遮风罩的正前方。

进一步的，图像传感器305内置视觉算法，以非接触方式测量所需的数据。

进一步的，计算机306中设置有分析程序，用于计算分析图像传感器305的测量结果，并显示图像传感器305的测量过程。

本实施例的工作过程是：待调节平衡的仪表机芯装入夹具固定，再把装机芯的夹具放入夹持机构的夹头206中，按下计算机中的启动按钮，开夹气缸202回退，夹紧弹簧通过夹头206锁定夹具及机芯，步进电机201带动旋转盘205旋转到90°位置，敲击锤204轻敲旋转盘205，以消除机芯内旋转结构间摩擦作用，使机芯指针停止在准确位置。然后图像传感器305通过二维运动平台移动到机芯指针测量点位置，测量指针相对参考线角度，将测量结果通过以太网接口发送到计算机306。而后步进电机201带动旋转盘205旋转到270°位置，敲击锤204再次轻敲旋转盘205，然后图像传感器305通过二维运动平台移动到此时机芯指针测量点位置，测量指针相对参考线角度，将测量结果发送到计算机306，计算机306根据测量数据计算转矩差，进一步计算出喷胶方向与喷胶量，并将数据传送给主控制器500。而后主控制器500通过运动机构控制转台403动作，使喷胶阀406移动到准确的位置。主控制器500控制喷胶控制器408，喷胶控制器408控制喷胶阀406，使喷胶阀406喷出合适的喷胶量。喷胶过程中，图像传感器305实时测量机芯指针相对参考线角度，经过计算机306计算后，通过主控制器500动态地对喷胶量进行补偿修正，使喷胶阀406喷射合适的胶量后，机芯指针达到理想的位置，喷胶结束后，主控制器500控制转台403动作，使点光源407移动到喷胶位置，点亮光源，固化胶水。而后步进电机201带动旋转盘205旋转到0°即起始位置，敲击锤204轻敲旋转盘205，然后图像传感器305通过二维运动平台移动到当前机芯指针测量点位置，测量指针相对参考线角度，将测量结果发送到计算机306，计算机306根据0°、90°和270°位置上的数据综合计算当前位置所需的喷胶量，并传送给主控制器500。而后主控制器500控制相应运动机构使喷胶阀406移动到合适的位置并喷准确的胶量，同样在喷胶过程中，通过图像传感器305实时测量数据动态修正喷胶量，喷胶完成后，移动点光源407并点亮固化胶水。由于各个位置之间可能存在轻微的相互影响，而后分别在90°、270°和0°位置再检测一次，根据测量结果，可稍作修正。机芯平衡合格后，转盘205转回到初始位置，开夹气缸202动作，打开夹头206，点亮指示灯，等待工人取出机芯，并放入另一个待调机芯进行下一次平衡调节。

Claims (4)

1.一种仪表机芯平衡精密自动调节装置，包括机架、机芯动作模块、图像传感器检测模块、微质量调节模块、计算机和主控制器，其特征在于：所述的机芯动作模块包括敲击驱动件、敲击锤、固定板、旋转机构和夹持机构，所述的固定板设置在所述的机架上，所述的旋转机构设置在固定板上，所述的夹持机构设置在旋转机构上，所述的敲击驱动件设置在固定板上，所述的敲击锤与敲击驱动件连接，所述的图像传感器检测模块包括一个二维运动平台和一个图像传感器，所述的图像传感器与所述的二维运动平台相连，图像传感器通过信号线与所述的计算机连接，所述的微质量调节模块包括一个喷胶阀、一个喷胶控制器、一个点光源和一个运动机构，所述的喷胶控制器和运动机构均设置在机架上，所述的喷胶阀和点光源均设置在运动机构中，喷胶阀和点光源的控制端各自通过导线与所述的喷胶控制器连接，喷胶控制器、运动机构的控制端、敲击驱动件的控制端、旋转机构的控制端均各自通过导线与所述的主控制器连接，主控制器通过信号缆线与计算机连接。

2.如权利要求1所述的仪表机芯平衡精密自动调节装置，其特征在于：所述的夹持机构包括开夹气缸、夹紧弹簧和夹头，所述的旋转机构包括步进电机和转盘，所述的夹头包括一个钳形构件，所述的夹紧弹簧连接在所述的钳形构件中，夹紧弹簧和夹头均设置在所述的转盘上，所述的开夹气缸设置在固定板上，开夹气缸的活塞杆上连接有一个连杆，所述的连杆的一端与钳形构件相邻，转盘通过联轴器与所述的步进电机的输出轴连接，步进电机设置在固定板上，所述的敲击锤设置在转盘的转动平面中并位于转盘的旋转圆周外，敲击驱动件由敲击气缸或者电磁铁构成，开夹气缸的控制端通过导线与主控制器连接。

3.如权利要求1所述的仪表机芯平衡精密自动调节装置，其特征在于：所述的二维运动平台包括垂直导轨、垂直运动步进电机、水平导轨和水平运动步进电机，所述的水平导轨设置在机架中，所述的水平运动步进电机设置在水平导轨的端部，水平导轨上设置有一个第一滑台，水平运动步进电机通过一个第一传动机构与所述的第一滑台连接，所述的垂直导轨设置在第一滑台上，所述的垂直运动步进电机设置在垂直导轨的端部，垂直导轨上设有第二滑台，垂直运动步进电机通过一个第二传动机构与所述的第二滑台连接，图像传感器设置在第二滑台上。

4.如权利要求1所述的仪表机芯平衡精密自动调节装置，其特征在于：所述的运动机构包括水平运动丝杠、伺服电机、转台、转台动作气缸、高度调节步进电机、垂直滑轨和垂直丝杆，所述的水平运动丝杠通过轴承设置在机架上，所述的伺服电机设置在机架上，伺服电机的输出轴通过联轴器与水平运动丝杠连接，水平运动丝杠上设置有一个第三滑台，所述的转台设置在所述的第三滑台上，转台通过一个转动轴与第三滑台连接，所述的转台动作气缸固定设置在第三滑台上，转台动作气缸的活塞杆的一端与转台铰接，所述的高度调节步进电机、垂直滑轨和垂直丝杆设置在转台上，所述的垂直滑轨和垂直丝杆的长度方向均垂直于转台平面，垂直滑轨上通过滑动副连接有一个托板，所述的托板通过螺纹与垂直丝杆构成丝杠螺母副，高度调节步进电机的输出轴与垂直丝杆连接，所述的喷胶阀设置在托板上，所述的点光源设置在转台上。

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