CN208398816U - 与轮廓照相机配套的超大直径回转体测径仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及高精度的非接触式工件测量领域，特别是一种与轮廓照相机相配套的超大直径回转体测径仪。旨在解决现有技术中工件的非接触式测量测量精度低，测量设备稳定性差的问题。本实用新型包括两侧支架和穿过所述支架的移动装置，移动装置上安装有至少2段V型固定架，V型固定架上安装被测量的回转体工件，V型固定架的顶面为A面，回转体工件平行于所述A面的最大横截面为B面，B高于A；滑动平移台对应安装在所述支架的两侧，轮廓照相机安装在所述滑动平移台上，滑动平移台上还安装有测量所述轮廓照相机到指定固定端间间距的测量元件。优点在于：可以消除工件倾斜及位置误差，实现大直径工件外直径的精确测量。

Description

与轮廓照相机配套的超大直径回转体测径仪

技术领域

本实用新型涉及高精度的非接触式工件测量领域，特别是一种与轮廓照相机配套的超大直径回转体测径仪。

背景技术

非接触式测量是指不接触被测物体的前提下进行精准测量。其测量精度可以达到μm非接触式测径仪利用CCD采集变焦镜下样品的影像,再配合XYZ轴移动平台及自动变焦镜，运用影像分析原理，通过计算机处理影像信号，对科研生产零件进行精密的几何数据的测量，并可进行CPK数值的分析。在工业制造领域，涉及很多大型回转体工件的非接触直径测量，例如带保温层的大直径管材、大直径胶辊、大直径硅棒、光纤母棒等。

目前，这些工件的非接触测量一般使用对射式激光扫描法和激光位移传感器法。而技术人员发现这些检测方法存在如下问题：

对射式激光扫描法用两组激光扫描器和接收器，体积较大，当工件沿轴向运动时，工件的支承架会遮挡激光扫描光束或碰撞扫描器；

激光位移传感器法是相对的两个传感器分别测量工件表面的距离，当传感器的轴线与工件的直径线不重合时，会产生很大测量误差，如要减少该误差需要传感器作机械运动，测量速度大大降低。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了解决现有技术中的各种问题，提供一种与轮廓照相机配套的超大直径回转体测径仪，实现高精度的超大直径回转体工件的非接触式测量。

本实用新型的具体方案是：

设计一种与轮廓照相机配套的超大直径回转体测径仪，包括两侧支架和穿过所述支架的移动装置，所述移动装置上安装有至少2段V型固定架，所述V型固定架上安装被测量的回转体工件，所述V型固定架的顶面为A面，所述回转体工件平行于所述A面的最大横截面为B面，B高于A；

滑动平移台对应安装在所述支架的两侧，所述轮廓照相机安装在所述滑动平移台上，所述滑动平移台上还安装有测量所述轮廓照相机到指定固定端间间距的测量元件，

所述轮廓照相机的光源输出端输出平行光光源。

每单侧的所述滑动平移台上安装有至少两个轮廓照相机。

所述V型固定架为多边形棱台状，厚度小于50cm，其上表面包括一对对称设置的斜面，由橡胶或软木制成。

所述滑动平移台包括在竖直方向上滑动安装于所述支架上的垂直升降台，所述垂直升降台上沿水平方向滑动安装有伸缩滑台，所述轮廓照相机安装在所述伸缩滑台的另一端，在所述支架与所述垂直升降台间、在所述垂直升降台与所述伸缩滑台间各设有动力源以带动移动副连接，以所述支架的外侧边缘为固定端，所述测量元件包括安装在所述伸缩滑台上以测量轮廓照相机与所述固定端间距的光栅测量器。

所述非接触式测径仪远程连接有控制器以输入测量数据，所述控制器的输出端连接有显示装置以输出测量结果。

设计到的一种非接触回转体测量方法，包括如下步骤：

（1）安装：在被测量工件的位移路径的两侧对称安装轮廓照相机，同时指定两侧的固定端，在轮廓照相机与固定端间安装测量其二者间的测距部件，被测量工件安装时保证其中线高度与所述轮廓照相机的测量高度相对应；

（2）测距:被测量工件以小于5km/小时的速度相对于所述轮廓照相机移动，在被测量工件移动的同时，两侧的轮廓照相机测量其与被测量工件间的距离G1、G2，测距部件测量所述轮廓照相机与固定端间的距离L1、L2，两侧固定端间距离为D0，测得被测量工件的直径

D=(D0-L1-L2-G1-G2)。

上述非接触回转体测量方法，在被测量工件的位移路径的两侧对称安装两对轮廓照相机，每对轮廓照相机的间距为L0，L0大于25cm，对应的在步骤（2）之后增加步骤（3）计算补偿直径：

首先计算工件实际轴线与×轴在水平方向的倾斜角：以一对所述轮廓照相机与固定端间的距离L11、L12，与被测量工件间的距离G11、G12，另一对所述轮廓照相机（5）与固定端间的距离L21、L22，与被测量工件间的距离G21、G22，

得偏移角，

瞬时，单对轮廓照相机测量直径D1=D0-L11-L12-G11-G12, D2=D0-L21-L22-G21-G22

取D1、D2的平均值并补偿工件倾斜影响后得到直径：

D=（D1+D2）/2*COSθ。

本实用新型的有益效果在于：

不同于传统传感器的设计，规避了散射的光源，替换为平行光源，检测平行光源输出的最近光线确定距离，精度高；

同时该测量***解决了大直径回转体工件外径的非接触测量问题，消除了一维距离传感器中心线与工件直径线不重合问题并且消除了工件倾斜造成的测量误差，具体的超大直径回转体工件非接触式测径仪，实现超大直径回转体类工件快速准确连续的外径测量，同时，多组传感器的安装设计，进一步考虑到测量过程中可能出现的误差的情况，计算出误差倾角，输出结果进一步叠加补偿误差，提高输出精度；

支撑的 V型固定架采用多点固定的形式实现对工件的固定，工件固定效果好，其装配尺寸保证测量的是工件的直径，测量准确，同时其由具有一定弹性的材料制成，可以防止碰撞对工件表面精度带来的影响

与控制***的连接，通过控制***的内置程序可以实现测量方式的自动化，测量过程中，工件置于行驶的车辆上通过支架，就可以直观的在显示屏上看到测量结果，节约人工。

附图说明

图1是本实用新型中测径仪总体结构的立体图；

图2是本实用新型中测径仪总体结构的的主视图；

图3是本实用新型中测径仪总体结构的的左视图；

图4是本实用新型中测径仪总体结构的的俯视图；

图5是本实用新型中测量过程中原理示意图；

图6是本实用新型另一状态中测量过程中原理示意图；

图1中略去移动装置；

图中各部件名称：1.被测量工件；2.支架；3. V型固定架；4.移动装置；5.轮廓照相机；6. 垂直升降台；7.伸缩滑台。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例1

一种轮廓照相机5，参见图1至图6，包括两侧支架2和穿过所述支架2的移动装置4，所述移动装置4上安装有至少2段V型固定架3，所述V型固定架3上安装被测量的回转体工件，所述V型固定架3的顶面为A面，所述回转体工件平行于所述A面的最大横截面为B面，B高于A；

滑动平移台对应安装在所述支架2的两侧，所述轮廓照相机5安装在所述滑动平移台上，所述滑动平移台上还安装有测量所述轮廓照相机5到指定固定端间间距的测量元件，

所述轮廓照相机的光源输出端输出平行光源。

每单侧的所述滑动平移台上安装有至少两个轮廓照相机5。以便于当有偏移是进行数据补偿。

所述V型固定架3为多边形棱台状，厚度小于50cm，其上表面包括一对对称设置的斜面，由橡胶或软木制成。

所述滑动平移台包括在竖直方向上滑动安装于所述支架2上的垂直升降台6，所述垂直升降台6上沿水平方向滑动安装有伸缩滑台7，所述轮廓照相机5安装在所述伸缩滑台7的另一端，在所述支架2与所述垂直升降台6间、在所述垂直升降台6与所述伸缩滑台7间各设有动力源以带动移动副连接，以所述支架2的外侧边缘为固定端，所述测量元件包括安装在所述伸缩滑台7上以测量轮廓照相机5与所述固定端间距的光栅测量器。

所述非接触式测径仪远程连接有控制器以输入测量数据，所述控制器的输出端连接有显示装置以输出测量结果。

设计到的一种非接触回转体测量方法，包括如下步骤：

（1）安装：在被测量工件的位移路径的两侧对称安装轮廓照相机，同时指定两侧的固定端，在轮廓照相机与固定端间安装测量其二者间的测距部件，被测量工件安装时保证其中线高度与所述轮廓照相机的测量高度相对应；

（2）测距:被测量工件以小于5km/小时的速度相对于所述轮廓照相机移动，在被测量工件移动的同时，两侧的轮廓照相机测量其与被测量工件间的距离G1、G2，测距部件测量所述轮廓照相机与固定端间的距离L1、L2，两侧固定端间距离为D0，测得被测量工件的直径

D=(D0-L1-L2-G1-G2)。

上述非接触回转体测量方法，在被测量工件的位移路径的两侧对称安装两对轮廓照相机，每对轮廓照相机的间距为L0，L0大于25cm，对应的在步骤（2）之后增加步骤（3）计算补偿直径：

首先计算工件实际轴线与×轴在水平方向的倾斜角：以一对所述轮廓照相机与固定端间的距离L11、L12，与被测量工件间的距离G11、G12，另一对所述轮廓照相机（5）与固定端间的距离L21、L22，与被测量工件间的距离G21、G22，

得偏移角，

瞬时，单对轮廓照相机测量直径D1=D0-L11-L12-G11-G12, D2=D0-L21-L22-G21-G22

取D1、D2的平均值并补偿工件倾斜影响后得到直径：

D=（D1+D2）/2*COSθ。

所述轮廓照相机将激光产出的扇面光束整合为平行光束，各处光线强度角度相同，使测量结果更为准确。所述摄录机上设有感应元件以测量光束内各条光线自起点到终点的最近距离，输入后台控制***进行计算，得出实时的尺寸数据。

该倾斜角度的测定和补偿，主要考虑的是水平面的倾斜，因为竖直方向上的倾斜，只要在测量的行程范围内，测量结果不受影响。

工作过程中，被测量工件1定位固定后，缓慢通过支架2的过程中传感器和其他设备的结合测定，直接得出被测量工件1的尺寸，测量精度高，同时测量过程中不会发生零部件的磕碰，即不会因为测量对工件本身产生磨损。

实施例2：本实施例原理同实施例1，具体不同之处在于：轮廓照相机及其测量方法可以应用于车工零件侧测量领域，平行光光源投射至工件的柱状表面上，轮廓照相机测量被车削工件的外径是否合格。

实施例3：本实施例原理同实施例1，具体不同之处在于：在测量时也可以采用被测量工件不动，测量架动的情况。

实施例4：本实施例原理同实施例1，具体不同之处在于：平行光光源包括激光发生器和自光束穿透方向起依次安装的一片异形凹透镜和一片凸透镜，异形凹透镜为长方体形，其临近凸透镜的一面为凹面，所述异形凹透镜与所述凸透镜的焦点相重合，沿所述凸透镜的外径安装圆筒状镜头架，异形凹透镜安装在所述镜头架8内。本实施例拓展了本设备对光源的限制。

最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种与轮廓照相机配套的超大直径回转体测径仪，其特征在于：包括两侧支架（2）和穿过所述支架（2）的移动装置（4），所述移动装置（4）上安装有至少2段V型固定架（3），所述V型固定架（3）上安装被测量的回转体工件，所述V型固定架（3）的顶面为A面，所述回转体工件平行于所述A面的最大横截面为B面，B高于A；

滑动平移台对应安装在所述支架（2）的两侧，所述轮廓照相机（5）安装在所述滑动平移台上，所述滑动平移台上还安装有测量所述轮廓照相机（5）到指定固定端间间距的测量元件，

所述轮廓照相机的光源输出端输出平行光光源。

2.如权利要求1所述的与轮廓照相机配套的超大直径回转体测径仪，其特征在于：每单侧的所述滑动平移台上安装有至少两个轮廓照相机（5）。

3.如权利要求1所述的与轮廓照相机配套的超大直径回转体测径仪，其特征在于：所述V型固定架（3）为多边形棱台状，其上表面包括一对对称设置的斜面，由橡胶或软木制成。

4.如权利要求1所述的与轮廓照相机配套的超大直径回转体测径仪，其特征在于：所述滑动平移台包括在竖直方向上滑动安装于所述支架（2）上的垂直升降台（6），所述垂直升降台（6）上沿水平方向滑动安装有伸缩滑台（7），所述轮廓照相机（5）安装在所述伸缩滑台（7）的另一端，在所述支架（2）与所述垂直升降台（6）间、在所述垂直升降台（6）与所述伸缩滑台（7）间各设有动力源以带动移动副连接，以所述支架（2）的外侧边缘为固定端，所述测量元件包括安装在所述伸缩滑台（7）上以测量轮廓照相机（5）与所述固定端间距的光栅测量器。

5.如权利要求1所述的与轮廓照相机配套的超大直径回转体测径仪，其特征在于：所述平行光光源包括激光发生器和自光束穿透方向起依次安装的一片异形凹透镜（9）和一片凸透镜（10），所述异形凹透镜（9）为长方体形，其临近凸透镜（10）的一面为凹面，所述异形凹透镜（9）与所述凸透镜（10）的焦点相重合，沿所述凸透镜（10）的外径安装圆筒状镜头架（8），所述异形凹透镜（9）安装在所述镜头架（8）内。

6.如权利要求1所述的与轮廓照相机配套的超大直径回转体测径仪，其特征在于：超大直径回转体测径仪远程连接有控制器以输入测量数据，所述控制器的输出端连接有显示装置以输出测量结果。