專利名稱：扁平線材自動測量儀的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及線材測量技術領域，更為具體地說，是涉及一種用于精確測量扁平線材厚度/寬度幾何尺寸的測量儀器。
背景技術：
扁平線材的厚度/寬度是線材生產中一個十分重要的質量控制指標，因此及時準確地測量出扁平線材的厚度/寬度，特別是能夠在線精確地測量出扁平線材的厚度/寬度， 保證生產的扁平線材質量，對于扁平線材生產企業來說至關重要。現有技術的激光測徑儀， 對于圓形線材，不論圓形線材如何放置或抖動，由激光測徑儀測得的圓形線材直徑值與圓形線材的真實直徑值的誤差都非常小(如附圖4所示)，因此作為圓形線材直徑測量儀器， 其測量精度足夠高，能滿足生產上的要求。但用現有技術的激光測徑儀測量扁平線材的厚度/寬度，則不能準確地測量出其厚度/寬度值。這是因為當扁平線材放置不正確或有擺動，使得扁平線材的厚度或寬度平面與測量光不平行，則由激光測徑儀測得的扁平線材的厚度值和寬度值與扁平線材真實的厚度與寬度值的誤差就非常大(如附圖5所示)，因此現有技術的激光測徑儀只能測量圓形線材的直徑，而不能測量扁平線材或矩形線材。原理在于光線是沿直線傳播，當扁平線材稍有擺動，其投影面積就會增加，因而無法準確地測量出扁平線材的厚度/寬度。少數線材生產企業為了保障扁平線材生產質量，從國外購進了一些異形線材測量儀器，這些引進儀器雖然可以對扁平線材的幾何尺寸進行測量，但不能實現在線測量。其原因在于這些異形線材測量儀器對扁平線材厚度/寬度的測量，大多采用光切法，這種測量方法不但測量處理時間較長，反應速度非常慢，而且線材的擺動對測量結果影響非常大，所以不太適合在線測量。除此之外，這種測量儀器的價格也非常昂貴，增大了企業生產成本。
實用新型內容針對現有技術的扁平線材幾何尺寸測量技術存在的不足，本實用新型的目的旨在提供一種既可用于在線測量又可用于離線測量扁平線材厚度/寬度的自動測量儀，以解決現有技的測量儀不能在線準確地測量出扁平線材厚度/寬度，且測量處理時間長，反應速度非常慢，測量儀器價格昂貴等問題。針對上述所要解決的問題，本實用新型解決問題的基本思想是使傳統的線材測徑儀在一定的幅度范圍內擺動，從不同的角度對待測扁平線材進行測量，以所測到的最小值作為扁平線材的厚度/寬度，以克服現有技術中線材測徑儀靜止(相對地面)安放，只能從一個角度對扁平線材的厚度/寬度進行測量，由于扁平線材的平面與聲光投射方向不完全一致所導致的將扁平線材的非真實厚度/寬度作為扁平線材厚度/寬度所帶來的測量誤差。本實用新型提供的扁平線材自動測量儀，其結構主要包括儀器架，安裝在儀器架上的聲光測量裝置、扁平線材安放裝置、搖擺傳動機構和電動機，以及計算處理裝置，聲光測量裝置與扁平線材安放裝置之一可擺動地安裝在儀器架上，與搖擺傳動機構的運動輸出構件聯接，搖擺傳動機構的運動輸入構件與電動機運動輸出軸聯接，聲光測量裝置信號輸出端與計算處理裝置信號輸入端連接，扁平線材安放裝置設置在使扁平線材位于聲光測量裝置的聲光發射器與聲光接受器之間。本實用新型的進一步分案，是在上述技術方案的基礎上設置用于平衡聲光測量裝置或扁平線材安放裝置的平衡重，以使扁平線材自動測量儀能夠更好地保持平穩。聲光測量裝置或扁平線材安放裝置的擺動幅度一般不大于正負10°，最好控制在正負5°左右。在上述技術方案中，所述聲光測量裝置可設計成主要由測量裝置架和安裝在測量裝置架上的聲光發射器與聲光接受器構成，通過測量裝置架安裝在儀器架上。在上述技術方案中，最好是將聲光測量裝置設計成可擺動，通過測量裝置架可擺動地安裝在儀器架上，搖擺傳動機構的運動輸出構件與測量裝置架聯接。在上述技術方案中，所述聲光測量裝置最好是設計成能從扁平線材寬、厚兩個方向對扁平線材幾何尺寸進行測量的聲光測量裝置，即聲光測量裝置設計有兩副由對應設置的聲光發射器與聲光接受器構成測量單元，兩副測量單元的測量聲光投射方向相互垂直。 當然也可只設計一副由對應設置的聲光發射器與聲光接受器構成測量單元，僅對扁平線材的厚度或寬度進行測量。所述聲光測量裝置可以是激光測量裝置、CCD投影測量裝置、超聲波測量裝置等非接觸式的測量裝置，但這些測量裝置需滿足其采樣速度要遠大于測量裝置的擺動速度。優先采用由激光發射器和激光接收器構成的激光測量裝置。在上述技術方案中，所述扁平線材安放裝置可設計成由設置在聲光測量裝置兩側的導輪構成，導輪通過導輪架固定安裝在儀器架上，作為被測對象的扁平線材置于導輪上， 由導輪帶動移動，以實現在線對扁平線材厚度/寬度進行測量。在上述技術方案中，所述搖擺傳動機構可以是由安裝在電動機運動輸出軸上的曲柄和與曲柄聯接的連桿構成的曲柄連桿搖擺傳動機構，也可是由伺服電機驅動的主動齒輪和固定在測量裝置架上的從動齒輪構成的齒輪搖擺傳動機構，或凸輪搖擺傳動機構等。優先采用齒輪搖擺傳動機構或曲柄連桿搖擺傳動機構。在上述技術方案中，所述計算處理裝置可以是與測量儀本體分離的獨立計算機， 也可以是嵌入式計算處理裝置，如單片機、DSP、FPGA等，優先采用嵌入式計算處理裝置。本實用新型開發出的扁平線材幾何尺寸自動測量儀，巧妙地利用了擺動規律，通過聲光測量裝置擺動，從不同角度測量被測扁平線材的厚度/寬度，利用扁平線材的平面與聲光傳播方向之間的角度越小，越接近扁平線材真實厚度/寬度，角度為零時的值最準確，測量值也最小的特點，由計算處理裝置和其配備的相應計算軟件找到扁平線材厚度/ 寬度的真實值，且測量可連續進行。本實用新型的測量原理，改變了傳統測量思路，變被測扁平線材不利的擺動為測量裝置的有利擺動，從而實現了在線對扁平線材的厚度/寬度進行測量目的。采用本實用新型提供的測量儀對扁平線材厚度/寬度進行測量，其測量原理如附圖6所示。電動機回轉運動，通過搖擺傳動機構帶動聲光測量裝置在一定的幅度范圍內往復擺動，使得聲光測量裝置從不同的角度方向測量扁平線材的厚度/寬度，由于聲光測量裝置的往復擺動被限定在一定幅度之內，在擺動幅度范圍內一定有一個角度(時刻)，被測扁平線材厚度/寬度的平面與測量聲光投射方向呈最小的角度(0角度)，即為正確的測量關系，這時測量得到的扁平線材的厚度值/寬度值，即為被測扁平線材的真實厚度/寬度， 因此本實用新型提供的測量儀能夠正確地測量出扁平線材的真實厚度/寬度。本實用新型提供的扁平線材自動測量儀，較之現有的線材線材測量技術具有以下十分突出的優點與技術效果。1、本實用新型提供的扁平線材自動測量儀，采用非接觸式測量方法測量扁平線材的厚度/寬度，因此可在扁平線材生產線上測量扁平線材的厚度/寬度，解決了現有技術不能在線對扁平線材厚度/寬度進行無損測量的問題。本實用新型提供的扁平線材自動測量儀也可離線測量扁平線材的厚度/寬度。2、本實用新型提供的扁平線材自動測量儀克服了傳統激光測徑儀只能測量圓線材直徑的不足，既可用于測量扁平線材的厚度/寬度，也可用于測量圓線材的直徑，還可用于測量矩形線材斷面的長與寬。3、本實用新型提供的扁平線材自動測量儀，測量精度高，精度可達0.005mm以上， 較之現有技術的激光測徑儀測量精度0. 02mm，測量精度提高了數十倍。4、本實用新型提供的扁平線材自動測量儀，測量速度快，可在3-5秒內完成一次對扁平線材厚度/寬度的測量。5、本實用新型提供的扁平線材自動測量儀，結合配備的計算機軟件，可對測量數據實時記錄，人們可根據測量數據對扁平線材生產過程進行分析，找出扁平線材質量問題產生的原因，進而解決生產過程存在的問題。6、本實用新型提供的扁平線材自動測量儀，較之從國外引進的能夠測量扁平線材厚度的儀器，不僅在功能上有了根本的改進，具備了進口測量儀器所不具備的在線測量功能，其價格也得到了大大降低，預計只有進口測量儀器價格的30 60%。采用本實用新型測量扁平線材的厚度/寬度，較之現有的線材測量技術，其所具有的突出技術效果概括起來，其既可用于在線測量，也可用于離線測量，解決了本領域長期渴望解決而未能解決的在線測量難題，且測量精度高，測量速度快，儀器價格低。本實用新型也可用于圓形線材直徑的測量和矩形線材斷面長/寬的測量。
附圖1是本實用新型一個實施例的外形結構示意圖。附圖2是曲柄連桿搖擺傳動機構的結構和傳動關系示意圖。附圖3是齒輪搖擺傳動機構的結構和傳動關系示意圖。附圖4是現有技術的激光測徑儀測量圓形線材直徑的原理示意圖。附圖5是現有技術的激光測徑儀測量扁平線材厚度/寬度誤差產生原理示意圖。附圖6是本實用新型的測量儀測量扁平線材厚度/寬度的原理示意圖。附圖中的圖示標號標識對象分別為1-電動機；2-聲光測量裝置；3-扁平線材放置裝置；4-平衡重；5-傳動機構；6-測量窗口 ；7-聲光測量裝置安裝鉸軸。
具體實施方式
以下結合附圖說明給出本實用新型的一個實施例，并通過實施例對本實用新型做進一步的具體描述。有必要指出的是，以下的實施例只用于對本實用新型作進一步的說明，不能理解為對本實用新型保護范圍的限制，所屬領域技術熟悉人員根據上述發明內容，對本實用新型做出一些非本質的改進和調整，這樣得到的技術方案應仍屬于本實用新型的保護范圍。實施例1本實施例的扁平線材自動測量儀，其結構如附圖1和附圖2所示，其結構主要由儀器架，安裝在儀器架上的激光測量裝置2、用于平衡激光測量裝置擺動的平衡重4、扁平線材安放裝置3、曲柄連桿搖擺傳動機構5和電動機1，以及嵌入式計算處理裝置構成。激光測量裝置主要由測量裝置架和安裝在測量裝置架上的激光發射器與激光接受器構成，設置有兩副由激光發射器和激光接受器構成的測量單元，其中一副單元用于測量扁平線材寬度，另一副單元用于測量扁平線材厚度，通過激光測量裝置架上的鉸軸7可擺動地安裝在儀器架上。激光測量裝置信號輸出端與計算處理裝置信號輸入端連接。曲柄連桿搖擺傳動機構由安裝在電動機運動輸出軸上的曲柄和與曲柄連接的連桿構成，連桿通過鉸連接副與激光測量裝置架連接，激光測量裝置在曲柄連桿搖擺傳動機構的驅動下作正負5°左右的擺動。扁平線材安放裝置由設置在激光測量裝置兩側的導輪構成，固定安裝在儀器架上，且使安放在兩個導輪上的扁平線材位于激光測量裝置兩測量單元的測量光束內。下表一是采用本實用新型測量扁平線材厚度/寬度得到的測量結果數據。表一測量數據，單位mm
權利要求1.一種扁平線材自動測量儀，其特征在于主要包括儀器架，安裝在儀器架上的聲光測量裝置O)、扁平線材安放裝置、搖擺傳動機構( 和電動機(1)，以及計算處理裝置，聲光測量裝置與扁平線材安放裝置之一可擺動地安裝在儀器架上，與搖擺傳動機構的運動輸出構件聯接，搖擺傳動機構的運動輸入構件與電動機運動輸出軸聯接，聲光測量裝置信號輸出端與計算處理裝置信號輸入端連接，扁平線材安放裝置設置在使扁平線材位于聲光測量裝置的聲光發射器與聲光接受器之間。
2.根據權利要求1所述的扁平線材自動測量儀，其特征在于設置有平衡聲光測量裝置或扁平線材安放裝置的平衡重G)。
3.根據權利要求2所述的扁平線材自動測量儀，其特征在于聲光測量裝置或扁平線材安放裝置的擺動幅度不大于正負10°。
4.根據權利要求1或2或3所述的扁平線材自動測量儀，其特征在于所述聲光測量裝置主要由測量裝置架和安裝在測量裝置架上的聲光發射器與聲光接受器構成，通過測量裝置架安裝在儀器架上。
5.根據權利要求4所述的扁平線材自動測量儀，其特征在于聲光測量裝置通過測量裝置架可搖擺地安裝在儀器架上，搖擺傳動機構的運動輸出構件與測量裝置架聯接。
6.根據權利要求5所述的扁平線材自動測量儀，其特征在于所述扁平線材安放裝置由設置在聲光測量裝置兩側的導輪C3)構成，導輪通過導輪架固定安裝在儀器架上。
7.根據權利要求1或2或3所述的扁平線材自動測量儀，其特征在于所述聲光測量裝置設計有兩副對應設置的聲光發射器與聲光接受器，且兩個方向的測量聲光投射方向相互垂直。
8.根據權利要求7所述的扁平線材自動測量儀，其特征在于所述聲光測量裝置為激光測量裝置，由激光發射器和激光接收器構成。
9.根據權利要求1或2或3所述的扁平線材自動測量儀，其特征在于所述搖擺傳動機構為曲柄連桿搖擺傳動機構。
10.根據權利要求1或2或3所述的扁平線材自動測量儀，其特征在于所述搖擺傳動機構為由伺服電機驅動的齒輪搖擺傳動機構。
專利摘要本實用新型公開了一種扁平線材自動測量儀，其結構主要包括儀器架，安裝在儀器架上的聲光測量裝置、扁平線材安放裝置、搖擺傳動機構和電動機，以及計算處理裝置，聲光測量裝置與扁平線材安放裝置之一可擺動地安裝在儀器架上，與搖擺傳動機構的運動輸出構件聯接，搖擺傳動機構的運動輸入構件與電動機運動輸出軸聯接，聲光測量裝置信號輸出端與計算處理裝置信號輸入端連接，扁平線材安放裝置設置在使扁平線材位于聲光測量裝置的聲光發射器與聲光接受器之間。采用本實用新型測量扁平線材幾何尺寸，既可在線測量，也可離線測量，解決了本領域長期渴望解決而未能解決的在線測量難題，且測量精度高，測量速度快。本實用新型也可用于圓形線材直徑的測量。
文檔編號G01B17/00GK202013179SQ20112011071
公開日2011年10月19日 申請日期2011年4月15日 優先權日2011年4月15日
發明者周偉, 廖閩, 許敬平, 黃獻春 申請人:四川輝煌測控設備有限公司