专利名称：非圆柱体最大径测量装置及其测量方法
技术领域：
本发明涉及利用光学方法对非圆柱体最大径测量的装置及其测量方法。
背景技术：
轴承是动力机械传动的基础件，对于楔块式轴承，异形楔块滚子是其核心 和关键部件。对于类似异形楔块滚子这种非规则柱体，目前对其最大径的测量， 一般采用静态的三坐标测量仪在实验室进行个体抽检测量，由于在测量非规则 柱体最大径时，首先要找出非规则柱体最大径所在方位，该类测量仪器需要手 工反复转动，才能测量出最大径处的长度，因此，不仅测量时间长，而且不能 平稳地自动测量，由于异形楔块滚子最大径测量困难，无法用于实时在线检测， 导致部件装配中各异形楔块滚子的尺寸离散性大，不能保证整个轴承部件质
量。目前虽然有一些测量装置，如中国专利号为200520022813. 7的实用新型 专利说明书中公开的长度测量仪，通过配置光栅尺这一检测元件实现对大直线 尺寸的测量与校对，但上述长度测量仪只适宜对规则体物件的长度进行测量， 不适宜对类似楔块滚子的非规则柱体最大径的测量，而且在测量与校对过程 中，需要手工操作。又如中国专利申请号为200710025712. 9的发明专利申请 公布说明书公开的轴类零件直径高精度快速测量装置，利用光栅测量装置，人 工操作，上述的测量装置只适宜对轴类零件的直径进行测量，而不适用非规则 柱体最大径的测量。
发明内容
本发明的目的之一是提出一种能平稳地自动测量非规则柱体最大径的非 圆柱体最大径测量的装置，本发明的目的之二是提出一种利用上述装置对非规 则柱体最大径的测量方法。
为达到上述目的之一，本发明采取如下技术方案
本发明包括机架以及直线光栅尺，直线光栅尺具有直线光栅固定件和直 线光栅移动件，其中直线光栅固定件固定在机架上，所述直线光栅固定件一侧设有与其平行的丝杆，丝杆上设有相配合的螺母， 一伺服电机通过传动机构与 所述丝杆的一端连接，相对丝杆的另一端设有定位转盘，定位转盘上方的机架 上悬挂一摄像仪，并在定位转盘上方的机架上垂直固定一定位板，所述直线光 栅移动件与所述螺母连接，螺母的端面上还固定一与丝杆平行的测量杆，配备 的计算机通过接口与伺服电机的驱动器输入端、定位转盘的控制器输入端连 接，所述摄像仪的信号输出端、直线光栅移动件的信号输出端与计算机的接口 连接。
在测量杆上设有1#电感传感器，在定位板上设有2#电感传感器，1#电 感传感器与2#电感传感器相对设置，1#电感传感器与2#电感传感器的信号 输出端均与计算机的接口连接。
所述丝杆是滚珠丝杆。
所述传动机构是齿轮减速机构。
为达到上述目的之二，本发明采取如下技术方案将被测量的非规则柱体
置于定位转盘上，处于定位转盘上方的摄像仪将被测件的位置图送入计算机 中，经计算机处理后，判别出被测件最大径所在方位，计算机向定位转盘的控 制器发出指令，定位转盘旋转，使被测件的最大径方位与测量杆的移动方向完 全一致，计算机向伺服电机的驱动器发脉冲指令，驱动伺服电机旋转，带动直 线光栅移动件移动，从而产生移动脉冲，移动脉冲通过计算机接口输送到计算
机中；当直线光栅移动件停止移动，计算机根据采集到的移动脉冲计算当前的 移动距离，通过光栅脉冲当量换算为实际最大径大小，数据在屏幕上显示。
当被测件被测量杆推动到与定位板接触后，直线光栅移动件停止移动，同 时由于计算机接受不到光栅脉冲，停发驱动伺服电机的脉冲。
在测量杆和定位板上各设有电感传感器，且两电感传感器相对设置，通过 电感传感器与金属被测件的非接触式测量，将电感传感器测量电信号通过计算 机接口读入计算机，得出当前金属被测件与定位板、测量杆的距离，从而控制 伺服电机停止转动，使直线光栅移动件停止移动。
本发明同时采用了长度电子测量技术、计算机图像处理技术和精密机械伺 服驱动技术，可以实现自动找出非规则柱体最大径所在方位、自动检测非规则 柱体最大径尺寸并显示最大径数据。本发明操作方便，可以实现实时在线检测。
为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据的具体实施例并结合 附图，对本发明作进一步详细的说明，其中 图l是实施例l的结构示图； 图2是图1的俯视图；图3是实施例2的结构示图； 图4是实施例1的控制方框图；图5是实施例2的控制方框图。
具体实施方式
实施例1见图1、图2和图4，实施例1包括机架以及直线光栅尺，直线光栅尺包 括直线光栅固定件1和直线光栅移动件2，其中直线光栅固定件2固定在机架 上，所述直线光栅固定件2—侧设有与其平行的滚珠丝杆3，滚珠丝杆3上设 有相配合的螺母4，滚珠丝杆3由固定在机架上的两轴承座内的轴承支撑。一 固定在机架上的伺服电机5通过齿轮减速传动机构6与所述滚珠丝杆3的一端 连接，相对滚珠丝杆3的另一端设有定位转盘7，定位转盘7的控制器包括直 流、交流步进电机和减速传动机构。定位转盘7上方的机架上悬挂一摄像仪8， 并在定位转盘7上方的机架上垂直固定一定位板9，定位板9与定位转盘7略 有间隙，该间隙只要保证定位板9不影响定位转盘7的转动。所述直线光栅移 动件2与所述螺母4连接，螺母4的端面上还固定一指向定位转盘7且与滚珠 丝杆3平行的测量杆10。当伺服电机5转动时带动滚珠丝杆3转动，由于滚 珠丝杆3轴向移动受到限制，从而使螺母4在滚珠丝杆3上轴向移动同时带动 直线光栅移动件2在直线光栅固定件2上移动，并带动测量杆10移动。配备的计算机通过接口与伺服电机5的驱动器输入端、定位转盘8的控制 器输入端连接，所述摄像仪8的信号输出端、直线光栅移动件2的信号输出端 与计算机的接口连接。实施例l的测量方法如下将被测量的非规则柱体置于定位转盘7上，处 于定位转盘7上方的摄像仪8将被测件13的位置图送入计算机中，经计算机 处理后，判别出被测件13最大径所在方位，计算机向定位转盘7的控制器发 出指令，定位转盘7旋转，使被测件13的最大径方位与测量杆10的移动方向完全一致，接着计算机向伺服电机5的驱动器发脉冲指令，驱动伺服电机5 旋转，带动直线光栅移动件2移动，从而产生移动脉冲，移动脉冲信号输送到 计算机中。当被测件13被测量杆10推动到与定位板9接触后，直线光栅移动 件2停止移动，由于计算机接受不到光栅脉冲，停发驱动伺服电机5的脉冲， 伺服电机5停止旋转。计算机根据采集到的移动脉冲计算当前的移动距离，通 过光栅脉冲当量换算为实际直径大小，数据在屏幕上显示。当一次测量结束后， 驱动伺服电机5反向旋转带动测量杆10、直线光栅移动件2返回到设定的初 始位。 实施例2见图3和图5，实施例2在实施例1基础上，在测量杆10上设有1#电感 传感器ll，在定位板9上设有2#电感传感器12， 1#电感传感器11与2#电 感传感器12相对设置。1#电感传感器11与2#电感传感器12的信号输出端 均与计算机的接口连接。实施例2的测量方法如下将被测量的非规则柱体置于定位转盘7上，处 于定位转盘7上方的摄像仪8将被测件13的位置图送入计算机中，经计算机 处理后，判别出被测件13最大径所在方位，计算机向定位转盘7的控制器发 出指令，定位转盘7旋转，使被测件13的最大径方位与测量杆10的移动方向 完全一致，接着计算机向伺服电机5的驱动器发脉冲指令，驱动伺服电机5 旋转，带动直线光栅移动件2移动，从而产生移动脉冲，移动脉冲信号输送到 计算机中。通过电感传感器与金属被测件的非接触式测量，将电感传感器测量 电信号通过计算机接口读入计算机，得出当前金属被测件与定位板9、测量杆 IO的距离，从而控制伺服电机5停止转动，使直线光栅移动件2停止移动。 计算机根据采集到的移动脉冲计算当前的移动距离，通过光栅脉冲当量换算为 实际直径大小，数据在屏幕上显示。当一次测量结束后，驱动伺服电机5反向 旋转带动测量杆10、直线光栅移动件2返回到设定的初始位。
权利要求
1、一种非圆柱体最大径测量装置，包括机架以及直线光栅尺，直线光栅尺具有直线光栅固定件(1)和直线光栅移动件(2)，其中直线光栅固定件(2)固定在机架上，其特征在于所述直线光栅固定件(2)一侧设有与其平行的丝杆(3)，丝杆(3)上设有相配合的螺母(4)，一伺服电机(5)通过传动机构(6)与所述丝杆(3)的一端连接，相对丝杆(3)的另一端设有定位转盘(7)，定位转盘(7)上方的机架上悬挂一摄像仪(8)，并在定位转盘(7)上方的机架上垂直固定一定位板(9)，所述直线光栅移动件(2)与所述螺母(4)连接，螺母(4)的端面上还固定一与丝杆(3)平行的测量杆(10)，配备的计算机通过接口与伺服电机(5)的驱动器输入端、定位转盘(8)的控制器输入端连接，所述摄像仪(8)的信号输出端、直线光栅移动件(2)的信号输出端与计算机的接口连接。
2、 根据权利要求1所述的非圆柱体最大径测量装置，其特征在于在测 量杆(10)上设有1#电感传感器(11)，在定位板(9)上设有2#电感传感 器(12)， 1#电感传感器(11)与2#电感传感器(12)相对设置，1#电感 传感器(11)与2#电感传感器(12)的信号输出端均与计算机的接口连接。
3、 根据权利要求1或2所述的非圆柱体最大径测量装置，其特征在于 所述丝杆(3)是滚珠丝杆。
4、 根据权利要求3所述的非圆柱体最大径测量装置，其特征在于所述 传动机构(6)是齿轮减速机构。
5、 一种权利要求1所述的非圆柱体最大径测量装置的测量方法，其特征 在于将被测量的非规则柱体置于定位转盘(7)上，处于定位转盘(7)上方 的摄像仪(8)将被测件(13)的位置图送入计算机中，经计算机处理后，判 别出被测件(13)最大径所在方位，计算机向定位转盘(7)的控制器发出指 令，定位转盘(7)旋转，使被测件(13)的最大径方位与测量杆(10)的移 动方向完全一致，计算机向伺服电机(5)的驱动器发脉冲指令，驱动伺服电 机(5)旋转，带动直线光栅移动件(2)移动，从而产生移动脉冲，移动脉冲 通过计算机接口输送到计算机中；当直线光栅移动件(2)停止移动，计算机 根据采集到的移动脉冲计算当前的移动距离，通过光栅脉冲当量换算为实际最 大径大小，数据在屏幕上显示。
6、 根据权利要求5所述的非圆柱体最大径测量装置的测量方法，其特征 在于当被测件(13)被测量杆(10)推动到与定位板(9)接触后，直线光 栅移动件(2)停止移动，同时由于计算机接受不到光栅脉冲，停发驱动伺服 电机(5)的脉冲。
7、 根据权利要求5所述的非圆柱体最大径测量装置的测量方法，其特征 在于在测量杆(10)和定位板(9)上各设有电感传感器(11、 12)，且两电 感传感器相对设置，通过电感传感器与金属被测件的非接触式测量，将电感传 感器测量电信号通过计算机接口读入计算机，得出当前金属被测件与定位板(9)、测量杆(10)的距离，从而控制伺服电机(5)停止转动，使直线光栅 移动件(2)停止移动。
全文摘要
一种非圆柱体最大径测量装置，包括机架以及直线光栅尺，所述直线光栅固定件一侧设有与其平行的丝杆，丝杆上设有螺母，一伺服电机通过传动机构与所述丝杆的一端连接，相对丝杆的另一端设有定位转盘，定位转盘上方的机架上悬挂一摄像仪，并在定位转盘上方的机架上垂直固定一定位板，所述直线光栅移动件与所述螺母连接，螺母的端面上还固定一与丝杆平行的测量杆，配备的计算机通过接口与伺服电机的驱动器输入端、定位转盘的控制器输入端连接，所述摄像仪的信号输出端、直线光栅移动件的信号输出端与计算机的接口连接。本发明同时采用了长度电子测量技术、计算机图像处理技术和精密机械伺服驱动技术。本发明操作方便，可以实现实时在线检测。
文档编号G01B11/08GK101319881SQ20081002425
公开日2008年12月10日 申请日期2008年5月27日 优先权日2008年5月27日
发明者杨龙兴 申请人:江苏技术师范学院