专利名称：试样横截面积自动测量装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种试样材料的尺寸检测装置，尤其是一种试样横截面积自动测
量装置。
背景技术：
目前国内企业生产的金属板(卷)材出厂时必须附带按《GB/T 228-2002金属材 料室温拉伸试验方法》或《GB/T 7314-2005金属材料室温压缩试验方法》所检验的材料性能 数据，每个钢卷的头、尾部都要采数个试样进行材料性能试验，对于中大型企业来讲，每天 的检验工作非常繁重。如某钢厂冷轧生产线试验室，每个班次要测试200 300片试样，在 这种情况下，试样尺寸的测量、记录工作量是非常大的。目前，试样的测量主要分为手工测 量和仪器测量两种。手工测量是操作人员依靠千分尺或游标卡尺获得试样的横截面尺寸， 测量精度低，测量结果受人为因素的影响比较大，而且测量效率不高，还需要计算试样的横 截面积。仪器测量又分红外光栅测量和机械式探头测量两种。红外光栅测量装置主要由红外线发射器和红外线接收器组成，二者之间布置试 样，红外线发射器所发射出的平行红外线由红外线接收器接收，根据红外线接收器上被试 样遮挡部分的参数计算出试样的尺寸。红外光栅测量的优点是测量精度高，单个试样尺寸 测量速度快。但其存在如下缺陷一是红外发射器所发射的线光源对发射器、接收器及试样 的位置要求十分严格，对环境要求也很高；二是其测量范围受发射器、接收器长度限制；三 是其仅适应测量圆截面的试样，对其他结构形状的试样无能为力。机械式探头测量装置主要由四个接触式传感器组成，四个传感器分布在试样的四 周，与其接触感应，根据传感器的空间位置参数计算出试样的尺寸。机械式探头测量的优点 是对环境要求较低，但也存在测量速度慢，测量范围有限、测量精度较光栅测量装置低等缺 点ο
发明内容本实用新型的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种结构简单、使用方便， 工作强度低，测量精度高、同一性强，设备成本低，既能单独使用，也能作为全自动试验机相 应的配套测量单元使用的试样横截面积自动测量装置。为实现上述目的，本实用新型采用下述技术方案—种试样横截面积自动测量装置，包括试样自动送样装置、测量单元和底座，自动 送样装置和测量单元相对应地设置于底座上，自动送样装置和测量单元通过线路与控制及 数据处理装置连接。所述试样自动送样装置包括电机，所述电机设置于底座一端，电机通过联轴器与 直线滑动单元相连，直线滑动单元上设有可沿其滑动的滑动平台，滑动平台上设有夹紧气 爪I ；直线滑动单元初始端下部的底座上设有位置传感器。所述自动送样装置还包括设置于直线滑动单元一侧的定位块I，定位块I上设有感应器，直线滑动单元末端设有与定位块I相对应的定位块II。所述电机为步进电机或伺服电机。所述测量单元包括均设置于底座上的两个相对的长度计I、两个相对的长度计II 和夹紧气爪II，两个相对的长度计I和两个相对的长度计II成“十”字形结构布置，且两个 相对的长度计I在垂直方向上安装，两个相对的长度计I的轴线与待测量的试样的接触平 面垂直；两个相对长度计II在水平方向上安装，两个相对长度计II的轴线与待测量试样的 接触平面垂直；夹紧气爪II设置于长度计I和长度计II 一侧且与定位块I及定位块II相 对应。所述控制及数据处理装置包括相连接的控制器和计算机，控制器分别与位置传感 器、感应器、长度计I、长度计II、电机和电磁换向阀组相连，电磁换向阀组分别与夹紧气爪 I、夹紧气爪II、长度计I和长度计II相连。本实用新型中的直线滑动单元和滑动平台均为现有设备，在此不再赘述。本实用新型由试样自动送样装置和测量单元组成，二者在控制器的协调控制下工 作，测量数据由计算机进行处理，计算出试样的横截面积，存储以备后用。自动送样装置可 根据要求移动，自动完成试样不同截面的尺寸测量需求。两个长度计I和两个长度计II成“十”字形结构布置，可以在测量单元的测量范 围内适应不同厚度和宽度的试样，而不需对长度计进行调整。在手动放置试样时，定位块I、定位块II和感应器保证了试样的初始定位。如果采 用机械手放置试样，基本上可以保证试样的初始定位，上述三件可以不安装。本实用新型是一个完整的测量试样横截面积的自动测量装置，其符合上述两种国 家标准规定的要求，测量精度满足微米级精密测量的需要，既可以作为单独的测量仪器使 用，由操作者专门测量试样的横截面积，为普通试验机或半自动试验机提供待测试样；也能 作为全自动试验机相应的配套测量单元使用，配合机器人进行取放样，可实现无人化的测 量。本实用新型结构简单、使用方便，既降低了测量系统的生产和调试难度，又方便使 用者操作；既减轻了操作者的工作强度，减少了人工测量的误差，又提高了测量精度和同一 性，同时降低了设备的成本。本实用新型应用范围广，根据所需测量试样的尺寸范围选择合适的长度计，构成 测量单元的测量范围，对测量范围内的所有试样都可以不对装置进行任何调整而进行合格 的测量。
图1是本实用新型结构示意图；图2是图1中滑动平台带着试样移动到测量区时的俯视图；图3是图1中A向视图；图4是本实用新型控制及数据处理装置原理示意图；图5是本实用新型气动原理图；其中1.电机，2.联轴器，3.直线滑动单元，4.位置传感器，5.定位块I，6.底座， 7.滑动平台，8.夹紧气爪I，9.定位块II，10.长度计I，11.感应器，12.长度计II，13.夹紧气爪II，14.试样。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。如图1-5所示，一种试样横截面积自动测量装置，包括试样自动送样装置、测量单 元和底座6，自动送样装置和测量单元相对应地设置于底座6上，自动送样装置和测量单元 通过线路与控制及数据处理装置连接。试样自动送样装置包括电机1，所述电机1设置于底座6 —端，电机1通过联轴器 2与直线滑动单元3相连，直线滑动单元3上设有可沿其滑动的滑动平台7，滑动平台7上 设有夹紧气爪18 ；直线滑动单元3初始端下部的底座6上设有位置传感器4。其中的电机 1为步进电机或伺服电机。自动送样装置还包括设置于直线滑动单元3 —侧的定位块15，定位块15上设有感 应器11，直线滑动单元3末端设有与定位块15相对应的定位块119。测量单元包括均设置于底座6上的两个相对的长度计110、两个相对的长度计 1112和夹紧气爪1113，两个相对的长度计IlO和两个相对的长度计1112成“十”字形结构 布置，且两个相对的长度计IlO在垂直方向上安装，两个相对的长度计IlO的轴线与待测 量的试样14的接触平面垂直；两个相对长度计1112在水平方向上安装，两个相对长度计 1112的轴线与待测量试样14的接触平面垂直；夹紧气爪1113设置于长度计IlO和长度计 1112 一侧且与定位块15及定位块119相对应。控制及数据处理装置包括相连接的控制器和计算机，控制器分别与位置传感器4、 感应器11、长度计110、长度计1112、电机1和电磁换向阀组相连，电磁换向阀组分别与夹紧 气爪18、夹紧气爪1113、长度计IlO和长度计1112相连。图5中的电磁换向阀I、电磁换向 阀II、电磁换向阀III和电磁换向阀IV共同组成图4中的电池换向阀组，且电磁换向阀I、 电磁换向阀II、电磁换向阀III和电磁换向阀IV分别与夹紧气爪I 8、夹紧气爪1113、长度 计IlO和长度计1112对应相连。本实用新型由试样自动送样装置和测量单元组成，二者在控制器的协调控制下工 作，测量数据由计算机进行处理，计算出试样的横截面积，存储以备后用。自动送样装置可 根据要求移动，自动完成试样不同截面的尺寸测量需求。两个长度计IlO和两个长度计1112成“十”字形结构布置，可以在测量单元的测 量范围内适应不同厚度和宽度的试样，而不需对长度计进行调整。在手动放置试样时，定位块110、定位块1112和感应器11保证了试样14的初始定 位。如果采用机械手放置试样14，基本上可以保证试样14的初始定位，上述三部件可以不安装。本实用新型是一个完整的测量试样横截面积的自动测量装置，其符合上述两种国 家标准规定的要求，测量精度满足微米级精密测量的需要，既可以作为单独的测量仪器使 用，由操作者专门测量试样的横截面积，为普通试验机或半自动试验机提供待测试样14 ； 也能作为全自动试验机相应的配套测量单元使用，配合机器人进行取放样，可实现无人化 的测量。具体有以下几种实施方式[0037]实施方式一在图1中，试样14被放入，定位块15和定位块119保证了试样14定 位的正确性。当试样14被放入定位区域时，感应器11感应到试样14的进入，发出信号给 控制器(见图4、5)，控制器控制相配的电磁换向阀动作，使夹紧气爪18动作，夹紧试样14。实施方式二 在图1中，试样14被操作者手动放入，定位块15和定位块119保证 了试样14定位的正确性。当试样14被放入定位区域时，感应器11感应到试样14的进入， 发出信号，操作者看到感应器11发出信号后，手动操作相配的电磁换向阀动作，使夹紧气 爪18动作，夹紧试样14。实施方式三在图1中，试样14被操作者手动放入，定位块15和定位块119保证 了试样14定位的正确性。当试样14被放入确定位置后，操作者手动操作相配的电磁换向 阀动作，使夹紧气爪18动作，夹紧试样14。实施方式四在图1中，试样14被机械手放入到特定的位置后，发出信号给控制器 (见图4、5)，控制器控制相配的电磁换向阀动作，使夹紧气爪18动作，夹紧试样14。当经过上述四种方式之一完成夹紧试样14后，经过一定的延时，控制器控制电机 1工作，通过联轴器2驱动直线滑动单元3工作，直线滑动单元3上的滑动平台7沿水平方 向移动，根据上述两种国家标准规定的要求，将试样14的三个待测截面送入测量区域。当试样14的待测截面进到测量位置时，控制器控制相配的电磁换向阀动作，使夹 紧气爪1113动作，夹紧试样14。夹紧气爪1113安装在测量区，以保证测量时测量头区域的 试样14不变形。然后控制器控制相配的电磁换向阀动作，使长度计IlO和长度计1112的 执行元件工作，测量头向待测试样14的表面移动，待轻触试样14完成测量后，控制器控制 相配的电磁换向阀动作，使长度计IlO和长度计1112的执行元件反向工作，测量头移离试 样14归位。然后控制器控制相配的电磁换向阀动作，使夹紧气爪1113松开，完成一个截面 尺寸的测量。控制器再次控制电机1工作，使滑动平台7沿水平方向移动，将试样14的下一个 待测截面送入测量区域。重复上述测量动作，完成另一个截面尺寸的测量。再次重复上述测量步骤，完成上述两种国家标准规定的横截面的测量要求。然后， 控制器再次控制电机1工作，使滑动平台7沿水平方向移动，将试样14移回到初始位置，控 制器(或操作者手动)控制相配的电磁换向阀动作，使夹紧气爪I 8松开，由操作者手动或 由机器人取下试样14，更换一个新的试样14，再次进行新的测量。在上述测量过程中，长度计每次测得的数据经控制器处理后都传输给计算机，由 计算机按照一定的格式存储。等到一个试样测量完成后，计算机对输入数据进行处理，并按 国家标准中的要求计算出试样14原始横截面积，并存储以备用。当所有的试样14都测量完成后，计算机可以按照上述两种国家标准中试验报告 的要求计算出需要的数据，绘制要求的图形和表格，在显示器上显示出试验结果并按要求 打印出试验报告等。
权利要求一种试样横截面积自动测量装置，其特征在于包括试样自动送样装置、测量单元和底座，自动送样装置和测量单元相对应地设置于底座上，自动送样装置和测量单元通过线路与控制及数据处理装置连接。
2.根据权利要求1所述的试样横截面积自动测量装置，其特征在于所述试样自动送 样装置包括电机，所述电机设置于底座一端，电机通过联轴器与直线滑动单元相连，直线滑 动单元上设有可沿其滑动的滑动平台，滑动平台上设有夹紧气爪I ；直线滑动单元初始端 下部的底座上设有位置传感器。
3.根据权利要求2所述的试样横截面积自动测量装置，其特征在于所述自动送样装 置还包括设置于直线滑动单元一侧的定位块I，定位块I上设有感应器，直线滑动单元末端 设有与定位块I相对应的定位块II。
4.根据权利要求2所述的试样横截面积自动测量装置，其特征在于所述电机为步进 电机或伺服电机。
5.根据权利要求1所述的试样横截面积自动测量装置，其特征在于所述测量单元包 括均设置于底座上的两个相对的长度计I、两个相对的长度计II和夹紧气爪II，两个相对 的长度计I和两个相对的长度计II成“十”字形结构布置，且两个相对的长度计I在垂直 方向上安装，两个相对的长度计I的轴线与待测量的试样的接触平面垂直；两个相对长度 计II在水平方向上安装，两个相对长度计II的轴线与待测量试样的接触平面垂直；夹紧气 爪II设置于长度计I和长度计II 一侧且与定位块I及定位块II相对应。
6.根据权利要求1所述的试样横截面积自动测量装置，其特征在于所述控制及数据 处理装置包括相连接的控制器和计算机，控制器分别与位置传感器、长度计I、长度计II、 感应器、电机和电磁换向阀组相连，电磁换向阀组分别与夹紧气爪I、夹紧气爪II、长度计I 和长度计II相连。
专利摘要本实用新型涉及一种试样横截面积自动测量装置，包括试样自动送样装置、测量单元和底座，自动送样装置和测量单元相对应地设置于底座上，自动送样装置和测量单元通过线路与控制及数据处理装置连接。本实用新型结构简单、使用方便，既降低了测量系统的生产和调试难度，又方便使用者操作；既减轻了操作者的工作强度，减少了人工测量的误差，又提高了测量精度和同一性，同时降低了设备的成本。本实用新型应用范围广，根据所需测量试样的尺寸范围选择合适的长度计，构成测量单元的测量范围，对测量范围内的所有试样都可以不对装置进行任何调整而进行合格的测量。
文档编号G01N35/10GK201731857SQ20102027111
公开日2011年2月2日 申请日期2010年7月26日 优先权日2010年7月26日
发明者刘成业, 孙洁, 张艳芳, 李倩, 秦立刚, 葛兆斌, 赵永国 申请人:山东省科学院自动化研究所