专利名称：线材生产模具内孔智能测量仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及线材生产模具内孔测量技术，更为具体地说，是涉及一种用于精 确测量线材生产模具内孔的测量仪器。
背景技术：
线材生产模具内孔在模具使用一定的时间之后，由于磨损使得模具内孔的直径、 几何形状都发生改变，致使生产的线材几何形状质量降低，因此，为了保证生产的线材形状 质量，模具内孔在磨损达到一定程度后需更换新的模具，而要正确地更换模具则需要对模 具内孔进行精确测量。因此精确地测量模具内孔对于线材生产企业来说非常重要。目前国 内线缆生产企业、漆包线生产企业等线材生产企业对线材生产模具内孔的测量，大多采用 塞规测量模具内孔直径，或通过测量生产的拉丝直径反算生产模具内孔直径，结合测量人 员通过显微镜观察模具内孔形状，对模具内孔进行测量。这些模具内孔测量方式都较为落 后，或者是测量精度较低，或者测量结果取决于测量人员的经验、知识和责任心，人为读数 造成的主观误差较大，而且测量不直观，不能反应模具内孔内部的面积、磨损等情况。一些 线材生产企业，由于不能准确地测量模具内孔，不能及时正确地更换新的模具，保证模具内 孔有足够的精度，致使大多线材生产企业生产的线材质量不高，竞争力不高，甚至造成许多 材料浪费。目前国外已有能够精确测量模具内孔仪器设备投入使用，但价格非常昂贵，通常 在五六十万以上甚至上百万不等，对于国内大多数线材生产厂家是无法接受的，而国内目 前尚未发现专门针对这种线材生产厂家的模具内孔测量仪问世，即使有大多也是精度较差 的手动测量方式。
实用新型内容针对现有技术的模具内孔测量技术存在的不足，本实用新型的目的旨在提供一种 可以自动测量模具内孔直径、面积、形状、椭圆度的智能测量仪。本实用新型提供的线材生产模具内孔智能测量仪，其结构主要包括仪器架、安装 在仪器架上的光源装置、被测模具安放台、模具内孔图像采集器、带动模具安放台与图像采 集器之一移动的传动机构和图像数据处理控制装置，光源装置、模具安放台、图像采集器对 应设置，图像采集器信号输出端与图像数据处理控制装置信号输入端连接，光源装置控制 信号输入端与图像数据处理控制装置信号输出端连接。被测模具安放台设计有供测量光穿 过进入模具内孔的通孔，模具安放台上的通孔直径一般要大于模具内孔直径而小于模具外 形尺寸。将模具安放台与图像采集器之一设计成由传动机构带动移动，是为了使安放在模 具安放台上的模具内孔与图像采集器之间的距离能够调整，即通过调整镜头相对模具的位 置来调节焦距和放大倍数，以便更好地对模具内孔进行精确测量。当然也可通过调换不同 的镜头来调节焦距和放大倍数。在上述方案中，所述传动机构由伺服电动机驱动，即伺服电动机的运动输出轴与传动机构运动输入构件联接，伺服电动机控制信号输入端与图像数据处理控制装置信号输 出端连接。传动机构也可采用手动。优先采用伺服电动机驱动。在上述 方案中，所述模具内孔图像采集器可选用主要由放大镜、镜筒和图像传感 器构成的图像采集器，放大镜安装在镜筒前端，镜筒后端和图像传感器联接。其中镜筒优先 选用筒长可调节的镜筒，以便更好地对焦距或放大倍数进行调整。在上述方案中，所述光源装置优先选用由发光二极管和调光镜片组构成的光强度 可调光源装置，以使光源装置发出的测量光调整为均勻且平行的测量光。在上述方案中，测量仪可设计成立式结构，也可设计成卧式结构，优先采用立式结 构，即测量仪的光源装置、模具安放台和图像采集器沿竖向对应设置，传动机构移动构件运 动方向与光源装置、模具安放台和图像采集器的设置方向平行。测量仪采用立式结构的进 一步方案，最好是模具安放台直接安装在光源装置上，位于模具安放台上方的图像采集器 由传动机构带动移动。模具安放台安装在光源装置上的具体方式可采用止口定位螺栓固 定。在上述方案中，所述传动机构为丝杆传动机构，由丝杆、与丝杆匹配构成螺纹传动 副的螺母、导轨、与导轨构成滑动副的滑块构成，滑块分别与螺母和图像采集器联接。当然 传动机构也可设计成其他结构形式，如链传动机构、带传动机构、蜗杆传动机构等。优先采 用丝杆传动机构。在上述方案中，传动机构设计有移动构件运动位置控制装置。对于丝杆传动机构， 即设计有滑块移动位置控制装置。控制装置可以是限位开关，也可以是位移传感器。优先 采用位移传感器，位移传感器的信号输出端与图像数据处理控制装置信号输入端连接，由 图像数据处理控制装置控制传动机构驱动电动机运转。在上述方案中，驱动传动机构运动的电动机可以是伺服电动机、步进电机或液压 马达。优先采用伺服电动机。在上述方案中，测量仪还设置有蔽护测量仪主体的外壳。在上述方案中，图像数据处理控制装置可以是与测量仪本体分离的独立计算机， 也可以是嵌入式图像数据处理控制装置，如单片机、DSP、FPGA等。在上述方案中，图像采集器信号输出端接口采用USB接口，电动机控制信号输入 端接口采用串口。当然图像采集器信号输出端接口和电动机控制信号输入端接口也可采用 并口读取方式，或其他的读取方式。本实用新型提供的线材生产模具内孔智能测量仪，采用光学放大成像原理和图像 处理技术设计而成，是一种非接触式自动测量模具内孔直径、面积、形状、椭圆度的高精密 仪器，主要具有特点如下1)光源透过模具内孔，通过镜筒内的镜片组调节放大之后投射到数字图像采集传 感器，再由图像数据处理控制装置对模具内孔图像进行计算处理，实现对模具内孔自动智 能化测量。2)图像数据处理控制装置对采集到的图像信息进行处理，并根据处理的图像信息 通过控制电动机的运动实现对传动机构运动的控制，进而实现调整焦距和放大倍数，找到 最佳的图像测量位置，并采集到最真实、最有效的图像信息。3)图像数据处理控制装置获取到的图像信息，由其配备的软件进行滤波、拟合、运算处理后，可得到模具内孔的直径值、椭圆度、面积以及外形和磨损情况。4)模具内 孔的直径、面积、椭圆度、形状可显示、存储、打印模具内孔的测量结果。5)可通过改变放大镜的放大倍数或者调整镜筒(目距)的长度，扩大模具内孔直 径的测量范围。本实用新型与现有技术的模具内孔测量技术相比，具有以下十分突出的技术效果 和优点1)提高了测量效率。采用现有技术的模具内孔测量方法，通过测量生产的拉丝 直径反算生产模具内孔直径和通过显微镜人工检查磨损测量用时很长，而采用本实用新型 的测量仪对模具进行测量，将模具放置到位后，可用不到15秒的时间即可完成模具内孔直 径、面积、椭圆度、形状的测量。测量效率提高了数倍，大大缩短了测量时间周期。2)节省人力资源。采用现有技术测量模具内孔，至少需要配备2人以上，而且员工 要经过专业的培训才能完成，而采用本实用型进行测量，则只需要1人即可完成测量。再加 上测量效率的提高，可节省数位人工成本。3)精度高，客观准确。采用现有技术的模具内孔测量方法，通过测量生产的拉丝直 径反算生产模具内孔直径和通过显微镜人工检查磨损，一方面本身精度就较低，另一方面 还存在人为读数误差。而采用本实用新型的测量仪进行测量，则可以完全避免此现象，既不 存在人为读数误差，且测量精度高，测量精度可达0. 001mm。4)操作人员技术经验要求低。采用本实用新型的测量仪对模具内孔进行测量，操 作人员只需进行简单的培训即可胜任工作，完成采用现有技术模具内孔测量方法需要由具 有丰富技术经验的人员才能完成的复杂的操作，操作容易。5)测量结果直观易保存。采用本实用新型的测量仪对模具内孔进行测量，测量的 结果可以显示视屏或打印纸面，直观地显示测量结果，也可以数据和图片的形式存储，方便 查验。本实用新型提供的线材生产模具内孔智能测量仪，配以适当的计算机软件，还可 用于测量异形孔，比如方孔的长宽值等。本实用新型提供的线材生产模具内孔智能测量仪采用模块化设计，由计算机处理 控制系统、可调光源系统、伺服电机驱动系统、数字成像系统等若干个子系统组成，计算机 作为数据处理中心和控制中心，通过配套的软件控制各子系统运行。测量仪所具有的优点， 进一步可概括为测量精度高、运行可靠性高、反应速度快、操作灵活方便等。
附图1是本实用新型一个实施例的结构示意图。附图中的图示标号标识对象分别为1_光源装置；2-模具安放台；3-放大镜； 4_镜筒；5-图像传感器；6-仪器外壳；7-位置控制装置；8-导轨；9-传动丝杆；10-仪器支 架；11-电动机；12-图像数据处理控制计算机；a_图像采集器信号输出；b-位移传感器信 号输出；C-伺服电动机控制信号输入；d-光源装置控制信号输入。
具体实施方式
以下结合附图说明给出本实用新型的一个实施例，并通过实施例对本实用新型做进一步的具体描述。有必要指出的是，以下的实施例只用于对本实用新型做进一步的说明， 不能理解为对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术熟悉人员根据上述发明内容，对 本实用新型作出一些非本质的改进和调整，这样得到的技术方案应仍属于本实用新型的保 护范围。实施例 本实施例的线材生产模具内孔智能测量仪，其结构如附图1所示，测量仪整体为 立式结构，其结构主要由仪器外壳6，位于外壳内的仪器架10，安装在仪器架上的光源装置 1、固定安装在光源装置上的被测模具安放台2、位于模具安放台上方的模具内孔图像采集 器、带动图像采集器移动的精密丝杆传动机构、驱动丝杆传动机构的伺服电动机11，以及独 立设置的作为图像数据处理控制装置的计算机12构成。光源装置1、模具安放台2和图像 采集器沿竖向对应设置，光源装置从下面发出的测量光穿过模具安放台上的通孔经模具内 孔投射到图像采集器。光源装置1为光强度可调的由发光二极管和调光镜片组构成的光 源装置。图像采集器主要由放大镜3、筒长可调镜筒4和图像传感器5构成，放大镜安装在 镜筒下端，镜筒上端和图像传感器联接。精密丝杆传动机构设置方向与光源装置、模具安放 台和图像采集器的设置方向平行，由精密丝杆9、与丝杆匹配构成螺纹传动副的螺母、导轨 8和与导轨构成滑动副的滑块构成，滑块分别与螺母和图像采集器的镜筒外壳固定联接，精 密丝杆9与伺服电机11的运动输出轴固定联接。在精密丝杆传动机构滑块上方设置有滑 块位移限位传感器7。光源装置1控制信号输入端d和伺服电机11控制信号输入端c分别 与独立设置计算机信号输出端连接。图像采集器信号输出端a和滑块位移限位传感器7信 号输出端b分别与独立设置的计算机信号输入端连接。采用本实用新型的测量仪对模具内孔进行测量的操作过程如下1、将被测模具放置到模具安放台2上，使模具内孔平面与底部的光源1发出的平 行测量光垂直正对，测量光通过放大镜头3经放大后投影到图像传感器5。2、计算机接到图像传感器采集到的图像信息进行计算处理，根据图像信息控制电 机1运转，经丝杆传动机构控制镜头与图像传感器的移动，以得到最准确的图像信息。当然 也可以通过手动调整来得到准确图像。3、调整好焦距和放大倍数，然后点击计算机软件测量按钮，就可以自动测量出模 具内孔直径值和内孔椭圆度，通过数值和图像两种方式将测量结果通过显示屏，以图像显 示的方式直观地显示模具内孔的形状、磨损情况等信息。测量结果除了用显示屏直观显示 夕卜，还可以通过打印和存储的方式记录下来。4、无论手动或自动操作得到的准确图像，在计算机内经计算机软件处理后，可以 得到模具内孔形状、内孔面积、椭圆度、平均直径、最大直径、最小直径等结果。5、计算机除了可以将以上测量结果存储在存储器内，并通过显示屏直观地显示出 来，也可以通过其他其他终端设备打印在纸面上。
权利要求1.一种线材生产模具内孔智能测量仪，其特征在于主要包括仪器架、安装在仪器架上 的光源装置、被测模具安放台、模具内孔图像采集器、带动模具安放台与图像采集器之一移 动的传动机构和图像数据处理控制装置，光源装置、模具安放台、图像采集器对应设置，图 像采集器信号输出端与图像数据处理控制装置信号输入端连接，光源装置控制信号输入端 与图像数据处理控制装置信号输出端连接。
2.根据权利要求1所述的线材生产模具内孔智能测量仪，其特征在于传动机构由伺服 电动机驱动，伺服电动机控制信号输入端与图像数据处理控制装置信号输出端连接。
3.根据权利要求2所述的线材生产模具内孔智能测量仪，其特征在于模具内孔图像采 集器主要由放大镜、镜筒和图像传感器构成，放大镜安装在镜筒前端，镜筒后端和图像传感 器联接。
4.根据权利要求3所述的线材生产模具内孔智能测量仪，其特征在于构成模具内孔图 像采集器的镜筒为长度可调节的镜筒。
5.根据权利要求1至4之一所述的线材生产模具内孔智能测量仪，其特征在于所述光 源装置为由发光二极管和调光镜片组构成的光强度可调的光源装置。
6.根据权利要求1至4之一所述的线材生产模具内孔智能测量仪，其特征在于测量仪 为立式结构，光源装置、模具安放台和图像采集器沿竖向对应设置，传动机构移动构件的运 动方向与光源装置、模具安放台和图像采集器的设置方向平行。
7.根据权利要求6所述的线材生产模具内孔智能测量仪，其特征在于模具安放台安装 在光源装置上，位于模具安放台上方的图像采集器由传动机构带动移动。
8.根据权利要求7所述的线材生产模具内孔智能测量仪，其特征在于所述传动机构为 丝杆传动机构，由丝杆、与丝杆匹配构成螺纹传动副的螺母、导轨、与导轨构成滑动副的滑 块构成，滑块分别与螺母和图像采集器联接。
9.根据权利要求1至4之一所述的线材生产模具内孔智能测量仪，其特征在于传动机 构设计有移动构件运动位置控制装置。
10.根据权利要求2至4之一所述的线材生产模具内孔智能测量仪，其特征在于驱动传 动机构运动的电动机为伺服电动机。
专利摘要本实用新型公开了一种线材生产模具内孔智能测量仪，其结构主要包括仪器架、安装在仪器架上的光源装置、被测模具安放台、模具内孔图像采集器、带动模具安放台与图像采集器之一移动的传动机构和图像数据处理控制装置，光源装置、模具安放台、图像采集器对应设置，图像采集器信号输出端与图像数据处理控制装置信号输入端连接，光源装置控制信号输入端与图像数据处理控制装置信号输出端连接。本实用新型的测量仪可用于模具内孔直径、面积、椭圆度、形状的测量，且测量结果可屏幕显示、存储、打印，具有测量精度高、可靠性高、反应速度快、操作灵活方便等方面的优点。
文档编号G01B11/24GK201876244SQ20102061791
公开日2011年6月22日 申请日期2010年11月22日 优先权日2010年11月22日
发明者周伟, 廖闽, 张郭, 黄献春 申请人:四川辉煌测控设备有限公司