专利名称：一种管料长度自动测量装置及其测量方法
技术领域：
本发明涉及长度测量设备，具体地说是一种管料长度自动测量装置及其测量方法。
背景技术：
大管径厚壁工业管道在工业生产中占有重要的地位。这类管道都是采用厚钢板卷曲焊接而成的，对于每一段焊接管道的测长工作一直是钢管加工企业亟待解决的问题。传统测长方法都是由操作工人拿着皮尺来量的，这种方法主要有以下缺点:1.需要两人以上进行配合，操作繁琐；2.由人工读取皮尺的方法会带来人为的读数误差；3.在人工读取后要由人工进行计算机输入，易产生错误。在工业自动化生产的大趋式下，对产品工艺参数的测量要求实现自动化，所以传统的靠人进行测量的方法已无法满足自动化生产的需要。
发明内容
为了解决传统人工测长方法存在的上述缺点，本发明的目的在于提供一种管料长度自动测量装置及其测量方法。本发明的目的是通过以下技术方案来实现的:本发明的自动测量装置包括定位检测机构、驱动机构及底座，其中定位检测机构安装在底座上，所述驱动机构安装在底座上，所述定位检测机构与驱动机构相连，通过驱动机构的驱动在所述底座上往复移动。其中:所述底座上安装有两根相互平行的直线导轨，所述定位检测机构沿直线导轨往复移动；所述驱动机构包括伺服电机、滚珠丝杠及丝母，其中伺服电机安装在所述底座上，所述滚珠丝杠的两端分别转动连接于底座，滚珠丝杠远离被测管料的一端由底座穿出与所述伺服电机的输出轴相连接，随伺服电机的输出轴旋转，在所述滚珠丝杠上螺纹连接有丝母；所述伺服电机的一侧设有安装在底座上、检测定位检测机构是否位于零点的的接近开关；所述伺服电机带有编码器；所述定位检测机构包括滑台、支架及光电开关，其中滑台与驱动机构相连，支架的一端安装在滑台上，另一端设有检测管料端面的光电开关；所述滑台的两端分别安装有支架，每个支架均为“L”型，“L”型支架的横边与所述底座的上表面平行，“L”型支架的竖边垂直于底座的上表面，所述光电开关位于“L”型支架的竖边的顶端；两个光电开关所处的高度相同。本发明的测量方法为:在被测管料的两侧，分别放置自动测量装置，两自动测量装置零点之间的距离已知，每个自动测量装置中的定位检测机构通过各自的驱动机构驱动、向被测管料的方向移动，当两侧的定位检测机构检测到被测管料的两端端面时，定位检测机构停止，得出两侧定位检测机构各自的移动距离，由两自动测量装置零点之间的距离减去两侧定位检测机构各自的移动距离却为被测管料的长度。检测前，两侧的定位检测机构均回到零点位置，测量出被测管料两侧自动测量装置零点之间的距离，然后让被测管料两侧的驱动机构的伺服电机驱动自动测量装置的定位检测机构同时向被测管料移动，当任一侧定位检测机构的光电开关检测到该侧的被测管料的端面时发出信号，则停止该侧定位检测机构移动，当两侧定位检测机构均停止后，记录两侧定位检测机构的移动距离，由两自动测量装置零点之间的距离减去两侧定位检测机构各自的移动距离就为被测管料的长度。本发明的优点与积极效果为:1.本发明结构新颖，采用开关检测以及伺服电机驱动实现长度的自动测量，过程
简单，衔接可靠。2.由于采用快速可靠的伺服定位方法，整个检测过程省时省力，实现了快速可靠的检测，使在线长度测量时间得到保障。3.本发明可保证整个检测过程可靠高效。
图1为本发明测量装置的结构示意图；其中:1为伺服电机，2为滚珠丝杠，3为丝母，4为滑台，5为支架，6为光电开关，7为直线导轨，8为底座，9为被测管料；图2为本发明测量装置的结构原理图；图3为本发明测量方法的控制流程图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作进一步详述。如图1、图2所示,本发明的自动测量装置包括定位检测机构、驱动机构及底座8,其中底座8上安装有两根相互平行的直线导轨7，定位检测机构安装在底座8的直线导轨7上，所述驱动机构安装在底座8上，定位检测机构与驱动机构相连，通过驱动机构的驱动沿直线导轨7水平往复移动。驱动机构包括伺服电机1、滚珠丝杠2及丝母3，其中滚珠丝杠2的两端分别转动连接于底座8上，滚珠丝杠2远离被测管料9的一端由底座8穿出、与安装在底座8该端的伺服电机I的输出轴通过联轴器相连接，随伺服电机I的输出轴旋转，在所述滚珠丝杠2上螺纹连接有丝母3。在伺服电机I的一侧设有安装在底座I上、检测定位检测机构是否位于零点的的接近开关，伺服电机I带有编码器。定位检测机构包括滑台4、支架5及光电开关6，其中滑台4固接在丝母3上，且滑台4的两端分别与直线导轨7连接；滑台4的两端分别安装有支架5，每个支架5均为“L”型，“L”型支架5的横边与底座I的上表面平行，“L”型支架5的竖边垂直于底座I的上表面；“L”型支架5的横边与滑台4固接，“L”型支架5的竖边的顶端设有检测管料端面的光电开关6,两个支架5上的两个光电开关6所处的高度相同。为了实现本发明自动测量装置的自动控制，在支架5上安装了光电开关6 (有料检测开关)，伺服电机I自带有编码器，在底座8靠近伺服电机I的一侧装有接近开关，其中光电开关6(有料检测开关)检测定位检测机构是否移动到被测管料9的端部，编码器用于实时反馈滑台4的位置，接近开关用于系统上电时滑台4进行回零检测。本发明的测量方法为:在被测管料9的两侧，分别放置自动测量装置，两自动测量装置零点之间的距离已知，每个自动测量装置中的定位检测机构通过各自的驱动机构驱动、向被测管料9的方向移动，当两侧的定位检测机构检测到被测管料9的两端端面时，定位检测机构停止，得出两侧定位检测机构各自的移动距离，由两自动测量装置零点之间的距离减去两侧定位检测机构各自的移动距离却为被测管料9的长度。检测前，两侧的定位检测机构均回到零点位置，测量出被测管料9两侧自动测量装置零点之间的距离，然后让被测管料9两侧的驱动机构的伺服电机I驱动自动测量装置的定位检测机构同时向被测管料9移动，当任一侧定位检测机构的光电开关6检测到该侧的被测管料9的端面时发出信号，则停止该侧定位检测机构移动，当两侧定位检测机构均停止后，记录两侧定位检测机构的移动距离，由两自动测量装置零点之间的距离减去两侧定位检测机构各自的移动距离就为被测管料9的长度。如图3所示，本发明测量方法具体如下:本实施例以直径2m，长8m的管料为例。开始，启动自检程序，参数、机构初始化；参数包括:两侧自动测量装置中定位检测机构零点之间距离为14m ;每侧的两个光电开关6中心线距零点的距离为Om ;滑台4的运行速度为0.8m/s ;机构初始化完成被测管料9两侧定位检测机构的回零动作。由外部信号判断是否开始检测，外部信号为上位系统提供的使能信号；如允许，则驱动机构的伺服电机I带动滚珠丝杠2旋转从而带动滑台4及其上的支架5和光电开关6
、产.、rr.目U进;当支架5上的光电开关6检测到被测管料9的端面时，停止滑台4的前进；记录此时两侧编码器的脉冲读数；进行测长的数据计算(即两侧自动测量装置中定位检测机构零点之间距离为14m减去每侧定位检测机构移动的距离)；两侧的定位检测机构在驱动机构驱动下回到零点位置；将计算结果提供给上位机构进行保存并由控制器向上位机发送测长完毕信号，等待下一管料的测长。本实施例采用西门子公司生产的PLC-200控制器做主控制部件，接近开关采用图尔克公司生产的接近开关，光电开关6(有料检测开关)采用山武公司生产的光电开关。
权利要求
1.一种管料长度自动测量装置，其特征在于:包括定位检测机构、驱动机构及底座(8)，其中定位检测机构安装在底座(8)上，所述驱动机构安装在底座(8)上，所述定位检测机构与驱动机构相连，通过驱动机构的驱动在所述底座(8)上往复移动。
2.按权利要求1所述的管料长度自动测量装置，其特征在于:所述底座(8)上安装有两根相互平行的直线导轨(7)，所述定位检测机构沿直线导轨(7)往复移动。
3.按权利要求1或2所述的管料长度自动测量装置，其特征在于:所述驱动机构包括伺服电机(I)、滚珠丝杠(2)及丝母(3)，其中伺服电机(I)安装在所述底座(8)上，所述滚珠丝杠(2)的两端分别转动连接于底座(8)，滚珠丝杠(2)远离被测管料(9)的一端由底座(8)穿出与所述伺服电机⑴的输出轴相连接，随伺服电机⑴的输出轴旋转，在所述滚珠丝杠(2)上螺纹连接有丝母(3)。
4.按权利要求3所述的管料长度自动测量装置，其特征在于:所述伺服电机(I)的一侧设有安装在底座(I)上、检测定位检测机构是否位于零点的的接近开关。
5.按权利要求3所述的管料长度自动测量装置，其特征在于:所述伺服电机(I)带有编码器。
6.按权利要求1或2所述的管料长度自动测量装置，其特征在于:所述定位检测机构包括滑台(4)、支架(5)及光电开关(6)，其中滑台(4)与驱动机构相连，支架(5)的一端安装在滑台(4)上，另一端设有检测管料端面的光电开关(6)。
7.按权利要求6所述的管料长度自动测量装置，其特征在于:所述滑台(4)的两端分别安装有支架(5)，每个支架(5)均为“L”型，“L”型支架(5)的横边与所述底座(I)的上表面平行，“L”型支架(5)的竖边垂直于底座(I)的上表面，所述光电开关(6)位于“L”型支架(5)的竖边的顶端。
8.按权利要求7所述的管料长度自动测量装置，其特征在于:两个光电开关(6)所处的高度相同。
9.一种按权利要求1所述管料长度自动测量装置的测量方法，其特征在于:在被测管料(9)的两侧，分别放置自动测量装置，两自动测量装置零点之间的距离已知，每个自动测量装置中的定位检测机构通过各自的驱动机构驱动、向被测管料(9)的方向移动，当两侧的定位检测机构检测到被测管料(9)的两端端面时，定位检测机构停止，得出两侧定位检测机构各自的移动距离，由两自动测量装置零点之间的距离减去两侧定位检测机构各自的移动距离却为被测管料(9)的长度。
10.按权利要求9所述的测量方法，其特征在于:检测前，两侧的定位检测机构均回到零点位置，测量出被测管料(9)两侧自动测量装置零点之间的距离，然后让被测管料(9)两侧的驱动机构的伺服电机(I)驱动自动测量装置的定位检测机构同时向被测管料(9)移动，当任一侧定位检测机构的光电开关(6)检测到该侧的被测管料(9)的端面时发出信号，则停止该侧定位检测机构移动，当两侧定位检测机构均停止后，记录两侧定位检测机构的移动距离，由两自动测量装置零点之间的距离减去两侧定位检测机构各自的移动距离就为被测管料(9)的长度。
全文摘要
本发明涉及长度测量设备，具体地说是一种管料长度自动测量装置及其测量方法，装置包括定位检测机构、驱动机构及底座，定位检测机构安装在底座上，驱动机构安装在底座上，定位检测机构与驱动机构相连，通过驱动机构的驱动在底座上往复移动；方法为在被测管料的两侧，分别放置自动测量装置，两自动测量装置零点之间的距离已知，每个自动测量装置中的定位检测机构向被测管料的方向移动，检测到被测管料的两端端面时停止，得出两侧定位检测机构各自的移动距离，由两自动测量装置零点之间的距离减去两侧定位检测机构各自的移动距离却为被测管料的长度。本发明装置实现长度的自动测量，结构简单，方法省时省力，实现了快速可靠的检测。
文档编号G01B11/02GK103175476SQ201110442058
公开日2013年6月26日 申请日期2011年12月26日 优先权日2011年12月26日
发明者张环宇, 史勃, 朱军 申请人:中国科学院沈阳自动化研究所