一种自动激光测尺仪的制作方法
【专利摘要】本发明涉及材料的检测设备，具体地说是一种自动激光测尺仪，包括夹紧装置、电动执行器、滑台板、水平激光测试元件、垂直激光测试元件、壳体及控制系统，水平激光测试元件和垂直激光测试元件分别安装在壳体上，滑台板与安装在壳体内的电动执行器相连，由电动执行器驱动在壳体上往复运动；滑台板上安装有将待检试样固定在滑台板上的夹紧装置，夹紧装置及侍检试样均随滑台板运动；电动执行器、水平激光测试元件和垂直激光测试元件分别与位于壳体内的控制系统连接。本发明结构简单，可对同一试样进行固定间距的点进行测量，也可对样件进行多点连续测量，使测量结果更接近真实的最小值；本发明消除了传统测量方式中人为因素的影响，提高了检测精度。
【专利说明】一种自动激光测尺仪
【技术领域】
[0001]本发明涉及材料的检测设备，具体地说是一种自动激光测尺仪，可应用于金属材料试样在拉伸或冲击试验前对其截面尺寸的精确和快速地检测，也可用于需进行精确测量截面尺寸的其它非金属材料的检测。
【背景技术】
[0002]为了得到金属材料的力学性能，需要对金属材料试样在拉伸或冲击试验前进行精确的最小截面检测。
[0003]拉伸试验是检验金属力学性能的最基本、最重要的试验项目。金属材料的主要应力计算公式如下:
F
[0004]σ =—
S
[0005]其中:σ为金 属材料试样的应力值，S为金属材料试样受载荷F作用时的横截面面积。
[0006]从以上公式中可看出，在材料受一定拉力的状况下，是否能够准确测量与计算出试样的横截面面积是能否得到准确的金属材料应力值的关键。
[0007]目前，我国常用的金属拉伸的试样主要有如图1所示的圆形试样以及如图2所示的矩形(包括方形)试样。根据国家的相关规定，在做金属拉伸检验前，需对LO标距内的中间和两端各测一处(共三处)截面积，然后取最小值计算横截面面积。
[0008]从理论上讲，在材料均质、无内部缺陷的情况下，最小截面积处就是金属试样的最薄弱处，拉伸时往往从该处断裂。但由于通用检测手段的限制，国家标准中规定了用三处检测的方式，以期尽可能逼近最小截面面积，但这三处很难碰巧是最小截面所在处。
[0009]目前在国内金属试样截面检测的方法主要靠人工使用卡尺、千分尺等，测量时受人为因素影响比较大，易于产生检验误差，测量后还需要人工进行数据分析计算，从而影响测量结果并需要比较长的数据处理时间。以国内某大型钢铁企业为例，每天该企业需检测的几百个拉伸试样就靠两个检测人员用卡尺等工具进行检测和计算截面积，还需将每个试样的编号、最小截面积等输入到计算机中。在这一过程中，虽然用同一个试样，但不同的人、用不同的检测工具或检测的位置稍有不同就可能得出不同的截面积，从而得出不同的材料?生倉泛自_1。
[0010]金属试样还需检测拉伸前后的断面收缩率，它主要反映了金属集中塑性变形的能力。而产生断面的地方往往是在金属试样截面积最小的地方。但按国家标准检测的三处却往往不在最小截面处。这样，也难以准确计算出拉伸前后的断面收缩率。
[0011]另外，为了检验金属材料的脆性倾向和材料的冶金质量，某些金属材料需进行冲击试验，典型冲击试样如3Α~3D所示,对冲击试样，同样也需在试样检测前对试样中心处的最小截面处进行精确的检测，得出最小截面面积。但由于中间开口处顶端太窄，卡尺一般难于测到缺口的底部。对于一些重要的冲击试样，检测单位不得不用投影等方式进行对比检测，很不方便。
【发明内容】
[0012]本发明的目的在于提供一种自动激光测尺仪。该测尺仪可对拉伸(冲击)试样进行固定间距的点或对同一试样多处标距点进行连续、快速、精确地测量，同时能够对传统检测手段很难进行检测的位置进行扫描检测，找出试样的最小截面尺寸。
[0013]本发明的目的是通过以下技术方案来实现的:
[0014]本发明包括夹紧装置、电动执行器、滑台板、水平激光测试元件、垂直激光测试元件、壳体及控制系统，其中水平激光测试元件和垂直激光测试元件分别安装在壳体上，水平激光测试元件和垂直激光测试元件发出的激光相互垂直且共面；所述滑台板与安装在壳体内的电动执行器相连，由该电动执行器驱动在壳体上往复运动，所述滑台板的运动轨迹在水平激光测试元件和垂直激光测试元件之间穿过；所述滑台板上安装有将待检试样固定在滑台板上的夹紧装置，该夹紧装置及侍检试样均随滑台板运动；所述电动执行器、水平激光测试元件和垂直激光测试元件分别与位于壳体内的控制系统连接，由水平激光测试元件和垂直激光测试元件检测出的数据传给控制系统。
[0015]其中:所述滑台板上安装有滑台板上滑轨，滑台板的前后两端分别设有前固定块及后固定块，前固定块靠近滑台板上滑轨的前端，所述后固定块通过滑块在滑台板上滑轨上往复运动，固定不同规格的待检试样；所述滑台板上滑轨为两根，相互平行，两根滑台板上滑轨之间的滑台板上开有通孔；所述待检试样位于通孔上方，待检试样的前后两端分别固定在前固定块及后固定块上，其中待检试样的前端由所述夹紧装置夹紧固定；
[0016]所述夹紧装置包 括前固定块、上定位块、弹簧轴、夹紧块及弹簧，其中上定位块安装在前固定块的一端，所述前固定块上开有第一条形孔，该第一条形孔与前固定块中空的内部相连通，所述弹簧轴容置在前固定块的内部，并与前固定块螺纹连接，所述夹紧块的下部由第一条形孔穿入、并套设在弹簧轴上；在夹紧块的下部与弹簧轴一端端部之间设有套在弹簧轴上的弹簧，为夹紧块提供夹紧待检试样的夹紧力；所述弹簧轴的轴向截面为“T”形，夹紧块的下部开有供弹簧轴穿过的圆孔；所述夹紧块的上部露在前固定块的外面，夹紧块露出部分的下表面与所述前固定块的上表面相接触；
[0017]所述壳体的上面板上安装有至少一根滑台板下滑轨，滑台板通过滑块在滑台板下滑轨上运动，实现待检试样的检测；所述水平激光测试元件和垂直激光测试元件分别通过固定板安装在壳体上，该固定板垂直于所述壳体的上面板，在固定板与上面板相接触的底部中间开有供滑台板及滑台板上待检试样通过并检测的孔；所述滑台板通过滑台连接板与电动执行器相连接，壳体的上面板上设有第二条形孔，滑台连接板的上端由所述第二条形孔穿出、连接至滑台板的下表面；所述壳体上安装有与控制系统相连的触摸屏，壳体的一端设有扫码器。
[0018]本发明的优点与积极效果为:
[0019]本发明结构简单，可对同一试样进行固定间距的点进行测量，也可对样件进行多点连续测量，使测量结果更接近真实的最小值；本发明消除了传统测量方式中人为因素的影响，提高了检测精度(测量精度误差小于5%。!?)，重复性好，减轻了检测人员的劳动强度，实现对数据进行记录、快速分析处理和传送，提高了劳动效率，并能和试样的下一步拉伸试验机进行远程连接，缩短了检验时间。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1为常用金属拉伸圆形试样的结构示意图；
[0021]图2为常用金属拉伸矩形试样的结构示意图；
[0022]图3A为典型冲击试样的结构主视图；
[0023]图3B为图3A的侧视剖视图；
[0024]图3C为图3A的俯视图；
[0025]图3D为图3A中I处的局部放大图；
[0026]图4为本发明的结构示意图；
[0027]图5为本发明的内部结构示意图；
[0028]图6为本发明夹紧装置的立体结构示意图；
[0029]图7为本发明夹紧装置的内部结构剖视图；
[0030]图8为本发明控制系统框图；
[0031]图9为本发明控制系统流程图；
[0032]其中:1为夹紧装置，2为前固定块，3为滑台板上滑轨，4为电动执行器，5为滑台连接板，6为滑台板，7为后固定块，8为待检试样，9为水平激光测试元件，10为垂直激光测试元件，11为滑台板下滑轨，12为上定位块,13为弹簧轴，14为夹紧块,15为弹簧，16为上面板，17为触摸屏，18为第一条形孔,19为壳体,20为固定板,21为第二条形孔。
【具体实施方式】
[0033]下面结合附图对本发明作进一步详述。
[0034]如图4、图5所示，本发明包括夹紧装置1、前固定块2、滑台板上滑轨3、电动执行器4、滑台连接板5、滑台板6、后固定块7、水平激光测试元件9、垂直激光测试元件10、滑台板下滑轨11、壳体19及控制系统，其中水平激光测试元件9和垂直激光测试元件10分别通过固定板20安装在壳体19上，该固定板20垂直于壳体19的上面板16，在固定板20与上面板16相接触的底部中间开有供滑台板6及滑台板6上待检试样8通过并检测的方孔。水平激光测试元件9和垂直激光测试元件10均为现有技术，分别由不同的两组激光发射头和激光接收器组成；两组激光发射头和激光接收器呈上下左右分布，水平激光测试元件9和垂直激光测试元件10发出的激光相互垂直且共面。
[0035]壳体19的上面板16上安装有至少一根滑台板下滑轨11，本实施的滑台板下滑轨11为一根，在滑台板下滑轨11 一侧的上面板16上开有与滑台板下滑轨11相平行的第二条形孔21 ;所述滑台板下滑轨11及第二条形孔21分别由固定板20上的方孔穿过。滑台板6通过滑块连接于滑台板下滑轨11上，并通过滑台连接板5与安装在壳体19内的电动执行器4相连接，由该电动执行器4驱动沿滑台下滑轨11往复运动；滑台连接板5的上端由第二条形孔21穿出，连接至滑台板6的下表面。
[0036]滑台板6的运动轨迹由水平激光测试元件9和垂直激光测试元件10之间(即固定板20上的方孔)穿过，滑台板6上安装有两根相互平行的滑台板上滑轨3，两根滑台板上滑轨3下的滑台板6上开有供激光束穿过的通孔；滑台板6的前后两端分别设有前固定块2及后固定块7，其中前固定块2靠近滑台板上滑轨3的前端，后固定块7通过滑块在滑台板上滑轨3上往复运动。在前固定块2上设有将待检试样8固定在滑台板6上的夹紧装置1，该夹紧装置I及侍检试样8均随滑台板6运动；待检试样8位于通孔上方，待检试样8的前后两端分别固定在前固定块2及后固定块7上，其中待检试样8的前端由夹紧装置I夹紧固定。
[0037]如图6、图7所示，夹紧装置I包括前固定块2、上定位块12、弹簧轴13、夹紧块14及弹簧15，其中上定位块12通过螺栓固定在前固定块2的一端，前固定块2上开有第一条形孔18，该第一条形孔18与前固定块2中空的内部相连通，弹簧轴13容置在前固定块2的内部，并与前固定块2螺纹连接。夹紧块14的上部露在前固定块2的外面，夹紧块14露出部分的下表面与前固定块2的上表面相接触；夹紧块14的下部由第一条形孔18穿入，在夹紧块14的下部开有圆孔，弹簧轴13由该圆孔穿过，使得夹紧块14套设在弹簧轴13上。弹簧轴13的轴向截面为“T”形，夹紧块14的下部与弹簧轴13 “T”形较粗的一端端部之间设有套在弹簧轴13上的弹簧15，为夹紧块14提供夹紧待检试样8的夹紧力。
[0038]壳体19内设有控制系统(本发明的控制系统为现有技术)，壳体19上安装有与控制系统相连的触摸屏17,壳体19的一端设有扫码器,可在检测前将待检试样8上的条码信息扫描并写入，该扫码器与电动执行器4、水平激光测试元件9和垂直激光测试元件10分别与控制系统连接，由水平激光测试元件9和垂直激光测试元件10检测出的数据传给控制系统。
[0039]本发明的工作原理为:
[0040]如图8所示，本发明的触摸屏17、扫码器、水平激光测试元件9、垂直激光测试元件10和可编程控制器分别与计算机接口连接，电动执行器4与可编程控制器相连，指令与数据均通过计算机接口传送。
[0041]当放置待检试样8时，先将固定于前固定块2上的夹紧块14沿前固定块2上表面的第一条形孔18和弹簧轴13向右侧拉开，压缩套在弹簧轴13上的弹簧15 ;然后将待检试样8的前端放在前固定块上，松开夹紧块14后，弹簧15推动夹紧块14将待检试样8与上定位块12靠实并夹紧，为进行试样检测做好准备；然后将后固定块7沿滑台板上滑轨3推到预定位置，支撑待检试样8的后端。
[0042]图9所示，开机后先在触摸屏17上进行参数设定，初始化开始，可编程控制器给电动执行器4输入命令后，电动执行器4按照设定好的速度带动滑台板6及其上的待检试样8向由水平激光测试元件9和垂直激光测试元件10组成测试区域运动；到达测试区域后，水平激光测试元件9和垂直激光测试元件10的激光发射头和激光接收器将连续检测通过测试区域的待检试样8，检测待检试样8的长度间隔可通过设定电动执行器4运行的速度和时间来确定。
[0043]当试样通过激光测试元件测试区后，测尺仪的程序将自动从多组检测数据中自动找出最小截面值，并显示此截面的直径或水平和垂直的检测数据值，显示到屏幕指定的位置，并传输到拉伸试验机和整个管理系统中去。
[0044]对于检测试样较多的用户，在测尺仪上设置了扫码器，用户可在检测试样前，用扫码器读取粘贴在试样上的条码，自动输入到测尺仪的控制系统中。当试样检测后，测尺仪将自动把该试样的最小截面面积和对应的水平与垂直尺寸显示在该试样对应的位置中，避免数据的混淆与错误。
[0045]本发明主要用于拉伸(冲击)试验前对测试样件最小截面尺寸的精确检测。本发明采用了激光原理进行测量(重复精度为5%。的无接触测量方式)，可对圆形、方形、矩形及冲击试样进行定点或多点的连续检测，快速得到固定点或整个检测长度内的最小截面尺寸。设备配有扫码器等，可在检测前将待检试样上的条码信息扫描并写入安装有拉伸试验机软件的计算机中，并将检测结果直接输入到该试样的对应数据库中，供设备在拉伸或冲击试验中自动计算出金属材料的力学性能。
[0046]本发明可为钢铁、有色金属企业、机械制造业、大专院校、科研院所等需要金属拉伸(或冲击)试验的部门提供精确的试样最小截面尺寸的测量仪器。
【权利要求】
1.一种自动激光测尺仪，其特征在于:包括夹紧装置(I)、电动执行器(4)、滑台板(6)、水平激光测试元件(9)、垂直激光测试元件(10)、壳体(19)及控制系统，其中水平激光测试元件(9)和垂直激光测试元件(10)分别安装在壳体(19)上，水平激光测试元件(9)和垂直激光测试元件(10)发出的激光相互垂直且共面；所述滑台板(6)与安装在壳体(19)内的电动执行器(4)相连，由该电动执行器(4)驱动在壳体(19)上往复运动，所述滑台板(6)的运动轨迹在水平激光测试元件(9)和垂直激光测试元件(10)之间穿过；所述滑台板(6)上安装有将待检试样(8)固定在滑台板(6)上的夹紧装置(I )，该夹紧装置(I)及侍检试样(8)均随滑台板(6)运动；所述电动执行器(4)、水平激光测试元件(9)和垂直激光测试元件(10)分别与位于壳体(19)内的控制系统连接，由水平激光测试元件(9)和垂直激光测试元件(10)检测出的数据传给控制系统。
2.按权利要求1所述的自动激光测尺仪，其特征在于:所述滑台板(6)上安装有滑台板上滑轨(3)，滑台板(6)的前后两端分别设有前固定块(2)及后固定块(7)，其中前固定块(2)靠近滑台板上滑轨(3)的前端，所述后固定块(7)通过滑块在滑台板上滑轨(3)上往复运动，固定不同规格的待检试样(8 )。
3.按权利要求2所述的自动激光测尺仪，其特征在于:所述滑台板上滑轨(3)为两根，相互平行，两根滑台板上滑轨(3)之间的滑台板(6)上开有通孔；所述待检试样(8)位于通孔上方，待检试样(8)的前后两端分别固定在前固定块(2)及后固定块(7)上，其中待检试样(8 )的前端由所述夹紧装置(I)夹紧固定。
4.按权利要求1、2或2所述的自动激光测尺仪，其特征在于:所述夹紧装置(I)包括前固定块(2 )、上定位块(12)、弹簧轴(13 )、夹紧块(14 )及弹簧(15 )，其中上定位块(12 )安装在前固定块(2)的一端，所述前固定块(2)上开有第一条形孔(18)，该第一条形孔(18)与前固定块(2)中空的内部相连通，所述弹簧轴(13)容置在前固定块(2)的内部，并与前固定块(2)螺纹连接，所述夹紧块(14)的下部由第一条形孔(18)穿入、并套设在弹簧轴(13)上；在夹紧块(14)的下部与弹簧轴(13) 一端端部之间设有套在弹簧轴(13)上的弹簧(15)，为夹紧块(14)提供夹紧待检试样(8)的夹紧力。
5.按权利要求4所述的自动激光测尺仪，其特征在于:所述弹簧轴(13)的轴向截面为“T”形，夹紧块(14)的下部开有供弹簧轴(13)穿过的圆孔。
6.按权利要求4所述的自动激光测尺仪，其特征在于:所述夹紧块(14)的上部露在前固定块(2)的外面，夹紧块(14)露出部分的下表面与所述前固定块(2)的上表面相接触。
7.按权利要求1所述的自动激光测尺仪，其特征在于:所述壳体(19)的上面板(16)上安装有至少一根滑台板下滑轨(11)，滑台板(6)通过滑块在滑台板下滑轨(11)上运动，实现待检试样(8 )的检测。
8.按权利要求1所述的自动激光测尺仪，其特征在于:所述水平激光测试元件(9)和垂直激光测试元件(10)分别通过固定板(20)安装在壳体(19)上，该固定板(20)垂直于所述壳体(19)的上面板(16)，在固定板(20)与上面板(16)相接触的底部中间开有供滑台板(6)及滑台板(6)上待检试样(8)通过并检测的孔。
9.按权利要求1所述的自动激光测尺仪，其特征在于:所述滑台板(6)通过滑台连接板(5)与电动执行器(4)相连接，壳体(19)的上面板(16)上设有第二条形孔(21)，滑台连接板(5)的上端由所述第二条形孔(21)穿出、连接至滑台板(6)的下表面。
10.按权利要求1所述的自动激光测尺仪，其特征在于:所述壳体(19)上安装有与控制系统相连的触摸屏(17), 壳体(19)的一端设有扫码器。
【文档编号】G01B11/00GK103968754SQ201310061325
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2013年2月25日 优先权日:2013年2月1日
【发明者】孙永革, 唐炫宇, 程宝军, 毛权 申请人:沈阳普瑞森科学仪器设备有限公司