一种自动上下料非接触测量的金属拉伸试验系统的制作方法

本实用新型属于金属拉伸试验用设备技术领域，具体涉及一种自动上下料非接触测量的金属拉伸试验系统。

背景技术：

目前，国内有多种在钢材拉伸实验方面自动化升级的产品，这些产品往往只是实现部分动作的自动化，或者是局限于某一些规格样件实验的自动化。技术缺陷主要体现为：有些系统采用传统的机械式延伸率测量仪，这种设备对样件加工精度和操作人员的技术水平要严格要求，实际使用中测量出的延伸率精度误差很大，大多数情况还需要人员手工测量；即使几个国际品牌的机械式延伸率具备实用功能，采购成本也是特别地高。有一些系统尝试采用了自动上下料，但这种自动是建立在牺牲试验机使用范围基础之上的，用户原本购买一台试验机既可以满足多种样件试验的，现在只能额外购买多种拉力机；近几年，很多拉力试验设备开始使用标准六轴机械臂来实现自动上下料动作，但这些系统均需要操作人员把样件手动摆放于固定坐标的样件架上，机械手也只能按照程序设定顺序取件进行试验，如果人员摆放有误，机械手就不能成功取到样件，试验就会失败。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于针对现有技术中存在的问题提供一种自动上下料非接触测量的金属拉伸试验系统，该系统不受用户原有拉力机品牌和型号的限制通过增加一系列设备使机械人参与的动作比例更大，对样件摆放位置和精准度更加宽松。

本实用新型的技术方案是：

一种自动上下料非接触测量的金属拉伸试验系统，包括上位机，所述的上位机与拉力机控制系统通信连接，所述的拉力机控制系统与拉力机本体电性连接，所述的上位机与质检信息化系统通信连接以进行相互传递信息，所述的上位机还与样件测量与输送系统的控制系统通信连接，上位机还与拉力机状态监控PLC和工业机器人连接。

具体的，所述的样件测量与输送系统包括支架，支架的两端部分别设置有桥架一和桥架二，桥架一和桥架二之间设置有与其垂直的连杆，所述的桥架一和桥架二的内侧分别设置有位于连杆上方的链槽，所述的链槽上设置有放置样件的放置槽，所述的支架的放料端的端部设置有对重导轨，所述的桥架和桥架二之间设置有测宽机构，所述的支架的上方设置有测长、测厚机构；所述的测长、测厚机构包括测高支架，测高支架有水平杆和两竖直杆组成，测高支架的水平杆上固定设置有竖直向下的三个测厚气缸二，所述的每个测厚气缸二的侧方分别设置有微型位移传感器二，所述的桥架一和桥架二外侧及其中间分别设置有测厚气缸一，所述的测厚气缸一的侧边分别设置有微型位移传感器一，所述的测厚气缸二与测厚气缸一的伸缩杆相对设置并位于同一直线上，所述的测厚气缸一和测厚气缸二的伸缩杆的端部设置测厚头，所述的测高支架的两个竖直杆的内侧分别固定设置有测长气缸组件，两测长气缸组件的伸缩杆相对设置，且两测长气缸的侧边上分别设置微型位移传感器，所述的测长气缸组件的伸缩杆的端部设置有测长挡片。

样件测量与输送系统还包括PLC控制系统，所述的测厚气缸一、测厚气缸二、测长气缸分别与PLC控制系统电连接。

具体的，所述的测宽机构包括底座，所述的底座的两端处分别设置气缸座，气缸座分别连接有测宽气缸，所述的两个测宽气缸的伸缩杆与分别测宽头一和测宽头二连接，测宽头一和测宽头二相对设置，所述的测宽头一和测宽头二分别位于滑块上，所述的滑块设置于底座上并且能在底座上滑行，所述的测宽气缸与PLC控制系统电连接。

具体的，所述的底座上设置有能让滑块滑行的滑槽。

具体的，所述的测宽头一和测宽头二分别通过螺钉固定于滑块上。

具体的，所述的工业机器人的末端设置用于夹持放置金属样件的气动夹具。

具体的，所述的气动夹具包括底座一和底座二，所述的底座一和底座二都为“L”形，所述的底座二的一个侧面外侧固定设置有联轴器，同一侧面的内侧固定设置有滑板，滑板上设置定向导轨，所述的底座二另一侧面固定安装有气缸，所述的气缸的伸缩轴与底座一的一个侧面固定连接，所述的底座一另一个侧面能沿定向导轨滑行，所述的底座一与气缸连接的侧面的端部设置有一个压板，与压板相对的设置有位于底座二的一个侧面上的另一压板。

具体的，所述的气缸有两个，两个气缸上下对应设置。

具体的，所述的气缸通过圆柱头螺钉固定于底座二的侧面上，所述的压板通过螺钉固定于底座一的侧面上。

具体的，所述的所述的气缸的伸缩轴与底座一的侧面通过螺栓固定连接；所述的滑板通过沉头螺钉固定于底座二的侧面。

本实用新型中的样件测量与输送系统集样件尺寸测量与输送功能于一体；测量功能上，产品能够实现长度、宽度与厚度的三维测量，精度完全满足实验需求；操作人员摆放样件时对准对中导轨的位置放置，放置位置相对固定，在减少劳动强度的同时，避免了人员进入机器人工作范围进行摆放带来的危险因素，做到了本质上安全。本实用新型提供的测量与输送台架既可以作为全自动上下料系统的一部分使用，另外对于那些还不具备全自动改造的用户，也可以但是用该设备代替人工样件尺寸测量。

本实用新型机器人末端实用的气动夹具夹持力不使用杠杆结构进行放大，从而实现整体长度最短；定向导轨的设置可实现动作同步。本实用新型提供的夹具具有结构简单、重量轻、尺寸小且加持力大的特点。

本实用新型的有益效果是：与采用机械式引伸计的产品相比，该产品采用的是非接触视觉引伸计，测量精度高、适用样件规格多和适用寿命长等诸多有点；与一般采用机器人上下料的产品相比，该产品机械人参与的动作比例更大，对样件摆放位置和精准度更加宽松；与传动的人工拉伸实验机相比，该产品有点在上述两点之外，降低了人员劳动强度，试验结果更加客观。

附图说明

图1是本实用新型的模块结构示意图；

图2是测量机构的结构示意图；

图3是测量机构的测宽机构的结构示意图；

图4是测宽机构的俯视结构示意图;

图5是测长、高机构的结构示意图；

图6是机器人末端夹具结构示意图；

图7是机器人末端夹具的侧视结构示意图。

1气缸座、2螺钉、3测宽头一、4测宽头二、5滑块、6气缸套件、7底座、8测高支架、9双杆气缸一、10微型位移传感器一、11测高头、12双杆气缸二、13微型位移传感器二、14支架、15链槽、16桥架一、17桥架二、18连杆、19对中导轨、 20测宽机构、21螺栓、22底座一、23滑板、24联轴器、25底座二、26超薄气缸、27压板。

具体实施方式

一种自动上下料非接触测量的金属拉伸试验系统，包括上位机，所述的上位机与拉力机控制系统通信连接，所述的拉力机控制系统与拉力机本体电性连接，所述的上位机与质检信息化系统通信连接以进行相互传递信息，所述的上位机还与样件测量与输送系统的控制系统通信连接，上位机还与拉力机状态监控PLC和工业机器人连接。

所述的样件测量与输送系统包括支架14，支架的两端部分别设置有桥架一16和桥架二17，桥架一16和桥架二17之间设置有与其垂直的连杆18，所述的桥架一16和桥架二17的内侧分别设置有位于连杆18上方的链槽15，所述的链槽15上设置有放置样件的放置槽，所述的支架14的放料端的端部设置有对重导轨19，所述的桥架一16和桥架二17之间设置有测宽机构20，所述的支架14的上方设置有测长、测厚机构；所述的测长、测厚机构包括测高支架8，测高支架8有水平杆和两竖直杆组成，测高支架8的水平杆上固定设置有竖直向下的三个测厚气缸二12，所述的每个测厚气缸二12的侧方分别设置有微型位移传感器二13，所述的桥架一16和桥架二17外侧及其中间分别设置有测厚气缸一9，所述的测厚气缸一9的侧边分别设置有微型位移传感器一10，所述的测厚气缸二12与测厚气缸一9的伸缩杆相对设置并位于同一直线上，所述的测厚气缸一9和测厚气缸二12的伸缩杆的端部设置测厚头11，所述的测高支架8的两个竖直杆的内侧分别固定设置有测长气缸组件，两测长气缸组件的伸缩杆相对设置，且两测长气缸的侧边上分别设置微型位移传感器，所述的测长气缸组件的伸缩杆的端部设置有测长挡片。样件测量与输送系统还包括PLC控制系统，所述的测厚气缸一9、测厚气缸二12、测长气缸分别与PLC控制系统电连接。

所述的测宽机构20包括底座7，所述的底座7的两端处分别设置气缸座1，气缸座1分别连接有测宽气缸6，所述的两个测宽气缸6的伸缩杆与分别测宽头一3和测宽头二4连接，测宽头一3和测宽头二4相对设置，测宽头一3和测宽头二4分别通过螺钉2固定于滑块5上，所述的测宽头一3和测宽头二4分别位于滑块5上，底座7上设置有能让滑块5滑行的滑槽，所述的滑块5设置于底座7上并且能在底座7上滑行，所述的测宽气缸6与PLC控制系统电连接。

所述的工业机器人的末端设置用于夹持放置金属样件的气动夹具。具体的，所述的气动夹具包括底座一22和底座二25，所述的底座一22和底座二25都为“L”形，所述的底座二25的一个侧面外侧固定设置有联轴器（24），同一侧面的内侧固定设置有滑板23，滑板23上设置定向导轨，所述的底座二25另一侧面固定安装有气缸26，所述的气缸26有两个，两个气缸26上下对应设置，所述的气缸26的伸缩轴与底座一22的一个侧面固定连接，所述的气缸26通过圆柱头螺钉固定于底座二25的侧面上，所述的气缸26的伸缩轴与底座一22的侧面通过螺栓21固定连接；所述的滑板23通过沉头螺钉固定于底座二25的侧面。所述的压板27通过螺钉固定于底座一22的侧面上。所述的底座一22另一个侧面能沿定向导轨滑行，所述的底座一22与气缸26连接的侧面的端部设置有一个压板27，与压板27相对的设置有位于底座二25的一个侧面上的另一压板。

本实用新型所述的上位机安装有一套上位机软件，该上位机软件具备与拉力机状态监控PLC、机器人和测量输送台架的双向通信，同时能够把测量数据上传到用户质检信息化系统上去。为了使得开发出的系统不局限于某一品牌的拉力机，我们的上位机软件直接控制了拉力机的操作界面，同时增加了检测PLC，能够实时获得拉力机的状态数据，整个产品的各个部分采用以太网通信，很好的满足了实验过程的实时行要求。本实用新型实用非接触式视频引伸计（用于测量断后延伸率）硬件为一台高性能工业摄像机，利用核心软件算法，能够在实验过程中快速同步计算出延伸率数值。

本实用新型所提供的样件测量与输送系统采用两条同步板式链条安装于一个支架14上，操作人员完全不需要进入机器人工作范围之内，该链条在伺服电机驱动下可以双向运动，链条的安装板上固定有放置样件的放置槽，链条在电机驱动下可以实现样件的输送功能。同时，在支架14上安装有三套机械机构，分别实现样件对中测长、测宽和测厚功能。对于样件的长度、宽度与厚度测量全部由气缸配合传感器的方式来实现，产品仅需要电源与压缩空气作为动力。

当操作人员将样件对准对中导轨放置到链条时，输送过程中测宽机构20上的两个测宽气缸6启动，分别推动测宽头一3和测宽头二4所在的滑块5相向运动，通过测宽头一3和测宽头二4挤压样件时达到测量样件宽度的目的；同时测长、测厚机构的测厚气缸二12与测厚气缸一9同时相向伸出，直至挤压到样件，通过微型位移传感器13和微型位移传感器10达到测量样件厚度的目的；测长气缸组件的伸缩杆相对伸出，测长挡片挤压样件的两端部，通过两测长气缸的侧边上的微型位移传感器进行取样测量长度的动作。

所有的动作由一套PLC控制完成，该PLC可以经过以太网接收上位机软件的动作指令，同时能够把测量得到的数据发送给上位机软件。

本实用新型中的机器人末端通过通过法兰、弹簧柱销7、内六方螺钉8及联轴器9与气动夹具连接，气动采用一对短行程大力矩超薄气缸26，通过相对设置的压板27组成夹持机构，气缸26的伸缩动作可带动底座一上的压板27运动，进而拉近或是拉开两压板之间的间距，进而达到夹紧和松开钢材的目的。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。