的机壳用于保护内部的零部件，光电对管固定在机壳的右侧，位移传感器固定在机壳的左侧，机壳的前端设有用于测量头穿过的缺口。该机壳包括左盖板、右盖板、上盖板和前挡块，上盖板未画出；前挡块固定在基座的前端面上，前挡块上设有用于测量头穿过的缺口；右盖板固定在基座和前挡块的右端面上，光电对管固定在右盖板上;左盖板固定在基座和前挡块的左端面上，位移传感器固定在左盖板上;上盖板设置在基座的上端。
[0047]该装置还设有相应的驱动器和控制器，驱动器和控制器属于现有技术，驱动器为直驱电机的伺服驱动器，驱动器由三层闭环控制，包括速度环、位置环、和电流环。控制器、位移传感器、光电对管均与驱动器电连接，控制器可以向驱动器传输信号，驱动器也可以向控制器传输信号，驱动器接收控制器、位移传感器和光电对管的信号后驱动直驱电机工作。
[0048]下面对该装置的使用情况和使用方法进行详细的说明:
[0049]直驱电机的动子推动移动主体沿着导轨做直线运动，当固定在移动主体上的遮光片穿过光电对管的开口处时，即遮光片阻挡住光电对管的发射管和接收管的信号传递时，光电对管感应到遮光片的位置，光电对管将信号传输给驱动器，驱动器再发送该信号给控制器，控制器存储此时遮光片的位置信息，并记为绝对零位。每次断电后，该装置仍能找到绝对零位，从而确保测量的一致性。
[0050]该装置可使测量头以一定的测量力压在被测物体的表面:先向控制器输入测量力的数据，控制器控制驱动器输出相应的电流值，直驱电机接收电流值后带动移动主体运动，移动主体的运动带动测量头的运动，最终使测量头以相应的测量力压在被测物体的表面。测量力是指测量时，测量头以一定的压力压在被测物体表面，测量力的大小等于测量头压在被测物体表面的正压力。
[0051]该装置可实现测量被测物体的尺寸:此处测量尺以磁栅尺、位移传感器以磁栅传感器为例进行说明，磁栅尺上的N极和S极等距交替排列，位移传感器能感应到N极和S极的变化。直驱电机动子的运动带动移动主体运动，移动主体的运动带动磁栅尺的运动，磁栅传感器感应到磁栅尺的运动，磁栅尺时时通过磁栅传感器将位置数据返回给驱动器，当测量头压在被测物体的放置平面时，驱动器获取到磁栅尺的位置数据后传输给控制器，控制器记录此时磁栅尺返回的位置数据，并标为零位，标完零位之后，之后的每次测量均不需要再次标定零位。将被测物体放置在平面上，当测量头压在被测物体表面时，驱动器获取到磁栅尺的位置数据后传输给控制器，控制器处理后获得被测物体的尺寸值。磁栅尺在运动时，磁栅传感器获取磁栅尺的位置信息，驱动器将从磁栅传感器获取到的位置信息用于测量头位置和直驱电机动子速度的控制。
[0052]测量力的大小F和直驱电机上的电流I具有线性函数关系，公式为F= kl+a。其中，k、a与该装置内的零部件的安装位置和方向有关，比如更换测量头或者该装置由水平安装变为竖直安装均会改变k和a的值。
[0053]第一次使用该装置、该装置内的零部件的安装位置发生改变、该装置内的零部件的安装方向发生改变、测量头的重量发生变化，当出现以上四种情况时，需要先标定测量力，即先对该装置进行力校准，从而获得测定测量力F和直驱电机上的电流I之间的线性关系。力校准的方法如下:
[0054](1)获取数值&和11:控制器进入力校准功能，控制器随机产生电流信号后(用户可自己设定随机产生的电流值I的范围)，控制器控制驱动器输出相应的电流值Ii，直驱电机接收电流值Ιι后带动移动主体运动，移动主体的运动带动测量头压在力测试仪上，记录此时力测试仪的值?工和直驱电机上的电流值I i;
[0055](2)获取数值内和12:控制器再进入力校准功能，控制器随机产生另一电流信号后，控制器控制驱动器输出相应的电流值12，直驱电机接收电流值12后带动移动主体运动，移动主体的运动带动测量头压在力测试仪上，记录此时力测试仪的值F4P直驱电机上的电流值12；
[0056](3)计算测量力F和直驱电机上的电流I的线性关系:将获取到的数值通过公式F = kl+a得出测量力F和直驱电机上的电流I的线性函数关系。
[0057]校准完该装置后，可用该装置以设定的测量力F测量物体的尺寸，测量方法如下:
[0058](1)标定测量的位置:向控制器输入测量力F的数据，控制器控制驱动器输出相应的电流值，直驱电机接收电流值后带动移动主体做直线运动，移动主体的运动带动测量头运动，如图7所示，最终使测量头以测量力F压在被测物体的放置平面上，位移传感器将获取到的测量尺的位置数据通过驱动器传输给控制器，控制器处理后获得尺寸值L1;
[0059](2)测量物体的尺寸:将被测物体放置在平面上，再向控制器输入同一测量力F的数据，控制器控制驱动器输出相应的电流值，直驱电机接收电流值后带动移动主体做直线运动，移动主体的运动带动测量头运动，如图8所示，最终使测量头以测量力F压在被测物体上，位移传感器将获取到的测量尺的位置数据通过驱动器传输给控制器，控制器处理后获得尺寸值L2，通过公式L = L2-LJ#出被测物体的尺寸。
[0060]上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种可控力的尺寸测量装置，其特征在于:包括基座、直驱电机、移动主体、测量头、零位传感器、感应元件、测量尺、位移传感器、驱动器和控制器； 所述的移动主体固定在直驱电机上，推动移动主体直线运动的直驱电机固定在基座上，所述的测量头固定在移动主体上； 所述的感应元件设置在移动主体上，所述的零位传感器设置在移动主体的前进方向上； 所述的测量尺设置在移动主体上，用于获取测量尺数据的位移传感器位于移动主体的一侧，所述的测量尺和位移传感器位于移动主体的同一侧； 所述的控制器、零位传感器、位移传感器均与驱动器电连接。2.按照权利要求1所述的可控力的尺寸测量装置，其特征在于:它还包括导轨和滑块，所述的导轨固定在基座的平台上，所述的滑块滑动式安装在导轨上，所述的移动主体固定在滑块上。3.按照权利要求1所述的可控力的尺寸测量装置，其特征在于:所述的移动主体上设有安装块，所述的测量尺安装在安装块上;所述的测量尺位于移动主体的左侧，所述的位移传感器位于测量尺的左侧。4.按照权利要求1所述的可控力的尺寸测量装置，其特征在于:所述的感应元件设置在移动主体的右侧上，所述的零位传感器位于移动主体的右侧。5.按照权利要求1所述的可控力的尺寸测量装置，其特征在于:所述的直驱电机包括定子和动子，所述的定子固定在基座上，所述的移动主动固定在直线运动的动子上。6.按照权利要求1所述的可控力的尺寸测量装置，其特征在于:所述的移动主体包括一体形成的第二纵块和第二横块，所述的第二纵块固定在直驱电机上，所述的感应元件固定在第二横块的右侧，所述的测量尺设置在第二横块的左侧，所述的测量头固定在第二横块的前侧。7.按照权利要求1所述的可控力的尺寸测量装置，其特征在于:它还包括机壳，所述的零位传感器固定在机壳的右侧，所述的位移传感器固定在机壳的左侧，所述机壳的前端设有用于测量头穿过的缺口。8.按照权利要求1所述的可控力的尺寸测量装置，其特征在于:所述的测量尺为磁栅尺或光栅尺，所述的位移传感器为相应的磁栅传感器或光栅传感器。9.按照权利要求1?8任一项所述的一种可控力的尺寸测量装置的使用方法，其特征在于:包括如下的测量步骤: (1)标定测量的位置:向控制器输入测量力F的数据，控制器控制驱动器输出相应的电流值，直驱电机接收电流值后带动移动主体做直线运动，移动主体的运动带动测量头运动，最终使测量头以测量力F压在被测物体的放置平面上，位移传感器将获取到的测量尺的位置数据通过驱动器传输给控制器，控制器处理后获得尺寸值U; (2)测量物体的尺寸:将被测物体放置在平面上，再向控制器输入同一测量力F的数据，控制器控制驱动器输出相应的电流值，直驱电机接收电流值后带动移动主体做直线运动，移动主体的运动带动测量头运动，最终使测量头以测量力F压在被测物体上，位移传感器将获取到的测量尺的位置数据通过驱动器传输给控制器，控制器处理后获得尺寸值L2，通过公式L = L2-Li#出被测物体的尺寸。10.按照权利要求9所述的可控力的尺寸测量装置的使用方法，其特征在于:第一次使用该装置、该装置内的零部件的安装位置发生改变、该装置内的零部件的安装方向发生改变或测量头的重量发生变化时，该使用方法还包括如下的力校准步骤: (1)获取数值FdPI1:控制器进入力校准功能，控制器随机产生电流信号后，控制器控制驱动器输出相应的电流值Ii，直驱电机接收电流值Ιι后带动移动主体运动，移动主体的运动带动测量头压在力测试仪上，记录此时力测试仪的值F4P直驱电机上的电流值11; (2)获取数值内和12:控制器再进入力校准功能，控制器随机产生另一电流信号后，控制器控制驱动器输出相应的电流值12，直驱电机接收电流值12后带动移动主体运动，移动主体的运动带动测量头压在力测试仪上，记录此时力测试仪的值内和直驱电机上的电流值12; ⑶计算测量力F和直驱电机上的电流I的线性关系:将获取到的数值12通过公式F = kl+a得出测量力F和直驱电机上的电流I的线性函数关系。
【专利摘要】本发明涉及一种可控力的尺寸测量装置，包括基座、直驱电机、移动主体、测量头、零位传感器、感应元件、测量尺、位移传感器、驱动器和控制器；所述的移动主体固定在直驱电机上，推动移动主体直线运动的直驱电机固定在基座上，所述的测量头固定在移动主体上；所述的感应元件设置在移动主体上，所述的零位传感器设置在移动主体的前进方向上；所述的测量尺设置在移动主体上，用于获取测量尺数据的位移传感器位于移动主体的一侧；所述的控制器、零位传感器、位移传感器均与驱动器电连接。本发明还涉及一种可控力的尺寸测量装置的使用方法。该装置可以一定的测量力测量测物体的外尺寸，属于机电一体化及传感测量的技术领域。
【IPC分类】G01B21/04, G01B21/00
【公开号】CN105466374
【申请号】CN201610066597
【发明人】林书禹, 张辉雄, 张祚
【申请人】广州翔天智能科技有限公司
【公开日】2016年4月6日
【申请日】2016年1月29日