一种非接触式测试装置的制作方法

本发明涉及无损检测和测量设备领域，特别是一种非接触式测试装置。

背景技术：

目前市场上的无损检测和测量设备，主要存在的问题是，被测物体形状基本上是规则，而对于非规则形状物体的测试，尤其是三维空间的任意形状测试一直以来没有实质性突破。现有测试设备所采用的架构是，框架不动，物体旋转或移动，再加之如果被测物体自身稳定性弱，致使检测结果精度低、可重复性不高，直接影响到检测及测量的真实度和准确度。

技术实现要素：

针对现有技术缺点，本发明公开了一种非接触式测试装置，高精度的上下整体移位且不受物体高度的限制，使得测量精度提高到微米级，在0～360°间的任意角度，可以保证成像的连续性和稳定性。

其具体技术方案如下：

一种非接触式测试装置，包括矩形框架(11)，矩形框架(11)上设有升降机构(13)、旋转机构(12)，升降机构(13)安装在矩形框架(11)上，旋转机构(12)设在矩形框架(11)中；矩形框架(11)包括两条立柱(14)、上横梁(15)、下横梁(16)、下底座(18)；上横梁(15)、下横梁(16)两端之间分别设有一立柱(14)，两条立柱(14)、上横梁(15)、下横梁(16)、下底座(18)组成矩形；

升降机构(13)安装在矩形框架(11)上，升降机构(13)位于在上横梁(15)与下横梁(16)之间，升降机构(13)包括滚珠丝杠总成(32)，滚珠丝杠总成(32)包括联轴器(33)、丝杠(34)、导程螺母(35)和固定螺母(36)，丝杆(34)顶部设有固定螺母(36)；下底座(18)内设有伺服电机38，丝杆(34)底端连接联轴器(33)，联轴器(33)通过升降减速机39连接伺服电机38，丝杆(34)上设有导程螺母(35)，导程螺母(35)与丝杆(34)滑动连接；丝杆(34)旁边设有平行的直线导轨(37)；

旋转机构(12)包括移动横梁(22)，移动横梁(22)与直线导轨(37)滑动连接，移动横梁(22)两端设有升降连接件(20)，升降连接件(20)外侧设有导程连接件(31)，导程连接件(31)与导程螺母(35)固连接；移动横梁(22)上设有旋转支撑轮(19)；旋转支撑轮(19)上设有对称的发射装置支架23与接收装置支架26，发射装置支架23旁边设有发射装置24，接收装置支架26设有接收装置27，发射装置24与接收装置27对称设置；

移动横梁(22)上设有固定座(44)，固定座(44)上设有旋转电机(28)和旋转减速机(29)，旋转电机(28)输出端通过旋转减速机(29)连接小齿轮(21)；小齿轮(21)啮合连接旋转支撑轮(19)上的齿轮。

进一步，在一些实施例中，所述立柱(14)两端分别与上横梁(15)、下横梁(16)同侧端部连接，立柱(14)包括上立柱(17)和下底座(18)，上立柱(17)底端和下底座(18)连接，上立柱(17)顶端与上横梁(15)连接，下底座(18)底端与下横梁(16)连接。

进一步，在一些实施例中，所述升降机构(13)安装在立柱(14)上，升降机构(13)以固定螺母(36)和联轴器(33)为支点，固定螺母(36)设置在上立柱(17)上；伺服电机38输出端经过升降减速机39与丝杆(34)底部连接；直线导轨(37)两端分别与上横梁(15)和下横梁(16)连接。

进一步，在一些实施例中，所述直线导轨(37)安装在矩形框架上(11)上，直线导轨(37)内设有滑块40，滑块40通过导程连接件(31)连接旋转机构(12)，滑块40安装在与旋转机构(12)连接在一起的导程连接件(31)上，导程连接件(31)通过导程螺母(35)连接丝杠(34)。

进一步，在一些实施例中，所述矩形框架(11)上部每端各设有一组顶板(30)，每组顶板(30)对应直线导轨(37)，一组顶板(30)形成宽度为直线导轨(37)的同等宽度导槽，顶板(30)顶住直线导轨(37)，使直线导轨(37)与矩形框架(11)靠紧，完成直线导轨(37)的安装。

进一步，在一些实施例中，所述导程连接件(31)外侧设有滑块40，滑块40位于直线导轨(37)内；升降连接件(20)外侧通过调整垫25连接导程连接件(31)。

进一步，在一些实施例中，所述旋转机构(12)的旋转支撑轮(19)上设有配重块(42)。

本发明的有益效果为：通过各机构组成的检测装置，配备具有旋转功能的回转支撑，进行旋转运动和整体上下移动，在纵向的上下移动机构中，高精度的上下整体移位且不受物体高度的限制，使测量精度提高到微米级，在0～360°间的任意角度，可保证成像的连续性和稳定性，设备主体采用高精度上下整体移位，轴向精度达到微米级，可进行螺旋扫描，本发明装置结构稳定性强，使用寿命长，便于拆卸、维修，性能稳定，数据精准。

附图说明

图1是本发明实施例的结构示意图；

图2是本发明实施例的矩形框架部分的示意图；

图3是本发明实施例的旋转电机部分的示意图；

图4是本发明实施例的升降机构部分的示意图；

图5是本发明实施例的立柱部分的构示意图；

图6是本发明实施例的旋转机构部分的示意图；

图7是本发明实施例的俯视示意图；

图8是图7中a部分的示意图。

图中标识：

矩形框架11，旋转机构12，升降机构13，立柱14，上横梁15，下横梁16，上立柱17，下底座18，旋转支撑轮19，升降连接件20，小齿轮21，移动横梁22，发射装置支架23，发射装置24，调整垫25，接收装置支架26，接收装置27，旋转电机28，旋转减速机29，顶板30，导程连接件31，滚珠丝杠总成32，联轴器33，丝杆34，导程螺母35，固定螺母36，直线导轨37，伺服电机38，升降减速机39，滑块40，配重块42，固定座44。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的特征、技术手段以及所达到的具体目的、功能，下面结合附图与具体实施方式对本发明进一步详细描述。

请参阅附图，本实施例是一种非接触式测试装置，用于物体对精度及稳定性高的非接触式的内外部无损检测和测量，其包括矩形框架11、升降机构13、旋转机构12，升降机构13安装在矩形框架11上，旋转机构12设在矩形框架11中。

在其中一个实施例中，矩形框架(11)包括两条立柱(14)、上横梁(15)、下横梁(16)、下底座(18)；上横梁(15)、下横梁(16)两端之间分别设有一立柱(14)，两条立柱(14)、上横梁(15)、下横梁(16)、下底座(18)组成矩形；立柱(14)两端分别与上横梁(15)、下横梁(16)同侧端部连接，立柱(14)包括上立柱(17)和下底座(18)，上立柱(17)底端和下底座(18)连接，上立柱(17)顶端与上横梁(15)连接，下底座(18)底端与下横梁(16)连接。

升降机构(13)安装在立柱(14)上，升降机构13安装在上横梁15与下横梁16之间，升降机构13包括滚珠丝杠总成32，滚珠丝杠总成32包括丝杆34，丝杆34底端设有联轴器33，联轴器33通过升降减速机39连接伺服电机38，伺服电机38输出端通过联轴器33与丝杆34底端连接；丝杆34顶端设有导程螺母35，导程螺母35与丝杆34滑动连接；丝杆34顶部设有固定螺母36，固定螺母36与丝杆34连接；丝杆34一侧设有直线导轨37，直线导轨37顶端和底端分别与上横梁15和下横梁16通过螺钉连接。

旋转机构12包括移动横梁22，移动横梁22与直线导轨37滑动连接，移动横梁22两端底面设有升降连接件20，升降连接件20通过螺钉与移动横梁22连接，升降连接件20上设有导程连接件31，导程连接件31与导程螺母35连接；移动横梁22上设有旋转支撑轮19，移动横梁22上设有固定座44，固定座44通过螺钉与移动横梁22连接，固定座44上设有旋转电机28和旋转减速机29，旋转减速机29输出端连接小齿轮21，小齿轮21与旋转支撑轮19的齿轮啮合；旋转支撑轮19上设有发射装置支架23，发射装置支架23通过螺钉与旋转支撑轮19连接，发射装置支架23旁边设有发射装置24，旋转支撑轮19上设有接收装置支架26，接收装置支架26旁边设有接收装置27，发射装置24与接收装置27对称设置。小齿轮21与旋转支撑轮19的齿轮啮合，通过旋转电机28的驱动，旋转电机28带动小齿轮21旋转，从而带动与旋转支撑轮19连接在一块的发射装置支架23、发射装置24和接收装置支架26、接收装置27做旋转运动。

在升降机构13中的伺服电机38的驱动下，通过联轴器33，带动丝杆34旋转，通过伺服电机38的正反转带动丝杆34上导程螺母35作上下运动，导程螺母35与旋转机构12中的导程连接件31连接，使得旋转机构12沿丝杆34的导程方向在直线导轨37上做直线运动，从而带动发射装置支架23、发射装置24及接收装置支架26、接收装置27做上下移动。

本实施例为满足要求，旋转机构12设有配重块42，起平衡作用。

测试程序：

1、测试控制系统：依照技术方案对机械运行新系统进行联动控制，同时将红外、声音、射线、雷达等的接收发信号与机械控制系统相连接，构成全系统的控制体系；

2、矩形框架非接触式测试装置的安装及成像调试；

3、其他辅助设备制作安装和调试；

4、测试控制系统的工作流程：检测设备处在起始位置。当接收到物体信号时，控制系统向检测设备发出信号并开始旋转扫描，旋转角度±360°；完成扫描后，控制系统向检测设备发出升降行走信号，到达指定位置后，控制系统再次向检测设备发出旋转信号，如此往复运动，直到所有需要扫描的位置都扫描完毕，检测设备退回到起始位置等待下一个物体的进入。

本发明的有益效果：由以上各机构组成的检测装置，配备具有旋转功能的回转支撑，进行旋转运动和整体上下移动。在纵向的上下移动机构中，以直线导轨37和滚珠丝杠总成32并配以伺服电机38作为动力，保证整体运行的稳定性及；在旋转机构中，以小齿轮21啮合旋转支撑轮19作为传递扭矩，并配以旋转电机28(伺服电机)作为驱动回转支撑的动力，确保在+360°～-360°的范围内，成像的连续性和稳定性。同时，采用上下整体移位，且误差控制在微米量级内旋转运动，并做到两种运动可同时进行，即进行旋转运动时，保持同样的精度和稳定性。以全新的立式旋转结构及上下整体移位，且不受物体高度的限制，使得将测量精度提高到微米级。

在其中一个实施例中，一种矩形框架结构非接触式测试装置，以红外、声波、射线、雷达等为检测手段，采用由两立柱14、上横梁15、下横梁16、升降机构13、旋转机构12、导向结构、发射装置24(测试发射源：红外、声波、射线、雷达等)和接受体以及其他辅助设备等组成的装置来完成。其中，升降机构13分别安装在两立柱14上，旋转机构12连接于两升降机构13中，由以上各机构组成了检测装置。另外，贯通检测装置，还配有传送装置，将被检测物体送至检测位置中心。为了提高检测数据的精度，被检物体将处于静止状态。检测装置以红外、声波、射线、雷达等探测设备对物体进行从上到下直线及圆周范围在大于360°～-360°全方位的扫描。这样可以对物体所有检测点进行数据采集做到点云计算成像，检测数值精准。设备运行平稳、精度高。

此矩形框架结构非接触式测试装置，以矩形框架为例，由矩形框架(11)、升降机构(13)、旋转机构(12)构成，其中升降机构(13)安装在矩形框架(11)上，旋转机构(12)安装在矩形框架(11)中。

矩形框架(11)由两个立柱(14)、上横梁(15)、下横梁(16)、下底座(18)组成。其中上横梁(15)为一块钢板，立柱(14)由上立柱(17)和下底座(18)组成，上立柱(17)由多块钢板焊接而成，下横梁(16)是一块钢板，下底座(18)是由钢板焊接而成。他们彼此是用螺钉连接在一起并用销轴定位，形成矩形框架(11)，确保拆装的精度。

升降机构(13)由一对滚珠丝杠总成(32)组成，滚珠丝杠总成(32)包括联轴器(33)、丝杠(34)、导程螺母(35)和固定螺母(36)；辅助导向部件包括直线导轨(37)、伺服电机(38)、升降减速机(39)。

旋转机构(12)包括旋转支撑轮(19)、小齿轮(21)、移动横梁(22)、升降连接件(20)、发射装置支架(23)、发射装置(24)及其调整垫(25)、旋转电机(28)、旋转减速机(29)、接收装置支架(26)、接收装置(27)。

在其中一个实施例中，该矩形框架式非接触式测试装置，由矩形框架(11)、升降机构(13)、旋转机构(12)构成，其中升降机构(13)安装在矩形框架(11)侧边上，旋转机构(12)安装在矩形框架(11)中。

矩形框架(11)由两个立柱(14)、上横梁(15)、下横梁(16)、下底座(18)组成。其中上横梁(15)为一块钢板，立柱(14)由上立柱17与下底座(18)组成，立柱(14)由多块钢板(上立柱17)焊接而成，下横梁(16)是一块钢板，下底座(18)是由钢板焊接而成；他们彼此是用螺钉连接在一起形成矩形框架(11)，采用定位销定位。

升降机构(13)包括一对滚珠丝杠总成(32)、直线导轨(37)、伺服电机(38)、升降减速机(39)、联轴器(33)，滚珠丝杠总成(32)包括联轴器(33)、丝杠(34)、导程螺母(35)、固定螺母(36)，升降机构(13)以固定螺母(36)和联轴器(33)为支点，安装在矩形框架(11)上。直线导轨(37)作为导向元件，直线导轨(37)安装在矩形框架上(11)上，直线导轨(37)内设有滑块40，滑块40通过导程连接件(31)连接旋转机构(12)，进一步，滑块40安装在与旋转机构(12)用螺栓及定位销连接在一起的导程连接件(31)上，导程连接件(31)通过导程螺母(35)连接丝杠(34)，这样，旋转机构(12)可在直线导轨(37)的导向作用下，通过升降机构(13)中的伺服电机(38)的驱动，带动丝杠(34)的旋转，通过丝杠(34)上的导程螺母(35)和安装于旋转机构(12)上的导程连接件(31)，做升降运动。

旋转机构(12)由旋转支撑轮(19)、小齿轮(21)、移动横梁(22)、升降连接件(20)、发射装置支架(23)、发射装置(24)及其调整垫(25)、旋转电机(28)、旋转减速机(29)、接收装置支架(26)、接收装置(27)所组成。移动横梁(22)是用钢板焊接的部件，升降连接件(20)用螺钉连接于移动横梁(22)的两端面并用定位销定位，给安装导程螺母(35)留出安装孔，以便导程螺母(35)与丝杆34配合实现升降运动；移动横梁(22)上设有旋转减速机(29)和旋转电机(28)，旋转减速机(29)出轴端连接小齿轮(21)，同一水平面上，以移动横梁(22)的中心为中心，移动横梁(22)上安装有可旋转的旋转支撑轮(19)，小齿轮(21)与旋转支撑轮(19)的外齿啮合，通过旋转电机(28)的驱动，带动与旋转支撑轮(19)连接在一块的发射装置支架(23)、发射装置(24)和接收装置支架(26)、接收装置(27)做旋转运动。

升降机构(13)与旋转机构(12)的关联：做升降运动时，导向部件包括直线导轨(37)(双排设置)、丝杠(34)上的导程螺母(35)和安装于旋转机构(12)上的导程连接件(31)，这是衔接旋转机构(12)作升降直线运动的主要零件；安装于旋转机构(12)上的导程连接件(31)与升降机构(13)上的滚珠丝杠总成(32)中的导程螺母(35)用螺钉连接。即：旋转机构(12)通过安装于其上的导程连接件(31)和滚珠丝杠总成(32)中的导程螺母(35)的连接，使得旋转机构(12)沿丝杆34的导程方向、以直线导轨(37)为导向做直线运动。上横梁(15)底部设有顶板(30)。

升降机构(13)与矩形框架(11)的关联：联轴器(33)通过固定螺母(36)安装在矩形框架(11)上，丝杠(34)安装在联轴器(33)中。目的是使旋转机构(12)通过丝杠(34)的旋转，带动旋转机构(12)沿直线导轨(37)的导向，做直线升降运动。

旋转机构(12)与矩形框架(11)的关联：旋转机构(12)须沿直线导轨(37)做直线升降运动，顶板(30)安装在矩形框架(11)上，矩形框架(11)上部每端各设有一组顶板(30)，每组顶板(30)对应直线导轨(37)，一组顶板(30)形成宽度为直线导轨(37)的同等宽度导槽，顶板(30)顶住直线导轨(37)，使直线导轨(37)与矩形框架(11)靠紧，完成直线导轨(37)的安装。

旋转机构(12)的传动旋转电机(28)安装在移动横梁(22)上，移动横梁(22)与安装其上的旋转支撑轮(19)用螺钉连接，旋转电机(28)通过小齿轮(21)带动旋转支撑轮(19)旋转。安装在旋转支撑轮(19)上的发射装置支架(23)、发射装置(24)和接收装置支架(26)、接收装置(27)，完成旋转动作。

升降机构(13)通过联轴器(33)和固定螺母(36)安装在矩形框架(11)上，通过联轴器(33)，在伺服电机(38)的驱动下，带动丝杠(34)旋转。通过所述伺服电机(38)的正反转，所述导程螺母(35)及通过与其相连的旋转机构(12)可做上下直线运动，从而带动发射装置支架(23)、发射装置(24)及接收装置支架(26)、接收装置(27)做上下移动。

在具体使用过程中，检测设备处在起始位置，放置被测物体，当接收到物体信号时，控制系统向检测设备发出信号并开始旋转扫描，旋转角度±360°；完成扫描后，控制系统向检测设备发出升降行走信号，到达指定位置后，控制系统再次向检测设备发出旋转信号，如此往复运动，直到所有需要扫描的位置都扫描完毕，检测设备退回到起始位置等待下一个物体的进入。

本发明满足解决物体对精度及稳定性高的非接触式的内外部无损检测和测量，同时也解决了被测物体的尺寸变化范围较大、物体高度受限的问题，尤其是被测物体在静止状态中进行检测和测量的领域，具有广泛的应用。

以上实施例仅表达了本发明的一种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。