专利名称：轧辊辊形误差在线测量装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种测量装置，尤其是涉及一种非接触式的轧辊辊形误差在线测
量装置。
背景技术：
随着先进制造业的发展，对金属板材等制造材料的精度要求越来越高，这就要求对用于加工金属板材的轧辊的精度也要随之提高。而影响轧辊精度的至关重要的一方面因素是轧辊误差的测量水平。轧辊误差测量可分为接触式和非接触式测量两种，目前实际应用中以接触式测量为主，接触式测量装置包括专用的圆柱度测量仪器(如圆柱度仪、三坐标机)及使用传感器采集数据的微机圆柱度测量系统两大类。测量过程中，零件相对于传感器测头运动，实际被测圆柱轮廓的半径变化量可通过传感器测头反映出来，此半径变化量经转换后输送给微机系统进行数据处理。圆柱度测量仪器成本高、环境要求高，不适宜车间现场使用；三坐标机也是一种有效的圆柱度测量手段，但测量时存在不便规划测量路径， 对大型、长轴类零件难于安装的问题。总之，接触式的测量装置存在工作量大、效率低、测量仪器与被测轧辊表面易造成损伤，影响轧辊表面精度等问题。即使是采用测距传感器，如超声波测距传感器、激光测距传感器、红外线测距传感器、电耦合器件CCD测距仪等测距仪器，也存在对测量环境要求高、测量量程有限、测试电路较复杂等问题。
发明内容本实用新型的目的是提供一种可避免被测轧辊表面损伤，结构简单，操作方便，成本较低的非接触式的轧辊辊形误差在线测量装置。本实用新型设有电机、丝杆、滑台、传感器、光栅尺及计算机；电机输出轴与丝杆连接，滑台与丝杆螺纹配合，传感器的探头安装在滑台上，光栅尺的读数头固于滑台下部，光栅尺的尺身固于外部工作台上，计算机包含数据采集卡、A/D 转换器和控制器，传感器的信号输出端接数据采集卡的输入端，光栅尺的数据输出端接数据采集卡输入端，数据采集卡的数据输出端经A/D转换器接控制器输入端，控制器的控制信号输出端接电机。所述传感器可采用激光传感器或电涡流传感器，可直接市购。所述光栅尺可采用增量式光栅尺，可直接市购。与现有技术比较，本实用新型的有益效果如下本实用新型是基于光学和计算机视觉技术的测量，融光电子学、计算机技术、数字图像处理技术等现代科学技术为一体，组成光、机、电、算的综合测量装置。使用时，将装置安装在工作台上，计算机可远离工作台，将被测轧辊安置在工作台上，丝杆与被测轧辊的轴心线垂直，传感器探头方向也与被测轧辊的轴心线垂直，传感器探头不接触被测轧辊表面。 测量时由计算机控制电机带动丝杆转动，丝杆带动滑台移动，从而带动传感器和光栅尺共同移动。传感器测量被测物表面精度(如圆度)，通过丝杆来增加传感器的移动范围，这样可间接提高传感器的测量量程。光栅尺作为丝杆转动量的反馈器件，可准确反应丝杆的真实转动量，传感器的测量信号和光栅尺信号可由数据采集卡采集到控制器中进行分析和计算，控制器可控制电机工况。由此可见，本实用新型通过将普通非接触式传感器与光栅尺、丝杆和电机相结合形成闭环结构，在保证测量精度的前提下实现在线长距离测量。具有实时、高精度、测量量程长和价格便宜的优点，可用来测量轧辊辊型，轴等对测量精度要求高和量程要求大的物体。
图1为本实用新型实施例的结构组成及使用示意图。
具体实施方式
参见图1，本实用新型实施例设有电机1、丝杆3、滑台4、传感器5、光栅尺2(包括尺身和读数头)及计算机6。电机1输出轴与丝杆2连接，滑台3与丝杆2螺纹配合。传感器4的探头安装在滑台3上端面并向前伸，光栅尺2的尺身固于固于外部工作台Pl上，光栅尺2的读数头固于固于滑台下部。计算机6包含数据采集卡、A/D转换器和控制器，传感器4的信号输出端接数据采集卡的输入端，光栅尺的数据输出端接数据采集卡输入端，数据采集卡的数据输出端经A/D转换器接控制器输入端，控制器的控制信号输出端接电机1。所述传感器5采用激光传感器(也可为电涡流传感器)，可直接市购。所述光栅尺 2采用增量式光栅尺，可直接市购。使用时，电机1安装在工作台Pl上，计算机6可远离工作台P1，被测轧辊P2安置在工作台Pl上，丝杆3与被测轧辊P2的轴心线垂直，传感器4的探头方向也与被测轧辊P2 的轴心线垂直，传感器4的探头与被测轧辊P2的轴心线处于同一水平面上，传感器4的探头不接触被测轧辊P2表面，传感器4的探头与被测轧辊P2表面之间保持间距。测量时由计算机6控制电机1带动丝杆3转动，丝杆3带动滑台4移动，从而带动传感器5和光栅尺 2读数头共同移动。传感器4测量被测轧辊P2表面精度(如圆度)，通过丝杆3来增加传感器4的移动范围，这样可间接提高传感器4的测量量程。光栅尺2作为丝杆3转动量的反馈器件，可准确反应丝杆3的真实转动量，传感器5的测量信号和光栅尺2信号可由数据采集卡采集后传送至控制器中进行分析和计算，由控制器可控制电机1的工况。本实用新型测量时，可采用非接触式测量来实现对轧辊辊形的高精度测量。本实用新型具有以下几个方面的突出优点(1)工作效率高，可实时采集数据，不影响被测物的加工，可大大提高测量效率。(2)可避免对被测物的表面产生破坏。(3)测量结构简单，灵活，成本低，性能可靠。可根据被测物的要求进行灵活设计， 设计柔性大。目前国内传感器和光栅尺的种类繁多，且大部分精度都比较高，价格低。把光栅尺作为反馈机构检测丝杆的实际转动量，提高整个测量机构的精度。即使丝杆和电机的精度偏低，只要光栅尺的安装精度达到要求，也同样可以满足高精度的测量，满足整个测量系统对被测物测量精度的要求。选用的仪器器件都是现有的，可直接市购。[0020](4)测量控制易于实现，只需要简单的模拟量采集卡采集传感器和光栅尺的信号； 通过运动控制卡或驱动器来控制电机运转即可。控制软件可根据用户需求由多种软件编程实现，整体的测量系统可根据测量要求独立运行或嵌入到其他程序中。(5)可实现多参数测量功能，数据处理容易，可实现图形化显示。测量方案可根据要求，测量被测物的圆度、圆柱度、表面粗糙度等参数。加入软件处理数据，不仅可将数据保存，而且可通过数据处理软件，转换为图形显示，并与理论图形进行比较，直观易读。本实用新型尤以高精度、高效率、长距离的测量为实现目标，可应用于许多测量系统中。另外，可根据需要，将两套本实用新型所述测量装置组合起来使用(一般对称设置，即2套测量装置的传感器的探头以被测轧辊的轴心线为对称线，呈左右径向对称设置)，这样可实现更佳的测量效果。
权利要求1.轧辊辊形误差在线测量装置，其特征在于设有电机、丝杆、滑台、传感器、光栅尺及计算机；电机输出轴与丝杆联接，滑台与丝杆螺纹配合，传感器的探头安装在滑台上，光栅尺的读数头固于滑台下部，光栅尺的尺身固于外部工作台上，计算机包含数据采集卡、A/D转换器和控制器，传感器的信号输出端接数据采集卡的输入端，光栅尺的数据输出端接数据采集卡输入端，数据采集卡的数据输出端经A/D转换器接控制器输入端，控制器的控制信号输出端接电机。
专利摘要轧辊辊形误差在线测量装置，涉及一种测量装置。提供一种可避免被测轧辊表面损伤，结构简单，操作方便，成本较低的非接触式的轧辊辊形误差在线测量装置。设有电机、丝杆、滑台、传感器、光栅尺及计算机；电机输出轴与丝杆连接，滑台与丝杆螺纹配合，传感器的探头安装在滑台上，光栅尺的读数头固于滑台下部，光栅尺的尺身固于外部工作台上，计算机包含数据采集卡、A/D转换器和控制器，传感器的信号输出端接数据采集卡的输入端，光栅尺的数据输出端接数据采集卡输入端，数据采集卡的数据输出端经A/D转换器接控制器输入端，控制器的控制信号输出端接电机。
文档编号G01B11/30GK202255307SQ20112041387
公开日2012年5月30日 申请日期2011年10月26日 优先权日2011年10月26日
发明者吴庆勇, 王磊, 祝青园, 胡叶, 陈永明 申请人:厦门大学