狭小内腔几何尺寸检测系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种检测系统，具体涉及一种狭小内腔几何尺寸检测系统。它包括外导轨、内导轨，内导轨上滑块，滑块上激光传感器和超声波测厚仪，外导轨上设有滑块，滑块上设有激光传感器和超声波测厚仪，外导轨与内导轨行走轨迹都与待测狭小内腔体的内外圆弧面同圆心，并在导轨内设置有用于定位的凹槽，在外导轨与内导轨之间设置有标定基准，标定基准的外侧圆弧面和内侧圆弧面同心，外导轨与内导轨固定在支架上。其优点是，能够实现测距和测厚的连续测量和自动采集、处理、计算与存储，然后自动换算获得需要的内腔尺寸，过程中最大程度减少了人为参与，提高了测量的准确性和可靠性，检测效率大幅提升。
【专利说明】狭小内腔几何尺寸检测系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种狭小内腔几何尺寸检测系统，具体涉及一种基于超声波测厚仪和激光测距仪的狭小内腔几何尺寸检测系统。
【背景技术】
[0002]在工业【技术领域】，尤其是航空航天产品领域，有很多具有狭小内腔的铸件需要在机械加工前、热处理后或其它工艺流程中对狭小内腔的几何尺寸进行检测，以剔除不合格产品。典型应用如薄壁狭小内腔的油箱类铸件，该类油箱铸件通常体积大，结构复杂，而内腔又相对狭小，对内腔几何尺寸进行直接测量几乎不可能，只能采用间接测量方式，准确测量其内腔内外壁半径非常繁琐。目前的测量方法是采用专用工装装置，内外壁划线进行网格定位，取点近百个，内外壁半径采用数显千分表间接测量并手工换算得出，对应点的壁厚用超声波测厚仪测量，人工操作、抄表记录，最后用两组数据再计算得到内腔的内外壁半径。显然，这种测量方法存在以下几个方面的弊端:第一，由于全过程都是人工操作、记录和计算，劳动量大、且极易出错。第二，整个测量过程中，需要多人配合完成，工作效率低、成本较高。第三，测量数据多，由于都是手工记录，处理分析困难，尤其在需要对大批量铸件进行统计分析时，这种测量方法很难满足要求。
【发明内容】
[0003]本实用新型的目的是提供一种狭小内腔几何尺寸检测系统，它能够实现快速而有效地测量狭小内腔的几何尺寸，降低操作人员劳动强度、提高检测效率。
[0004]本实用新型是这样实现的，狭小内腔几何尺寸检测系统它包括外导轨、内导轨，内导轨上设有第二个滑块和第四个滑块，第二个滑块上设有第二个激光传感器，第四个滑块上设有第二个超声波测厚仪，外导轨上设有第一个滑块和第三个滑块，第一个滑块上设有第一个激光传感器，第三个滑块上设有第一个超声波测厚仪，外导轨与内导轨行走轨迹都与待测狭小内腔体的内外圆弧面同圆心，并在导轨内设置有用于定位的凹槽，在外导轨与内导轨之间设置有标定基准，标定基准的外侧圆弧面和内侧圆弧面同心，外导轨与内导轨固定在支架上。
[0005]本实用新型的优点是，能够实现测距和测厚的连续测量和自动采集、处理、计算与存储，然后自动换算获得需要的内腔尺寸，过程中最大程度减少了人为参与，提高了测量的准确性和可靠性，检测效率大幅提升。
【专利附图】
【附图说明】
[0006]图1是本实用新型所提供的狭小内腔几何尺寸检测系统示意图；
[0007]图2是具有狭小内腔的待测对象不意图；
[0008]图中，110外导轨，120内导轨，130标定基准，140A第一个激光传感器，140B第二个激光传感器，141A第一个滑块，141B第二个滑块，150A第一个超声波测厚仪，150B第二个超声波测厚仪，151A第三个滑块，151B第四个滑块。
【具体实施方式】
[0009]下面结合附图和实施例对本发明进行详细介绍:
[0010]狭小内腔几何尺寸检测系统包括用来固定待检产品和传感器的工装、两个激光传感器、超声波测厚仪、脚踏开关、数据采集卡、工控计算机。
[0011]其中，两个激光传感器用于测距，安装在工装上，并与工控计算机相连，通过脚踏开关控制，能够实时间接测量各检测点的半径并把半径值传送给工控计算机。
[0012]超声波测厚仪由控制器、探头和数据线组成，通过串口直接与工控计算机相连，能够实时测量各检测点的厚度并把厚度值传送给工控计算机。
[0013]数据采集卡是基于PCI总线的，可直接插在工控计算机任一 PCI插槽中，用于脚踏开关的信号采集和蜂鸣器的驱动。
[0014]如图1所示，狭小内腔几何尺寸检测系统主要包括外导轨110，内导轨120，内导轨120上安装有第二个滑块141B和第四个滑块151B，第二个滑块141B上固定有第二个激光传感器140B，第四个滑块151B上固定有第二个超声波测厚仪150B，外导轨110上安装有第一个滑块141A和第三个滑块151A，第一个滑块141A上固定有第一个激光传感器140A，第三个滑块151A上固定有150A第一个超声波测厚仪，外导轨110与内导轨120行走轨迹都与待测狭小内腔体的内外圆弧面同圆心，并在导轨内设置有用于定位的凹槽，在外导轨110与内导轨120之间设置有标定基准130，标定基准130的外侧圆弧面和内侧圆弧面同心，夕卜导轨110与内导轨120固定在支架上。
[0015]标定基准130、激光传感器140AU40B，安装在导轨上用于固定激光传感器的滑块141AU41B，超声波测厚仪150AU50B，安装在导轨上用于固定超声波测厚仪探头的滑块151AU51B。其中，内外导轨行走轨迹都与待测狭小内腔体的内外圆弧面同圆心，并在导轨内设置有用于定位的凹槽。标定基准130是高精度加工的，外侧圆弧面和内侧圆弧面同心且有精确半径值，分别记为RO和r0。在图1中没有示出用于安装固定待测对象(图2所示)的工装部分，该部分与原有系统一致。
[0016]本实用新型的实用方法如下:进行狭小内腔几何尺寸检测时，分以下几个步骤完成:第一步，把待测对象(图2所示)安装固定在工装上。第二步，滑块141A沿外导轨110滑动至标定基准130的左上方位置，使激光传感器140A激光束垂直打在标定基准130的外侧圆弧面上，踏下安装于工装下地面上的脚踏开关，工控计算机通过数据采集卡采集到该开关信号后，通过串口自动读取并保存激光传感器140A的输出值，即激光传感器140A到标定基准130的距离(记为S0)，此时蜂鸣器将蜂鸣提示已采集到该点的有效值；同理，滑块141B沿内导轨120滑动至标定基准130的右下方位置，使激光传感器140B激光束垂直打在标定基准130的内侧圆弧面上，踏下安装于工装下地面上的脚踏开关，工控计算机通过数据采集卡采集到该开关信号后，通过串口自动读取并保存激光传感器140B的输出值，即激光传感器140B到标定基准130的距离(记为sO)，此时蜂鸣器将蜂鸣提示已采集到该点的有效值。第三步，滑块141A沿外导轨110滑动至测量点(有凹槽进行定位)，使激光传感器140A激光束垂直打在待测对象的外侧圆弧面上，测距原理同第二步，踏下脚踏开关，工控机读取并保存激光传感器140A的输出值，即激光传感器140A到测量对象上该测量点的距离(记为SI);同理，滑块141B沿内导轨120滑动至测量点(有凹槽进行定位)，使激光传感器140B激光束垂直打在待测对象的内侧圆弧面上，踏下脚踏开关，工控机读取并保存激光传感器140B的输出值，即激光传感器14013到测量对象上该测量点的距离(记为Si)。第四步，滑块151A沿外导轨110滑动至与第三步同一测量点(有凹槽进行定位)，使超声波测厚仪150A的探头垂直于待测对象的外侧圆弧面，探头通过耦合剂与待测对象上测量点稳定接触后，工控机读取超声波测厚仪150A的输出值，上位机软件采用一套“自动识别有效值然后取均值”的算法处理该数据，得到待测对象上该测量点的厚度(记为Hl)；同理，滑块151B沿内导轨120滑动至测量点(有凹槽进行定位)，使超声波测厚仪150B的探头垂直于待测对象的内侧圆弧面，探头通过耦合剂与待测对象上测量点稳定接触后，工控机读取超声波测厚仪150B的输出值，上位机软件采用“自动识别有效值然后取均值”的算法处理该数据，得到待测对象上该测量点的厚度(记为hi)。第五步，上位机软件将利用第二步至第四步所测得的数据进行计算，得到内腔的外圆弧半径R和内圆弧半径r。其中，
[0017]R=R0+S0-S1-H1 ；
[0018]r=r0-s0+sl+hl o
[0019]重复以上第三步至第五步，就可以测得狭小内腔的内外壁其它各点的半径值。
[0020]在本实用新型中，测量过程是按截面进行的，每个截面取若干个测量点，通过该截面上内外壁各点的半径测量值，可以拟合出狭小内腔在该截面上的内外圆弧曲线；进一步，通过各截面的内外圆弧曲线，可以拟合出该狭小内腔的内外圆弧面。显而易见，所取的截面数越多，每个截面上取的点数越多，那么，拟合的曲线和圆弧面的精度就越高。
【权利要求】
1.狭小内腔几何尺寸检测系统，其特征在于:它包括外导轨(110)，内导轨(120)，内导轨(120)上设有第二个滑块(141B)和第四个滑块(151B)，第二个滑块(141B)上设有第二个激光传感器(140B)，第四个滑块(151B)上设有第二个超声波测厚仪(150B)，外导轨(110)上设有第一个滑块(141A)和第三个滑块(151A)，第一个滑块(141A)上设有第一个激光传感器(140A)，第三个滑块(151A)上设有第一个超声波测厚仪(150A)，外导轨(110)与内导轨(120)行走轨迹都与待测狭小内腔体的内外圆弧面同圆心，并在导轨内设置有用于定位的凹槽，在外导轨(110)与内导轨(120)之间设置有标定基准(130)，标定基准(130)的外侧圆弧面和内侧圆弧面同心，外导轨(110)与内导轨(120)固定在支架上。
【文档编号】G01B21/00GK203464916SQ201320516729
【公开日】2014年3月5日 申请日期:2013年8月23日 优先权日:2013年8月23日
【发明者】周松, 刘玉平, 王稷, 陈朝晖, 廖继明, 陈清培, 张星亮, 张晓杰, 田树林 申请人:北京航星机器制造有限公司