集激光测量与气动测量为一体的自动化检测装置的制作方法

本实用新型涉及无接触式自动测量领域，尤其涉及一种集激光测量与气动测量为一体的自动化检测装置。

背景技术：

机械零部件检测按测量方式可分为接触式测量(又称为常规测量)和非接触式测量两种。接触式测量，主要测量手段多以操作者手工作业为主，测量工具多为千分尺、游标卡尺、三坐标等，该测量方式主要以测量工具与零件测量部位进行微接触，从而获得测量尺寸；非接触式测量，测头与零件保持一定的距离，通过光感、视觉传输等手段并加以精度运算获得零件尺寸。

近年来，智能制造业的迅速发展，使得接触式测量已经难以满足产业化模式的需求，主要表现在：a.手动作业；b.检测效率低；c.操作不慎容易划伤零件；d.接触过程中容易使零件局部发生轻微变形或轻微移动，导致测量尺寸不精准；e.测量结束后需手动在mes系统上填入检测数据进行报工；因此，各产业均开始寻求一种能代表高水平的测量技术，用于代替原手动检测作业，至此，便有了无接触式自动化测量技术，如激光检测、视觉检测等。

但是，目前的非接触式检测装置难以一次装夹完成所有待检尺寸的测量工作，比如液压阀组中具有外径同轴度、外径-内孔同轴度要求的阀套、阀芯等零件，因此降低了测量效率，同时因装夹误差，难以精准测量外径-内孔相对尺寸。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型提供一种集激光测量与气动测量为一体的自动化检测装置，自动化程度高且能一次装夹完成外径、内孔等所有重要待检尺寸的测量，提高测量效率，因一次装夹完成所有重要待检尺寸的测量，不同待检尺寸测量时不存在装夹误差，能够精准测量外径-内孔相对尺寸，保证零部件质量。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种集激光测量与气动测量为一体的自动化检测装置，包括：激光测量模块、气测模块、机械模块以及控制模块，该激光测量模块、气测模块以及该控制模块均安装在该机械模块上，该控制模块连接该激光测量模块、该气测模块以及该机械模块，其中，

该机械模块包括机械框架以及机械运动单元，该机械运动单元安装在该机械框架上，该机械框架为“日”字型结构，由一横向工作台分为上下两个空间。

进一步地，该横向工作台上设有基座，

该气测模块包括：气动测头、气源、气压示值表以及阀门，

该气动测头装夹在该基座上，该气动测头一端设有气孔喷嘴，另一端通过气压管路连接该气压示值表，该气压示值表通过气压管路连接该阀门，该阀门通过气压管路连接该气源；

该气压示值表以及该阀门均连接该控制模块。

进一步地，该机械运动单元包括：支架、第一直线导轨、第一电机、第一滑块、拖链、第一丝杠、第二直线导轨、第二电机、第二滑块、第二丝杠及测量触手；

该支架固定在该横向工作台上；

该第一直线导轨以及该第一丝杠均横向安装在该支架上；

该第一滑块滑动安装在该第一直线导轨上；

该第一电机横向装配在该第一丝杠末端；

该拖链一端固定在该支架上，另一端连接该第一滑块；

该第二直线导轨以及该第二丝杠均竖向装配于该第一滑块下端；

该第二滑块滑动安装在该第二直线导轨上；

该第二电机竖向装配在该第二丝杠的上端；

该测量触手固定在该第二滑块上。

进一步地，该激光测量模块包括：激光发射测头、激光接收测头，

该激光发射测头与该激光接收测头水平对称安装在该测量触手的左右两端，该激光发射测头、该激光接收测头均连接该控制模块。

进一步地，该控制模块包括：电控柜、操作按钮以及操作面板，

该电控柜内设有plc控制器、变压器、继电器、相序保护器、接触器、电机保护器，

该操作按钮包括：启动按钮、停止按钮、报警按钮、校准/标定按钮，该操作按钮设置在该操作面板上。

进一步地，还包括：信息化处理模块，该信息化处理模块安装在该机械模块上，并连接该控制模块。

进一步地，还包括：输出终端，该输出终端通过一机械摇臂安装在该机械模块上。

进一步地，该机械框架包括：上防护板、下防护板、左防护板、右防护板、后防护板以及横向工作台，该横向工作台将由该上防护板、该下防护板、该左防护板、该右防护板以及该后防护板形成的空间分为上下两个空间。

进一步地，该机械框架的下部空间的前部安装有双开门。

进一步地，该机械框架的上部空间设置有可自动开关的安全防护门，安全门上方设置有照明灯和启动安全门开、关的电机和滑轨。

本实用新型提供的集激光测量与气动测量为一体的自动化检测装置，包括：激光测量模块、气测模块、机械模块以及控制模块，该激光测量模块、气测模块以及该控制模块均安装在该机械模块上，该控制模块连接该激光测量模块、该气测模块以及该机械模块，其中，该机械模块包括机械框架以及机械运动单元，该机械运动单元安装在该机械框架上，该机械框架为“日”字型结构，由一横向工作台分为上下两个空间，自动化程度高且能一次装夹完成外径、内孔等所有重要待检尺寸的测量，提高测量效率，因一次装夹完成所有重要待检尺寸的测量，不同待检尺寸测量时不存在装夹误差，能够精准测量外径-内孔相对尺寸，保证零部件质量，提高检验效率。

为让本实用新型的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：

图1为本实用新型实施例提出的一种集激光测量与气动测量为一体的自动化检测装置的整体主视图；

图2为本申请实施例提出的一种集激光测量与气动测量为一体的自动化检测装置中机械运动模块的主视图；

图3为本申请实施例提出的一种集激光测量与气动测量为一体的自动化检测装置中激光测量模块和气测模块的主视图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

以下在实施方式中详细叙述本实用新型的详细特征以及优点，其内容足以使任何本领域技术人员，了解本实用新型的技术内容并据以实施，且根据本说明书所揭露的内容、权利要求及图式，任何本领域技术人员可轻易地理解本实用新型相关的目的及优点。以下的实施例进一步详细说明本实用新型的观点，但非以任何观点限制本实用新型的范畴。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

目前的非接触式检测装置难以一次装夹完成所有待检尺寸的测量工作，比如液压阀组中具有外径同轴度、外径-内孔同轴度要求的阀套、阀芯等零件，因此降低了测量效率，同时因装夹误差，难以精准测量外径-内孔相对尺寸。

为解决上述技术问题，本实用新型实施例提供了一种集激光测量与气动测量为一体的自动化检测装置，自动化程度高且能一次装夹完成外径、内孔等所有重要待检尺寸的测量，提高测量效率，因一次装夹完成所有重要待检尺寸的测量，不同待检尺寸测量时不存在装夹误差，能够精准测量外径-内孔相对尺寸，保证零部件质量。

图1为本实用新型实施例提出的一种集激光测量与气动测量为一体的自动化检测装置的整体主视图。如图1所示，该集激光测量与气动测量为一体的自动化检测装置包括：激光测量模块103、气测模块104、机械模块以及控制模块102，所述激光测量模块103、气测模块104以及所述控制模块102均安装在所述机械模块上，所述控制模块102连接所述激光测量模块、所述气测模块以及所述机械模块，其中，

所述机械模块包括机械框架1011以及机械运动单元1012，所述机械运动单元1012安装在所述机械框架1011上，所述机械框架1011为“日”字型结构，由一横向工作台1分为上下两个空间。

其中，机械框架1011作为激光测量模块103、气测模块104、机械运动单元1012以及控制模块102的集成装载平台，由相关型材按该方案设计原理及布局搭建而成；机械运动单元1012由一系列直线导轨、电机、滑块、丝杠等组成，用于带动激光测量模块103、气测模块104实现对相关零件的移动测量功能。

所述控制模块102用于对所述机械运动单元1012、激光测量模块103、气测模块104所实施指令的发布、集成及分解；

横向工作台1下方为一三面密封前面双开门的密闭空间，内置气测模组所需的管路、阀门、气压表及控制模块等。

通过上述技术方案可以得知，本实用新型提供的集激光测量与气动测量为一体的自动化检测装置，不仅集成了激光测量模块、气测模块，还设有“日”字型结构的机械框架，配合机械运动单元，自动实现内孔外径的同步检测，自动化程度高且能一次装夹完成外径、内孔等所有重要待检尺寸的测量，提高测量效率，因一次装夹完成所有重要待检尺寸的测量，不同待检尺寸测量时不存在装夹误差，能够精准测量外径-内孔相对尺寸，保证零部件质量。

在一个可选的实施例中，参考图1和图2，该机械运动单元1012包括：支架2、第一直线导轨6、第一电机8、第一滑块10、拖链12、第一丝杠13、第二直线导轨7、第二电机9、第二滑块11、第二丝杠14及测量触手15；支架固定在所述横向工作台1上，该固定方式可以为焊接、一体成型或螺栓固定等。

第一直线导轨6以及第一丝杠13均横向安装在支架2上，可以通过螺栓连接；

第一滑块10滑动安装在第一直线导轨6上；

第一电机8横向装配在第一丝杠13末端；

其中，当第一电机8转动时，驱动第一丝杠13转动，第一丝杠13带动第一滑块10在水平方向上移动。

拖链12一端固定在所述支架2上，另一端连接所述第一滑块10，另外，该拖链12内置有控制线路。

其中，通过上述设置，在第一电机8的驱动下，可以实现第一滑块10在x轴方向上的直线运动。

所述第二直线导轨7以及所述第二丝杠14均竖向装配于所述第一滑块10下端；

值得说明的是，第一直线导轨6以及第二直线导轨7呈垂直状态。

所述第二滑块11滑动安装在所述第二直线导轨7上；

所述第二电机9竖向装配在所述第二丝杠14的上端；

其中，当第二电机9转动时，驱动第二丝杠14转动，第二丝杠14带动第二滑块11在竖直方向上移动。

测量触手为一组对称的机械装置，测量触手15对称固定在所述第二滑块的左右。

其中，通过上述设置，在第二电机9的驱动下，可以实现第二滑块11在y轴方向上的直线运动，进而实现测量触手在y轴方向上的直线运动。

综上，通过上述设置，可以实现测量触手在x轴方向和在y轴方向上的直线运动。

在一个可选的实施例中，参见图1和图3，激光测量模块103包括：激光发射测头16(也可称为激光发射器)、激光接收测头17(也可称为激光接收器)。

所述激光发射测头16与所述激光接收测头17水平对称安装在所述测量触手15的左右两端，所述激光发射测头16、所述激光接收测头17均通过数据采集线18连接所述控制模块102。

其中，所述激光发射测头16与所述激光接收测头17可通过螺钉安装在测量触手15上。

具体地，当控制模块102接收到测量信号后，控制机械运动单元1012运动，该激光测量模块103由机械运动单元1012带动，先在第一电机、第一丝杠以及第一滑块的驱动下在x轴找准零点后，再沿x轴移动至测量工位上方(即零件装夹工位)，然后再在第二电机、第二丝杠以及第二滑块的驱动下沿y轴自上而下运动，移动至测量基准点，然后控制激光发射测头16、激光接收测头17开启，打开测量与发射功能，在沿零件表面自上而下移动的同时，激光发射器16发出的光幕对零件表面进行扫射，而激光接收器17则将接收到光幕亮点与盲区的面积/尺寸通过数据采集线18逐个发送至控制模块102，通过后台运算，精准计算出零件外圆各径向尺寸，实现对零件多级外径尺寸的测量。

在测量结束后，控制模块102控制各部件复位至初始位置，以等待下一次测量任务。

在一个可选的实施例中，参见图1和图3，该横向工作台1上设有基座3，所述基座固定在所述横向工作台1上，其上端端面设计交错沟槽，以保证气流充分导流，中间设计台阶孔，方便气动测头21装夹。

所述气测模块104包括：气动测头21、气源(图中未示出)、气压示值表22以及阀门19，

所述气动测头21装夹在所述基座3上，所述气动测头21一端设有气孔喷嘴，另一端通过气压管路连接所述气压示值表22，所述气压示值表22通过气压管路20连接所述阀门19，所述阀门19通过气压管路连接所述气源；

其中，气孔喷嘴根据测量零件特性设计。

所述气压示值表22通过数据采集线连接所述控制模块102，阀门19通过控制线连接控制模块102。

具体地，在完成激光测量后，控制模块102控制气测模块的阀门19开启，此时，气源经过气压管路20流向气动测头21，并经过气动测头端对称分布的两个气孔(即喷嘴)呈扇形喷出，以一定压力喷射在零件内孔孔壁处，所产生的气压经气压示值表22上的数据采集线23反馈于控制模块102，经过运算处理，精确得出该零件内孔的径向尺寸，同时具有测量及零件导向定位功能，实现对零件内孔的测量。

值得说明的是，激光测量模块共1组，安装在机械运动单元1012中的测量触手15上，而气测模块则根据零件设计形状及内孔尺寸的差异可设有多组，比如3～15组，例如5组、7组、11组等，可根据实际测量数量进行选择和扩展。每组之间仅气动测头在设计上稍有变化，每组之间以一定的间距，呈线性分布在横向工作台1上，相应的在横向工作台下方有对应的阀门、气压示值表及气源管路等。

在一个可选的实施例中，该控制模块102包括：电控柜、操作按钮以及操作面板，所述电控柜内设有plc控制器、变压器、继电器、相序保护器、接触器、电机保护器，所述操作按钮包括：启动按钮、停止按钮、报警按钮、校准/标定按钮，所述操作按钮设置在所述操作面板上，各元件之间通过线路连接。

其中，该电控柜可安装与该横向工作台1下方的空间中；

在一个可选的实施例中，该控制模块102还可以包括安全警示单元，比如警示灯、喇叭等，用于在各模块出现异常时进行报警，提高了装置的安全性。

在一个可选的实施例中，该集激光测量与气动测量为一体的自动化检测装置还可以包括：信息化处理模块，所述信息化处理模块安装在所述机械模块上，并连接所述控制模块，所述信息化处理模块用于对激光测量模块103、气测模块104获得的数据进行后台处理并识别零件信息，并通过所述控制模块以一定的数据模式传输至公司质量管理系统。

在一个可选的实施例中，该信息化处理模块包括扫码器、数据中间表以及数据指令调取单元，其中，所述扫码器悬挂在所述机械框架上；所述中间数据表为一excel文档表格，测量时可通过零件信息自动从mes内调取，测量时常显示与输出终端上，测量完成后通过所述控制单元指令，该表格携带测量数据自动返回至mes系统。当扫码器通过读取零件二维码信息获取零件信息后，由控制模块下达调取指令至mes系统调取对应零件的数据中间表，并显示于输出终端上。

其中，通过设置扫码器，可以自动获取不同待测零件的信息，利于自动化测量。

在一个可选的实施例中，该集激光测量与气动测量为一体的自动化检测装置可根据测量零件的种类，在所述工作台上设计多种测量工位，同时将各测量工位坐标及测量种类植入控制模块中，当扫描某种零件条码后，机械运动单元带动测量模块移动到该类零件的测量工位，完成相关测量工作。

其中，根据每种测量零件的设计外型及尺寸大小，扩展多个测量工位进行自动测量，防止因人为测量造成的测量误差，降低人为测量造成的零件磕碰、划伤问题，提高测量精准度和测量效率。

在一个可选的实施例中，该集激光测量与气动测量为一体的自动化检测装置还可以包括：输出终端5，所述输出终端5通过一机械摇臂4安装在所述机械模块上。

其中，该输出终端5(也可称为显示终端)为一带触摸功能的人机界面，该机械摇臂4可为一可旋转支架；控制按钮可以集成在该输出终端5的人机界面上，此时，则利用该输出终端5替代了上述的操作面板。

在一个可选的实施例中，在横向工作台1靠后位置横向设计螺纹孔，用于安装承载机械运动单元的支架2，且在横向工作台1中间位置设计有通孔和相关螺纹孔，用于固定安装法兰状的基座3；在横向工作台上方靠近右后方设计有通孔，用于穿过控制模块的线缆回路。

在一个可选的实施例中，所述机械框架包括：上防护板、下防护板、左防护板、右防护板、后防护板以及横向工作台，所述横向工作台将由所述上防护板、所述下防护板、所述左防护板、所述右防护板以及所述后防护板形成的空间分为上下两个空间。

其中，各防护板可为透明的防护板，以便观察内部运行状态。

在一个可选的实施例中，所述机械框架的下部空间的前部安装有双开门。

其中，通过在下部空间设置双开门，一方面，保证下部空间的密封性，防尘防干扰，另一方面，利于检修或巡逻时查看下部空间中的各元件的工作。

在一个可选的实施例中，所述机械框架的上部空间设置有可自动开关的安全防护门，安全门上方设置有照明灯和启动安全门开、关的电机和滑轨。

其中，通过设置安全防护门、电机、照明灯以及滑轨配合，利于实现上部空间的开关，以便在测量过程中保持清洁，防止受到外部环境的干扰，另一方面，便于打开安全门放入或取出待测零件，利于测量工作顺利进行。

值得说明的是，该控制模块可以采取例如微处理器或处理器，包括但不限于以下微控制器：arc625d、atmelat91sam、microchippic18f26k20以及siliconelabsc8051f320。

本实用新型中应用了具体实施例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

以上所述仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型做任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何本领域技术人员，在不脱离本实用新型技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。