方棒尺寸测量装置及测量方法与流程

1.本发明涉及测量技术领域，尤其涉及一种方棒尺寸测量装置及测量方法。


背景技术：

2.在晶棒的加工过程中，需要多次测量晶棒的外观尺寸，晶棒可分为圆棒和方棒，圆棒是指将拉制后的原始晶棒经过切方滚磨后的圆柱棒。而方棒则是指将原始晶棒经过切方滚磨抛光后的方棒，方棒的四个棱边通过圆弧面过渡。
3.对于圆棒的外观尺寸包括直径和长度的测量，cn204831203u公开了一种单晶棒的测量设备，由位于同一圆的三个四等分点上设置的三个激光测距传感器实现对单晶棒截面直径的测量，再通过在支架上设置激光位移传感器，支架从圆棒的一端向另一端移动测量实现长度值的获取。但对于方棒，其外观尺寸涉及到直径、长度、边距和弧长投影尺寸，目前主要的测量方法还是人工游标卡尺和倒角尺测量，其测量稳定性差，测量精度低。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种方棒尺寸测量装置及测量方法，以提高尺寸测量的稳定性和准确性。
5.第一方面，本发明提供一种方棒尺寸测量装置，包括：
6.支架组件；
7.承载组件，设置于支架组件，承载组件用于承载方棒；
8.圆弧测量组件，设置于支架组件，圆弧测量组件包括至少一对距离传感器组，每对距离传感器组的两个距离传感器分别位于方棒的两个对称布置的圆弧面之外，且每对距离传感器组的两个距离传感器的测距方向同轴反向设置且均与方棒的横截面对角线平行，每对距离传感器组能够相对方棒沿垂直于方棒的轴向移动，每对距离传感器组的测距方向垂直于该对距离传感器组的移动方向，用于测量圆弧面的直径和圆弧面的弧长投影尺寸。
9.采用上述技术方案时，将方棒放置于承载组件上，通过圆弧测量组件的至少一对距离传感器组相对方棒沿垂直于方棒的轴向移动，保持该距离传感器组的两个距离传感器的测距方向与移动方向垂直，且测距方向平行于方棒横截面的对角线，两个距离传感器分别用于正对方棒的两个对称布置的圆弧面进行测量。测量时，距离传感器组在移动的过程中，通过两个距离传感器对方棒的两个对称布置的圆弧面进行连续扫描测距，完成对方棒的圆弧面直径、圆弧面的弧长投影尺寸的测量。该方棒尺寸测量装置相较于现有的人工游标卡尺和倒角尺测量，能够通过距离传感器进行精确测量，减小了人工测量误差，与标准值对比测量精度在
±
0.02mm，测量重复性精度
±
0.01mm，且通过扫描测量，避免了方棒表面存在不平整导致的测量不准确的问题，提高了测量的准确性和稳定性。
10.可选地，在上述的方棒测量装置中，距离传感器组包括第一距离传感器组和/或第二距离传感器组；
11.第一距离传感器组包括第一安装架、水平移动机构、第一距离传感器和第二距离
传感器；水平移动机构设置于支架组件，第一安装架设置于水平移动机构，水平移动机构驱动第一安装架相对支架组件沿水平方向且垂直于方棒的轴向移动；第一距离传感器和第二距离传感器固定于第一安装架；
12.和/或，
13.第二距离传感器组包括第二安装架、竖直移动机构、第三距离传感器和第四距离传感器；竖直移动机构设置于支架组件，第二安装架设置于竖直移动机构，竖直移动机构驱动第二安装架相对支架组件沿竖直方向且垂直于方棒的轴向移动；第三距离传感器和第四距离传感器固定于第二安装架。
14.采用上述技术方案时，方棒以横截面对角线竖直的姿态放置于承载组件，即方棒的两对对称布置的圆弧面，一对呈上下对称布置，另一对呈左右对称布置。第一距离传感器组的水平移动机构驱动第一安装架和位于第一安装架上的第一距离传感器和第二距离传感器沿水平方向垂直于方棒的轴向移动，从而对上下对称布置的一对圆弧面进行测量。第二距离传感器组的竖直移动机构驱动第二安装架和位于第二安装架上的第三距离传感器和第四距离传感器沿竖直方向垂直于方棒的轴向移动，从而对左右对称布置的另一对圆弧面进行测量。采用水平移动或竖直移动，方便建立二维坐标系，获取的数据容易计算。
15.可选地，在上述的方棒尺寸测量装置中，还包括至少一对固定于支架组件的边距测量传感器组，每对边距测量传感器组的两个边距测量传感器分别位于方棒的两个平行设置的侧平面之外，且每对边距测量传感器组的两个边距测量传感器的测距方向同轴反向设置且均与方棒的侧平面垂直，用于测量方棒的边距，每对边距测量传感器组的两个边距测量传感器之间的距离为第一预设距离d
x1
。如此设置，通过至少一对边距测量传感器组的两个边距测量传感器完成对方棒的边距的测量，相较于现有的人工使用游标卡尺进行测量，通过边距测量传感器能够提高测量准确性和稳定性。
16.可选地，在上述的方棒尺寸测量装置中，还包括设置于支架组件的长度测量组件，长度测量组件包括分别位于方棒的两端外侧的第五距离传感器和第六距离传感器；第五距离传感器和第六距离传感器的测距方向同轴反向设置且与方棒的轴线重合，用于测量方棒的长度，第五距离传感器与第六距离传感器之间的距离为第二预设距离d
x2
。如此设置，通过长度测量组件的第五距离传感器和第六距离传感器完成对对方棒的长度的测量，相较于现有的人工使用游标卡尺进行测量，通过边距测量传感器能够提高测量准确性和稳定性。
17.可选地，在上述的方棒尺寸测量装置中，支架组件包括机架和支撑板，支撑板固定于机架，支撑板开设有用于穿过承载组件和方棒的通孔，圆弧测量组件设置于支撑板。如此设置，通过支撑板稳固地支撑圆弧测量组件，通过支撑板上的通孔，方便方棒放置于圆弧测量组件的测量区域内，实现对方棒的四面外周的全部测量。
18.可选地，在上述的方棒尺寸测量装置中，承载组件包括：
19.第三移动机构，第三移动机构设置于支架组件；
20.承载台，承载台设置于第三移动机构，第三移动机构驱动承载台沿方棒的轴向移动，承载台用于承载方棒。
21.如此设置，方棒放置于承载台，通过第三移动机构驱动承载台沿方棒的轴向移动，能够方便方棒移动至测量区域内，且通过移动方棒，可以对方棒的不同轴段进行测量，提高测量的准确性。
22.第二方面，本发明还提供一种方棒尺寸测量方法，采用如以上任一项所述的方棒尺寸测量装置，方棒尺寸测量方法包括圆弧面直径测量和弧长投影尺寸测量中的一种或多种；
23.其中，圆弧面直径测量包括步骤：
24.s101、建立x-y坐标系，x-y坐标系的x轴的正向为一对距离传感器组的移动方向，x-y坐标系的y轴的正向为该距离传感器组的一个距离传感器的测距方向，测距方向垂直于所述移动方向；
25.s102、一对距离传感器组沿x轴的正向由初始位置移动至终止位置，方棒的圆弧面与该圆弧面两侧的侧平面形成的两个交界在x轴上的投影位于初始位置和终止位置之间，初始位置与终止位置之间具有多个等间距的测量位置；
26.s103、距离传感器组的两个距离传感器在各所述测量位置分别对各自对应的圆弧面进行距离测量，在同一测量位置，获取靠近x轴的一个圆弧面的测量点的y坐标值y1，以及相对的另一个圆弧面的测量点的y坐标值y2。
27.s104、从各测量位置处获取的y1和y2中，筛选出y1的最小值y1
min
和y2的最大值y2
max
；
28.s105，计算出圆弧面的直径d＝y2
max-y1
min
；
29.其中，弧长投影尺寸测量包括步骤：
30.s201、建立x-y坐标系，x-y坐标系的x轴的正向为一对距离传感器组的移动方向，x-y坐标系的y轴的正向为该距离传感器组的一个距离传感器的测距方向，测距方向垂直于移动方向；
31.s202、一对距离传感器组沿x轴的正向由初始位置移动至终止位置，方棒的圆弧面与该圆弧面两侧的侧平面形成的两个交界在x轴上的投影位于初始位置和终止位置之间，初始位置与终止位置之间具有多个等间距的测量位置，初始位置为x-y坐标系的原点；
32.s203、距离传感器组的距离传感器在各测量位置对方棒的表面进行距离测量，获取对应各测量位置处的方棒表面的测量点的坐标值(x，y)；
33.s204、选取任意三个连续的第i-1个、第i个和第i+1个测量点，形成三角形，计算出该三角形的三个边长l
i-1
、l
i+1
和q，其中，第i个测量点两侧边的边长为l
i-1
和l
i+1
，第i个测量点对应的角为θ角；
34.s205、利用余弦函数cosθ＝((l
i+1
)2+(l
i-1
)
2-q2)/(2(l
i-1
)
×
(l
i+1
))，计算出位于初始位置至终止位置内的每个测量位置处获取的各测量点所对应θ角的角度值；
35.s206、根据每相邻两个测量点分别对应的θ角的两个角度值θi和θ
i+1
以及该两个测量点分别对应的两个x轴坐标值xi和x
i+1
，计算出对应各θ角的连续的变化率k，k＝(θ
i+1-θi)/(x
i+1-xi)，筛选出变化率k中的第一个波峰值和第二个波峰值，第一个波峰值对应的测量点表示方棒的侧平面与圆弧面的第一个交界，第二个波峰值对应的测量点表示方棒的圆弧面与侧平面的第二个交界，第一个波峰值对应的测量点的x轴坐标值为x
j1
，第二个波峰值对应的测量点的x轴坐标值为x
j2
；
36.s207、计算圆弧面的弧长投影尺寸a，a＝x
j2-x
j1
。
37.采用上述技术方案时，由于采用了本发明中的方棒尺寸测量装置，因此，可以实现方棒的圆弧面直径测量和圆弧面的弧长投影尺寸测量。且在圆弧面直径测量中，随着一对
距离传感器组的移动，连续地在多个测量位置对圆弧面进行扫描测距，获得连续多个测量点的数据，最终筛选确定圆弧面的直径。在弧长投影测量中，同样随着距离传感器组的移动，连续地在多个测量位置对方棒表面进行扫描测距，获得连续多个测量点的数据，根据测量点对应的θ角的变化率大小，筛选出对应圆弧面的两侧与侧平面的交界的测量点的坐标，进而计算出弧长投影尺寸。该方棒尺寸测量方法相较于现有的人工游标卡尺和倒角尺测量，能够通过距离传感器进行精确测量，减小了人工测量误差，提高了测量的准确性和稳定性。
38.可选地，在上述的方棒尺寸测量方法中，步骤s204中的选取任意三个连续的第i-1个、第i个和第i+1个测量点，形成三角形，计算出该三角形的三个边长l
i-1
、l
i+1
和q，具体为：
39.获取第i-1个测量点的坐标值(x
i-1
，y
i-1
)、第i个测量点的坐标值(xi，yi)和第i+1个测量点的坐标值(x
i+1
，y
i+1
)；
40.利用三角形边长公式代入组成三角形的任意两个侧量点的坐标值，计算出三个边长l
i-1
、l
i+1
和q。
41.可选地，在上述的方棒尺寸测量方法中，在步骤s102和步骤s202中，方棒的圆弧面与该圆弧面两侧的侧平面形成的两个交界在x轴上的投影位于初始位置和终止位置之间，具体为：
42.初始位置相对圆弧面与一个侧平面形成的第一个交界沿x轴的负向偏移5mm～15mm；
43.终止位置相对圆弧面与另一个侧平面形成的第二个交界沿x轴的正向偏移5mm～15mm。
44.如此设置，将圆弧面与两侧的侧平面形成的两个交界包含在测量范围内，以避免交界的漏测。
45.可选地，在上述的方棒尺寸测量方法中，方棒尺寸测量方法还包括方棒边距测量和方棒长度测量中的一种或多种；
46.其中，方棒边距测量包括步骤：
47.s301、使用一对边距测量传感器组的两个边距测量传感器分别测量方棒的两个平行设置的侧平面，获取其中一个边距测量传感器与对应的一个侧平面之间的第一距离d1，获取另外一个边距测量传感器与对应的另一个侧平面之间的第二距离d2；
48.s302、根据一对边距测量传感器组的两个边距测量传感器之间的第一预设距离d
x1
、第一距离d1和第二距离d2，计算出方棒的边距d
边距
＝d
x1-d1-d2；
49.其中，方棒长度测量包括步骤：
50.s401、使用长度测量组件的第五距离传感器和第六距离传感器分别测量方棒的两端，获取第五距离传感器与方棒的一端的第三距离d3，获取第六距离传感器与方棒的另一端的第四距离d4；
51.s402、根据第五距离传感器和第六距离传感器之间的第二预设距离dx2、第三距离d3和第四距离d4，计算出方棒的长度d
长度
＝d
x2-d3-d4。
附图说明
52.此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
53.图1为本发明实施例中的一种方棒尺寸测量装置的侧视结构示意图；
54.图2为本发明实施例中的一种方棒尺寸测量装置的主视结构示意图；
55.图3为本发明实施例中的一种方棒的截面示意图；
56.图4为本发明实施例中的一种方棒尺寸测量方法的计算原理示意图。
57.附图标记：
58.1-支架组件、11-机架、12-支撑板、121-通孔、2-承载组件、21-第三移动机构、22-承载台、3-第五距离传感器、4-第一距离传感器组、41-第一安装架、42-水平移动机构、43-第一距离传感器、44-第二距离传感器、5-第二距离传感器组、51-第二安装架、52-竖直移动机构、53-第三距离传感器、54-第四距离传感器、6-第六距离传感器、7-边距测量传感器组、71-第一边距传感器、72-第二边距传感器、73-第三边距传感器、74-第四边距传感器、8-方棒。
具体实施方式
59.为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
60.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
61.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。“若干”的含义是一个或一个以上，除非另有明确具体的限定。
62.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
63.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
64.请参阅图1-图3，本发明实施例提供一种方棒尺寸测量装置，包括支架组件1、承载组件2和圆弧测量组件；其中，支架组件1用于支撑整个方棒尺寸测量装置；承载组件2设置于支架组件1，承载组件2用于承载方棒8，将方棒8固定在测量区域，方便进行测量；圆弧测量组件设置于支架组件1，圆弧测量组件包括至少一对距离传感器组，每对距离传感器组均
包含两个距离传感器，两个距离传感器分别用于布置在方棒8的两个对称布置的圆弧面之外，且两个距离传感器的测距方向同轴反向设置且均与方棒8的横截面对角线平行，每对距离传感器组能够相对方棒8沿垂直于方棒8的轴向移动，每对距离传感器组的测距方向垂直于该对距离传感器组的移动方向，用于测量圆弧面的直径和圆弧面的弧长投影尺寸。
65.使用该方棒尺寸测量装置时，将方棒8放置于承载组件2上，通过圆弧测量组件的至少一对距离传感器组相对方棒8沿垂直于方棒8的轴向移动，保持该距离传感器组的两个距离传感器的测距方向与移动方向垂直，且测距方向平行于方棒8横截面的对角线，两个距离传感器分别用于朝向方棒8的两个对称布置的圆弧面进行扫描测量。测量时，距离传感器组在移动的过程中，通过两个距离传感器对方棒8的两个对称布置的圆弧面进行连续扫描测距，获取方棒8表面的连续测量数据，对数据进行处理后，完成对方棒8的圆弧面直径、圆弧面的弧长投影尺寸的测量。该方棒尺寸测量装置相较于现有的人工游标卡尺和倒角尺测量，能够通过距离传感器进行精确测量，减小了人工测量误差，与标准值对比测量精度在
±
0.02mm，测量重复性精度
±
0.01mm，且通过扫描测量，避免了方棒表面存在不平整导致的测量不准确的问题，提高了测量的准确性和稳定性。
66.作为优化，在本实施例中，距离传感器可以为激光传感器或红外传感器，测量精确性高。
67.如图1和图2所示，在本实施例中，距离传感器组包括第一距离传感器组4和/或第二距离传感器组5，即距离传感器组的数量可以为一对或两对；其中，第一距离传感器组4包括第一安装架41、水平移动机构42、第一距离传感器43和第二距离传感器44；第一安装架41可以为u型架，u型架的开口水平朝向方棒8；水平移动机构42设置于支架组件1，第一安装架41设置于水平移动机构42，水平移动机构42驱动第一安装架41相对支架组件1沿水平方向且垂直于方棒8的轴向移动；第一距离传感器43和第二距离传感器44固定于第一安装架41，具体地，第一距离传感器43和第二距离传感器44分别固定于u型架的开口两侧，第一距离传感器43和第二距离传感器44上下正对设置。
68.和/或，
69.第二距离传感器组5包括第二安装架51、竖直移动机构52、第三距离传感器53和第四距离传感器54；其中，第二安装架51可以为u型架，u型架的开口竖直朝向方棒8；竖直移动机构52设置于支架组件1，第二安装架51设置于竖直移动机构52，竖直移动机构52驱动第二安装架51相对支架组件1沿竖直方向且垂直于方棒8的轴向移动；第三距离传感器53和第四距离传感器54固定于第二安装架51，具体地，第三距离传感器53和第四距离传感器54分别固定于u型架的开口两侧，第三距离传感器53和第四距离传感器54左右正对设置。
70.该距离传感器组工作时，如图2和图3所示，方棒8以横截面对角线竖直的姿态水平放置于承载组件2，即方棒8的两对对称布置的圆弧面，一对呈上下对称布置，另一对呈左右对称布置。第一距离传感器组4的水平移动机构42驱动第一安装架41和位于第一安装架41上的第一距离传感器43和第二距离传感器44沿水平方向垂直于方棒8的轴向移动，如果第一安装架41为u型架，则u型架的移动使得u型架的开口上下两端分别在方棒8的上下对称布置的一对圆弧面上方和下方水平移动，从而对上下对称布置的一对圆弧面进行连续测量。同理地，第二距离传感器组5的竖直移动机构52驱动第二安装架51和位于第二安装架51上的第三距离传感器53和第四距离传感器54沿竖直方向垂直于方棒8的轴向移动，如果第二
安装架51为u型架，则u型架的移动使得u型架的开口左右两端分别在方棒8的左右对称布置的另一对圆弧面左侧和右侧竖直移动，从而对左右对称布置的另一对圆弧面进行连续测量。
71.由于两对对称布置的圆弧面为同一个圆周面上的一部分，因此直径相等，可以只通过一对距离传感器组进行圆弧面直径测量。当然，也可以通过两对距离传感器组分别对上下左右两对圆弧面分别进行，得到测量的平均数值。
72.可见，第一距离传感器组4和第二距离传感器组5分别采用水平移动和竖直移动测量的方式对水平放置的方棒8进行测量，方便布置安装，方便建立横向和纵向组成的二维坐标系，获取的数据容易计算。
73.当然，还可以将第一距离传感器组4和第二距离传感器组5以其他方向排布，如倾斜布置，只要第一距离传感器组4和第二距离传感器组5相互垂直移动布置，且相对方棒8沿垂直于方棒8的轴向移动即可，相应地，方棒8的放置姿态可以根据第一距离传感器组4和第二距离传感器组5的排布方式而定，不一定水平放置。
74.在本实施例中，水平移动机构42和竖直移动机构52可以采用伸缩电缸、伸缩液压缸或丝杠机构等，只要能够实现对第一安装架41和第二安装架52的直线驱动移动即可，并不局限于本实施例所列举的形式。
75.如图1和图2所示，进一步地，在本实施例中，方棒尺寸测量装置还包括至少一对固定于支架组件1的边距测量传感器组7，边距测量传感器组7具体可以为一对或两对，每对边距测量传感器组7均具有两个边距测量传感器，每对边距测量传感器组7的两个边距测量传感器分别用于布置于方棒8的两个平行设置的侧平面之外，且每对边距测量传感器组7的两个边距测量传感器的测距方向同轴反向设置且均与方棒8的侧平面垂直，用于测量方棒8的边距。如果是一对边距测量传感器组7，则该边距测量传感器组7包括第一边距测量传感器71和第二边距测量传感器72，则对方棒8的一对平行设置的侧平面进行测量；如果是两对边距测量传感器组7，则其中一对边距测量传感器组7包括第一边距测量传感器71、第二边距测量传感器72，用于对方棒8的一对平行设置的侧平面进行测量，另一对边距测量传感器组7包括第三边距测量传感器73和第四边距测量传感器74，用于对方棒8的另一对平行设置的测明面进行测量。每对边距测量传感器组7的两个边距测量传感器之间的距离为确定的第一预设距离d
x1
。
76.该边距测量传感器组7使用时，先将方棒8放置于承载组件2上，通过至少一对边距测量传感器组7的两个边距测量传感器对方棒8的边距进行测量。具体的，以第一边距测量传感器71和第二边距测量传感器72为例，第一边距测量传感器71测得第一边距测量传感器71距离方棒8的一个侧平面之间的垂直距离，第二边距测量传感器72测得第二边距测量传感器72距离方棒8的另一个侧平面之间的垂直距离，由于第一边距测量传感器71和第二边距测量传感器72之间的距离已知为第一预设距离d
x1
，因此，第一预设距离d
x1
减去两个垂直距离即可得到两个平行设置的侧平面之间的间距，该间距即为方棒8的边距。相较于现有的人工使用游标卡尺进行测量，通过边距测量传感器能够提高测量准确性和稳定性。
77.作为优化，在本实施例中，边距测量传感器可以为激光传感器或红外传感器，提高了测量精度。
78.如图1所示，在本实施例中，方棒尺寸测量装置还包括设置于支架组件1的长度测
量组件，长度测量组件包括分别位于方棒8的两端之外的第五距离传感器3和第六距离传感器6；第五距离传感器3和第六距离传感器6的测距方向同轴反向设置且与方棒8的轴线重合，用于测量方棒8的长度，第五距离传感器3与第六距离传感器6之间的距离为第二预设距离d
x2
。
79.该长度测量组件使用时，将方棒8放置于承载组件2，长度测量组件的第五距离传感器3和第六距离传感器6分别对准方棒8的长度方向的两端端面，通过第五距离传感器3和第六距离传感器6对方棒8的长度进行测量，具体的，第五距离传感器3测得的第五距离传感器3与方棒8的一端之间的距离，第六距离传感器6测得的第六距离传感器6与方棒8的另一端之间的距离，由于第五距离传感器3和第六距离传感器6之间的距离为已知的第二预设距离d
x2
，因此，将第二预设距离d
x2
减去两个距离即可得到方棒8的长度。相较于现有的人工进行测量，通过距离传感器能够提高测量准确性和稳定性。
80.作为优化，在本实施例中，第五距离传感器3和第六距离传感器6可以为激光传感器或红外传感器，提高了测量精度。
81.如图1和图2所示，在本实施例中，支架组件1包括机架11和支撑板12，机架11为杆架结构，支撑板12固定于机架11，支撑板12开设有用于穿过承载组件2和方棒8的通孔121，支撑板12呈中心镂空结构，通孔121可以为矩形孔、圆孔等，圆弧测量组件设置于支撑板12。具体地，支撑板12竖直设置于机架11，第一距离传感器组的水平移动机构442水平设置于支撑板12的一侧板面，第二距离传感器组的竖直移动机构52竖直设置于支撑板12的另一侧板面。
82.通过支撑板12稳固地支撑圆弧测量组件，通过支撑板12上的通孔121，方便方棒8放置于圆弧测量组件的测量区域内，实现对方棒8的四面外周的全部测量。
83.进一步地，在本实施例中，边距测量传感器组7也设置于支撑板12，如第一边距测量传感器71、第二边距测量传感器72、第三边距测量传感器73和第四边距测量传感器74与水平呈45
°
角度设置于通孔121的边缘。
84.如图1和图2所示，在本实施例中，承载组件2包括第三移动机构21和承载台22，其中，第三移动机构21设置于支架组件1，具体设置于机架11；承载台22设置于第三移动机构21，第三移动机构21驱动承载台22沿方棒8的轴向移动，承载台21用于承载方棒8，承载台22的数量为一个、两个或更多个，如果是一个，则承载台8沿方棒8的轴向延伸较长的距离，用于稳定支撑整个方棒8，如果是两个或多个，则承载台22沿方棒8轴向的长度较短，多个承载台22分散支撑于方棒8的不同轴向位置。
85.该承载组件2使用时，方棒8放置于承载台22，通过第三移动机构21驱动承载台22沿方棒8的轴向移动，能够方便方棒8移动至测量区域内，且通过移动方棒8，可以对方棒8的不同轴段进行测量，通过多数据和多方位的测量，提高测量的准确性。
86.作为优化，在本实施例中，第三移动机构21包括伺服电机和丝杆，伺服电机通过联轴器与丝杆传动连接，承载台22与丝杠螺纹连接，承载台滑动设置于机架11。工作时，伺服电机驱动丝杆转动，丝杆驱动承载台22相对机架11沿丝杆的轴线移动，方棒8的轴向与丝杆的轴线平行。当然，第三移动机构21还可以为电动缸、液压缸或齿轮齿条传动机构，只要能够实现直线移动即可，并不局限于本实施例所列举的形式。
87.进一步地，承载台22具有v形承载面，v形承载面的夹角为直角，用于承托方棒8的
两个相邻的侧平面，使方棒8的横截面对角线竖直放置，方便对方棒8的圆弧面的测量。
88.基于以上任一实施例所描述的方棒尺寸测量装置，本发明实施例还提供了一种方棒尺寸测量方法，采用如以上任一实施例所描述的方棒尺寸测量装置，方棒尺寸测量方法包括圆弧面直径测量和弧长投影尺寸测量中的一种或多种。即采用该方棒尺寸测量装置可以进行圆弧直径测量和/或弧长投影尺寸测量。
89.其中，圆弧面直径测量包括步骤：
90.步骤s101，建立x-y坐标系，x-y坐标系的x轴的正向为一对距离传感器组的移动方向，x-y坐标系的y轴的正向为该距离传感器组的一个距离传感器的测距方向，测距方向垂直于移动方向。即x轴的正向为距离传感器沿垂直于方棒8的轴向的移动方向，距离传感器的测距方向垂直于移动方向和方棒8的轴向。为了方便理解，以图2和图3中的方位为例，x轴的正向为水平向右的方向，y轴的正向为竖直向上的方向，当然，x轴的正向和y轴的正向与距离传感器组的设置方式和方棒8的放置形式有关。
91.步骤s102，此时，方棒8已经放置于承载组件2上，一对距离传感器组沿x轴的正向由初始位置移动至终止位置，方棒8的圆弧面与该圆弧面两侧的侧平面形成的两个交界在x轴上的投影位于初始位置和终止位置之间，初始位置与终止位置之间具有多个等间距的测量位置。即距离传感器组移动的范围能够测量一对对称布置的整个圆弧面，多个等间距的测量位置实现了对圆弧面的连续扫描式测量。以第一距离传感器组4的移动测量为例进行说明，第一距离传感器组4沿水平方向移动的过程中，具有连续的多个测量位置，对上下对称布置的一对圆弧面进行测量。
92.步骤s103，距离传感器组的两个距离传感器在各测量位置分别对各自对应的圆弧面进行距离测量，在同一测量位置，获取靠近x轴的一个圆弧面的测量点的y坐标值y1，以及相对的另一个圆弧面的测量点的y坐标值y2。以第一距离传感器组4为例进行说明，第一距离传感器组4的第一距离传感器43用于对位于下部的圆弧面进行距离测量，第一距离传感器组4的第二距离传感器44用于对位于上部的圆弧面进行距离测量，第一距离传感器43和第二距离传感器44在水平移动的过程中，始终保持同轴，且在同一水平测量位置上，第一距离传感器43测得的下部圆弧面上的一个测量点的y坐标值为y1，第二距离传感器44测得的下部圆弧面上的一个测量点的y坐标值为y2。
93.步骤s104，从各测量位置处获取的y1和y2中，筛选出y1的最小值y1
min
和y2的最大值y2
max
。以第一距离传感器组4为例进行说明，第一距离传感器组4在水平移动过程中，第一距离传感器43和第二距离传感器44在每个测量位置均测得一组y1和y2，从这些数据中，筛选出一个测量位置处测量的y1的最小值y1
min
和y2的最大值y2
max
，其中，y1的最小值y1
min
即位于下部的圆弧面的最低点的y坐标值，y2的最大值y2
max
即位于上部的圆弧面的最高点的y坐标值。
94.步骤s105，计算出圆弧面的直径d＝y2
max-y1
min
。由于位于上部的圆弧面和位于下部的圆弧面均属于同一个圆周面的一部分，因此，得到圆周面的最高点和最低点的y坐标值，两者相减即可得到圆弧面的直径。
95.以上圆弧面直径测量除了可以通过第一距离传感器组4测得，还可以通过第二距离传感器组5对左右对称布置的圆弧面进行测量完成，x-y坐标系根据距离传感器组的移动方向确定。
96.在本实施例中，弧长投影尺寸测量包括步骤：
97.步骤s201，建立x-y坐标系，x-y坐标系的x轴的正向为一对距离传感器组的移动方向，x-y坐标系的y轴的正向为该距离传感器组的一个距离传感器的测距方向，测距方向垂直于移动方向；以图2和图3中的方位为例，x轴的正向为水平向右的方向，y轴的正向为竖直向上的方向，当然，x轴的正向和y轴的正向与距离传感器组的设置方式和方棒的放置形式有关。
98.步骤s202，一对距离传感器组沿x轴的正向由初始位置移动至终止位置，方棒的圆弧面与该圆弧面两侧的侧平面形成的两个交界在x轴上的投影位于初始位置和终止位置之间，初始位置与终止位置之间具有多个等间距的测量位置，初始位置为x-y坐标系的原点。即距离传感器组移动的范围能够测量一对对称布置的整个圆弧面，多个等间距的测量位置实现了对圆弧面的连续扫描式测量。具体地，距离传感器组以恒定速度移动，每移动相同的时间进行一次测量，即形成多个等间距的测量位置。以第一距离传感器组4的移动测量为例进行说明，第一距离传感器组4沿水平方向移动的过程中，具有连续的多个测量位置，对上下对称布置的一对圆弧面进行测量。
99.步骤s203，距离传感器组的距离传感器在各测量位置对方棒8的表面进行距离测量，获取对应各测量位置处的方棒8表面的测量点的坐标值(x，y)。以第一距离传感器组4的第一距离传感器43为例进行说明，第一距离传感器43沿水平方向移动，对方棒8的下部表面进行连续扫描测量，在每个测量位置处对方棒8表面对应的测量点进行测量，获得各测量点的坐标值(x，y)，其中x为该测量位置距初始位置的距离，即距原点的距离，y为第一距离传感器43距方棒8的测量点的距离。
100.步骤s204，如图4所示，选取任意三个连续的第i-1个、第i个和第i+1个测量点，形成三角形，计算出该三角形的三个边长l
i-1
、l
i+1
和q，其中，第i个测量点两侧边的边长为l
i-1
和l
i+1
，第i个测量点对应的角为θ角。方棒8表面上三个连续的测量点只要不在同一直线上就可以形成一个三角形，三角形的三个边长可以根据三个测量点的坐标计算得到，三个连续的测量点中位于中间的测量点所对应的角为θ角。
101.步骤s205，利用余弦函数cosθ＝((l
i+1
)2+(l
i-1
)
2-q2)/(2(l
i-1
)
×
(l
i+1
))，计算出位于初始位置至终止位置内的每个测量位置处获取的各测量点所对应θ角的角度值。由于第一距离传感器43在移动的过程中对方棒8的下部表面进行连续扫描测量，则每测量一次，就最终获得一个θ角的角度值。
102.步骤s206，根据每相邻两个测量点分别对应的θ角的两个角度值θi和θ
i+1
以及该两个测量点分别对应的两个x轴坐标值xi和x
i+1
，计算出对应各θ角的连续的变化率k，k＝(θ
i+1-θi)/(x
i+1-xi)，筛选出变化率k中的第一个波峰值和第二个波峰值，第一个波峰值对应的测量点表示方棒8的侧平面与圆弧面的第一个交界，第二个波峰值对应的测量点表示方棒8的圆弧面与侧平面的第二个交界，第一个波峰值对应的测量点的x轴坐标值为x
j1
，第二个波峰值对应的测量点的x轴坐标值为x
j2
。其中变化率k出现波峰值说明θ角发生了较大的变化，而在方棒的下部表面，只有在侧平面与圆弧面形成的交界处的θ角变化比较明显，因此第一波峰值对应的测量点和第二波峰值对应的测量点分别为第一交界和第二交界。这两个测量点的x轴坐标值是可以确定的，即该测量点对应的测量位置距初始位置的距离。
103.步骤s207，计算圆弧面的弧长投影尺寸a，a＝x
j2-x
j1
。圆弧面的弧长投影尺寸即两
个交界的直线距离，由于方棒8的横截面对角线竖直放置，因此，两个交界左右对称，两个交界的直线连线处于水平，因此，弧长投影尺寸即两个测量点的x轴坐标值之差。
104.上述测量方法由于采用了本发明中的方棒尺寸测量装置，因此，可以实现方棒的圆弧面直径测量和圆弧面的弧长投影尺寸测量。且在圆弧面直径测量中，随着一对距离传感器组的移动，连续地在多个测量位置对圆弧面进行扫描测距，获得连续多个测量点的数据，最终筛选确定圆弧面的直径。在弧长投影测量中，同样随着距离传感器组的移动，连续地在多个测量位置对方棒8表面进行扫描测距，获得连续多个测量点的数据，根据测量点对应的θ角的变化率大小，筛选出对应圆弧面的两侧与侧平面的交界的测量点的坐标，进而计算出弧长投影尺寸。该方棒尺寸测量方法相较于现有的人工游标卡尺和倒角尺测量，能够通过距离传感器进行精确测量，减小了人工测量误差，提高了测量的准确性和稳定性。且采用连续扫描测量的方式，相较于方棒上确定弧面上三点的位置进行弧长半径计算，本发明的直径测量方法准确，简单。另外且通过对各测量点的θ角的连续的变化率k的测量，实现了方棒中的弧长的投影尺寸的准确测量。
105.进一步地，在本实施例中，步骤s204中的选取任意三个连续的第i-1个、第i个和第i+1个测量点，形成三角形，计算出该三角形的三个边长l
i-1
、l
i+1
和q，具体为：
106.获取第i-1个测量点的坐标值(x
i-1
，y
i-1
)、第i个测量点的坐标值(xi，yi)和第i+1个测量点的坐标值(x
i+1
，y
i+1
)；
107.利用三角形边长公式将组成三角形的任意两个侧量点的坐标值带入三角形边长公式，计算出三个边长l
i-1
、l
i+1
和q。
108.进一步地，在本实施例中，在步骤s102和步骤s202中，方棒8的圆弧面与该圆弧面两侧的侧平面形成的两个交界在x轴上的投影位于初始位置和终止位置之间，具体为：
109.初始位置相对圆弧面与一个侧平面形成的第一个交界沿x轴的负向偏移5mm～15mm，优选为10mm。
110.终止位置相对圆弧面与另一个侧平面形成的第二个交界沿x轴的正向偏移5mm～15mm，优选为10mm。
111.如此设置，将圆弧面与两侧的侧平面形成的两个交界包含在测量范围内，以避免交界的漏测，提高测量的准确性。
112.在本实施例中，方棒尺寸测量方法还包括方棒边距测量和方棒长度测量中的一种或多种；
113.其中，方棒边距测量包括步骤：
114.步骤s301，使用一对边距测量传感器组7的两个边距测量传感器分别测量方棒8的两个平行设置的侧平面，获取其中一个边距测量传感器7与对应的一个侧平面之间的第一距离d1，获取另外一个边距测量传感器7与对应的另一个侧平面之间的第二距离d2。如图2所示，以第一边距测量传感器71和第二边距测量传感器72为例进行说明，第一边距测量传感器71测量其与方棒8的左侧上方的一个侧平面之间的第一距离d1；第二边距测量传感器72测量其与方棒8的右侧下方的一个侧平面之间第二距离d2。
115.步骤s302，根据一对边距测量传感器组7的两个边距测量传感器之间的第一预设距离d
x1
、第一距离d1和第二距离d2，计算出方棒的边距d
边距
＝d
x1-d1-d2。由于第一边距测量
传感器71与第二边距测量传感器72之间的距离已知为第一预设距离d
x1
，因此，将第一预设距离d
x1
减去第一距离d1和第二距离d2即可得到方棒8的两个平行设置的侧平面之间的间距，即边距。
116.其中，方棒长度测量包括步骤：
117.步骤s401，使用长度测量组件的第五距离传感器3和第六距离传感器6分别测量方棒8的两端，获取第五距离传感器3与方棒8的一端的第三距离d3，获取第六距离传感器6与方棒8的另一端的第四距离d4；
118.步骤s402，根据第五距离传感器3和第六距离传感器6之间的第二预设距离dx2、第三距离d3和第四距离d4，计算出方棒8的长度d
长度
＝d
x2-d3-d4。
119.该方棒边距测量和长度测量方法通过本发明中的边距测量传感器组7和长度测量组件完成测量，相较于现有的通过人工操作游标卡尺进行测量，减少了人为因素导致的测量误差，提高了测量精度和测量的稳定性。
120.进一步地，在本实施例中，以上测量方法对方棒的边距、直径和弧长投影尺寸测量时，还可以通过圆弧测量组件和边距测量组件与方棒8之间相对轴向移动，实现对方棒8的不同轴向位置进行测量，获取多个不同轴向位置的边距、直径和弧长投影尺寸。相较于现有的人工测量，往往只能对方棒8的端面进行测量，本方案通过多数据和多方位的测量，进一步提高了测量的准确性。综上可知，本技术方案相对于现有技术：
121.(1)通过设置圆弧检测组件，实现了弧长投影尺寸的自动化测量。相较于现有的人工游标卡尺和倒角尺测量，提高了测量的准确性和稳定性。
122.(2)通过设置圆弧测量组件和边距传感器组、长度测量组件，可自动化同时测量得到方棒中的直径、长度、边距和弧长投影尺寸。相比于现有技术中人工测量或人工与部分自动化相结合的测量方式，本方案的结构简单，准确度高，效率高。
123.(3)通过可移动的承载组件设置，可实现整个方棒任意轴向位置的直径、长度、边距和弧长投影尺寸的测量，相比于人工测量，人工测量只能测量端面处的直径、长度和弧长投影尺寸，本方案通过多数据和多方位的测量，提高了测量的准确性。。
124.(4)通过沿垂直于方棒轴向的x轴方向移动，并连续扫描测量圆弧面上各测量点，利用方棒上相对布置的两个圆弧面的纵坐标y的最大差值确定圆弧的直径，相较于现有的通过三角形外切圆计算直径的方法，本发明的直径测量方法准确，简单。
125.(5)通过沿垂直于方棒轴向的x轴方向移动，并连续扫描测量方棒上各测量点，对各测量点的θ角的连续的变化率k的测量，能够准确找到圆弧面的两个交界，确定出圆弧面的准确范围，实现了方棒中的圆弧面的弧长投影尺寸的准确测量。相较于现有的人工游标卡尺和倒角尺测量，提高了测量的准确性和稳定性。
126.在上述实施方式的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
127.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。