[实用新型]运动物体长度和直径在线检测系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及测量设备技术领域，尤其是一种用于测量沿轴向运动的圆柱形物体的长度和直径的检测系统。

背景技术

目前，市场上对于物体的测量大多是在物体处于静止的状态下测量的。专利(200810244346.0)提出一种对运动中的工件进行同时测量其高度和直径的测量系统，但该系统要求工件沿轴向直立作径向移动，且高度测量采用接触式方法，若测量设备体积很小，就不能对较高工件进行测量。

发明内容

本实用新型提供一种测量沿轴向运动圆柱形物体的长度及直径的检测系统。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种测量沿轴向运动圆柱形物体的长度及直径的检测系统，它由感知运动物体进入和离开测量区的光发射器和光接收器、与物体运动方向成一定倾角的滚珠丝杠、装在滚珠丝杠上的移动抱紧装置、固定多辊传送带装置、伺服电机及其驱动器和可编程控制器PLC及监控设备等组成。伺服电机驱动器、光发射器和光接收器与PLC相连接；PLC通过总线向监控设备发送检测数据。

电控系统连接图如图1所示。电控系统主要分成两部分：长度测量部分和直径测量部分。光接收器和光发射器检测到运动物体进出测量区，发出一数字信号使PLC获知运动物体通过测量区时间，然后PLC根据传送带的速度和测量时间计算出运动物体长度，此为长度测量部分；由伺服电机驱动移动抱紧装置，编码器记录伺服电机行进位移，然后以高速脉冲的形式告知伺服驱动器，伺服驱动器将其转换成长度形式传给PLC，PLC经过程序计算可知直径。此为直径测量部分。最后PLC将结果通过通信方式传给监控设备供使用处理。

长度测量方案和直径测量方案的机械装置如图2、图3、图4和图5所示。电机支架上装有一伺服电机，伺服电机通过联轴器与滚珠丝杠相连，滚珠丝杠位置与X轴方向成一定倾角θ。滚珠丝杠的另一端与轴承座里面的轴承相连，轴承座由轴承座支架支撑。移动抱紧装置装在滚珠丝杠上，并随滚珠丝杠的转动而沿滚珠丝杠移动，为便于抱紧，它的下部加工成与夹紧时固定多辊传送带装置和移动物体接触的一侧平行的平面。被测物体放置在传送带上，并随传送带匀速移动。PLC通过伺服驱动器控制伺服电机速度使电机速度沿X轴和Y轴分解后，沿Y轴速度v_y和物体运动速度相等，这样当抱紧装置和运动物体接触时二者相对静止不会产生相对运动影响抱紧效果。移动抱紧装置以v_x速度驱动移动物体向固定多辊传送带装置靠拢并抱紧，固定多辊传送带装置位于传送带远离伺服电机的一侧，固定多辊传送带装置上的传送带以v_y和运动物体同方向运动，这样抱紧时可认为上的传送带和运动物体相对静止；多辊的目的是使固定多辊传送带装置具有一定刚度，在运动物体挤压过程中不会变形太大。

长度测量的技术方案是：光发射器和光接收器分别装在运动物体所在的传送带两侧，光发射器所射出的光线应正对光接收器，光发射器所射出的光线与运动物体运动方向即y轴垂直，光线高度小于物体直径。光发射器和光接收器均与PLC相连且受PLC控制。当光接收器能接收到光发射器发出的光时，PLC不动作。当光路上有运动物体通过而遮蔽光线时，光接收器就收不到光，然后光接收器给PLC发一数字信号告诉PLC有物体通过测量区，PLC启动定时器工作开始计时。当光路上没有物体通过时，光接收器就能接收到光发射器发送的光，光接收器再发一数字信号给PLC，使PLC停止定时并计算定时时间。然后PLC根据传送带的速度和测量时间算出运动物体长度。计算出长度后上传至监控设备供进一步处理。

直径测量方案有两个。直径测量方案之一具体内容阐述如下。光发射器和接收器获知运动物体进入后，发一数字信号给PLC，PLC通过驱动器驱动伺服电机开始转动。匀速转动的伺服电机带动滚珠丝杠匀速转动。匀速转动的滚珠丝杠带动移动抱紧装置沿滚珠丝杠向运动物体移动。当移动抱紧装置速度减缓转矩增大后，伺服电机的工作电流会变大，当伺服电机电流达到到达预先设置的电流容限后伺服驱动器可感知该变化并知抱紧。当判断抱紧后，PLC通过驱动器使伺服电机瞬间松开反转，离开运动物体，然后伺服驱动器将编码器的脉冲转换成位移传给PLC。由图6知当抱紧后，移动抱紧装置距固定多辊传送带装置的初始位置距离L已知，移动抱紧装置在滚珠丝杠上的移动距离l可通过伺服电机编码器脉冲计算获得，运动物体直径D为L-lcosθ。运算过程由PLC通过程序完成。