[发明专利]大工件直径激光测量系统及测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及工件测量装置，尤其是工件直径的激光测量，属于精密测量技术领域。

背景技术

目前，工业生产中，为判别圆工件的直径是否满足要求，常需要对圆工件的直径进行测量。工件的几何形状及精度要求是否合格会直接影响到产品的质量。特别是工件在经过一段时间的使用后，因受热和其他因素，会产生辊身热凸、磨损变形的现象，如在这种情况下轧制产品时，不但会严重影响产品的质量，而且会减少设备其他构件如轴承等机件的寿命。正确的测量与检验工件(圆)，是认识其机械性能、几何形状及其精度状况的基本手段。通过检测可以达到正确判断工件是否符合精度要求，并根据测量得到的误差值，分析产生误差的原因，从而采取措施改进工艺，以保证和不断提高工件的加工精度。

对小直径的精密测量，可使用弓高弦长法、直径千分尺、游标卡尺等。大直径的测量，一般使用卡钳和钢板尺，由卡钳张开卡住工件的直径，再在钢板尺上由张开口复核该张开口的长度得到直径；也有使用π尺测量大直径的方式，但不适用工业现场大工件直径的测量。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种大工件直径激光测量系统及方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

工件直径激光测量系统，包括测量装置和主机箱；测量装置包括激光扫描头、步进电机和测量架；测量架内安装有精密导轨和精密丝杆；激光扫描头搭载在精密丝杆上、精密丝杆置于精密导轨上、由步进电机驱动运行；测量架两端设有可转动的支撑脚；主机箱中包括微处理器、激光控制器、数据采集模块数据处理模块、走位控制器、激光电源、显示屏；微处理器向激光控制器发送信号，激光控制器向激光扫描头发送信号；激光扫描头依次向数据采集模块、数据处理模块、微处理器回传信号；微处理器通过走位控制器控制步进电机；微处理器向显示屏发送信号；激光电源向激光控制器供电。

大工件直径激光测量方法，包括以下步骤：

A.校准：将测量架放置在被测工件上，开启主机箱电源，调整测量架的支撑脚，使测量架与被测物体垂直，调整测量架的高度，使显示屏上的基准线为一直线；

B.测量：调整主机箱档位，开启步进电机，通过精密丝杆沿精密导轨推动搭载的激光扫描头)扫描被测工件的一段圆弧面；

C.计算：由精密导轨至被测工件圆弧上一系列点的二维坐标值、及步进电机的步进值，构成空间三维坐标，通过微处理器进行拟合计算，得出被测工件的直径值，由显示屏显示。

本发明的有益效果是，减轻了检验人员的劳动强度，提高检测效率，克服手工操作、目视读数、人工计算等人为因素影响，提高测量精度和可靠性。测量直径范围600-1400mm，精度0.1mm。可用于工业现场大工件直径的测量。

附图说明

图1是本发明总体结构框图；

图2是图1中测量架结构示意图；

图3是本发明电路联接框图。

图中零部件及编号：

1-激光扫描头，2-步进电机，3-测量架，4-精密导轨，5-精密丝杆，

6-支撑脚，7-显示屏，8-被测工件，9-数据采集模块，

10-数据处理模块，11-微处理器，12-激光控制器，13-走位控制器，

14-激光电源。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进一步说明。

参见图1-3，大工件直径激光测量系统，包括测量装置和主机箱；测量装置包括激光扫描头1、步进电机2和测量架3；测量架3内安装有精密导轨4和精密丝杆5；激光扫描头1搭载在精密丝杆5上、精密丝杆5置于精密导轨4上、由步进电机2驱动运行；测量架3两端设有可转动的支撑脚6；主机箱中包括微处理器11、激光控制器12、数据采集模块9、数据处理模块10、走位控制器13、激光电源14、显示屏7；微处理器11向激光控制器12发送信号，激光控制器12向激光扫描头1发送信号；激光扫描头1依次向数据采集模块9、数据处理模块10、微处理器11回传信号；微处理器11通过走位控制器13控制步进电机2；微处理器11向显示屏7发送信号；激光电源14向激光控制器12供电。

激光扫描头1为二维激光扫描头。步进电机2为精密步进电机。

大工件直径激光测量方法，包括以下步骤：

A.校准：将测量架(3)放置在被测工件(8)上，开启主机箱电源，调整测量架(3)的支撑脚(6)，使测量架(3)与被测物体垂直，调整测量架(3)的高度，使显示屏(7)上的基准线为一直线；