[发明专利]一种基于激光衍射的拉丝模内孔参数测量装置及测量方法

说明书

本发明公开了一种基于激光衍射的拉丝模内孔参数测量装置及测量方法，包括旋转组件、激光器、扩束镜、被测件、CCD和上位机；所述的激光器和扩束镜设置在被测件一侧，激光器发射的激光通过扩束镜入射到被测件的拉丝模孔中；所述的CCD设置在被测件另一侧，透过拉丝模孔的激光束照射在CCD上，CCD采集衍射图样并发送到上位机进行图像处理；旋转组件与被测件连接以驱动被测件转动。本发明一种基于激光衍射的拉丝模内孔参数测量装置及测量方法，该装置结构简单，成本低，能够满足国内大部分的拉丝模孔型的测量。

技术领域

本发明属于金属件加工技术领域，特别涉及一种基于激光衍射的拉丝模内孔参数测量装置及测量方法。

背景技术

金属压力加工中，在外力作用下使金属强行通过模具，金属横截面积被压缩，并获得所要求的横截面积形状和尺寸的工具称为拉丝模。拉丝模从结构上可以分为4部分，即入口区、压缩区、定径区、出口区等部分组成，如图1所示，拉丝模具的孔型结构对提高生产效率、拉丝速度和延长模具使用寿命都有着极为重要的作用。

目前，金属制品行业采用接触式方法测量拉丝模的孔型参数，常用的方法有专用标尺测量法、光学投影法、探针测量法以及显微镜观察法等，由于接触式测量方法误差大、测量过程复杂，一些测量方法带有经验性，并且会对生产过程产生影响。因此，接触式测量方法受到很大的限制，尤其对小孔径的模具参数测量，接触式测量的探针无法进入孔径内部，更谈不上测量了，所以按此原理开发的测量仪器，已无法满足目前金属加工行业对模具测量提出的要求。

目前国内关于拉丝模孔型测量和分析的研究也比较少，主要有天津大学的冯正鸣等采用CCD扫描法进行拉丝模孔径测量，但是该方法只能对拉丝模的孔径进行测量，不能测量拉丝模定径区的深度，另外测量的范围是Φ2～10mm，不能测量微小孔径的参数；天津大学的林力等采用PSD方法进行孔径测量，由于测量精度为1mm，明显不能满足拉丝模孔径测量的精度要求。由陈清利等人设计的发明专利“拉丝模测径拉丝机(ZL93205444.7)”、胡志坚等人的专利“拉丝模具定径高度测微器(ZL98240131.0)”、王卫东等人的专利“拉丝模内孔孔型测量装置(ZL200520125077.8)”以及北京世纪南望科技发展有限公司的专利“拉丝模内径动态检测装置(ZL201120549997.8)”都只能进行接触式测量。陕西科技大学杨萍、张玉杰等开发的“拉丝模孔型测量仪”，已在咸阳石油钢管钢绳厂得到应用，但随着新的高速拉丝机的使用和新的产品的开发，该测量仪无法对小口径拉丝模的测量，并且测量精度也不能满足工艺过程的需要。

国外，挪威“CONOPTLCA”公司、德国“SCOB”公司和西班牙“ESTEVES”公司等都提出了利用光学测量拉丝模孔径的方法，测量范围广，测量精度高，但价格非常昂贵，如“CONOPTLCA”公司的孔型仪CU-10，3个镜头配齐将近人民币50万，给国内的起来带来不小的经济压力。

综合上述分析，研究和设计新型的拉丝模孔型测量仪已经势在必行。

发明内容

为解决上诉问题，本发明提供了一种基于激光衍射的拉丝模内孔参数测量装置及测量方法，该装置结构简单，成本低，能够满足国内大部分的拉丝模孔型的测量。

本发明采取以下的技术内容：

一种基于激光衍射的拉丝模内孔参数测量装置，包括旋转组件、激光器、扩束镜、被测件、CCD和上位机；所述的激光器和扩束镜设置在被测件一侧，激光器发射的激光通过扩束镜入射到被测件的拉丝模孔中；所述的CCD设置在被测件另一侧，透过拉丝模孔的激光束照射在CCD上，CCD采集衍射图样并发送到上位机进行图像处理；旋转组件与被测件连接以驱动被测件转动。

所述的旋转组件包括滚珠丝杠、主控制器和步进电机，主控制器电连接步进电机，步进电机与滚珠丝杠连接，滚珠丝杠与被测件连接。

所述的主控制器与上位机连接。