一种工件二维尺寸在线检测装置及检测方法制造方法及图纸

本发明专利技术是关于一种工件二维尺寸在线检测装置及检测方法，属于表面检测技术领域，检测装置包括电源模块、控制驱动模块、传动模块和检测模块，控制驱动模块包括PLC可编程控制器、步进电机驱动器和步进电机，传动模块包括滚珠丝杠和与滚珠丝杠相配合的滑块，检测模块包括激光测距仪和增量式编码器，增量式编码器将测量的角位移转换成高速脉冲信号直接输入给PLC可编程控制器，得到垂直方向距离Y，滑块垂直于丝杠的一端连接有水平设置的激光测距仪，激光测距仪测量滑块至工件表面的水平距离X，PLC可编程控制器采集记录所测数据，在显示器中显示工件局部表面的二维形状曲线，实现自动测量、处理数据，检测速度快、精度高，适用于在线检测。

An On-line Measuring Device for Two-Dimensional Size of Workpiece and Its Detection Method

【技术实现步骤摘要】
一种工件二维尺寸在线检测装置及检测方法
本专利技术是关于一种工件二维尺寸在线检测装置及检测方法，属于表面检测
，尤其是涉及一种可用于快速在线检测工件尺寸的非接触式检测装置及检测方法。
技术介绍
在零件加工成形过程中存在零件二维尺寸难以在线检测的问题，例如金属波纹管，广泛用于仪表、航空、航天、电力、石油、化工、建筑、造船、机车等行业部门，此零件具有轴向、角向与横向变形能力以及受力发生变形特性和几何形状周期性改变特性，用于制造各种敏感元件、补偿元件、柔性联结件和换热元件，随着加工技术的发展，它的成型方法也在不断地发展，目前主要的成型方法有：液压胀形、机械胀形、橡胶胀形（含气胎胀形）、辊压胀形、波纹板卷制成型和膜片环焊成型；通常波纹管采用液压胀形方法成型，它可以多波一次成型，也可以单波或几个波成组连续成型，成型过程可以手工操作，也可以自动化成型，后者通常用于制造小口径波纹管如仪表波纹管，它的成型过程都是利用液体不可压缩的原理，使内压力产生的应力大于材料的屈服应力而产生塑性变形所获得的。这种工艺方式分为两个阶段：在内压载荷下的变形阶段和在外载荷下的成型阶段，期间会出现波峰波谷的厚度不一致，彼此之间的波峰波谷尺寸差也会发生变化，从而影响性能不均衡，目前，现场加工的金属波纹管的波峰波谷尺寸是通过肉眼观察判断，导致检测尺寸精度低，加工效率低。
技术实现思路
为了解决
技术介绍
中的问题，本专利技术公开一种工件二维尺寸在线检测装置及检测方法，检测装置包括电源模块、控制驱动模块、传动模块和检测模块，检测方法精度高、速度快，适用于在线检测，提高加工效率。为实现上述专利技术目的，本专利技术采用下述技术方案：一种工件二维尺寸在线检测装置，包括电源模块、控制驱动模块、传动模块和检测模块，电源模块向控制驱动模块和检测模块提供电源，控制驱动模块包括PLC可编程控制器、步进电机驱动器和步进电机，传动模块包括竖直设置的滚珠丝杠和与滚珠丝杠相配合的滑块，检测模块包括激光测距仪和增量式编码器，所述PLC可编程控制器的高速脉冲输出端与步进电机驱动器的脉冲输入端电连接，所述步进电机驱动器输出端与步进电机电连接，步进电机的输出轴通过联轴器与滚珠丝杠的上端连接，滚珠丝杠的下端连接有增量式编码器，增量式编码器将测量的角位移转换成高速脉冲信号直接输入给PLC可编程控制器，滚珠丝杠通过螺纹滑动连接有滑块，滑块垂直于丝杠的一端连接有水平设置的激光测距仪，激光测距仪的输出端与PLC可编程控制器的输入端通过线路连接，PLC可编程控制器的输出端通过线路与一个显示器连接。进一步的，所述检测装置还包括上基座、下基座，上基座、下基座之间通过竖直设置的支撑柱连接，步进电机设置在上基座上，滚珠丝杠设置在上基座、下基座之间，滚珠丝杠的上端与上基座之间对应设有轴承。进一步的，在下基座上设置有钢架，钢架是矩形框架结构，在钢架顶部设置有轴承，滚珠丝杠的下端部从轴承内圈中穿过后与增量式编码器连接。进一步的，在支撑柱上设置有与滚珠丝杠平行的导轨，滑块上设置有滚轮，滚轮与导轨滑动连接，在滑块远离滚轮的一侧设有卡槽，激光测距仪通卡槽与滑块可拆卸连接。进一步的，在所述检测装置底部设置有轮毂，所述检测装置能够随着轮毂移动而共运动。一种工件二维尺寸在线检测方法，采用上述检测装置，具体包括以下步骤：步骤1，启动所述检测装置，PLC可编程控制器根据工件的测量范围发送脉冲信号给步进电机驱动器，步进电机驱动器驱动步进电机按照设定的方向转动一个固定的角度；步骤2，步进电机驱动滚珠丝杠旋转，增量式编码器将测得的角位移转换成速脉冲信号输入给PLC可编程控制器，得到垂直方向距离Y；步骤3，滚珠丝杠旋转带动滑块和激光测距仪进行垂直方向的移动，激光测距仪测量滑块至工件表面的水平距离X；步骤4，PLC可编程控制器对步骤3和步骤2所测数据进行采集记录，在显示器中显示工件局部表面的二维形状曲线。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1.本专利技术装置包括PLC可编程控制器、步进电机驱动器、步进电机、滚珠丝杠、与滚珠丝杠相配合的滑块、激光测距仪和增量式编码器，能够检测出大型工件表面形状尺寸大小和形状曲线，在检测过程中，PLC可编程控制器可进行位置控制，激光测距仪测精度高，提高了测量精度，有利于精确找到所要测量工件局部表面的位置，提高测量效率，本装置底部设置有轮毂装置能够移动，从而满足不同尺寸工件大小的测量需要，解决现加工效率低、工件表面尺寸无法进行精确控制等问题。2.本专利技术通过控制驱动模块、传动模块和检测模块，实现该装置的自动测量和数据处理，检测速度快、精度高，适用于在线检测。附图说明图1是本专利技术机械系统结构示意图；图2是本专利技术的控制流程图；图3是本专利技术中工件局部表面的二维形状曲线图；上述图中：1-步进电机；2-上基座；3-滚珠丝杠；4-滚轮；5-滑块；6-激光测距仪；7-导轨；8-增量式编码器；9-钢架；10-支撑柱；11-下基座；12-轮毂；13-工件。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。结合附图1-3，本专利技术实施例中，一种工件二维尺寸在线检测装置，包括电源模块、控制驱动模块、传动模块和检测模块，电源模块向控制驱动模块和检测模块提供电源，控制驱动模块包括PLC可编程控制器、步进电机驱动器和步进电机1，传动模块包括竖直设置的滚珠丝杠3和与滚珠丝杠3相配合的滑块5，检测模块包括激光测距仪6和增量式编码器8，所述PLC可编程控制器的高速脉冲输出端与步进电机驱动器的脉冲输入端电连接，所述步进电机驱动器输出端与步进电机1电连接，步进电机1的输出轴通过联轴器与滚珠丝杠3的上端连接，滚珠丝杠3的下端连接有增量式编码器8，增量式编码器8将测量的角位移转换成高速脉冲信号直接输入给PLC可编程控制器，滚珠丝杠3通过螺纹滑动连接有滑块5，滑块5垂直于丝杠的一端连接有水平设置的激光测距仪6，激光测距仪6的输出端与PLC可编程控制器的输入端电连接，PLC可编程控制器的输出端通过线路与一个显示器连接，PLC可编程控制器优选西门子PLC,型号为S7-300。所述检测装置还包括上基座2、下基座11，上基座2、下基座11之间通过竖直设置的支撑柱10连接，步进电机1设置在上基座2上，滚珠丝杠3设置在上基座2、下基座11之间，滚珠丝杠3的上端与上基座2之间对应设有转动轴承。在下基座11上设置有钢架9，钢架9是矩形框架结构，在钢架9顶部设置有轴承，滚珠丝杠3的下端部从轴承内圈中穿过后与增量式编码器8连接。在支撑柱10上设置有与滚珠丝杠3平行的导轨7，滑块5上设置有滚轮4，滚轮4与导轨7滑动连接，导轨7引导滑块5移动并减少摩擦，在滑块5远离滚轮4的一侧设有卡槽，激光测距仪6通卡槽与滑块5可拆卸连接，步进电机1驱动滚珠丝杠3旋转，与滚珠丝杠3另一端连接的增量式编码器8将测的角位移直接转换成数字信号（高速脉冲信号）直接输入给PLC可编程控制器，利用PLC的高速计数器对其脉冲信号进行计数，从而反馈滑块5的位置和移动速度，得到垂直方向距离Y，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种工件二维尺寸在线检测装置，其特征是：包括电源模块、控制驱动模块、传动模块和检测模块，电源模块向控制驱动模块和检测模块提供电源，控制驱动模块包括PLC可编程控制器、步进电机驱动器和步进电机，传动模块包括竖直设置的滚珠丝杠和与滚珠丝杠相配合的滑块，检测模块包括激光测距仪和增量式编码器，所述PLC可编程控制器的高速脉冲输出端与步进电机驱动器的脉冲输入端电连接，所述步进电机驱动器输出端与步进电机电连接，步进电机的输出轴通过联轴器与滚珠丝杠的上端连接，滚珠丝杠的下端连接有增量式编码器，增量式编码器将测量的角位移转换成高速脉冲信号直接输入给PLC可编程控制器，滚珠丝杠通过螺纹滑动连接有滑块，滑块垂直于丝杠的一端连接有水平设置的激光测距仪，激光测距仪的输出端与PLC可编程控制器的输入端线路连接，PLC可编程控制器的输出端通过线路与一个显示器连接。

【技术特征摘要】
1.一种工件二维尺寸在线检测装置，其特征是：包括电源模块、控制驱动模块、传动模块和检测模块，电源模块向控制驱动模块和检测模块提供电源，控制驱动模块包括PLC可编程控制器、步进电机驱动器和步进电机，传动模块包括竖直设置的滚珠丝杠和与滚珠丝杠相配合的滑块，检测模块包括激光测距仪和增量式编码器，所述PLC可编程控制器的高速脉冲输出端与步进电机驱动器的脉冲输入端电连接，所述步进电机驱动器输出端与步进电机电连接，步进电机的输出轴通过联轴器与滚珠丝杠的上端连接，滚珠丝杠的下端连接有增量式编码器，增量式编码器将测量的角位移转换成高速脉冲信号直接输入给PLC可编程控制器，滚珠丝杠通过螺纹滑动连接有滑块，滑块垂直于丝杠的一端连接有水平设置的激光测距仪，激光测距仪的输出端与PLC可编程控制器的输入端线路连接，PLC可编程控制器的输出端通过线路与一个显示器连接。2.根据权利要求1所述一种工件二维尺寸在线检测装置，其特征是：所述检测装置还包括上基座、下基座，上基座、下基座之间通过竖直设置的支撑柱连接，步进电机设置在上基座上，滚珠丝杠设置在上基座、下基座之间，滚珠丝杠的上端与上基座之间对应设有轴承。3.根据权利要求2所述一种工件二维尺寸在线检测装置，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭敬迪，吴瑞蕤，赵健，赵安国，王晓颜，万晓鸽，任志昂，倪海涛，
申请(专利权)人：中色科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：河南,41