运动物体长度和直径在线检测系统技术方案

本实用新型专利技术提供一种测量沿轴向运动圆柱形物体的长度及直径的在线检测系统。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。通过传送带速度和遮挡光发射器和光接收器的时间差可计算出运动物体长度；由移动抱紧装置距固定多辊传送带装置的初始位置距离及抱紧时移动抱紧装置在滚珠丝杠上的移动距离可计算出运动物体直径。本实用新型专利技术还可测量运动中截面是方形的矩形物体。该测量系统具有制作工艺简单、制造成本低、测量准确、自动化程度高、调节容易等优点。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及测量设备
，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。
技术介绍
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。
技术实现思路
本技术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。本技术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。电控系统连接图如附图说明图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，并随传送带勻速移动。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Vy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Vx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Vy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两3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。勻速 转动的伺服电机带动滚珠丝杠勻速转动。勻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1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-Icos θ。运算过程由PLC通过程序完成。直径测量方案之二所不同的是在移动抱紧装置上装一压电传感器，具体阐述如 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。勻速转动的伺服电机带动滚珠丝杠勻速转动。勻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。当移动抱紧装置接触运动物体后，压力逐渐增 大，当压力超过压电传感器预设的容限后伺服驱动器即知抱紧。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，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，固定多辊传送带装置距伺服电机初始位置侧距离L已知，移动 抱紧装置在滚珠丝杠上的移动距离1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-Icos θ。运算过程由PLC通过程序完成。本技术的有益效果是，可对沿轴向移动的圆柱物体的长度和直径进行测量， 还可测量运动中截面是方形的矩形物体。该测量系统具有制作工艺简单、制造成本低、测量 准确、自动化程度高、调节容易等优点。以下结合附图和具体实施方式对本技术进一步说明。图1是本技术的电控系统连接图。图2是本技术的机械装置连接图。图3是图2的主视图。图4是图2的左视图。图5是图2的俯视图。图6是初始状态和抱紧状态下的位置示意图。图中1.伺服电机，2.联轴器，3.移动抱紧装置，4.滚珠丝杠，5.轴承，6.轴承座，7.轴承座支架，8.传送带装置，9.电机支架，10.固定多辊传送带装置，11.光发射器， 12.运动物体，13.光接收器，14.传送带。具体实施方式本技术解决其技术问题所采用的技术方案是一种测量沿轴向移动圆柱形物 体的长度及直径的测量系统，它由感知运动物体12进入和离开测量区的光发射器11和光 接收器13、与物体运动方向成一定倾角的滚珠丝杠4、装在滚珠丝杠4上的移动抱紧装置3、 伺服电机1及其驱动器和可编程控制器PLC及其监控设备等组成。伺服电机驱动器、光发 射器11和光接收器13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13和光发射器11检测到运动物体12进出测量区，发射一数字信号使PLC 获知运动物体12通过测量区时间，然后PLC根据传送带14的速度和测量时间计算出运动 物体12长度，此为长度测量部分；由伺服电机1驱动移动抱紧装置3，编码器记录伺服电机 1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。最后PLC将结果通过通信方式传给监控设备供使用处理。 此为直径测量部分。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9上装有一伺服电机1，伺服电机1通过联轴器本文档来自技高网...

【技术保护点】
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，其特征是：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。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈志旺，王海军，董彩云，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：实用新型
国别省市：13[中国|河北]