[發明專利]一種管狀構件兩維自動激光測厚裝置、系統及方法

在審

• 申請號: 201811326693.8
• 申請日: 2018-11-08
• 公開（公告）號: CN109341552A
• 公開（公告）日: 2019-02-15
• 發明（設計）人: 宋波;韓煒;馬驥;廉國選;毛捷;冷濤
• 申請（專利權）人: 中國科學院聲學研究所
• 主分類號: G01B11/06
• 分類號: G01B11/06
• 代理公司: 北京億騰知識產權代理事務所 11309
• 代理人: 陳霽

本發明公開了一種管狀構件兩維自動激光測厚裝置、系統及方法，其中，該測厚裝置包括：底座、水平運動滑軌、水平運動滑臺、長距離支撐上懸臂、長距離支撐下懸臂、第一激光位移傳感器、第二激光位移傳感器和旋轉卡盤支撐結構。測厚系統，包括：運動控制模塊、數據采集模塊、數據重構模塊、顯示模塊、工作流程模塊和前述裝置。測厚方法，包括步驟：將待檢測對象固定；啟動裝置使待檢測對象旋轉，同時水平運動滑臺沿水平運動滑軌向裝置另一端移動；激光位移傳感器對向發射激光完成整個管狀結構的厚度測量；顯示模塊顯示測量結果及分析結果。本發明有效避免了由于行程過長導致的激光傳感器間距離變化，從而有效減小了厚度測量誤差，提高了測厚精度。

技術領域

本發明涉及激光位移測量和自動控制技術，尤其涉及一種管狀構件兩維自動激光測厚裝置、系統及方法。

背景技術

麥特達因(蘇州)汽車部件有限公司公開了“一種在線激光測厚裝置”實用新型專利，國別：中國，公開號：CN201720861968.2，公開日期2018年1月30日，目前已授權。該實用新型將兩個激光傳感器固定，移動待測量構件實現不同位置的厚度測量。由于大型管狀構建體積大、重量重，很難實現勻速水平運動，因此，該方案不能應用于長管構件的厚度測量。

上海凱多機電設備有限公司公開了“一種激光測厚裝置”實用新型專利，國別：中國，公開號：CN201720861968.2，公開日期2018年1月30日，目前已授權。其在所設計的C型架結構上加裝兩個激光位移傳感器，通過C型架的移動對檢測對象厚度進行測量。但是由于C型架臂長較短，只能測量較小的長度范圍或較窄的平面構件，無法滿足管狀構件長距離測厚的要求；如果增長C型架上激光位移傳感器的支撐臂，又會導致C型架在行進過程中的直線度和兩臂間距離變化，導致較大的測量誤差。同時，由于未實現機電系統的聯動控制，無法進行兩維測厚成像。

江門市旭德電機有限公司公開了“一種防震性能良好的激光測厚裝置”實用新型專利，國別：中國，公開號：CN201721262347.9，公開日期2018年5月29日，目前已授權。該實用新型通過在激光裝置的兩側設置用于防止電機芯片震動的入口固定裝置組和出口固定裝置組來防止電機芯片發生震動，避免因為電機芯片震動對激光測厚裝置的測量產生不良影響。但該裝置只適用于激光傳感器支撐臂較短的情況，當對管狀構件進行長距離測量時，需要增長激光傳感器支撐臂的長度，在運動過程中兩個激光傳感器間距將出現變化，影響檢測結果。

發明內容

本發明的目的在于針對工業應用中對長距離管狀構件的高精度厚度測量的需求，設計一種高精度激光測厚裝置，實現2m～5m長度范圍、外徑200mm～500mm管狀構件的厚度測量，厚度測量精度達到±0.1mm。

為達到上述目的，第一方面，一種管狀構件兩維自動激光測厚裝置，包括：底座、水平運動滑軌、水平運動滑臺、長距離支撐上懸臂、長距離支撐下懸臂、第一激光位移傳感器、第二激光位移傳感器和旋轉卡盤支撐結構；其中，

底座承載其余各部件，底座長度為待檢測對象長度2倍以上；

水平運動滑軌安裝在底座的一端，長度為底座長度的一半；

水平運動滑臺設置在水平運動滑軌上；

長距離支撐上懸臂和長距離支撐下懸臂的一端分別裝置在水平運動滑臺上，并保證長距離支撐上懸臂和長距離支撐下懸臂平行；另一端懸空；

第一激光位移傳感器安裝在長距離支撐上懸臂的懸空端；第二激光位移傳感器安裝在長距離支撐下懸臂的懸空端；

旋轉卡盤支撐結構安裝在底座的另一端。

優選地，旋轉卡盤支撐結構包括：三爪卡盤、支撐子機構和旋轉子機構。

優選地，長距離支撐上懸臂采用兩極圓筒狀結構設計，固定端φ100㎜，懸空端φ50㎜。

優選地，還包括：交流電機、步進電機和多個限位開關；其中，