[發明專利]一種高精度的自動化長度測量裝置

在審

• 申請號: 202011291522.3
• 申請日: 2020-11-18
• 公開（公告）號: CN112361946A
• 公開（公告）日: 2021-02-12
• 發明（設計）人: 趙海瀟;曹融融
• 申請（專利權）人: 昆明五威科工貿有限公司
• 主分類號: G01B7/02
• 分類號: G01B7/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種能夠實現高精度長度測量的自動化裝置。使用該裝置測量工件長度時，首先把待測量的工件吊裝或手動放置在測量平臺上，平臺兩端的計數零點間的距離已知，靠尺從平臺兩端出發，時相向運動，經過兩端的零點時開始計數，當靠尺與工件的前端/尾段接觸時，即可通過操作控制臺讀取工件的長度數值。本發明中的裝置可以實現小于1500mm的工件長度快速測量，測量誤差小于0.01mm，重復精度小于0.01mm，操作及測量時間小于1min，測量過程不需要人工干預，實現全自動測量。本發明中的裝置結構具有良好的擴展性，使用與本裝置相同或類似的結構，可以實現更大尺寸的高精度長度測量。

技術領域

本發明涉及的是一種高精度的自動化長度測量裝置，屬于自動化測量技術領域。

背景技術

長度測量，是產品加工、裝配或出廠時必要的檢測指標，特別是大型長條形工件和產品，如水下航行體，航空或航天產品，對裝配后的長度有極高的公差要求。但在實際在測量過程中，存在著吊裝、操作困難，測量過程中人的主觀因素導致測量結果重復性不高，偏差較大，可選用的高精度測量手段有限等問題。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提出一種高精度的自動化長度測量裝置，該裝置在測量過程中不需要人工干預，避免了人為操作帶來的誤差，而且該裝置的結構具有良好的擴展性，能夠實現從1米以內小尺寸的長條形物體到十幾米甚至幾十米的長度測量，具有測量結果精度高，重復性好，便捷高效等特點。

在本裝置中，選擇磁柵尺和高精度的直線位移傳感器作為測量器件。磁柵尺的測量誤差能夠達到±5μm/m,測量行程可無限延長，選用的高精度的直線位移傳感器量程為20mm，測量精誤差為±0.005mm。本裝置的長度測量誤差主要來源于工件長度帶來的磁柵尺長度累計誤差。

本發明的技術方案是這樣實現的：

一種高精度自動化長度測量裝置，由測量平臺，左右兩端的靠尺，工件支架和操作控制臺組成。使用該裝置測量工件長度時，首先需要啟動操作控制臺，把待測量的工件吊裝或手動放置在工件支架上，通過操作控制臺，控制靠尺從臺面的左右兩端出發，通過系統設備的零點后開始計數，當靠尺與工件的前端/尾端接觸時，靠尺的靠面與工件的端面緊密貼合，靠尺在電機的驅動下繼續向前移動，靠尺的靠面沿導柱向后移動并壓縮直線位移傳感器，當操作控制臺檢測到直線位移傳感器的數據輸出變化時，立刻停止電機，這時，靠面在導柱上的彈簧力的作用下，緊緊的貼合在工件的前（后）端面上。最終讀取兩個靠尺上磁柵尺的數據和直線位移傳感器的變化數值，就能夠精確的計算出工件的長度。測量結束后，靠尺反向運動，自動歸零。測量原理如圖1所示。

所述的高精度自動化長度測量裝置包括測量平臺，前后兩端的靠尺，工件支架和操作控制臺。

所述的測量平臺包括鑄鐵平臺，直線導軌，絲桿模組，磁柵尺，限位開關和減速驅動電機，如測試工件較大較長，鑄鐵平臺可使用型材焊接的支架代替，滾珠絲桿副可使用齒輪齒條代替。

所述的靠尺包括靠尺支架，靠面，導柱，壓縮彈簧，直線位移傳感器，磁柵尺讀頭。

進一步的，裝置左右兩端靠尺的零點位置，通過檢測磁柵尺上每隔20cm循環出現的零位信號來確定，把限位開關往內檢測到的第一個零位信號設置為左右兩端的零點。

進一步的，裝置左右兩側靠尺零點的間距可通過用靠尺測量長度標準的量塊后相加得到，或控制左右靠尺相向運動，靠尺相互接觸后計算得出。

進一步的，所述的磁柵尺讀頭在靠尺運動過程中不斷讀取磁柵尺的位置數據。所述的直線位移傳感器預壓縮安裝在靠面后端，當靠面與工件接觸受力后，靠面能夠沿導柱向后移動，從而壓縮直線位移傳感器，導柱上的壓縮彈簧能夠保證把靠面壓緊貼合在被測工件上。

進一步的，用磁柵尺上讀取的數值減去直線位移傳感器的讀取的變化數值，可以計算出被測工件前/后端面在系統中的位置。結合系統左右兩端零點的間距，可以計算出被測工件的長度。