一种距离测量机构及方法技术

本发明专利技术提供了一种距离测量机构及方法，属于管材测量技术领域。其通过设置相互垂直的第一距离测量组件和第二距离测量组件，克服了现有测量装置对平行度要求较高的问题，利用测量装置自身旋转，对于不同的管材的测量，标准统一，总体而言，实现了提高检测精度的目的；旋转机架中部设置为中空结构即贯穿的通孔结构，方便了设备生产时的安装调试。便了设备生产时的安装调试。便了设备生产时的安装调试。

【技术实现步骤摘要】
一种距离测量机构及方法


[0001]本专利技术属于管材测量
，具体涉及一种距离测量机构及方法。

技术介绍

[0002]在管材生产过程中，通常会对管材内径、外径、壁厚、椭圆度、偏心度等进行测量，以保证管材质量符合生产要求。在对管材内外径进行测量时，传统的方式为人工接触式测量，其测量工具多种多样，例如常用的内径千分尺、游标卡尺、内外卡钳等，传统的测量方式由于测量精度低、效率低、劳动强度大，结果往往会造成测量误差及管材内、外壁损伤，影响生产质量。近年来，以光电、电磁等技术为基础的非接触式测量技术取得了长足的发展，典型的非接触测量方法如激光三角法、电涡流法、超声测量法、机器视觉测量法等，均在实际生产中得到了应用。
[0003]对于管材测量，特别是小直径的管材，为了同时测量内径、外径、壁厚、椭圆度和偏心度等，目前也提出了一些非接触式的测量装置或结构，测量精度得到了很大提高，但在实际使用过程中都还存在一定的问题，例如，中国专利ZL202121368917.9公开了一种管状工件激光内外径测量装置，其通过设置第一测量组件和第二测量组件进行内外径测量并对内外径的不圆度进行轮廓模拟，实现了小直径管材的测量，然而，该测量装置对两测量组件的平行度要求较高，若两测量组件存在一定的角度偏差，这将导致测量的径向尺寸存在较大差异，此外，其在实际计算时需要事先知道反射点与管件轴线的位置误差
△
t，由于不同的管件在安装时其轴线很难保证一致，因此，该误差
△
t无疑为计算带来了难度；又如中国专利ZL201310201516.8公开了一种大直径圆环类零件内外径非接触式测量装置，其设置内径探头和外径探头进行内外径测量，但其仅适用于大直径圆环类零件，且由于安放时待测圆环零件的中轴线与旋转台的中轴线很难保证一致，其轴心偏移误差对测量结果的影响很大，其采用圆环零件进行旋转而非测量装置，因而针对不同的零件，其需要进行不同的拟合，计算量大且标准不统一、容易出错。
[0004]有鉴于此，有必要对现有的管材测量装置或结构进行进一步改进。

技术实现思路

[0005]针对现有技术存在的以上问题，本专利技术提供了一种距离测量机构及方法，目的是为了进一步提高管材测量的精度。
[0006]为了实现以上目的，本专利技术采用以下技术方案：一种距离测量机构，其包括固定机架和夹持单元，固定机架上转动设置有贯穿固定机架的旋转机架，旋转机架的一侧设置有同步驱动结构，另一侧设置有距离测量结构，同步驱动结构和距离测量结构分别位于固定机架的两侧，其中，距离测量结构包括一水平设置的第一距离测量组件和至少一个与第一距离测量组件相垂直的第二距离测量组件，第一距离测量组件设置在旋转机架的中部，第二距离测量组件设置在旋转机架的靠近边缘部分；在第一距离测量组件的远离旋转机架的一侧设置有与其正对的夹持单元，夹持单元用
于将待测工件送至距离测量结构处并进行固定夹持。
[0007]进一步的，第一距离测量组件用于部分或全部的伸入待测工件内部以进行测量，其中，第一距离测量组件包括第二安装座、安装在第二安装座上的第一激光位移传感器和安装在第二安装座的面向夹持单元一侧的反光棱镜。
[0008]进一步的，反光棱镜具有水平镜面段和位于水平镜面段的远离第一激光位移传感器一侧的棱镜斜面，棱镜斜面与水平镜面段的镜面呈135
°
设置，第一距离测量组件通过其第二安装座固定安装在旋转机架的面向夹持单元一侧的中部，当第一距离测量组件部分或全部伸入待测工件内部时，第一激光位移传感器能够发射出水平的第一激光发射光线并在棱镜斜面上的折射点处折射形成与水平镜面段的镜面相垂直的折射光线，该折射光线在到达待测工件内壁后经漫反射光线回到第一激光位移传感器，并且其中，第一激光发射光线与旋转机架的旋转轴线重合。
[0009]优选的，旋转机架的中部沿旋转轴线形成贯穿的通孔结构，第一激光位移传感器可透过该通孔结构发出与第一激光发射光线在一条直线上的光线。
[0010]进一步的，第二安装座仅通过其底端固定安装在旋转机架的非中空部分（即通孔结构之外的部分），第二安装座的左侧设置有相应的用于观测确定第二安装座的安装位置的刻度。这样设置，可通过左侧直接进行观察安装位置，实现粗调。
[0011]进一步的，第二距离测量组件包括第二激光位移传感器，第二激光位移传感器通过第一安装座安装在旋转机架的靠近边缘部分，第二激光位移传感器能够发出与水平镜面段的镜面相垂直的第二激光发射光线，并且其中，第二激光发射光线照射在反光棱镜的水平镜面段的靠近棱镜斜面一端，优选的在水平镜面段与棱镜斜面的连接点位置。在设备安装好后，棱镜斜面的折射点与第二激光发射光线照射在反光棱镜的水平镜面段的照射点之间的水平和垂直距离就能够确定，通过待测工件水平移动或转动，可分别测量对应位置处的内外径尺寸。
[0012]作为进一步优选的实施方案，本专利技术还提供了一种距离测量方法，所针对的待测工件为管材，且其采用上述距离测量机构实现，其方法包括以下步骤：S1、在管材未进入测量工位时，通过第二激光位移传感器测出其与反光棱镜的水平镜面段的镜面所在平面之间的初始距离即第一距离L1；S2、通过外力将管材移动进入测量工位，使反光棱镜前端的棱镜斜面进入管材内部，移动到设定距离后，移动停止，对管材进行定位及夹紧；此时，通过第二激光位移传感器测出其到管材外表面的距离即第三距离L3，通过第一激光位移传感器测出棱镜斜面上折射点至管材内壁对应位置的距离即第四距离L4；S3、利用同步驱动结构带动旋转机架及其上的第一距离测量组件、第二距离测量组件作360
°
旋转，获得管材在整个圆周上的不同位置处的相应尺寸；S4、进行管材尺寸计算：将旋转180
°
后第二激光位移传感器测得的其与管材外表面之间的距离计为第六距离L3
’
，将旋转180
°
后第一激光位移传感器所测得的棱镜斜面上对应的折射点与管材内表面之间的距离计为第五距离L5；由于设备安装好后所述L1已知，且反光棱镜的棱镜斜面上的折射点与反光棱镜的水平镜面段的镜面之间的垂直距离L2也为已知参数，因此，得到：初始位置时管材的外径D
外
为：D
外
=2
×
（L1
‑
L2）
‑
L3
‑ꢀ
L3
’
；
初始位置时管材的内径D
内
为：D
内
=L4+L5；管材的壁厚为：初始位置的壁厚L0=L1
‑
L2
‑
L3
‑
L4，和，以初始位置旋转180
°
后所在位置处的壁厚为L
180
=L1
‑ꢀ
L2
‑ꢀ
L3
’‑
L5；以初始位置为起点进行旋转，获取在不同点处管材的外径、内径和壁厚参数；S5、在计算出管材在整个圆周上不同点处的外径、内径、壁厚尺本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种距离测量机构，其包括固定机架（1）和夹持单元，其特征在于，固定机架（1）上转动设置有贯穿固定机架（1）的旋转机架（4），旋转机架（4）的一侧设置有同步驱动结构（3），另一侧设置有距离测量结构，同步驱动结构（3）和距离测量结构分别位于固定机架（1）的两侧，其中，距离测量结构包括水平设置的第一距离测量组件和至少一个与第一距离测量组件相垂直的第二距离测量组件，第一距离测量组件设置在旋转机架（4）的中部，第二距离测量组件设置在旋转机架（4）的靠近边缘部分；在第一距离测量组件的远离旋转机架（4）的一侧还间隔设置有与所述第一距离测量组件正对的夹持单元，夹持单元用于将待测工件送至距离测量结构处并进行固定夹持。2.如权利要求1所述的一种距离测量机构，其特征在于，所述第一距离测量组件用于部分或全部的伸入待测工件内部以进行测量，其中，第一距离测量组件包括第二安装座（13）、安装在第二安装座（13）上的第一激光位移传感器（6）和安装在第二安装座（13）的面向夹持单元一侧的反光棱镜（7）。3.如权利要求2所述的一种距离测量机构，其特征在于，所述反光棱镜（7）具有水平镜面段和位于水平镜面段的远离第一激光位移传感器（6）一侧的棱镜斜面，棱镜斜面与水平镜面段的镜面呈135
°
设置，第一距离测量组件通过其第二安装座（13）固定安装在旋转机架（4）的面向夹持单元一侧的中部，当第一距离测量组件部分或全部伸入待测工件内部时，第一激光位移传感器（6）能够发射出水平的第一激光发射光线并在棱镜斜面上的折射点处折射形成与水平镜面段的镜面相垂直的折射光线，折射光线在到达待测工件内壁后经漫反射光线回到第一激光位移传感器（6），并且其中，第一激光发射光线与旋转机架（4）的旋转轴线重合。4.如权利要求3所述的一种距离测量机构，其特征在于，旋转机架（4）的中部沿旋转轴线形成贯穿的通孔结构，第一激光位移传感器（6）能够透过所述中空结构发出与第一激光发射光线在一条直线上的光线。5.如权利要求4所述的一种距离测量机构，其特征在于，第二安装座（13）仅通过其底端固定安装在旋转机架（4）的通孔结构之外的部分，第二安装座（13）的左侧设置有相应的用于观测确定第二安装座（13）的安装位置的刻度。6.如权利要求3所述的一种距离测量机构，其特征在于，第二距离测量组件包括第二激光位移传感器（9），第二激光位移传感器（9）通过第一安装座（8）安装在旋转机架（4）的靠近边缘部分，第二激光位移传感器（9）能够发出与水平镜面段的镜面相垂直的第二激光发射光线，并且其中，第二激光发射光线照射在反光棱镜（7）的水平镜面段与棱镜斜面的连接点位置处。7.一种距离测量方法，采用权利要求5或6所述的一种距离测量机构，所述待测工件为管件（11），其特征在于，所述距离测量方法包括以下步骤：S1、在管材（11）未进入...

【专利技术属性】
技术研发人员：余超，杜杰鹏，
申请(专利权)人：四川思创博睿工业设计有限公司，
类型：发明
国别省市：