專利名稱：棒料橫截面最大線性尺寸光電測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種棒料線性尺寸的光電測量裝置，特別一種棒料橫截面最大線性尺寸光電測量裝置。
對棒料橫截面的最大線度尺寸的測量，在靜態(tài)下可用量程范圍適宜的外徑千分尺測量，其測量精度一般為±0.02毫米；對于用棒料的復(fù)雜形狀成形件，尤其是大批量生產(chǎn)的大彈體生產(chǎn)中，大都是在下料前人工測量棒料直徑，然后按照一定尺寸進行等長度鋸切下料，由于供貨棒料彎曲度大，直徑和形狀的偏差，每批供貨棒料的一致性差，加之人為測量誤差，致使鋸切下的單件毛坯重量誤差較大，而且這種檢測方式確定下料長度，既浪費材料和工時，也影響后續(xù)的精密成形。
本實用新型的目的在于提供一種測量精度高，測量速度快的棒料橫截面最大線性尺寸光電測量裝置。
本實用新型是這樣實現(xiàn)的一種棒料橫截面最大線性尺寸光電測量裝置，其特征在于它由測量機構(gòu)、驅(qū)動控制電路板、邏輯通訊電路板構(gòu)成；其中測量機構(gòu)包括外箱體，外箱體的前、后側(cè)板上固定的前、后壓蓋，前、后壓蓋的孔內(nèi)安裝的前、后防塵板，外箱體內(nèi)設(shè)的內(nèi)箱體，內(nèi)箱體內(nèi)的內(nèi)方圈，內(nèi)方圈上固定的前、后蓋板，內(nèi)箱體的左側(cè)板和下側(cè)板固定的電光源、會聚透鏡，內(nèi)箱體的右側(cè)板和上側(cè)板上固定的成像透鏡、光欄、電荷藕合器件；安裝在內(nèi)箱體上方的驅(qū)動控制電路板由電荷藕合陣列電路、二值化電路、水平方向驅(qū)動與濾波放大電路、豎直方向驅(qū)動與濾波放大電路構(gòu)成，其中電荷藕合陣列電路的輸出端與水平方向驅(qū)動與濾波放大電路、豎直方向驅(qū)動與濾波放大電路的輸入端相連，水平方向驅(qū)動與濾波放大電路、豎直方向驅(qū)動與濾波放大電路的一輸出端與固定在內(nèi)箱體上的邏輯通訊電路板的邏輯通訊電路的輸入端相連，另一輸出端與二值化電路的輸入端相連，二值化電路的輸出端與電荷藕合陣列電路的輸入端相連。
上述內(nèi)箱體經(jīng)其后側(cè)板的定位臺階和后蓋板的定位臺階定位固定。
為了減少雜光干擾，上述外箱體內(nèi)表面有黑漆層；外箱體的左側(cè)板上設(shè)置有電纜口；上述前、后防塵板的過孔處有密封圈；上述前、后蓋板上有與前、后防塵板過孔相對應(yīng)的過孔。
上述二值化電路中采用的單片機型號為EM78156；上述邏輯通訊電路的單片機型號為89C51。
本實用新型經(jīng)固定板固定在鋸切機床上即可使用，它集機械、邊緣成像技術(shù)、電荷藕合光電傳感和微電子技術(shù)于一體，改變了靜態(tài)人工棒料線性尺寸接觸測量的落后狀態(tài)，實現(xiàn)了大直徑鋼材或大尺寸圓角方鋼對角線尺寸的自動、連續(xù)、快速、準(zhǔn)確的在線測量。采用本實用新型，其各項技術(shù)指標(biāo)可達到檢測頻率 100次/秒檢測周期 ≤10毫秒檢測量程 140±5毫米檢測精度 0.028～0.035毫秒數(shù)據(jù)傳輸速度 19200字節(jié)/秒
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明

圖1、本實用新型的圓鋼直徑光電測量原理示意圖；圖2、本實用新型實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3、是圖2的左視圖；圖4、是本實用新型采用的控制電路框圖；圖5、是本實用新型采用的電荷藕合陣列電路圖；圖6、是本實用新型采用的二值化電路圖；圖7、是本實用新型采用的水平方向驅(qū)動與濾波放大電路圖；圖8、是本實用新型采用的豎直方向驅(qū)動與濾波放大電路圖；圖9、是本實用新型采用的邏輯通訊電路圖；圖10、是本實用新型采用的電荷藕合驅(qū)動及二值化輸出控制程序框圖；圖11、是本實用新型采用的計數(shù)與通訊控制程序框圖。
圖1表述的是本實用新型采用的圓鋼直徑光電測量原理，其電光源7發(fā)出的平行光經(jīng)會聚透鏡8形成一束平行光，照射在待測棒料16的外緣，被照亮的被測棒料16邊緣由成像透鏡9經(jīng)孔徑光欄10成形在電荷藕合器件11上，從圖1還可以看出，兩個電荷藕合器件11上都形成了明暗兩個部分，其分界線即為工件的邊緣之像，通過計算電荷藕合器件11上陰影覆蓋的光敏元的個數(shù)，便可精確地測量出待測棒料16的直徑。
棒料最大線性尺寸D的計算公式D＝D0＋(n1＋n2)×S×1/β式中S—光敏元的中心距；n1、n2—分別為兩個電荷藕合器件上被陰影覆蓋的光敏元數(shù)目；β＝U/V—光學(xué)系統(tǒng)的放大率；U—像距 V—物距上式中，D0、S、β可以事先確定，只需測量出n1和n2，即可計算出棒料最大線性尺寸D之值。
參見圖2-4可知一種棒料橫截面最大線性尺寸光電測量裝置，其特征在于它由測量機構(gòu)、驅(qū)動控制電路板、邏輯通訊電路板構(gòu)成；其中測量機構(gòu)包括外箱體1，外箱體1的前、后側(cè)板上固定的前、后壓蓋2，前、后壓蓋2的孔內(nèi)安裝的前、后防塵板3，外箱體1內(nèi)設(shè)的內(nèi)箱體4，內(nèi)箱體4內(nèi)的內(nèi)方圈5，內(nèi)方圈5上固定的前、后蓋板6，內(nèi)箱體4的左側(cè)板和下側(cè)板固定的電光源7、會聚透鏡8，內(nèi)箱體4的右側(cè)板和上側(cè)板上固定的成像透鏡9、光欄10、電荷藕合器件11；安裝在內(nèi)箱體4上方的驅(qū)動控制電路板12由電荷藕合陣列電路、二值化電路、水平方向驅(qū)動與濾波放大電路、豎直方向驅(qū)動與濾波放大電路構(gòu)成，其中電荷藕合陣列電路的輸出端與水平方向驅(qū)動與濾波放大電路、豎直方向驅(qū)動與濾波放大電路的輸入端相連，水平方向驅(qū)動與濾波放大電路、豎直方向驅(qū)動與濾波放大電路的一輸出端與固定在內(nèi)箱體4上的邏輯通訊電路板13的邏輯通訊電路的輸入端相連，另一輸出端與二值化電路的輸入端相連，二值化電路的輸出端與電荷藕合陣列電路的輸入端相連。
上述內(nèi)箱體4經(jīng)其后側(cè)板的定位臺階和后蓋板6的定位臺階定位固定。
為了減少雜光干擾，上述外箱體1內(nèi)表面有黑漆層；外箱體1的左側(cè)板上設(shè)置有電纜口14；上述前、后防塵板3的過孔處有密封圈15；上述前、后蓋板6上有與前、后防塵板3過孔相對應(yīng)的過孔。
本實用新型采用的電路圖可以從圖4至圖9清楚得知其中，圖7和圖8中的虛線框內(nèi)分別為水平方向光路和豎直方向光路電荷藕合陣列脈沖驅(qū)動電路，虛線框外分別為其兩個方向光路的濾波放大電路，圖9中虛線的左側(cè)為邏輯電路，右側(cè)為橫向尺寸計數(shù)及通訊電路。
圖5電荷藕合陣列電路輸出端的十孔插頭P1與圖7、圖8的水平方向驅(qū)動與濾波放大電路、豎直方向驅(qū)動與濾波放大電路輸入端的十孔插頭P1相連，圖7、圖8的水平方向驅(qū)動與濾波放大電路、豎直方向驅(qū)動與濾波放大電路的一輸出端的四個四孔插頭P2與圖9邏輯通訊電路的邏輯電路輸入端的四個四孔插頭P2相連，另一輸出端與圖6的二值化電路的輸入端相連，圖6的二值化電路的輸出端與圖5的電荷藕合陣列電路的輸入端相連。
圖6二值化電路中采用的單片機型號為EM78156，其作用是對電荷藕合陣列電路輸出的并經(jīng)濾波放大的空間位置信息進行二值化處理，并獲得與被測棒料外緣對應(yīng)的二值化信息，利用此二值化電路信息控制電荷藕合陣列電路的時鐘脈沖計數(shù)，得到測量值對應(yīng)的光敏元數(shù)n；圖9邏輯通訊電路中采用的單片機型號為89C51，其作用主要是控制水平和豎直方向四光路統(tǒng)一工作，采用四光路光敏元數(shù)(測量計數(shù)值)，計算水平和豎直方向的橫向尺寸，并與主控工控機建立通訊聯(lián)系。
本實用新型采用的電路工作過程如下圖7虛線框內(nèi)的二個水平方向驅(qū)動電路通電后，通過接口十孔插頭P1向圖5電荷藕合陣列電路提供三組驅(qū)動脈沖信號，電荷藕合器件的光敏元陣列受到光照后，輸出空間信息脈沖信號Vout，該信號經(jīng)濾波放大和二值化處理后，此二值化電信號控制電荷藕合電路的時鐘脈沖計數(shù)，得到與待測棒料橫向尺寸對應(yīng)的光敏元數(shù)n，傳送到邏輯電路后，送到通訊電路89C51單片機，計算出豎直方向的尺寸，并通過串行通訊口傳送給主控工控機；與此同時，圖8虛線框內(nèi)二個豎直方向的驅(qū)動電路通電；同樣，經(jīng)電荷藕合器件感光，濾波放大、二值化處理、再到邏輯電路和89C51單片機，得到水平方向的橫向尺寸，通過串行口傳送給主控工控機，最終測得豎直和水平兩個方向橫向尺寸的值。
參見圖10，該程序功能是產(chǎn)生三組脈沖信號φtg、φx、φp，驅(qū)動電荷藕合器件正常工作，對電荷藕合陣列電路輸出的空間信息進行二值化處理，控制電荷藕合陣列電路時鐘計數(shù)或輸出二值化計數(shù)(光敏元數(shù)n)。
參見圖11，該程序在啟動測量后，先用φ130標(biāo)準(zhǔn)棒校正標(biāo)定測量，其后，單片機進行是否測量的指令判斷；若進行測量，則將上次測量計數(shù)傳送給工控機，同時繼續(xù)測量，并計數(shù)，存儲累加并將測量計數(shù)再次傳送給工控機，如此循環(huán)反復(fù)進行測量、計算、傳送計數(shù)，從而實現(xiàn)自動、連續(xù)、非接觸式在線橫向最大尺寸的精密測量。
權(quán)利要求1.一種棒料橫截面最大線性尺寸光電測量裝置，其特征在于它由測量機構(gòu)、驅(qū)動控制電路板、邏輯通訊電路板構(gòu)成；其中測量機構(gòu)包括外箱體(1)，外箱體(1)的前、后側(cè)板上固定的前、后壓蓋(2)，前、后壓蓋(2)的孔內(nèi)安裝的前、后防塵板(3)，外箱體(1)內(nèi)設(shè)的內(nèi)箱體(4)，內(nèi)箱體(4)內(nèi)的內(nèi)方圈(5)，內(nèi)方圈(5)上固定的前、后蓋板(6)，內(nèi)箱體(4)的左側(cè)板和下側(cè)板固定的電光源(7)、會聚透鏡(8)，內(nèi)箱體(4)的右側(cè)板和上側(cè)板上固定的成像透鏡(9)、光欄(10)、電荷藕合器件(11)；安裝在內(nèi)箱體(4)上方的驅(qū)動控制電路板(12)由電荷藕合陣列電路、二值化電路、水平方向驅(qū)動與濾波放大電路、豎直方向驅(qū)動與濾波放大電路構(gòu)成，其中電荷藕合陣列電路的輸出端與水平方向驅(qū)動與濾波放大電路、豎直方向驅(qū)動與濾波放大電路的輸入端相連，水平方向驅(qū)動與濾波放大電路、豎直方向驅(qū)動與濾波放大電路的一輸出端與固定在內(nèi)箱體(4)上的邏輯通訊電路板(13)的邏輯通訊電路的輸入端相連，另一輸出端與二值化電路的輸入端相連，二值化電路的輸出端與電荷藕合陣列電路的輸入端相連。
2.如權(quán)利要求1所述的棒料橫截面最大線性尺寸光電測量裝置，其特征在于所述內(nèi)箱體(4)經(jīng)其后側(cè)板的定位臺階和后蓋板(6)的定位臺階定位固定。
3.如權(quán)利要求1所述的棒料橫截面最大線性尺寸光電測量裝置，其特征在于所述外箱體(1)內(nèi)表面有黑漆層；外箱體(1)的左側(cè)板上設(shè)置有電纜口(14)；所述前、后防塵板(3)的過孔處有密封圈(15)；所述前、后蓋板(6)上有與前、后防塵板(3)過孔相對應(yīng)的過孔。
專利摘要本實用新型涉及一種棒料橫截面最大線性尺寸光電測量裝置,它由測量機構(gòu)、驅(qū)動控制電路板、邏輯通訊電路板構(gòu)成;其中測量機構(gòu)包括外箱體1,前、后壓蓋2,前、后防塵板3,內(nèi)箱體4,內(nèi)方圈5,前、后蓋板6,電光源7,會聚透鏡8,成像透鏡9,光欄10、電荷耦合器件11;驅(qū)動控制電路板12由電荷耦合陣列電路、二值化電路、水平方向驅(qū)動與濾波放大電路、豎直方向驅(qū)動與濾波放大電路構(gòu)成。本實用新型實現(xiàn)了大直徑鋼材或大尺寸圓角方鋼對角線尺寸的自動、連續(xù)、快速、準(zhǔn)確的在線測量。
文檔編號G01B11/08GK2470785SQ01214320
公開日2002年1月9日 申請日期2001年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2001年2月27日
發(fā)明者李先祿, 何長光, 吳鍵, 曹洋 申請人:中國兵器工業(yè)第五九研究所