專利名稱：細(xì)絲直徑測(cè)量?jī)x的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于直徑測(cè)量?jī)x器，特別涉及一種以激光為光源的細(xì)絲直徑測(cè)量?jī)x。
背景技術(shù)：
授權(quán)公告號(hào)為CN 2849652Y的專利公開(kāi)了一種激光筆作光源的細(xì)絲直徑測(cè)量?jī)x， 包括固定支架、可轉(zhuǎn)動(dòng)支架、細(xì)絲支架、夾子、鉛錘、插架、激光筆、光屏、反射鏡和光電接收 器；激光筆產(chǎn)生的光束照射到細(xì)絲產(chǎn)生相干光束，相干光束射入反射鏡經(jīng)反射鏡后衍射條 紋反射到光屏上呈現(xiàn)衍射圖樣，將光屏卸下安裝光電接收器，光電接收器上連接的平衡指 示儀顯示出衍射條紋相對(duì)應(yīng)的光電流強(qiáng)度。此種細(xì)絲直徑測(cè)量?jī)x雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于攜帶， 成本較低，但由于其通過(guò)光屏邊緣處的刻度尺和平衡指示儀上的刻度尺讀取衍射圖樣的數(shù) 據(jù)，再將讀取的數(shù)據(jù)帶入細(xì)絲直徑計(jì)算公式計(jì)算出細(xì)絲直徑，因而檢測(cè)精度不高，尤其不適 用于線材生產(chǎn)中對(duì)線材直徑的在線檢測(cè)。據(jù)了解，目前國(guó)內(nèi)線材生產(chǎn)中，對(duì)于線材的在線檢測(cè)大多采用激光掃描法或平行 光CCD( “CCD”是Charge Coupled Device的簡(jiǎn)稱，即為電荷耦合器件)投影法，但由于激 光掃描法對(duì)激光斑的大小要求較高，而CCD基于本身像素的原因，其測(cè)量范圍和精度都受 影響，一般只能測(cè)量直徑50 μ m以上的線材，精度大于1 μ m,且線材直徑越小，測(cè)量精度越差。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種以激光為光源的細(xì)絲直徑 測(cè)量?jī)x，以提高測(cè)量精度，擴(kuò)大測(cè)量范圍，滿足線材在線檢測(cè)的需要。本實(shí)用新型所述細(xì)絲直徑測(cè)量?jī)x，包括激光器、防塵鏡、放大鏡、圖像傳感器和計(jì) 算處理裝置，所述激光器為半導(dǎo)體激光器，防塵鏡、放大鏡、圖像傳感器依次放置在激光器 所產(chǎn)生的光路上，被測(cè)細(xì)絲位于激光器與防塵鏡之間且處于激光束的照射中，計(jì)算處理裝 置與圖像傳感器連接，將來(lái)自圖像傳感器的信號(hào)進(jìn)行處理并計(jì)算出被測(cè)細(xì)絲的直徑。為了更好地實(shí)現(xiàn)發(fā)明目的，本實(shí)用新型還采取了以下技術(shù)措施1、設(shè)置了光束調(diào)節(jié)器，以調(diào)節(jié)激光器產(chǎn)生的光束，所述光束調(diào)節(jié)器放置在激光器 與被測(cè)細(xì)絲之間且位于激光器所產(chǎn)生的光路上。2、設(shè)置了機(jī)殼，將所述激光器、防塵鏡、放大鏡和圖像傳感器安裝在機(jī)殼內(nèi)，或?qū)?所述激光器、光束調(diào)節(jié)器、防塵鏡、放大鏡和圖像傳感器安裝在機(jī)殼內(nèi)，以降低灰塵、自然光 的干擾。3、將激光器固定在可調(diào)式支承體上，所述可調(diào)式支承體包括套筒、第一支架、第二 支架和調(diào)整螺釘，激光器安裝在套筒內(nèi)，套筒固定在第一支架上，第一支架位于第二支架上 且通過(guò)螺釘彈簧組件定位，調(diào)整螺釘為兩顆，分別安裝在第一支架上。操作調(diào)整鏍釘可以調(diào) 節(jié)第一支架的角度、水平位置、垂直位置，使激光器產(chǎn)生的激光束與被測(cè)細(xì)絲(線材)、防塵 鏡、放大鏡、圖像傳感器處在合適的測(cè)量面上。[0010]4、設(shè)置了適用于在線測(cè)量和離線測(cè)量的細(xì)絲定位機(jī)構(gòu)，所述細(xì)絲定位機(jī)構(gòu)由兩個(gè) 導(dǎo)輪及其支承件組成，兩導(dǎo)輪上設(shè)置有細(xì)絲定位槽，被測(cè)細(xì)絲通過(guò)兩導(dǎo)輪上的細(xì)絲定位槽 實(shí)現(xiàn)定位。5、激光器設(shè)置有溫度控制系統(tǒng)，以保護(hù)激光器的工作環(huán)境，從而達(dá)到波長(zhǎng)和光強(qiáng) 的穩(wěn)定性。所述溫度控制系統(tǒng)包括加熱線圈、溫度傳感器和溫度控制單元；加熱線圈環(huán)繞激 光器外殼安裝，其電流輸入端與溫度控制單元連接；溫度傳感器設(shè)置在激光器所處的溫度 場(chǎng)中，其傳輸線與溫度控制單元連接。本實(shí)用新型所述細(xì)絲直徑測(cè)量?jī)x中的計(jì)算處理裝置有多種結(jié)構(gòu)形式，可以是計(jì)算 機(jī)、單片機(jī)、數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)、現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列(FPGA)中的任一種。所述計(jì)算處理 裝置中安裝有圖像處理和細(xì)絲直徑計(jì)算軟件。本實(shí)用新型所述細(xì)絲直徑測(cè)量?jī)x的工作原理如下激光束由激光器射出，投射在被測(cè)細(xì)絲上產(chǎn)生衍射光線，衍射光線經(jīng)過(guò)防塵鏡濾 除一定的干擾波，再通過(guò)放大鏡將衍射光線放大并進(jìn)一步濾除干擾波，然后投射在圖像傳 感器上形成衍射條紋，計(jì)算處理裝置采集圖像傳感器輸出的信號(hào)(數(shù)據(jù))，將所采集的信號(hào) (數(shù)據(jù))經(jīng)過(guò)濾波處理得到精確的衍射條紋寬度S，根據(jù)公式d= (LX λ)Λ(式中，d:被測(cè) 細(xì)絲的直徑，L 圖像傳感器與被測(cè)細(xì)絲之間的距離，S:衍射條紋的寬度，λ 激光的波長(zhǎng)) 計(jì)算出被測(cè)細(xì)絲(線材)的直徑，并將計(jì)算結(jié)果存儲(chǔ)與通過(guò)顯示器予以顯示。本實(shí)用新型 所述細(xì)絲直徑測(cè)量?jī)x既可用于細(xì)絲(線材)直徑的在線測(cè)量，也可用于細(xì)絲(線材)直徑 的離線測(cè)量。本實(shí)用新型具有以下有益效果1、本實(shí)用新型所述細(xì)絲直徑測(cè)量?jī)x可精確測(cè)量直徑0. 005mm至0. 5mm的細(xì)絲，擴(kuò) 大了細(xì)絲的測(cè)量范圍，解決了超細(xì)細(xì)絲(線)直徑測(cè)量的難題。2、使用本實(shí)用新型所述細(xì)絲直徑測(cè)量?jī)x進(jìn)行細(xì)絲(線材)測(cè)量精度高，其測(cè)量精 度可達(dá)0. OOlmm以上。3、本實(shí)用新型所述細(xì)絲直徑測(cè)量?jī)x通過(guò)圖像傳感器采集和傳輸衍射條紋產(chǎn)生的 信號(hào)，通過(guò)計(jì)算處理裝置處理來(lái)自圖像傳感器的衍射條紋信號(hào)并計(jì)算被測(cè)細(xì)絲(線材)的 直徑，速度相當(dāng)快，每秒可達(dá)上百個(gè)計(jì)算結(jié)果，非常適合在線實(shí)時(shí)測(cè)量。4、由于激光器采用的是半導(dǎo)體激光器，與氣體激光器相比，體積小，功耗小，有利 于節(jié)約能源。

圖1是本實(shí)用新型所述細(xì)絲直徑測(cè)量?jī)x的第一種結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型所述細(xì)絲直徑測(cè)量?jī)x的第二種結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實(shí)用新型所述細(xì)絲直徑測(cè)量?jī)x中可調(diào)式支承體的一種結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是圖3的右視圖；圖5是本實(shí)用新型所述細(xì)絲直徑測(cè)量?jī)x中激光器的溫度控制系統(tǒng)的一種結(jié)構(gòu)示 意圖；圖6是本實(shí)用新型所述細(xì)絲直徑測(cè)量?jī)x中細(xì)絲定位機(jī)構(gòu)的一種結(jié)構(gòu)示意圖，該圖 還描述了使用本實(shí)用新型所述細(xì)絲直徑測(cè)量?jī)x進(jìn)行測(cè)量時(shí)，被測(cè)細(xì)絲(線材)所處的位置。
4[0026]圖中，1-激光器(1-1 激光器管芯、1-2 準(zhǔn)直鏡片、1-3 激光器外殼)，2_防塵鏡， 3-放大鏡，4-圖像傳感器，5-計(jì)算處理裝置，6-被測(cè)細(xì)絲(線材)，7-機(jī)殼，8-電源接口，
9-數(shù)據(jù)通信接口，10-可調(diào)式支承體(10-1第一固定螺釘、10-2 調(diào)整螺釘、10-3 第二固 定螺釘、10-4 套筒、10-5 第一支架、10-6 第二支架、10-7 螺旋壓簧、10_8 簧筒壓套)， 11-光束調(diào)節(jié)器，12-加熱線圈，13-溫度傳感器，14-溫度控制單元，15-導(dǎo)輪，L-圖像傳感 器與被測(cè)細(xì)絲之間的距離。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖通過(guò)實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型所述細(xì)絲直徑測(cè)量?jī)x的結(jié)構(gòu)作進(jìn)一步說(shuō) 明。實(shí)施例1本實(shí)施例中，細(xì)絲直徑測(cè)量?jī)x的結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括激光器1、防塵鏡2、放大鏡 3、圖像傳感器4和計(jì)算處理裝置5。激光器1為半導(dǎo)體激光器(型號(hào)650nM10mV-點(diǎn)光，重 慶航偉公司生產(chǎn))，圖像傳感器4選用高像素線陣CXD (型號(hào)TCD1500AC，東芝公司生產(chǎn))，計(jì) 算處理裝置5為數(shù)字信號(hào)處理器(型號(hào)TMS320VC5509A，德州儀器公司生產(chǎn))。激光器1產(chǎn) 生激光束，防塵鏡2、放大鏡3、圖像傳感器4依次放置在激光器1所產(chǎn)生的光路上，被測(cè)細(xì) 絲6位于激光器1與防塵鏡2之間且處于激光束的照射中，計(jì)算處理裝置5與圖像傳感器 4連接，將來(lái)自圖像傳感器的信號(hào)進(jìn)行處理并計(jì)算出被測(cè)細(xì)絲的直徑，然后將計(jì)算結(jié)果進(jìn)行 存儲(chǔ)、傳輸給顯示器予以顯示。實(shí)施例2本實(shí)施例中，細(xì)絲直徑測(cè)量?jī)x的結(jié)構(gòu)如圖2、圖6所示，包括激光器1、防塵鏡2、放 大鏡3、圖像傳感器4、計(jì)算處理裝置5、機(jī)殼7、電源接口 8、數(shù)據(jù)通信接口 9、光束調(diào)節(jié)器11、 細(xì)絲定位機(jī)構(gòu)和可調(diào)式支承體10。激光器1、防塵鏡2、放大鏡3、圖像傳感器4均與實(shí)施例 1相同，計(jì)算處理裝置5為計(jì)算機(jī)，光束調(diào)節(jié)器11為設(shè)置有錐形孔的器件(見(jiàn)圖幻；細(xì)絲定 位機(jī)構(gòu)由兩個(gè)導(dǎo)輪15及其支承件組成，兩導(dǎo)輪15上設(shè)置有細(xì)絲定位槽(見(jiàn)圖6)；可調(diào)式 支承體10如圖3、圖4所示，包括套筒10-4、第一支架10-5、L形第二支架10_6和調(diào)整螺釘
10-2，激光器1安裝在套筒10-4內(nèi)，套筒通過(guò)第一固定螺釘10-1固定在第一支架10-5上， 第一支架10-5位于第二支架10-6上且通過(guò)螺釘彈簧組件定位，所述螺釘彈簧組件由第二 固定螺釘10-3、螺旋壓簧10-7、簧筒壓套10-8組成，調(diào)整螺釘10-2為兩顆，分別安裝在第 一支架10-5上，且位于第一支架的對(duì)角線上。各器件、構(gòu)件和部件的組裝方式激光器1及其可調(diào)式支承體10、光束調(diào)節(jié)器11、 防塵鏡2、放大鏡3和圖像傳感器4安裝在機(jī)殼7內(nèi)，光束調(diào)節(jié)器11、防塵鏡2、放大鏡3、圖 像傳感器4依次放置在激光器1所產(chǎn)生的光路上，被測(cè)細(xì)絲6由細(xì)絲定位機(jī)構(gòu)定位，位于光 束調(diào)節(jié)器11與防塵鏡2之間且處于激光束的照射中，計(jì)算處理裝置5通過(guò)安裝在機(jī)殼7上 的數(shù)據(jù)通信接口 9與圖像傳感器4連接，將來(lái)自圖像傳感器的信號(hào)進(jìn)行處理并計(jì)算出被測(cè) 細(xì)絲的直徑，然后進(jìn)行存儲(chǔ)與顯示，安裝在機(jī)殼7上的電源接口 8通過(guò)導(dǎo)線與圖像傳感器4 連接。實(shí)施例3本實(shí)施例中，細(xì)絲直徑測(cè)量?jī)x的結(jié)構(gòu)如圖2、圖5、圖6所示，與實(shí)施例2不同之處
5是激光器1設(shè)置有溫度控制系統(tǒng)，所述溫度控制系統(tǒng)如圖5所示，包括加熱線圈12、溫度傳 感器13和溫度控制單元14 ；加熱線圈環(huán)繞激光器外殼1-3安裝，其電流輸入端與溫度控制 單元連接；溫度傳感器設(shè)置在激光器1所處的溫度場(chǎng)中，其傳輸線與溫度控制單元連接。當(dāng) 溫度低于設(shè)定溫度時(shí)，溫度控制單元使加熱線圈通電，當(dāng)溫度高于設(shè)定溫度時(shí)，溫度控制單 元使加熱線圈斷電。
權(quán)利要求1.一種細(xì)絲直徑測(cè)量?jī)x，包括激光器(1)，其特征在于還包括防塵鏡(2)、放大鏡(3)、 圖像傳感器(4)和計(jì)算處理裝置(5)，所述激光器(1)為半導(dǎo)體激光器，防塵鏡(2)、放大鏡 (3)、圖像傳感器⑷依次放置在激光器⑴所產(chǎn)生的光路上，被測(cè)細(xì)絲(6)位于激光器⑴ 與防塵鏡(2)之間且處于激光束的照射中，計(jì)算處理裝置(5)與圖像傳感器(4)連接，將來(lái) 自圖像傳感器的信號(hào)進(jìn)行處理并計(jì)算出被測(cè)細(xì)絲的直徑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的細(xì)絲直徑測(cè)量?jī)x，其特征在于還包括光束調(diào)節(jié)器(11)，所述 光束調(diào)節(jié)器(11)放置在激光器⑴與被測(cè)細(xì)絲(6)之間且位于激光器⑴所產(chǎn)生的光路 上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的細(xì)絲直徑測(cè)量?jī)x，其特征在于還包括機(jī)殼(7)，所述激光器 (1)、防塵鏡(2)、放大鏡(3)和圖像傳感器⑷安裝在機(jī)殼(7)內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的細(xì)絲直徑測(cè)量?jī)x，其特征在于還包括機(jī)殼(7)，所述激光器 (1)、光束調(diào)節(jié)器(11)、防塵鏡(2)、放大鏡(3)和圖像傳感器⑷安裝在機(jī)殼(7)內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一權(quán)利要求所述的細(xì)絲直徑測(cè)量?jī)x，其特征在于激光器 (1)固定在可調(diào)式支承體(10)上，所述可調(diào)式支承體包括套筒(10-4)、第一支架(10-5)、第 二支架(10-6)和調(diào)整螺釘(10-2)，激光器(1)安裝在套筒(10-4)內(nèi)，套筒固定在第一支 架(10-5)上，第一支架(10-5)位于第二支架(10-6)上且通過(guò)螺釘彈簧組件定位，調(diào)整螺 釘為兩顆，分別安裝在第一支架(10-5)上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一權(quán)利要求所述的細(xì)絲直徑測(cè)量?jī)x，其特征在于還包括細(xì) 絲定位機(jī)構(gòu)，所述細(xì)絲定位機(jī)構(gòu)由兩個(gè)導(dǎo)輪(15)及其支承件組成，兩導(dǎo)輪(15)上設(shè)置有細(xì) 絲定位槽。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的細(xì)絲直徑測(cè)量?jī)x，其特征在于還包括細(xì)絲定位機(jī)構(gòu)，所述細(xì) 絲定位機(jī)構(gòu)由兩個(gè)導(dǎo)輪(15)及其支承件組成，兩導(dǎo)輪(15)上設(shè)置有細(xì)絲定位槽。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一權(quán)利要求所述的細(xì)絲直徑測(cè)量?jī)x，其特征在于激光器 (1)設(shè)置有溫度控制系統(tǒng)，所述溫度控制系統(tǒng)包括加熱線圈(12)、溫度傳感器(13)和溫度 控制單元(14)；加熱線圈環(huán)繞激光器外殼(1-3)安裝，其電流輸入端與溫度控制單元連接； 溫度傳感器設(shè)置在激光器(1)所處的溫度場(chǎng)中，其傳輸線與溫度控制單元連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的細(xì)絲直徑測(cè)量?jī)x，其特征在于激光器(1)設(shè)置有溫度控制系 統(tǒng)，所述溫度控制系統(tǒng)包括加熱線圈(12)、溫度傳感器(13)和溫度控制單元(14)；加熱線 圈環(huán)繞激光器外殼(1-3)安裝，其電流輸入端與溫度控制單元連接；溫度傳感器設(shè)置在激 光器(1)所處的溫度場(chǎng)中，其傳輸線與溫度控制單元連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一權(quán)利要求所述的細(xì)絲直徑測(cè)量?jī)x，其特征在于計(jì)算處理 裝置(5)為計(jì)算機(jī)、單片機(jī)、數(shù)字信號(hào)處理器、現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列中的一種。
專利摘要一種細(xì)絲直徑測(cè)量?jī)x，包括激光器、防塵鏡、放大鏡、圖像傳感器和計(jì)算處理裝置，所述激光器為半導(dǎo)體激光器，防塵鏡、放大鏡、圖像傳感器依次放置在激光器所產(chǎn)生的光路上，被測(cè)細(xì)絲位于激光器與防塵鏡之間且處于激光束的照射中，計(jì)算處理裝置與圖像傳感器連接，將來(lái)自圖像傳感器的信號(hào)進(jìn)行處理并計(jì)算出被測(cè)細(xì)絲的直徑。此種細(xì)絲直徑測(cè)量?jī)x可精確測(cè)量直徑0.005mm至0.5mm的細(xì)絲(線材)，測(cè)量精度可達(dá)0.001mm以上。
文檔編號(hào)G01B11/08GK201867174SQ20102062680
公開(kāi)日2011年6月15日 申請(qǐng)日期2010年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月26日
發(fā)明者周偉, 廖閩, 張郭, 黃獻(xiàn)春 申請(qǐng)人:四川輝煌測(cè)控設(shè)備有限公司