專利名稱：板材板厚的激光測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種激光測量裝置，具體涉及一種板材板厚的激光測量裝置。
背景技術(shù)：
工業(yè)生產(chǎn)過程中，板材板厚均勻性是影響后期成形一個關(guān)鍵性因素，是衡量板材合格與否的重要標志之一?？焖儆行У販y量出成形前板材平面內(nèi)板厚分布，能夠為后期成形效果分析提供基礎(chǔ)。在航空、航天以及深海探測等高精度領(lǐng)域，板材零件成形前對板厚分布要求更為嚴格。 現(xiàn)有的測厚方式主要有兩類，一類是接觸式測厚方式，如千分尺和超聲波測厚，其測量前需要對所測點進行標記，并且需要人工地測量，測量時容易引入偶然誤差，影響測量精度。千分尺測厚時，其懸臂長度有限，在非破壞的前提下難以對板材中心區(qū)域板厚進行測量。超聲波測厚時，其探頭尺寸較大，相臨測量頭間距不能太小，分辨率低。另一類是非接觸式測厚方式，如X射線測厚和激光測厚。X射線測厚利用X射線穿透材料時發(fā)生衰減的原理進行測厚，而激光測厚則是利用通過兩個激光位移傳感器的激光對射，被測體放置在對射區(qū)域內(nèi)，根據(jù)測量兩個激光位移傳感器至被測板體上表面和下表面的距離，計算出被測板體的厚度，上述這兩種測厚方式均已應(yīng)用于軋制過程中板材厚度測量過程中。由于上述這兩種方法都是將板體固定在一個不可移動的固定架上進行測厚的，其實質(zhì)都是采用單點測厚方式，無法實現(xiàn)對整個板材平面內(nèi)板厚的連續(xù)測量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種板材板厚的激光測量裝置，以解決采用現(xiàn)有激光測厚方法無法實現(xiàn)對板材板厚進行連續(xù)測量的問題。本發(fā)明為解決上述問題采取的技術(shù)方案有下述兩個，分別是方案一一種板材板厚的激光測量裝置，所述激光測量裝置包括下臂、側(cè)臂、微調(diào)裝置、上臂、固定平臺、工作臺面、兩個激光位移傳感器、兩個運動平臺及四個限位機構(gòu)；微調(diào)裝置包括驅(qū)動電機、傳動機構(gòu)、齒輪、輪軸及U形滑軌，固定平臺包括導(dǎo)向軌道、兩個長臂夾具、兩個支座及兩組滾輪，兩個運動平臺分別是上運動平臺和下運動平臺，兩個激光位移傳感器分別是上激光位移傳感器和下激光位移傳感器；上臂和下臂上下平行且并列設(shè)置，側(cè)臂和U形滑軌均沿豎向設(shè)置，上臂的一端與側(cè)臂連接，下臂的一端與U形滑軌的外側(cè)壁連接，U形滑軌的兩個內(nèi)側(cè)壁上加工有滑槽，側(cè)臂與滑槽滑動連接，側(cè)臂的一側(cè)立面上沿其高度方向等間距加工有數(shù)個水平齒，側(cè)臂上的水平齒與齒輪嚙合，齒輪設(shè)置在U形滑軌的開口內(nèi)，齒輪與傳動機構(gòu)的從動轉(zhuǎn)動部件均轉(zhuǎn)動安裝在同一輪軸上，輪軸與U形滑軌的兩個內(nèi)側(cè)壁轉(zhuǎn)動連接，傳動機構(gòu)的主動轉(zhuǎn)動部件安裝在驅(qū)動電機的輸出軸上，上臂的下表面固定有上激光位移傳感器，下臂的下表面固定有下激光位移傳感器，兩個激光位移傳感器相對設(shè)置，兩個支座豎向設(shè)置，每個支座上固定一個長臂夾具，兩個長臂夾具相對且與上臂平行設(shè)置，每個支座的下端固定在相應(yīng)的一組滾輪上，導(dǎo)向軌道上沿長度方向設(shè)有導(dǎo)向槽，兩組滾輪沿導(dǎo)向軌道的導(dǎo)向槽做滾動運動，導(dǎo)向軌道與長臂夾具垂直設(shè)置，每組滾輪通過兩個限位機構(gòu)限位，兩個限位機構(gòu)安裝在導(dǎo)向軌道上，側(cè)臂的下端固定在工作臺面上，導(dǎo)向軌道固定在上運動平臺的上安裝底座上，上運動平臺的上支架固定在下運動平臺的下安裝底座上，工作臺面上設(shè)有開口槽，下運動平臺設(shè)置在工作臺面的開口槽內(nèi)，上激光位移傳感器和下激光位移傳感器同時向被測板材的上表面和下表面的相對位置發(fā)射激光，上激光位移傳感器到被測板材上表面的距離信息發(fā)送給上放大器，上放大器的輸出端與A/D轉(zhuǎn)換器的第一輸入端相連,下激光位移傳感器到被測板材下表面的距離信息發(fā)送給下放大器，下放大器的輸出端與A/D轉(zhuǎn)換器的第二輸入端相連，A/D轉(zhuǎn)換器的輸出端與分析系統(tǒng)的第一輸入端相連；上步進電機的移動命令輸出端與上驅(qū)動器的輸入端相連，上驅(qū)動器的輸出端與 D/A轉(zhuǎn)換器的第一輸入端相連，下步進電機的移動命令輸出端與下驅(qū)動器的輸入端相連，下驅(qū)動器的輸出端與D/A轉(zhuǎn)換器的第二輸入端相連，D/A轉(zhuǎn)換器的輸出端與控制系統(tǒng)的輸入端相連，控制系統(tǒng)的輸出端與分析系統(tǒng)的第二輸入端相連，分析系統(tǒng)的輸出端與計算機的顯示器的輸入端相連，用于顯示被測板材板厚分布情況。方案二 一種板材板厚的激光測量裝置，所述激光測量裝置包括下臂、側(cè)臂、微調(diào)裝置、上臂、固定平臺、工作臺面、兩個激光位移傳感器、兩個運動平臺及四個限位機構(gòu)；微調(diào)裝置包括驅(qū)動電機、傳動機構(gòu)、齒輪、輪軸及U形滑軌，固定平臺包括導(dǎo)向軌道、兩個長臂夾具、兩個支座及兩組滾輪，兩個運動平臺分別是上運動平臺和下運動平臺，兩個激光位移傳感器分別是上激光位移傳感器和下激光位移傳感器；上臂和下臂上下平行且并列設(shè)置，側(cè)臂和U形滑軌均沿豎向設(shè)置，上臂的一端與側(cè)臂連接，下臂的一端與U形滑軌的外側(cè)壁連接，U形滑軌的兩個內(nèi)側(cè)壁上加工有滑槽，側(cè)臂與滑槽滑動連接，側(cè)臂的一側(cè)立面上沿其高度方向等間距加工有數(shù)個水平齒，側(cè)臂上的水平齒與齒輪嚙合，齒輪設(shè)置在U形滑軌的開口內(nèi)，齒輪與傳動機構(gòu)的從動轉(zhuǎn)動部件均轉(zhuǎn)動安裝在同一輪軸上，輪軸與U形滑軌的兩個內(nèi)側(cè)壁轉(zhuǎn)動連接，傳動機構(gòu)的主動轉(zhuǎn)動部件安裝在驅(qū)動電機的輸出軸上，上臂的下表面固定有上激光位移傳感器，下臂的下表面固定有下激光位移傳感器，兩個激光位移傳感器相對設(shè)置，兩個支座豎向設(shè)置，每個支座上固定一個長臂夾具，兩個長臂夾具相對且與上臂平行設(shè)置，每個支座的下端固定在相應(yīng)的一組滾輪上，導(dǎo)向軌道上沿長度方向設(shè)有導(dǎo)向槽，兩組滾輪沿導(dǎo)向軌道的導(dǎo)向槽做滾動運動，導(dǎo)向軌道與長臂夾具垂直設(shè)置，每組滾輪通過兩個限位機構(gòu)限位，兩個限位機構(gòu)安裝在導(dǎo)向軌道上，導(dǎo)向軌道的下端固定在工作臺面上，側(cè)臂的下端固定在上安裝底座上，上運動平臺的上支架固定在下運動平臺的下安裝底座上，工作臺面上設(shè)有開口槽，下運動平臺設(shè)置在工作臺面的開口槽內(nèi)；上激光位移傳感器和下激光位移傳感器同時向被測板材的上表面和下表面的相對位置發(fā)射激光，上激光位移傳感器到被測板材上表面的距離信息發(fā)送給上放大器，上放大器的輸出端與A/D轉(zhuǎn)換器的第一輸入端相連,下激光位移傳感器到被測板材下表面的距離信息發(fā)送給下放大器，下放大器的輸出端與A/D轉(zhuǎn)換器的第二輸入端相連,A/D轉(zhuǎn)換器的輸出端與分析系統(tǒng)的第一輸入端相連；上步進電機的移動命令輸出端與上驅(qū)動器的輸入端相連，上驅(qū)動器的輸出端與D/A轉(zhuǎn)換器的第一輸入端相連,下步進電機的移動命令輸出端與下驅(qū)動器的輸入端相連，下驅(qū)動器的輸出端與D/A轉(zhuǎn)換器的第二輸入端相連，D/A轉(zhuǎn)換器的輸出端與控制系統(tǒng)的輸入端相連，控制系統(tǒng)的輸出端與分析系統(tǒng)的第二輸入端相連，分析系統(tǒng)的輸出端與計算機的顯示器的輸入端相連，用于顯示被測板材板厚分布情況。本發(fā)明的有益效果是一、設(shè)置微調(diào)裝置可實現(xiàn)上臂和下臂之間平行距離調(diào)節(jié)；二、選取不同量程的激光位移傳感器，實現(xiàn)不同厚度板材分布的連續(xù)測量；三、利用兩個激光位移傳感器的激光對射，被測板材放置在對射區(qū)域內(nèi)，根據(jù)測量被測板材上表面和下表面的距離，計算出被測板材的厚度，被測板材能夠?qū)崿F(xiàn)X、Y兩個方向直線運動，從而獲得板材整個輪廓面內(nèi)的板厚；四、兩個運動平臺均采用步進電機驅(qū)動，平臺運動速度及位移取決于控制信號頻率和脈沖數(shù)，不受負載變化影響，不需要位移傳感器即可反饋回X、Y 方向運動速度及位移，便于后期的數(shù)據(jù)處理與運動的同步性；五、本發(fā)明通過后期數(shù)據(jù)處理，引入激光位移傳感器對射與板材法向不平行時數(shù)據(jù)修正，可實現(xiàn)一定起伏的不平整板材平面板厚分布精確測量；六、本發(fā)明通過計算機的顯示器可以實時顯示板材板厚分布情況。


圖I為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)立體示意圖，顯示的是方案一的整體結(jié)構(gòu)，圖中微調(diào)裝置未表示；圖2為板材的截面圖；圖3為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)立體示意圖，顯示的是方案二的整體結(jié)構(gòu)，圖中微調(diào)裝置未表示；圖4為微調(diào)裝置與側(cè)臂、上臂及下臂裝配的主視圖；圖5為齒輪與側(cè)臂上的水平齒嚙合的局部主視圖；圖6為圖4的A-A剖視圖；圖7為限位機構(gòu)與滾輪組裝配的主視圖；圖8為圖I的俯視圖；圖9為本發(fā)明的原理圖；圖10為圖I的B部放大圖；圖11為圖3的C部放大圖。注圖I和圖3中的X向為與上臂和下臂平行的方向；Y向為與上臂和下臂垂直的方向。
具體實施例方式具體實施方式
一結(jié)合圖I、圖2及圖4至圖10說明，本實施方式的板材板厚的激光測量裝置，所述激光測量裝置包括下臂I、側(cè)臂2、微調(diào)裝置3、上臂4、固定平臺6、工作臺面7、兩個激光位移傳感器5、兩個運動平臺8及四個限位機構(gòu)9 ;微調(diào)裝置3包括驅(qū)動電機3-1、傳動機構(gòu)3-2、齒輪3-3、輪軸3-4及U形滑軌3_5，固定平臺6包括導(dǎo)向軌道6_1、兩個長臂夾具6-2、兩個支座6-3及兩組滾輪6-4，兩個運動平臺8分別是上運動平臺8_1和下運動平臺8-2，兩個激光位移傳感器5分別是上激光位移傳感器5-1和下激光位移傳感器
5-2 ；上臂4和下臂I上下平行且并列設(shè)置，側(cè)臂2和U形滑軌3-5均沿豎向設(shè)置，上臂4的一端與側(cè)臂2連接，下臂I的一端與U形滑軌3-5的外側(cè)壁連接，U形滑軌3-5的兩個內(nèi)側(cè)壁上加工有滑槽，側(cè)臂2與滑槽滑動連接(實現(xiàn)上臂4和下臂I之間平行距離調(diào)節(jié))，側(cè)臂2的一側(cè)立面上沿其高度方向等間距加工有數(shù)個水平齒2-1，側(cè)臂2上的水平齒2-1與齒輪3-3嚙合，齒輪3-3設(shè)置在U形滑軌3-5的開口內(nèi)，齒輪3-3與傳動機構(gòu)3_2的從動轉(zhuǎn)動部件3-2-1均轉(zhuǎn)動安裝在同一輪軸3-4上，輪軸3-4與U形滑軌3-5的兩個內(nèi)側(cè)壁轉(zhuǎn)動連接，傳動機構(gòu)3-2的主動轉(zhuǎn)動部件3-2-2安裝在驅(qū)動電機3-1的輸出軸上，上臂4的下表面固定有上激光位移傳感器5-1,下臂I的下表面固定有下激光位移傳感器5-2,兩個激光位移傳感器5相對設(shè)置,兩個支座6-3豎向設(shè)置,每個支座6-3上固定一個長臂夾具6-2,兩個長臂夾具6-2相對且與上臂4平行設(shè)置(長臂夾具6-2用于夾持被測板材10)，每個支座
6-3的下端固定在相應(yīng)的一組滾輪6-4上，導(dǎo)向軌道6-1上沿長度方向設(shè)有導(dǎo)向槽，兩組滾輪6-4沿導(dǎo)向軌道6-1的導(dǎo)向槽做滾動運動，導(dǎo)向軌道6-1與長臂夾具6-2垂直設(shè)置，每組滾輪6-4通過兩個限位機構(gòu)9限位(使得滾輪6-4停留在特定位置，從而實現(xiàn)了不同長度被測板材10的固定)，兩個限位機構(gòu)9安裝在導(dǎo)向軌道6-1上，側(cè)臂2的下端固定在工作臺面7上，導(dǎo)向軌道6-1固定在上運動平臺8-1的上安裝底座8-1-1上，上運動平臺8-1的上支架8-1-2固定在下運動平臺8-2的下安裝底座8-2-1上，工作臺面7上設(shè)有開口槽7-1，下運動平臺8-2設(shè)置在工作臺面7的開口槽7-1內(nèi)；上激光位移傳感器5-1和下激光位移傳感器5-2同時向被測板材10的上表面和下表面的相對位置發(fā)射激光,上激光位移傳感器5-1到被測板材10上表面的距離信息發(fā)送給上放大器12,上放大器12的輸出端與A/D轉(zhuǎn)換器13的第一輸入端相連,下激光位移傳感器5-2到被測板材10下表面的距離信息發(fā)送給下放大器14，下放大器14的輸出端與A/D轉(zhuǎn)換器13的第二輸入端相連，A/D轉(zhuǎn)換器13的輸出端與分析系統(tǒng)15的第一輸入端相連；上步進電機8-1-5的移動命令輸出端與上驅(qū)動器16的輸入端相連，上驅(qū)動器的輸出端與D/A轉(zhuǎn)換器17的第一輸入端相連，下步進電機8-2-5的移動命令輸出端與下驅(qū)動器18的輸入端相連，下驅(qū)動器18的輸出端與D/A轉(zhuǎn)換器17的第二輸入端相連，D/A轉(zhuǎn)換器17的輸出端與控制系統(tǒng)19的輸入端相連，控制系統(tǒng)19的輸出端與分析系統(tǒng)15的第二輸入端相連，分析系統(tǒng)15的輸出端與計算機的顯示器20的輸入端相連，用于顯示被測板材10板厚分布情況。控制系統(tǒng)19的輸出命令最終控制的是支架6-3移動的位置。傳動機構(gòu)3-2為帶傳動機構(gòu)或鏈傳動機構(gòu),從動轉(zhuǎn)動部件3-2-1為從動帶輪或從動鏈輪，主動轉(zhuǎn)動機構(gòu)3-2-2為主動帶輪或主動鏈輪。
具體實施方式
二 結(jié)合圖I說明，本實施方式所述上運動平臺8-1包括上安裝底座8-1-1、上支架8_1_2、上滾珠絲桿8_1_3、上聯(lián)軸器8_1_4及上步進電機8_1_5 ；上安裝底座8-1-1設(shè)置在上支架8-1-2上，上安裝底座8-1-1與上滾珠絲桿8-1-3連接，上步進電機8-1-5的轉(zhuǎn)軸通過上聯(lián)軸器8-1-4與上滾珠絲桿8-1-3連接，由上步進電機8-1-5驅(qū)動上安裝底座8-1-1在上支架8-1-2上滑動，下運動平臺8-2包括下安裝底座8-2-1、下支架8-2-2、下滾珠絲桿8-2-3、下聯(lián)軸器8_2_4及下步進電機8_2_5，上支架8-1-2固定在下安裝底座8-2-1上，下安裝底座8-2-1設(shè)置在下支架8-2-2上，下安裝底座
8-2-1與下滾珠絲桿8-2-3連接，下步進電機8-2-5的轉(zhuǎn)軸通過下聯(lián)軸器8_2_4與下滾珠絲桿8-2-3連接，由下步進電機8-2-5驅(qū)動下安裝底座8-2-1在下支架8_2_2上滑動。其它與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
三結(jié)合圖I說明，本實施方式的上臂4和下臂I上分別沿各自的長度方向設(shè)有刻度線11 (可實現(xiàn)激光位移傳感器5的準確定位)。其它與具體實施方式
一或二相同。
具體實施方式
四結(jié)合圖7說明，本實施方式的每個限位機構(gòu)9包括鎖緊柱9-1和 壓板9-2，壓板9-2上設(shè)有安裝孔，鎖緊柱9-1的上端固定穿設(shè)出壓板9-2的安裝孔，鎖緊柱
9-1的下端置于導(dǎo)向軌道6-1的導(dǎo)向槽內(nèi)，每組滾輪6-4與兩個鎖緊柱9-1螺紋連接。其它與具體實施方式
二相同。方案一的工作過程是下運動平臺8-2可以帶動上運動平臺8-1可以沿X向運動，上運動平臺8-1可以帶動固定平臺6沿Y向運動。被測板材10位置的調(diào)整靠兩組滾輪6-4在導(dǎo)向軌道6-1內(nèi)滾動實現(xiàn)(參見圖I)。
具體實施方式
五結(jié)合圖3至圖9及圖11說明，本實施方式所述激光測量裝置包括下臂I、側(cè)臂2、微調(diào)裝置3、上臂4、固定平臺6、工作臺面7、兩個激光位移傳感器5、兩個運動平臺8及四個限位機構(gòu)9 ；微調(diào)裝置3包括驅(qū)動電機3-1、傳動機構(gòu)3-2、齒輪3_3、輪軸3_4及U形滑軌3_5，固定平臺包括導(dǎo)向軌道6-1、兩個長臂夾具6-2、兩個支座6-3及兩組滾輪6-4，兩個運動平臺8分別是上運動平臺8-1和下運動平臺8-2，兩個激光位移傳感器5分別是上激光位移傳感器5-1和下激光位移傳感器5-2 ;上臂4和下臂I上下平行且并列設(shè)置，側(cè)臂2和U形滑軌3-5均沿豎向設(shè)置，上臂4的一端與側(cè)臂2連接，下臂I的一端與U形滑軌3-5的外側(cè)壁連接，U形滑軌3-5的兩個內(nèi)側(cè)壁上加工有滑槽，側(cè)臂2與滑槽滑動連接(實現(xiàn)上臂4和下臂I之間平行距離調(diào)節(jié))，側(cè)臂2的一側(cè)立面上沿其高度方向等間距加工有數(shù)個水平齒2-1，側(cè)臂2上的水平齒2-1與齒輪3-3嚙合，齒輪3-3設(shè)置在U形滑軌3-5的開口內(nèi)，齒輪3_3 與傳動機構(gòu)3-2的從動轉(zhuǎn)動部件3-2-1均轉(zhuǎn)動安裝在同一輪軸上，輪軸3-4與U形滑軌3-5的兩個內(nèi)側(cè)壁轉(zhuǎn)動連接，傳動機構(gòu)3-2的主動轉(zhuǎn)動部件3-2-2安裝在驅(qū)動電機3-1的輸出軸上，上臂4的下表面固定有上激光位移傳感器5-1，下臂I的下表面固定有下激光位移傳感器5-2,兩個激光位移傳感器5相對設(shè)置,兩個支座6-3豎向設(shè)置,每個支座6-3上固定一個長臂夾具6-2，兩個長臂夾具6-2相對且與上臂4平行設(shè)置(長臂夾具6-2用于夾持被測板材10)，每個支座6-3的下端固定在相應(yīng)的一組滾輪6-4上，導(dǎo)向軌道6-1上沿長度方向設(shè)有導(dǎo)向槽，兩組滾輪8沿導(dǎo)向軌道6-1的導(dǎo)向槽做滾動運動，導(dǎo)向軌道6-1與長臂夾具6-2垂直設(shè)置，每組滾輪6-4通過兩個限位機構(gòu)9限位(使得滾輪6-4停留在特定位置，從而實現(xiàn)了不同長度被測板材10的固定)，兩個限位機構(gòu)9安裝在導(dǎo)向軌道6-1上，導(dǎo)向軌道
6-1的下端固定在工作臺面7上，側(cè)臂2的下端固定在上安裝底座8-1-1上，上運動平臺8-1的上支架8-1-2固定在下運動平臺8-2的下安裝底座8-2-1上，工作臺面7上設(shè)有開口槽
7-1，下運動平臺8-2設(shè)置在工作臺面7的開口槽7-1內(nèi)；上激光位移傳感器5-1和下激光位移傳感器5-2同時向被測板材10的上表面和下表面的相對位置發(fā)射激光,上激光位移傳感器5-1到被測板材10上表面的距離信息發(fā)送給上放大器12,上放大器12的輸出端與A/D轉(zhuǎn)換器13的第一輸入端相連,下激光位移傳感器5-2到被測板材10下表面的距離信息發(fā)送給下放大器14，下放大器14的輸出端與A/D轉(zhuǎn)換器13的第二輸入端相連，A/D轉(zhuǎn)換器13的輸出端與分析系統(tǒng)15的第一輸入端相連；上步進電機8-1-5的移動命令輸出端與上驅(qū)動器15的輸入端相連，上驅(qū)動器16的輸出端與D/A轉(zhuǎn)換器17的第一輸入端相連，下步進電機8-2-5的移動命令輸出端與下驅(qū)動器18的輸入端相連，下驅(qū)動器18的輸出端與D/A轉(zhuǎn)換器17的第二輸入端相連,D/A轉(zhuǎn)換器17的輸出端與控制系統(tǒng)19的輸入端相連，控制系統(tǒng)19的輸出端與分析系統(tǒng)15的第二輸入端相連，分析系統(tǒng)15的輸出端與計算機的顯示器20的輸入端相連，用于顯示被測板材10板厚分布情況?？刂葡到y(tǒng)19的輸出命令最終控制的是側(cè)臂的移動位置。傳動機構(gòu)3-2為帶傳動機構(gòu)或鏈傳動機構(gòu),從動轉(zhuǎn)動部件3-2-1為從動帶輪或從動鏈輪，主動轉(zhuǎn)動機構(gòu)3-2-2為主動帶輪或主動鏈輪。
具體實施方式
六結(jié)合圖3說明，本實施方式所述上運動平臺8-1包括上安裝底座8-1-1、上支架8_1_2、上滾珠絲桿8_1_3、上聯(lián)軸器8_1_4及上步進電機8_1_5 ；上安裝底座8-1-1設(shè)置在上支架8-1-2上，上安裝底座8-1-1與上滾珠絲桿8_1_3連接，上步進電機8-1-5的轉(zhuǎn)軸通過上聯(lián)軸器8-1-4與上滾珠絲桿8-1-3連接，由上步進電機8-1-5驅(qū)動上安裝底座8-1-1在上支架8-1-2上滑動，所述下運動平臺8-2包括下安裝底座8-2-1、下支架8-2-2、下滾珠絲桿8-2-3、下聯(lián)軸器8_2_4及下步進電機8_2_5，上支架8-1-2固定在下安裝底座8-2-1上，下安裝底座8-2-1設(shè)置在下支架8-2-2上，下安裝底座
8-2-1與下滾珠絲桿8-2-3連接，下步進電機8-2-5的轉(zhuǎn)軸通過下聯(lián)軸器8_2_4與下滾珠絲桿8-2-3連接，由下步進電機8-2-5驅(qū)動下安裝底座8-2-1在下支架8_2_2上滑動。其它與具體實施方式
五相同。
具體實施方式
七結(jié)合圖3說明，本實施方式的上臂4和下臂I上分別沿各自的長 度方向設(shè)有刻度線11 (可實現(xiàn)激光位移傳感器5的準確定位)。其它與具體實施方式
五或六相同。
具體實施方式
八結(jié)合圖7說明，本實施方式的每個限位機構(gòu)9包括鎖緊柱9-1和壓板9-2，壓板9-2上設(shè)有安裝孔，鎖緊柱9-1的上端固定穿設(shè)出壓板9-2的安裝孔，鎖緊柱9-1的下端置于導(dǎo)向軌道6-1的導(dǎo)向槽內(nèi)，每組滾輪6-4與兩個鎖緊柱9-1螺紋連/接。其它與具體實施方式
五相同。方案二的工作過程下運動平臺8-2可以帶動上運動平臺8-1可以沿X向運動，上運動平臺8-1可以帶動側(cè)臂2沿Y向運動，從而帶動兩個激光位移傳感器5沿Y向運動。被測板材10位置的調(diào)整靠兩組滾輪6-4在導(dǎo)向軌道6-1內(nèi)滾動實現(xiàn)(參見圖3)。本發(fā)明中，將被測板材10夾持在長臂夾具6上，保持被測板材10與工作臺面7平行，且位于激光對射區(qū)域，所述激光對射區(qū)域的長度為10mm-50mm,可測厚度為0. l_40mm(請校對)的板材，測量精度為0. Olmm ;上臂4和下臂I之間的距離可調(diào)范圍是100-300mm。采用兩個步進電機14作為驅(qū)動單元，帶動兩個安裝底座10做直線運動，實現(xiàn)被測板材沿X、Y向往復(fù)直線運動，運動速度小于等于20mm/s，可移動距離小于等于500mm。采用計算機為上位機，通過A/D轉(zhuǎn)換器，采集激光位移信號，計算被測板材板厚，通過記錄脈沖信號頻率、脈沖數(shù)以及步進電機步距角，反饋X、Y向運動速度及位移，獲得被測板材輪廓平面內(nèi)板厚分布。
具體實施方式
九如圖2所示，一定起伏的不平整被測板材10水平設(shè)置并通過兩個長臂夾具6夾持，激光對射光束方向與被測板材10各點法向不平行，引起所測壁厚值偏大。在后期數(shù)據(jù)處理時，采用數(shù)據(jù)修正獲得準確的壁厚值。圖2中，X代表實際厚度，h代表測量厚度，dl表示的是上激光位移傳感器測得的實際距離差值，d2表示的是下激光位移傳感器測得的實際距離差值，I為被測板材移動步距，移動步距較小時，移動步距對應(yīng)兩測試點之間連線近視為當前點切線，切線與水平方向夾角為0，以測量厚度h的中心點0為厚度測量表示點，
_d, + dr,O = arctan —--
2/則有
權(quán)利要求
1.一種板材板厚的激光測量裝置，其特征在于所述激光測量裝置包括下臂(I)、側(cè)臂(2)、微調(diào)裝置(3)、上臂(4)、固定平臺(6)、工作臺面(7)、兩個激光位移傳感器(5)、兩個運動平臺(8)及四個限位機構(gòu)(9);微調(diào)裝置(3)包括驅(qū)動電機(3-1)、傳動機構(gòu)(3-2)、齒輪(3-3)、輪軸(3-4)及U形滑軌(3-5)，固定平臺(6)包括導(dǎo)向軌道(6-1)、兩個長臂夾具(6-2),兩個支座(6-3)及兩組滾輪(6-4)，兩個運動平臺(8)分別是上運動平臺(8_1)和下運動平臺(8-2 )，兩個激光位移傳感器(5 )分別是上激光位移傳感器(5-1)和下激光位移傳感器(5-2)； 上臂(4)和下臂(I)上下平行且并列設(shè)置，側(cè)臂(2)和U形滑軌(3-5)均沿豎向設(shè)置，上臂(4)的一端與側(cè)臂(2)連接，下臂(I)的一端與U形滑軌(3-5)的外側(cè)壁連接，U形滑軌(3-5)的兩個內(nèi)側(cè)壁上加工有滑槽，側(cè)臂(2)與滑槽滑動連接，側(cè)臂(2)的一側(cè)立面上沿其高度方向等間距加工有數(shù)個水平齒(2-1)，側(cè)臂(2)上的水平齒(2-1)與齒輪(3-3)嚙合，齒輪(3-3)設(shè)置在U形滑軌(3-5)的開口內(nèi)，齒輪(3-3)與傳動機構(gòu)(3-2)的從動轉(zhuǎn)動部件(3-2-1)均轉(zhuǎn)動安裝在同一輪軸(3-4)上，輪軸(3-4)與U形滑軌(3-5)的兩個內(nèi)側(cè)壁轉(zhuǎn)動連接，傳動機構(gòu)(3-2)的主動轉(zhuǎn)動部件(3-2-2)安裝在驅(qū)動電機(3-1)的輸出軸上，上臂(4)的下表面固定有上激光位移傳感器(5-1),下臂(I)的下表面固定有下激光位移傳感器(5-2),兩個激光位移傳感器(5)相對設(shè)置,兩個支座(6-3)豎向設(shè)置,每個支座(6-3)上固定一個長臂夾具(6-2)，兩個長臂夾具(6-2)相對且與上臂(4)平行設(shè)置，每個支座(6-3)的下端固定在相應(yīng)的一組滾輪(6-4)上，導(dǎo)向軌道(6-1)上沿長度方向設(shè)有導(dǎo)向槽，兩組滾輪(6-4)沿導(dǎo)向軌道(6-1)的導(dǎo)向槽做滾動運動，導(dǎo)向軌道(6-1)與長臂夾具(6-2)垂直設(shè)置，每組滾輪(6-4 )通過兩個限位機構(gòu)(9 )限位，兩個限位機構(gòu)(9 )安裝在導(dǎo)向軌道(6-1)上，側(cè)臂(2)的下端固定在工作臺面(7)上，導(dǎo)向軌道(6-1)固定在上運動平臺(8-1)的上安裝底座(8-1-1)上，上運動平臺(8-1)的上支架(8-1-2)固定在下運動平臺(8-2)的下安裝底座(8-2-1)上，工作臺面(7)上設(shè)有開口槽(7-1)，下運動平臺(8-2)設(shè)置在工作臺面7的開口槽(7-1)內(nèi)，上激光位移傳感器(5-1)和下激光位移傳感器(5-2)同時向被測板材(10)的上表面和下表面的相對位置發(fā)射激光，上激光位移傳感器(5-1)到被測板材(10)上表面的距離信息發(fā)送給上放大器(12),上放大器(12的輸出端與A/D轉(zhuǎn)換器(13)的第一輸入端相連，下激光位移傳感器(5-2)到被測板材(10)下表面的距離信息發(fā)送給下放大器(14)，下放大器(14)的輸出端與A/D轉(zhuǎn)換器(13)的第二輸入端相連，A/D轉(zhuǎn)換器(13)的輸出端與分析系統(tǒng)(15)的第一輸入端相連； 上步進電機(8-1-5)的移動命令輸出端與上驅(qū)動器(16)的輸入端相連，上驅(qū)動器的輸出端與D/A轉(zhuǎn)換器(17)的第一輸入端相連，下步進電機(8-2-5)的移動命令輸出端與下驅(qū)動器(18)的輸入端相連，下驅(qū)動器(18)的輸出端與D/A轉(zhuǎn)換器(17)的I第二輸入端相連，D/A轉(zhuǎn)換器(17)的輸出端與控制系統(tǒng)(19)的輸入端相連，控制系統(tǒng)(19)的輸出端與分析系統(tǒng)(15)的第二輸入端相連，分析系統(tǒng)(15)的輸出端與計算機的顯示器(20)的輸入端相連，用于顯示被測板材(10)板厚分布情況。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述板材板厚的激光測量裝置，其特征在于所述上運動平臺(8-1)包括上安裝底座(8-1-1)、上支架(8-1-2)、上滾珠絲桿(8-1-3)、上聯(lián)軸器(8-1-4)及上步進電機(8-1-5)； 上安裝底座(8-1-1)設(shè)置在上支架(8-1-2)上，上安裝底座(8-1-1)與上滾珠絲桿(8-1-3)連接，上步進電機(8-1-5)的轉(zhuǎn)軸通過上聯(lián)軸器(8-1-4)與上滾珠絲桿(8_1_3)連接，由上步進電機(8-1-5)驅(qū)動上安裝底座(8-1-1)在上支架(8-1-2)上滑動，所述下運動平臺(8-2)包括下安裝底座(8-2-1)、下支架(8-2-2)、下滾珠絲桿(8-2-3)、下聯(lián)軸器(8-2-4)及下步進電機(8-2-5)，上支架(8-1-2)固定在下安裝底座(8_2_1)上，下安裝底座(8-2-1)設(shè)置在下支架(8-2-2)上，下安裝底座(8-2-1)與下滾珠絲桿(8_2_3)連接，下步進電機(8-2-5)的轉(zhuǎn)軸通過下聯(lián)軸器(8-2-4)與下滾珠絲桿(8-2-3)連接，由下步進電機(8-2-5 )驅(qū)動下安裝底座(8-2-1)在下支架(8-2-2 )上滑動。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述板材板厚的激光測量裝置，其特征在于上臂(4)和下臂(1)上分別沿各自的長度方向設(shè)有刻度線(11)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述板材板厚的激光測量裝置，其特征在于每個限位機構(gòu)(9)包括鎖緊柱(9-1)和壓板(9-2)，壓板(9-2)上設(shè)有安裝孔，鎖緊柱(9-1)的上端固定穿設(shè)出壓板(9-2)的安裝孔，鎖緊柱(9-1)的下端置于導(dǎo)向軌道(6-1)的導(dǎo)向槽內(nèi)，每組滾輪(6-4)與兩個鎖緊柱(9-1)螺紋連接。
5.一種板材板厚的激光測量裝置，其特征在于所述激光測量裝置包括下臂(I)、側(cè)臂(2)、微調(diào)裝置(3)、上臂(4)、固定平臺(6)、工作臺面(7)、兩個激光位移傳感器(5)、兩個運動平臺(8 )及四個限位機構(gòu)(9 );微調(diào)裝置(3 )包括驅(qū)動電機(3-1)、傳動機構(gòu)(3-2 )、齒輪(3-3)、輪軸(3-4)及U形滑軌(3-5)，固定平臺包括導(dǎo)向軌道(6-1)、兩個長臂夾具(6-2)、兩個支座(6-3)及兩組滾輪(6-4)，兩個運動平臺(8)分別是上運動平臺(8-1)和下運動平臺(8-2)，兩個激光位移傳感器(5)分別是上激光位移傳感器(5-1)和下激光位移傳感器(5-2)； 上臂(4)和下臂(I)上下平行且并列設(shè)置，側(cè)臂(2)和U形滑軌(3-5)均沿豎向設(shè)置，上臂(4)的一端與側(cè)臂(2)連接，下臂(I)的一端與U形滑軌(3-5)的外側(cè)壁連接，U形滑軌(3-5)的兩個內(nèi)側(cè)壁上加工有滑槽，側(cè)臂(2)與滑槽滑動連接，側(cè)臂(2)的一側(cè)立面上沿其高度方向等間距加工有數(shù)個水平齒(2-1)，側(cè)臂(2)上的水平齒(2-1)與齒輪(3-3)嚙合，齒輪(3-3)設(shè)置在U形滑軌(3-5)的開口內(nèi)，齒輪(3-3)與傳動機構(gòu)(3-2)的從動轉(zhuǎn)動部件(3-2-1)均轉(zhuǎn)動安裝在同一輪軸上，輪軸(3-4)與U形滑軌(3-5)的兩個內(nèi)側(cè)壁轉(zhuǎn)動連接，傳動機構(gòu)(3-2)的主動轉(zhuǎn)動部件(3-2-2)安裝在驅(qū)動電機(3-1)的輸出軸上，上臂(4)的下表面固定有上激光位移傳感器(5-1),下臂(I)的下表面固定有下激光位移傳感器(5-2),兩個激光位移傳感器(5)相對設(shè)置,兩個支座(6-3)豎向設(shè)置,每個支座(6-3)上固定一個長臂夾具(6-2)，兩個長臂夾具(6-2)相對且與上臂(4)平行設(shè)置，每個支座(6-3)的下端固定在相應(yīng)的一組滾輪(6-4)上，導(dǎo)向軌道(6-1)上沿長度方向設(shè)有導(dǎo)向槽，兩組滾輪(8)沿導(dǎo)向軌道(6-1)的導(dǎo)向槽做滾動運動，導(dǎo)向軌道(6-1)與長臂夾具(6-2)垂直設(shè)置，每組滾輪(6-4)通過兩個限位機構(gòu)(9)限位，兩個限位機構(gòu)(9)安裝在導(dǎo)向軌道(6-1)上，導(dǎo)向軌道(6-1)的下端固定在工作臺面(7)上，側(cè)臂(2)的下端固定在上安裝底座(8-1-1)上，上運動平臺(8-1)的上支架(8-1-2)固定在下運動平臺(8-2)的下安裝底座(8-2-1)上，工作臺面(7)上設(shè)有開口槽(7-1)，下運動平臺(8-2)設(shè)置在工作臺面7的開口槽(7-1)內(nèi)； 上激光位移傳感器(5-1)和下激光位移傳感器(5-2)同時向被測板材(10)的上表面和下表面的相對位置發(fā)射激光，上激光位移傳感器(5-1)到被測板材(10)上表面的距離信息發(fā)送給上放大器(12),上放大器(12)的輸出端與A/D轉(zhuǎn)換器(13)的第一輸入端相連,下激光位移傳感器(5-2)到被測板材(10)下表面的距離信息發(fā)送給下放大器(14)，下放大器(14)的輸出端與A/D轉(zhuǎn)換器(13)的第二輸入端相連,A/D轉(zhuǎn)換器(13)的輸出端與分析系統(tǒng)(15)的第一輸入端相連；上步進電機(8-1-5)的移動命令輸出端與上驅(qū)動器(15)的輸入端相連，上驅(qū)動器(16)的輸出端與D/A轉(zhuǎn)換器(17)的第一輸入端相連，下步進電機(8-2-5)的移動命令輸出端與下驅(qū)動器(18)的輸入端相連，下驅(qū)動器(18)的輸出端與D/A轉(zhuǎn)換器(17)的第二輸入端相連，D/A轉(zhuǎn)換器(17)的輸出端與控制系統(tǒng)(19)的輸入端相連,控制系統(tǒng)(19)的輸出端與分析系統(tǒng)(15)的第二輸入端相連,分析系統(tǒng)(15)的輸出端與計算機的顯示器(20)的輸入端相連，用于顯示被測板材(10)板厚分布情況。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述板材板厚的激光測量裝置，其特征在于所述上運動平臺(8-1)包括上安裝底座(8-1-1)、上支架(8-1-2)、上滾珠絲桿(8-1-3)、上聯(lián)軸器(8-1-4)及上步進電機(8-1-5)； 上安裝底座(8-1-10設(shè)置在上支架(8-1-2)上，上安裝底座(8-1-1)與上滾珠絲桿(8-1-3)連接，上步進電機(8-1-5)的轉(zhuǎn)軸通過上聯(lián)軸器(8-1-4)與上滾珠絲桿(8_1_3)連接，由上步進電機(8-1-5)驅(qū)動上安裝底座(8-1-1)在上支架(8-1-2)上滑動，所述下運動平臺(8-2)包括下安裝底座(8-2-1)、下支架(8-2-2)、下滾珠絲桿(8-2-3)、下聯(lián)軸器(8-2-4)及下步進電機(8-2-5)，上支架(8-1-2)固定在下安裝底座(8_2_1)上，下安裝底座(8-2-1)設(shè)置在下支架(8-2-2 )上，下安裝底座(8-2-1)與下滾珠絲桿(8-2-3 )連接，下步進電機(8-2-5)的轉(zhuǎn)軸通過下聯(lián)軸器(8-2-4)與下滾珠絲桿(8-2-3 )連接，由下步進電機(8-2-5 )驅(qū)動下安裝底座(8-2-1)在下支架(8-2-2 )上滑動。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述板材板厚的激光測量裝置，其特征在于上臂(4)和下臂(I)上分別沿各自的長度方向設(shè)有刻度線(11)。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述板材板厚的激光測量裝置，其特征在于每個限位機構(gòu)(9)包括鎖緊柱(9-1)和壓板(9-2)，壓板(9-2)上設(shè)有安裝孔，鎖緊柱(9-1)的上端固定穿設(shè)出壓板(9-2)的安裝孔，鎖緊柱(9-1)的下端置于導(dǎo)向軌道(6-1)的導(dǎo)向槽內(nèi)，每組滾輪(6-4)與兩個鎖緊柱(9-1)螺紋連接。
全文摘要
板材板厚的激光測量裝置，它涉及一種激光測量裝置。以解決采用現(xiàn)有激光測厚方法無法實現(xiàn)對板材板厚進行連續(xù)測量問題。方案一上、下臂平行且并列設(shè)置，上臂與側(cè)臂連接，下臂與U形滑軌的外側(cè)壁連接，側(cè)臂與滑槽滑動連接，側(cè)臂上的水平齒與齒輪嚙合，上、下臂上固定有上、下激光位移傳感器，支座上固定長臂夾具，支座固定在一組滾輪上，兩組滾輪沿導(dǎo)向軌道的導(dǎo)向槽做滾動運動，每組滾輪通過兩個限位機構(gòu)限位，側(cè)臂固定在工作臺面上，導(dǎo)向軌道固定在上運動平臺的上安裝底座上，上運動平臺的上支架固定在下運動平臺的下安裝底座上，下運動平臺設(shè)置在工作臺面內(nèi)；二與一區(qū)別，側(cè)臂固定在上運動平臺的上安裝底座上。本發(fā)明用于連續(xù)測量板材板厚。
文檔編號G01B11/06GK102706286SQ20121020940
公開日2012年10月3日 申請日期2012年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月25日
發(fā)明者何祝斌, 凡曉波, 劉睿, 劉霞靚, 張一博, 張子豪, 薛剛, 黃怡晨 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)