狹小內(nèi)腔幾何尺寸檢測系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種檢測系統(tǒng)，具體涉及一種狹小內(nèi)腔幾何尺寸檢測系統(tǒng)。它包括外導(dǎo)軌、內(nèi)導(dǎo)軌，內(nèi)導(dǎo)軌上滑塊，滑塊上激光傳感器和超聲波測厚儀，外導(dǎo)軌上設(shè)有滑塊，滑塊上設(shè)有激光傳感器和超聲波測厚儀，外導(dǎo)軌與內(nèi)導(dǎo)軌行走軌跡都與待測狹小內(nèi)腔體的內(nèi)外圓弧面同圓心，并在導(dǎo)軌內(nèi)設(shè)置有用于定位的凹槽，在外導(dǎo)軌與內(nèi)導(dǎo)軌之間設(shè)置有標(biāo)定基準(zhǔn)，標(biāo)定基準(zhǔn)的外側(cè)圓弧面和內(nèi)側(cè)圓弧面同心，外導(dǎo)軌與內(nèi)導(dǎo)軌固定在支架上。其優(yōu)點(diǎn)是，能夠?qū)崿F(xiàn)測距和測厚的連續(xù)測量和自動(dòng)采集、處理、計(jì)算與存儲，然后自動(dòng)換算獲得需要的內(nèi)腔尺寸，過程中最大程度減少了人為參與，提高了測量的準(zhǔn)確性和可靠性，檢測效率大幅提升。
【專利說明】狹小內(nèi)腔幾何尺寸檢測系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種狹小內(nèi)腔幾何尺寸檢測系統(tǒng)，具體涉及一種基于超聲波測厚儀和激光測距儀的狹小內(nèi)腔幾何尺寸檢測系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在工業(yè)【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是航空航天產(chǎn)品領(lǐng)域，有很多具有狹小內(nèi)腔的鑄件需要在機(jī)械加工前、熱處理后或其它工藝流程中對狹小內(nèi)腔的幾何尺寸進(jìn)行檢測，以剔除不合格產(chǎn)品。典型應(yīng)用如薄壁狹小內(nèi)腔的油箱類鑄件，該類油箱鑄件通常體積大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而內(nèi)腔又相對狹小，對內(nèi)腔幾何尺寸進(jìn)行直接測量幾乎不可能，只能采用間接測量方式，準(zhǔn)確測量其內(nèi)腔內(nèi)外壁半徑非常繁瑣。目前的測量方法是采用專用工裝裝置，內(nèi)外壁劃線進(jìn)行網(wǎng)格定位，取點(diǎn)近百個(gè)，內(nèi)外壁半徑采用數(shù)顯千分表間接測量并手工換算得出，對應(yīng)點(diǎn)的壁厚用超聲波測厚儀測量，人工操作、抄表記錄，最后用兩組數(shù)據(jù)再計(jì)算得到內(nèi)腔的內(nèi)外壁半徑。顯然，這種測量方法存在以下幾個(gè)方面的弊端:第一，由于全過程都是人工操作、記錄和計(jì)算，勞動(dòng)量大、且極易出錯(cuò)。第二，整個(gè)測量過程中，需要多人配合完成，工作效率低、成本較高。第三，測量數(shù)據(jù)多，由于都是手工記錄，處理分析困難，尤其在需要對大批量鑄件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析時(shí)，這種測量方法很難滿足要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型的目的是提供一種狹小內(nèi)腔幾何尺寸檢測系統(tǒng)，它能夠?qū)崿F(xiàn)快速而有效地測量狹小內(nèi)腔的幾何尺寸，降低操作人員勞動(dòng)強(qiáng)度、提高檢測效率。
[0004]本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的，狹小內(nèi)腔幾何尺寸檢測系統(tǒng)它包括外導(dǎo)軌、內(nèi)導(dǎo)軌，內(nèi)導(dǎo)軌上設(shè)有第二個(gè)滑塊和第四個(gè)滑塊，第二個(gè)滑塊上設(shè)有第二個(gè)激光傳感器，第四個(gè)滑塊上設(shè)有第二個(gè)超聲波測厚儀，外導(dǎo)軌上設(shè)有第一個(gè)滑塊和第三個(gè)滑塊，第一個(gè)滑塊上設(shè)有第一個(gè)激光傳感器，第三個(gè)滑塊上設(shè)有第一個(gè)超聲波測厚儀，外導(dǎo)軌與內(nèi)導(dǎo)軌行走軌跡都與待測狹小內(nèi)腔體的內(nèi)外圓弧面同圓心，并在導(dǎo)軌內(nèi)設(shè)置有用于定位的凹槽，在外導(dǎo)軌與內(nèi)導(dǎo)軌之間設(shè)置有標(biāo)定基準(zhǔn)，標(biāo)定基準(zhǔn)的外側(cè)圓弧面和內(nèi)側(cè)圓弧面同心，外導(dǎo)軌與內(nèi)導(dǎo)軌固定在支架上。
[0005]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是，能夠?qū)崿F(xiàn)測距和測厚的連續(xù)測量和自動(dòng)采集、處理、計(jì)算與存儲，然后自動(dòng)換算獲得需要的內(nèi)腔尺寸，過程中最大程度減少了人為參與，提高了測量的準(zhǔn)確性和可靠性，檢測效率大幅提升。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0006]圖1是本實(shí)用新型所提供的狹小內(nèi)腔幾何尺寸檢測系統(tǒng)示意圖；
[0007]圖2是具有狹小內(nèi)腔的待測對象不意圖；
[0008]圖中，110外導(dǎo)軌，120內(nèi)導(dǎo)軌，130標(biāo)定基準(zhǔn)，140A第一個(gè)激光傳感器，140B第二個(gè)激光傳感器，141A第一個(gè)滑塊，141B第二個(gè)滑塊，150A第一個(gè)超聲波測厚儀，150B第二個(gè)超聲波測厚儀，151A第三個(gè)滑塊，151B第四個(gè)滑塊。
【具體實(shí)施方式】
[0009]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)介紹:
[0010]狹小內(nèi)腔幾何尺寸檢測系統(tǒng)包括用來固定待檢產(chǎn)品和傳感器的工裝、兩個(gè)激光傳感器、超聲波測厚儀、腳踏開關(guān)、數(shù)據(jù)采集卡、工控計(jì)算機(jī)。
[0011]其中，兩個(gè)激光傳感器用于測距，安裝在工裝上，并與工控計(jì)算機(jī)相連，通過腳踏開關(guān)控制，能夠?qū)崟r(shí)間接測量各檢測點(diǎn)的半徑并把半徑值傳送給工控計(jì)算機(jī)。
[0012]超聲波測厚儀由控制器、探頭和數(shù)據(jù)線組成，通過串口直接與工控計(jì)算機(jī)相連，能夠?qū)崟r(shí)測量各檢測點(diǎn)的厚度并把厚度值傳送給工控計(jì)算機(jī)。
[0013]數(shù)據(jù)采集卡是基于PCI總線的，可直接插在工控計(jì)算機(jī)任一 PCI插槽中，用于腳踏開關(guān)的信號采集和蜂鳴器的驅(qū)動(dòng)。
[0014]如圖1所示，狹小內(nèi)腔幾何尺寸檢測系統(tǒng)主要包括外導(dǎo)軌110，內(nèi)導(dǎo)軌120，內(nèi)導(dǎo)軌120上安裝有第二個(gè)滑塊141B和第四個(gè)滑塊151B，第二個(gè)滑塊141B上固定有第二個(gè)激光傳感器140B，第四個(gè)滑塊151B上固定有第二個(gè)超聲波測厚儀150B，外導(dǎo)軌110上安裝有第一個(gè)滑塊141A和第三個(gè)滑塊151A，第一個(gè)滑塊141A上固定有第一個(gè)激光傳感器140A，第三個(gè)滑塊151A上固定有150A第一個(gè)超聲波測厚儀，外導(dǎo)軌110與內(nèi)導(dǎo)軌120行走軌跡都與待測狹小內(nèi)腔體的內(nèi)外圓弧面同圓心，并在導(dǎo)軌內(nèi)設(shè)置有用于定位的凹槽，在外導(dǎo)軌110與內(nèi)導(dǎo)軌120之間設(shè)置有標(biāo)定基準(zhǔn)130，標(biāo)定基準(zhǔn)130的外側(cè)圓弧面和內(nèi)側(cè)圓弧面同心，夕卜導(dǎo)軌110與內(nèi)導(dǎo)軌120固定在支架上。
[0015]標(biāo)定基準(zhǔn)130、激光傳感器140AU40B，安裝在導(dǎo)軌上用于固定激光傳感器的滑塊141AU41B，超聲波測厚儀150AU50B，安裝在導(dǎo)軌上用于固定超聲波測厚儀探頭的滑塊151AU51B。其中，內(nèi)外導(dǎo)軌行走軌跡都與待測狹小內(nèi)腔體的內(nèi)外圓弧面同圓心，并在導(dǎo)軌內(nèi)設(shè)置有用于定位的凹槽。標(biāo)定基準(zhǔn)130是高精度加工的，外側(cè)圓弧面和內(nèi)側(cè)圓弧面同心且有精確半徑值，分別記為RO和r0。在圖1中沒有示出用于安裝固定待測對象(圖2所示)的工裝部分，該部分與原有系統(tǒng)一致。
[0016]本實(shí)用新型的實(shí)用方法如下:進(jìn)行狹小內(nèi)腔幾何尺寸檢測時(shí)，分以下幾個(gè)步驟完成:第一步，把待測對象(圖2所示)安裝固定在工裝上。第二步，滑塊141A沿外導(dǎo)軌110滑動(dòng)至標(biāo)定基準(zhǔn)130的左上方位置，使激光傳感器140A激光束垂直打在標(biāo)定基準(zhǔn)130的外側(cè)圓弧面上，踏下安裝于工裝下地面上的腳踏開關(guān)，工控計(jì)算機(jī)通過數(shù)據(jù)采集卡采集到該開關(guān)信號后，通過串口自動(dòng)讀取并保存激光傳感器140A的輸出值，即激光傳感器140A到標(biāo)定基準(zhǔn)130的距離(記為S0)，此時(shí)蜂鳴器將蜂鳴提示已采集到該點(diǎn)的有效值；同理，滑塊141B沿內(nèi)導(dǎo)軌120滑動(dòng)至標(biāo)定基準(zhǔn)130的右下方位置，使激光傳感器140B激光束垂直打在標(biāo)定基準(zhǔn)130的內(nèi)側(cè)圓弧面上，踏下安裝于工裝下地面上的腳踏開關(guān)，工控計(jì)算機(jī)通過數(shù)據(jù)采集卡采集到該開關(guān)信號后，通過串口自動(dòng)讀取并保存激光傳感器140B的輸出值，即激光傳感器140B到標(biāo)定基準(zhǔn)130的距離(記為sO)，此時(shí)蜂鳴器將蜂鳴提示已采集到該點(diǎn)的有效值。第三步，滑塊141A沿外導(dǎo)軌110滑動(dòng)至測量點(diǎn)(有凹槽進(jìn)行定位)，使激光傳感器140A激光束垂直打在待測對象的外側(cè)圓弧面上，測距原理同第二步，踏下腳踏開關(guān)，工控機(jī)讀取并保存激光傳感器140A的輸出值，即激光傳感器140A到測量對象上該測量點(diǎn)的距離(記為SI);同理，滑塊141B沿內(nèi)導(dǎo)軌120滑動(dòng)至測量點(diǎn)(有凹槽進(jìn)行定位)，使激光傳感器140B激光束垂直打在待測對象的內(nèi)側(cè)圓弧面上，踏下腳踏開關(guān)，工控機(jī)讀取并保存激光傳感器140B的輸出值，即激光傳感器14013到測量對象上該測量點(diǎn)的距離(記為Si)。第四步，滑塊151A沿外導(dǎo)軌110滑動(dòng)至與第三步同一測量點(diǎn)(有凹槽進(jìn)行定位)，使超聲波測厚儀150A的探頭垂直于待測對象的外側(cè)圓弧面，探頭通過耦合劑與待測對象上測量點(diǎn)穩(wěn)定接觸后，工控機(jī)讀取超聲波測厚儀150A的輸出值，上位機(jī)軟件采用一套“自動(dòng)識別有效值然后取均值”的算法處理該數(shù)據(jù)，得到待測對象上該測量點(diǎn)的厚度(記為Hl)；同理，滑塊151B沿內(nèi)導(dǎo)軌120滑動(dòng)至測量點(diǎn)(有凹槽進(jìn)行定位)，使超聲波測厚儀150B的探頭垂直于待測對象的內(nèi)側(cè)圓弧面，探頭通過耦合劑與待測對象上測量點(diǎn)穩(wěn)定接觸后，工控機(jī)讀取超聲波測厚儀150B的輸出值，上位機(jī)軟件采用“自動(dòng)識別有效值然后取均值”的算法處理該數(shù)據(jù)，得到待測對象上該測量點(diǎn)的厚度(記為hi)。第五步，上位機(jī)軟件將利用第二步至第四步所測得的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，得到內(nèi)腔的外圓弧半徑R和內(nèi)圓弧半徑r。其中，
[0017]R=R0+S0-S1-H1 ；
[0018]r=r0-s0+sl+hl o
[0019]重復(fù)以上第三步至第五步，就可以測得狹小內(nèi)腔的內(nèi)外壁其它各點(diǎn)的半徑值。
[0020]在本實(shí)用新型中，測量過程是按截面進(jìn)行的，每個(gè)截面取若干個(gè)測量點(diǎn)，通過該截面上內(nèi)外壁各點(diǎn)的半徑測量值，可以擬合出狹小內(nèi)腔在該截面上的內(nèi)外圓弧曲線；進(jìn)一步，通過各截面的內(nèi)外圓弧曲線，可以擬合出該狹小內(nèi)腔的內(nèi)外圓弧面。顯而易見，所取的截面數(shù)越多，每個(gè)截面上取的點(diǎn)數(shù)越多，那么，擬合的曲線和圓弧面的精度就越高。
【權(quán)利要求】
1.狹小內(nèi)腔幾何尺寸檢測系統(tǒng)，其特征在于:它包括外導(dǎo)軌(110)，內(nèi)導(dǎo)軌(120)，內(nèi)導(dǎo)軌(120)上設(shè)有第二個(gè)滑塊(141B)和第四個(gè)滑塊(151B)，第二個(gè)滑塊(141B)上設(shè)有第二個(gè)激光傳感器(140B)，第四個(gè)滑塊(151B)上設(shè)有第二個(gè)超聲波測厚儀(150B)，外導(dǎo)軌(110)上設(shè)有第一個(gè)滑塊(141A)和第三個(gè)滑塊(151A)，第一個(gè)滑塊(141A)上設(shè)有第一個(gè)激光傳感器(140A)，第三個(gè)滑塊(151A)上設(shè)有第一個(gè)超聲波測厚儀(150A)，外導(dǎo)軌(110)與內(nèi)導(dǎo)軌(120)行走軌跡都與待測狹小內(nèi)腔體的內(nèi)外圓弧面同圓心，并在導(dǎo)軌內(nèi)設(shè)置有用于定位的凹槽，在外導(dǎo)軌(110)與內(nèi)導(dǎo)軌(120)之間設(shè)置有標(biāo)定基準(zhǔn)(130)，標(biāo)定基準(zhǔn)(130)的外側(cè)圓弧面和內(nèi)側(cè)圓弧面同心，外導(dǎo)軌(110)與內(nèi)導(dǎo)軌(120)固定在支架上。
【文檔編號】G01B21/00GK203464916SQ201320516729
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年8月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月23日
【發(fā)明者】周松, 劉玉平, 王稷, 陳朝暉, 廖繼明, 陳清培, 張星亮, 張曉杰, 田樹林 申請人:北京航星機(jī)器制造有限公司