一種可控力的尺寸測量裝置及其使用方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及機電一體化及傳感測量的技術領域，尤其涉及一種可控力的尺寸測量裝置及其使用方法。
【背景技術】
[0002]目前，市場上的競爭越來越大，各行業(yè)都走精益求精的路，對于產(chǎn)品質量的要求越來越高，其中對于尺寸精度也提出了更高的要求。在進行產(chǎn)品外尺寸測量時，人們使用的傳統(tǒng)傳感器一般是在光柵尺或者磁柵尺里面封裝一個彈簧，用戶使用時搭配一個汽缸推動，接觸到被測物體表面，得到一個測量值。對于一些并非完全剛性的產(chǎn)品尺寸，測量時壓在物體表面的力不同，測出來的尺寸會有誤差。比如電池產(chǎn)品需要安裝在設備中使用，所以外形尺寸必須要在某個合格范圍之內(nèi)才行。在產(chǎn)品質量檢測時，必須對其長寬高進行測量，分揀尺寸不符的產(chǎn)品。但電池一般都是軟包裝，表面硬度并不大，如果采用汽缸，當氣壓變化時，推力就會變化，測試出來的數(shù)據(jù)就不準確了。實際生產(chǎn)中，很多塑料、橡膠等軟材料的零件產(chǎn)品均會遇到這個問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對現(xiàn)有技術中存在的技術問題，本發(fā)明的目的是:提供一種可控力的尺寸測量裝置，該裝置可以一定的測量力測量測物體的外尺寸；
[0004]本發(fā)明的另一目的是提供一種可控力的尺寸測量裝置的使用方法。
[0005]為了達到上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案:
[0006]—種可控力的尺寸測量裝置，包括基座、直驅電機、移動主體、測量頭、零位傳感器、感應元件、測量尺、位移傳感器、驅動器和控制器；
[0007]所述的移動主體固定在直驅電機上，推動移動主體直線運動的直驅電機固定在基座上，所述的測量頭固定在移動主體上；
[0008]所述的感應元件設置在移動主體上，所述的零位傳感器設置在移動主體的前進方向上；
[0009]所述的測量尺設置在移動主體上，用于獲取測量尺數(shù)據(jù)的位移傳感器位于移動主體的一側，所述的測量尺和位移傳感器位于移動主體的同一側；
[0010]所述的控制器、零位傳感器、位移傳感器均與驅動器電連接。
[0011]向控制器輸入一測量力F的數(shù)據(jù)，控制器控制驅動器輸出相應的電流值，直驅電機接收電流值后帶動移動主體做直線運動，移動主體的運動帶動測量頭運動，最終使測量頭以測量力F壓在被測物體的放置平面上，位移傳感器將獲取到的測量尺的位置數(shù)據(jù)通過驅動器傳輸給控制器，控制器處理后獲得尺寸值U。將物體放置在平面上，再向控制器輸入同一測量力F的數(shù)據(jù)，最終控制器處理后獲得尺寸值L2，通過公式LzLs-U得出被測物體的尺寸。感應元件和零位傳感器的設置可以確保測量的一致性。
[0012]進一步的是:可控力的尺寸測量裝置還包括導軌和滑塊，所述的導軌固定在基座的平臺上，所述的滑塊滑動式安裝在導軌上，所述的移動主體固定在滑塊上。直驅電機驅動移動主體線性運動時，帶動滑塊在導軌上移動。
[0013]進一步的是:移動主體上設有安裝塊，所述的測量尺安裝在安裝塊上;所述的測量尺位于移動主體的左側，所述的位移傳感器位于測量尺的左側。
[0014]進一步的是:感應元件設置在移動主體的右側上，所述的零位傳感器位于移動主體的右側。
[0015]進一步的是:直驅電機包括定子和動子，所述的定子固定在基座上，所述的移動主動固定在直線運動的動子上。
[0016]進一步的是:移動主體包括一體形成的第二縱塊和第二橫塊，所述的第二縱塊固定在直驅電機上，所述的感應元件固定在第二橫塊的右側，所述的測量尺設置在第二橫塊的左側，所述的測量頭固定在第二橫塊的前側。
[0017]進一步的是:可控力的尺寸測量裝置還包括機殼，所述的零位傳感器固定在機殼的右側，所述的位移傳感器固定在機殼的左側，所述機殼的前端設有用于測量頭穿過的缺
□ ο
[0018]進一步的是:測量尺為磁柵尺或光柵尺，所述的位移傳感器為相應的磁柵傳感器或光柵傳感器。
[0019]—種可控力的尺寸測量裝置的使用方法，包括如下的測量步驟:
[0020](1)標定測量的位置:向控制器輸入測量力F的數(shù)據(jù)，控制器控制驅動器輸出相應的電流值，直驅電機接收電流值后帶動移動主體做直線運動，移動主體的運動帶動測量頭運動，最終使測量頭以測量力F壓在被測物體的放置平面上，位移傳感器將獲取到的測量尺的位置數(shù)據(jù)通過驅動器傳輸給控制器，控制器處理后獲得尺寸值U;
[0021](2)測量物體的尺寸:將被測物體放置在平面上，再向控制器輸入同一測量力F的數(shù)據(jù)，控制器控制驅動器輸出相應的電流值，直驅電機接收電流值后帶動移動主體做直線運動，移動主體的運動帶動測量頭運動，最終使測量頭以測量力F壓在被測物體上，位移傳感器將獲取到的測量尺的位置數(shù)據(jù)通過驅動器傳輸給控制器，控制器處理后獲得尺寸值L2，通過公式L = L2-L^出被測物體的尺寸。
[0022]第一次使用該裝置、該裝置內(nèi)的零部件的安裝位置發(fā)生改變、該裝置內(nèi)的零部件的安裝方向發(fā)生改變或測量頭的重量發(fā)生變化時，該使用方法還包括如下的力校準步驟:
[0023](1)獲取數(shù)值&和11:控制器進入力校準功能，控制器隨機產(chǎn)生電流信號后，控制器控制驅動器輸出相應的電流值Ii，直驅電機接收電流值Ιι后帶動移動主體運動，移動主體的運動帶動測量頭壓在力測試儀上，記錄此時力測試儀的值FdP直驅電機上的電流值11;
[0024](2)獲取數(shù)值內(nèi)和12:控制器再進入力校準功能，控制器隨機產(chǎn)生另一電流信號后，控制器控制驅動器輸出相應的電流值12，直驅電機接收電流值12后帶動移動主體運動，移動主體的運動帶動測量頭壓在力測試儀上，記錄此時力測試儀的值F4P直驅電機上的電流值12；
[0025](3)計算測量力F和直驅電機上的電流I的線性關系:將獲取到的數(shù)值通過公式F = kl+a得出測量力F和直驅電機上的電流I的線性函數(shù)關系。
[0026]總的說來，本發(fā)明具有如下優(yōu)點:
[0027]1.本發(fā)明的裝置可以一定的測量力測量測物體的外尺寸。
[0028]2.本發(fā)明的裝置可保證每次測量的一致性，測量的準確性高。
[0029]3.本發(fā)明的裝置適用性強，能在不同環(huán)境下進行測量。
[0030]4.本發(fā)明可控力的尺寸測量裝置的使用方法可實現(xiàn)以一定的測量力測量測物體的外尺寸。
【附圖說明】
[0031]圖1是本發(fā)明第一方向立體圖的結構示意圖，未畫出機殼。
[0032]圖2是本發(fā)明第二方向立體圖的結構示意圖，未畫出機殼。
[0033]圖3是本發(fā)明第三方向立體圖的結構示意圖，未畫出機殼、移動主體和固定在移動主體上的部件。
[0034]圖4是本發(fā)明的俯視圖，未畫出機殼。
[0035]圖5是本發(fā)明的主視圖，未畫出機殼。
[0036]圖6是本發(fā)明第四方向立體圖的結構示意圖，已畫出機殼，未畫出上蓋板。
[0037]圖7是本發(fā)明標定測量的位置時的原理圖。
[0038]圖8是本發(fā)明測量物體的尺寸時的原理圖。
[0039]其中，1為基座，1-1為第一縱塊，1-2為第一橫塊，2為移動主體，2-1為第二縱塊，2-2為第二橫塊，3為測量頭，3-1為第三縱塊，3-2為第三橫塊，4為直驅電機，4-1為定子，4_2為動子，5為光電對管，6為遮光片，7為安裝塊，8為位移傳感器，9為滑塊，10為導軌，11為測量尺，12為機殼，12-1為前擋塊，12-2為右蓋板，12-3為左蓋板，13為被測物體，14為平面。
【具體實施方式】
[0040]下面將結合附圖和【具體實施方式】來對本發(fā)明做進一步詳細的說明。
[0041]下文所說的上下前后方向與圖5的上下右左方向一致，所說的左右方向與圖4的下上方向一致。
[0042]結合圖1和圖2所示，一種可控力的尺寸測量裝置，包括基座、直驅電機、移動主體、測量頭、零位傳感器、感應元件、測量尺、位移傳感器、機殼、導軌、滑塊、驅動器和控制器。所述的移動主體固定在直驅電機上，推動移動主體直線運動的直驅電機固定在基座上，所述的測量頭固定在移動主體上;所述的感應元件設置在移動主體上，所述的零位傳感器設置在移動主體的前進方向上;所述的測量尺設置在移動主體上，用于獲取測量尺數(shù)據(jù)的位移傳感器位于移動主體的一側，所述的測量尺和位移傳感器位于移動主體的同一側;所述的控制器、零位傳感器、位移傳感器均與驅動器電連接。
[0043]下面對該裝置的技術方案進行更詳細的說明:
[0044]結合圖1、圖3、圖5所示，基座包括一體形成的第一縱塊和第一橫塊，第一橫塊當作基座的平臺使用。直驅電機包括定子和動子，所述的動子是直線運動型的，定子固定在第一縱塊的端面上。導軌固定在基座的平臺上，滑塊滑動式安裝在導軌上，所述的移動主體固定在滑塊上。
[0045]結合圖1所示，移動主體包括一體形成的第二縱塊和第二橫塊，第二縱塊固定在直驅電機的動子上，第二橫塊和滑塊通過螺栓連接的方式固定，也可以采用其他方式將第二橫塊固定在滑塊上。第二橫塊的前部份設有凹槽，測量頭包括一體形成的第三橫塊和第三縱塊，第三橫塊固定在第二橫塊的凹槽上，第三橫塊的長度大于第三縱塊的長度。移動主體的第二橫塊上設有安裝塊，安裝塊包括豎直塊和水平塊，水平塊與豎直塊一體形成，豎直塊位于移動主體的左側，如圖4所示，測量尺安裝在豎直塊的左端面上，測量尺比較薄，在圖4上用一條線表示;豎直塊上設有腰形的通孔，通過該腰形的通孔，可將安裝塊固定在移動主體的左右方向上的不同位置上。位移傳感器位于測量尺的左側。所述的測量尺為磁柵尺或光柵尺，所述的位移傳感器為相應的磁柵傳感器或光柵傳感器。所述的感應元件設置在第二橫塊的右端面上，所述的零位傳感器設置在移動主體的前進方向上，當移動主體向前運動到零位傳感器時，零位傳感器感應到感應元件的位置，零位傳感器將信號傳輸給驅動器，驅動器再發(fā)送該信號給控制器，控制器存儲此時感應元件的位置信息，并記為絕對零位。所述的感應元件為遮光片、磁鐵件、金屬件等，所述的零位傳感器為相應的光電對管、霍爾傳感器、金屬接近開關等。本文的感應元件以遮光片為例，零位傳感器以光電對管為例進行說明。遮光片固定在第二橫塊的右端面上，光電對管設有相對布置的發(fā)射管和接收管，發(fā)射管和接收管形成一開口，移動主體運動時，遮光片的上端穿過該開口。
[0046]結合圖6所示，該裝置