[发明专利]一种圆柱钢锭长度在线激光测量装置及方法

说明书

本发明公开一种圆柱钢锭长度在线测量装置及方法，属于测量技术领域，能在线非接触式测量圆柱钢锭的长度。该测量装置包括两组相向布置的激光器摆动机构、小车、光电开关、两根钢轨、链条牵引机构、数据采集卡、控制器、显示器、继电器及电缆电源；该装置的软件部分包括信号通信模块、驱动控制模块、数据采集处理模块；通过两个相向安装的激光测距传感器，测量出传感器到钢锭端面的距离，再计算出圆柱钢锭的长度，其结果可记录可显示并可输出到信息化制造系统。本发明采用两根已知长度的圆柱钢锭的标定，可消除激光线与圆柱钢锭轴线之间夹角引起的测量误差，最终测量误差主要取决于激光测距传感器的精度。

技术领域：

本发明属于检测技术领域，具体涉及一种非接触式测量圆柱钢锭长度的在线激光测量装置。

背景技术：

在火车车轮自动化生产线中，第一道工序就是将圆柱钢锭这一火车车轮原料进行长度测量和重量称重，利于将该钢锭的长度、重量和炉号、锭号、生产日期等信息输入到信息化制造MES系统，也利于下道工序切块的长度和每锭切块数量的确定。由于该圆柱钢锭重量较大 (最重达7吨)，钢锭长度长，最长达7米，故目前现场采用的是卷尺进行手工测量，手工测量方式不仅耗费人力效率低下，测量精度受测量人员的操作水平影响大，有时测量点不统一的话其测量误差会达到5mm以上，测量精度很难保证。

在机械制造过程中，对零件某尺寸进行测量，接触式长度测量方法用得较多，最常用的工具是刻度尺，测量工具主要有卷尺、直尺、卡尺、千分尺等，随着生产线自动化程度的提高，手工测量方式将越来越难以满足企业的需求。

非接触式测量具有速度快、精度高、受干扰少、易于数据传送等优点，各国都在大力发展非接触式测量技术。经过长时间的发展，非接触测量技术的种类越来越多，主要以光电、电磁、超声波技术为基础，出现了激光测距法、核磁共振法、电涡流测量法、超声波测距法等各种各样的光学法及非光学法的非接触测量技术，市面上也出现了不少对应的测量仪器，但是对于本场合来说，被测量对象长度长、重量重，还要实现在线测量，购买现成的测量仪器体积大、较难应用到即将研发的钢锭长度在线测量系统中，而且性价比低。

本发明拟选择体积小的高精度激光测距传感器，构建一种物料运送和自动测量相结合的装置，以实现批量圆柱钢锭长度的快速、精确、非接触在线测量，降低人工检测工作量和人力成本，提高测量稳定性和生产线自动化水平。

发明内容：

本发明的目的是提供一种圆柱钢锭长度在线激光测量装置及方法，利用一套硬件和一套软件组成的测量装置能在线非接触式测量圆柱钢锭的长度。

本发明提供的一种圆柱钢锭长度在线激光测量装置包括硬件部分和软件部分，所述硬件部分包括第一激光器摆动机构1、小车2、光电开关4、第二激光器摆动机构5、第一钢轨6、第二钢轨7、链条牵引机构8、数据采集卡、控制器、显示器、继电器及电缆电源；所述软件部分包括信号通信模块、驱动控制模块、数据采集处理模块。

所述第一钢轨6与所述第二钢轨7平行布置，所述第一钢轨6与所述第二钢轨7相距1435mm；所述小车2的四个车轮落在所述第一钢轨6与所述第二钢轨7上；两个结构相同的所述第一激光器摆动机构1、所述第二激光器摆动机构5均布置在所述第二钢轨7的外侧，所述第一激光器摆动机构1及所述第二激光器摆动机构5与所述第二钢轨7的距离相等，分别安装在所述第一激光器摆动机构1、所述第二激光器摆动机构5中的第一激光测距传感器 21及第二激光测距传感器31发出的激光线在同一直线上，且相向发出；分别位于所述第一激光器摆动机构1及所述第二激光器摆动机构5中的两个结构相同的气缸13伸出时，所述第一激光测距传感器21及所述第二激光测距传感器31发出的激光线与所述第二钢轨7的垂直距离均为717.5mm；所述链条牵引机构8布置在所述第一钢轨6周围，所述链条牵引机构8 中的链条26与所述小车2的连接处位于第一钢轨6和第二钢轨7的对称面内；所述光电开关 4安装在所述第一钢轨6和所述第二钢轨7之间的地平面上，在纵向即所述小车2运动方向上，所述光电开关4与所述第二激光器摆动机构5的距离为300mm，在垂直于所述小车2运行方向上，所述光电开关4与链条26的距离为100mm。