[发明专利]一种电子式球形件直径检测装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于工业测量技术领域，具体涉及一种电子式球形件直径检测装置及方法。

背景技术

目前，我国工业中大规模生产球形件，球形件是一些机械元件的重要部件，目前对于球形件的使用方面上最多的是用于作为滚子轴承的钢珠，而且有的装置对球形件精度要求非常高，直径作为检测球形件流程的一项重要指标，大规模地检测球形件的直径，所耗费的人力资源将会非常巨大，且出错率高。如果球形件尺寸精度低，会影响装置的工作精度和机器寿命，严重的尺寸错误甚至会引发安全事故。

目前用于检测球体直径的测量仪器有游标卡尺、高度尺、外径千分尺等常规通用测量工具，由于球体的结构特性，在测量过程中该类常规通用测量工具无法准确地夹持在待测球体的直径部位，而且在夹持时待测球体也极易发生偏移现象，这样就无法精确地测量出待测球体的直径，而且该类常规通用测量工具自身的精度值比较低，这样就会大大降低该类常规通用测量工具的测量精度及重复精度。

发明内容

本发明内容在于提供一种电子式球形件直径检测装置，由金属平行导轨、可调高度对心架Ⅰ、可调高度对心架Ⅱ、450nm激光发射器Ⅰ、450nm激光发射器Ⅱ、光栅接收器Ⅰ、光栅接收器Ⅱ、定位销Ⅰ、定位销Ⅱ、单片机、显示器及待测物体组成；

所述可调高度对心架Ⅰ和可调高度对心架Ⅱ平行放置；所述450nm激光发射器Ⅰ安装固定在可调高度对心架Ⅰ上，450nm激光发射器Ⅱ安装固定在可调高度对心架Ⅱ上；所述金属平行导轨通过定位销Ⅰ和定位销Ⅱ安装固定在可调高度对心架Ⅰ和可调高度对心架Ⅱ框架中间；所述单片机通过导线与光栅接收器Ⅰ和光栅接收器Ⅱ连接；所述显示器与单片机连接，待测物体独立存在且放置于金属平行导轨上；

所述金属平行导轨中间位置设有两条圆柱形导轨，使得球形件能够在金属平行导轨1中运动，金属平行导轨两侧设有通孔Ⅰ，通孔Ⅰ与可调高度对心架Ⅰ中通孔Ⅱ和可调高度对心架Ⅱ中通孔Ⅲ配合，利用定位销Ⅰ和定位销Ⅱ实现了金属平行导轨固定连接，且定位销Ⅰ和定位销Ⅱ的直线距离为L；

所述可调高度对心架Ⅰ上端面设有发射器安装孔Ⅰ，下端面设有接收器安装孔Ⅰ，侧面设有多个通孔Ⅱ，通过改变定位销Ⅰ对于金属平行导轨的固定位置可以改变金属平行导轨的倾斜角度；所述450nm激光发射器Ⅰ固定安装在发射器安装孔Ⅰ上，光栅接收器Ⅰ固定安装在接收器安装孔Ⅰ上；所述可调高度对心架Ⅱ上端面设有发射器安装孔Ⅱ，下端面设有接收器安装孔Ⅱ，侧面设有多个通孔Ⅲ，通过改变定位销Ⅱ对于金属平行导轨的固定位置可以改变金属平行导轨的倾斜角度；所述450nm激光发射器Ⅱ固定安装在发射器安装孔Ⅱ上，光栅接收器Ⅱ固定安装在接收器安装孔Ⅱ上；所述光栅接收器Ⅰ与450nm激光发射器Ⅰ位置上下中心对应，实现了光栅接收器Ⅰ能够接收450nm激光发射器Ⅰ所发出的光束；所述450nm激光发射器Ⅱ与光栅接收器Ⅱ位置上下中心对应，实现了光栅接收器Ⅱ能够接收450nm激光发射器Ⅱ所发出的光束；

所述一种电子式球形件直径检测装置的直径检测方法包括以下步骤：直径为D的待测物体放到金属平行导轨上，沿圆柱形导轨向下运动，当其到达450nm激光发射器Ⅱ对应的位置，其对应的光栅接收器Ⅱ无法接收到激光光束，输出电压降低，单片机读取数值减小，此时打开计时器，记此时刻为0时刻；待测物体离开450nm激光发射器Ⅱ对应的位置，其对应的光栅接收器Ⅱ重新接收到激光光束，输出电压升高，单片机读取数值增大，记此时刻为0时刻；待测物体离开450nm激光发射器Ⅱ对应的位置，其对应的光栅接收器Ⅱ重新接收到激光光束，输出电压升高，单片机读取数值增大，记此时刻为t₁时刻，并求得t₁/2时刻的速度为D/t₁；待测物体到达450nm激光发射器Ⅰ对应的位置，其对应的光栅接收器Ⅰ无法接收到激光光束，输出电压减小，单片机读取数值减小，记此时刻为t₂时刻，并求得t₂/2时刻的速度为L/t₂；待测物体离开450nm激光发射器Ⅰ对应的位置，其对应的光栅接收器Ⅰ重新接收到激光光束，输出电压升高，单片机读取数值增大，记此时刻为t₃时刻，并求得t₃/2时刻的速度为(L+D)/t₃，此时即可关闭计时器；此时，根据牛顿第二定律小球运动的加速度a一定，得出：

根据此式能够解出：

最后利用单片机计算出D，并用显示器显示出D的值，如此便完成了对于球形件直径的检测；