[发明专利]一种管状构件两维自动激光测厚装置、系统及方法

说明书

本发明公开了一种管状构件两维自动激光测厚装置、系统及方法，其中，该测厚装置包括：底座、水平运动滑轨、水平运动滑台、长距离支撑上悬臂、长距离支撑下悬臂、第一激光位移传感器、第二激光位移传感器和旋转卡盘支撑结构。测厚系统，包括：运动控制模块、数据采集模块、数据重构模块、显示模块、工作流程模块和前述装置。测厚方法，包括步骤：将待检测对象固定；启动装置使待检测对象旋转，同时水平运动滑台沿水平运动滑轨向装置另一端移动；激光位移传感器对向发射激光完成整个管状结构的厚度测量；显示模块显示测量结果及分析结果。本发明有效避免了由于行程过长导致的激光传感器间距离变化，从而有效减小了厚度测量误差，提高了测厚精度。

技术领域

本发明涉及激光位移测量和自动控制技术，尤其涉及一种管状构件两维自动激光测厚装置、系统及方法。

背景技术

麦特达因(苏州)汽车部件有限公司公开了“一种在线激光测厚装置”实用新型专利，国别：中国，公开号：CN201720861968.2，公开日期2018年1月30日，目前已授权。该实用新型将两个激光传感器固定，移动待测量构件实现不同位置的厚度测量。由于大型管状构建体积大、重量重，很难实现匀速水平运动，因此，该方案不能应用于长管构件的厚度测量。

上海凯多机电设备有限公司公开了“一种激光测厚装置”实用新型专利，国别：中国，公开号：CN201720861968.2，公开日期2018年1月30日，目前已授权。其在所设计的C型架结构上加装两个激光位移传感器，通过C型架的移动对检测对象厚度进行测量。但是由于C型架臂长较短，只能测量较小的长度范围或较窄的平面构件，无法满足管状构件长距离测厚的要求；如果增长C型架上激光位移传感器的支撑臂，又会导致C型架在行进过程中的直线度和两臂间距离变化，导致较大的测量误差。同时，由于未实现机电系统的联动控制，无法进行两维测厚成像。

江门市旭德电机有限公司公开了“一种防震性能良好的激光测厚装置”实用新型专利，国别：中国，公开号：CN201721262347.9，公开日期2018年5月29日，目前已授权。该实用新型通过在激光装置的两侧设置用于防止电机芯片震动的入口固定装置组和出口固定装置组来防止电机芯片发生震动，避免因为电机芯片震动对激光测厚装置的测量产生不良影响。但该装置只适用于激光传感器支撑臂较短的情况，当对管状构件进行长距离测量时，需要增长激光传感器支撑臂的长度，在运动过程中两个激光传感器间距将出现变化，影响检测结果。

发明内容

本发明的目的在于针对工业应用中对长距离管状构件的高精度厚度测量的需求，设计一种高精度激光测厚装置，实现2m～5m长度范围、外径200mm～500mm管状构件的厚度测量，厚度测量精度达到±0.1mm。

为达到上述目的，第一方面，一种管状构件两维自动激光测厚装置，包括：底座、水平运动滑轨、水平运动滑台、长距离支撑上悬臂、长距离支撑下悬臂、第一激光位移传感器、第二激光位移传感器和旋转卡盘支撑结构；其中，

底座承载其余各部件，底座长度为待检测对象长度2倍以上；

水平运动滑轨安装在底座的一端，长度为底座长度的一半；

水平运动滑台设置在水平运动滑轨上；

长距离支撑上悬臂和长距离支撑下悬臂的一端分别装置在水平运动滑台上，并保证长距离支撑上悬臂和长距离支撑下悬臂平行；另一端悬空；

第一激光位移传感器安装在长距离支撑上悬臂的悬空端；第二激光位移传感器安装在长距离支撑下悬臂的悬空端；

旋转卡盘支撑结构安装在底座的另一端。

优选地，旋转卡盘支撑结构包括：三爪卡盘、支撑子机构和旋转子机构。

优选地，长距离支撑上悬臂采用两极圆筒状结构设计，固定端φ100㎜，悬空端φ50㎜。

优选地，还包括：交流电机、步进电机和多个限位开关；其中，