阅读说明：本技术 一种步进电机驱动皮带传动单轴往复移动平台测速装置 (Stepping motor driven belt transmission single-shaft reciprocating platform speed measuring device ) 是由 殷咸青 王轲岩 牛靖 李成新 娄丽艳 贾云杰 于 2020-05-21 设计创作，主要内容包括：一种步进电机驱动皮带传动单轴往复移动平台测速装置,包括用于通过图像分析测量速度的运动刻度尺,位于运动刻度尺上方设置有高速相机,高速相机通过支撑组件进行支撑,所述运动刻度尺设置在往复移动平台上,往复移动平台设置在传动皮带上,传动皮带通过传动转轴和步进电机相连,所述的运动刻度尺侧面对应设置有固定指针。本发明解决移动平台高速移动过程中,无法测量其往复运动速度的问题,能够有效得减少速度测量误差。(The utility model provides a step motor drive belt transmission unipolar reciprocating motion platform speed sensor, is located the motion scale top and is provided with high-speed camera including being used for through the motion scale of image analysis measuring speed, and high-speed camera supports through supporting component, the motion scale sets up on reciprocating motion platform, and reciprocating motion platform sets up on driving belt, and driving belt links to each other through transmission pivot and step motor, motion scale side correspondence be provided with fixed pointer. The invention solves the problem that the reciprocating motion speed of the mobile platform cannot be measured in the high-speed moving process, and can effectively reduce the speed measurement error.)

一种步进电机驱动皮带传动单轴往复移动平台测速装置

技术领域

本发明涉及工件高速移动情况下使用的测速装置技术领域，特别涉及一种步进电机驱动皮带传动单轴往复移动平台测速装置。

背景技术

超高速再制造工艺是一种新兴的材料加工工艺，要求待处理工件夹持装置与热源有极高的相对速度。常用的测速装置包括雷达测速仪和激光测速仪；但是，雷达测速仪测量间隔时间长，对高速移动工件的速度测量精度较低；激光测速仪精度较高，但产品价格昂贵，因此，这两种方法均无法准确、低成本地测量高速移动工件的移动速度。

中国专利CN209803168U公开了一种超长高速运动工件测速装置，属于测速装置技术领域，解决了现有装置工件表面的瑕疵会吸收激光，导致无法测量，其精度无法满足实际需要的问题；其技术特征是：包括线性工件、滚动组件和测速组件，所述线性工件安装在滚动组件上部，线性工件的前侧设有用于对线性工件测速的测速组件，线性工件的外壁设有多个用于标记线性工件的标记带，且标记带上设置多个标记点，本发明中，所述控制器采用FPGA架构，减少仪器尺寸，同时在标记点上喷涂易挥发不易燃的涂料实现对线性工件的随机标注，保证了线性工件瞬时速度测量的准确性；但该装置只能测量单向运动工件速度，无法测量往复运动工件的瞬时速度，且相机与滚轴非相对静止，会产生测量误差，为此，本专利提出一种步进电机驱动皮带传动单轴往复移动平台测速装置。

发明内容

为了解决以上技术问题，本发明的目的在于提供一种步进电机驱动皮带传动单轴往复移动平台测速装置，解决移动平台高速移动过程中，无法测量其往复运动速度的问题，能够有效得减少速度测量误差。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种步进电机驱动皮带传动单轴往复移动平台测速装置，包括用于通过图像分析测量速度的运动刻度尺1，位于运动刻度尺1上方设置有高速相机3，高速相机3通过支撑组件进行支撑，所述运动刻度尺1设置在往复移动平台4上，往复移动平台4设置在传动皮带5上，传动皮带5通过传动转轴6和步进电机7相连，所述的运动刻度尺1侧面对应设置有固定指针2。

所述的往复移动平台4与传动皮带5之间无相对移动，传动皮带5与传动转轴6之间无相对滑动。

所述固定指针2通过指针支柱8支撑，指针支柱8与转轴支架9通过螺钉与减震底座10连接，减震底座10使用灰铸铁材料。

所述的高速相机3通过三脚架进行支撑。

所述的运动刻度尺1的最小刻度单位为500微米，高速相机3的采样率大于10kHz。

所述的运动刻度尺1与固定指针2处在高速相机3的同一对焦面，运动刻度尺1与固定指针2处在高速相机的同一对焦面，且间距不超过1mm。

本发明的有益效果：

由于采用了高速相机测量固定指针与运动刻度尺相对位置的测速方法，因此能够测量往复高速移动平台的速度；由于固定指针与减震底座相对静止，避免固定指针在移动平台运动过程中的抖动，因此能够减少速度测量误差。

附图说明

图1为发明的结构示意图。

图2为发明的主视图。

图3为发明的俯视图。

图中，1－运动刻度尺，2－固定指针，3－高速相机，4－往复移动平台，5－传动皮带，6－传动转轴，7－步进电机，8－指针支柱，9－转轴支架，10－减震底座。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

实施例1

如图1～3所示，本发明实施例中，一种步进电机驱动皮带传动单轴往复移动平台测速装置，包括测速组件、传动组件和支撑组件，传动组件侧面固定有用于通过图像分析测量速度的运动刻度尺1，上方固定高速相机3采集运动刻度尺1与固定指针2在不同时刻的相对位置；

固定指针2指向运动刻度尺1侧面刻度，运动刻度尺1随移动平台往复运动时，总有与固定指针2相对应的刻度示数，从而准确定位往复运动移动平台4的位置。

实施例2

如图1～3所示，本发明实施例中，一种步进电机驱动皮带传动单轴往复移动平台测速装置，包括测速组件、传动组件和支撑组件，传动组件侧面固定有用于通过图像分析测量速度的运动刻度尺1，上方固定高速相机3采集运动刻度尺1与固定指针2在不同时刻的相对位置；

所述传动组件包括往复移动平台4、传动皮带5、传动转轴6和步进电机7，运动过程中往复移动平台4与传动皮带5之间无相对移动，传动皮带5与传动转轴6之间无相对滑动，步进电机7带动传动转轴6，并以相同角速度同轴转动。

实施例3

如图1～3所示，本发明实施例中，一种步进电机驱动皮带传动单轴往复移动平台测速装置，包括测速组件、传动组件和支撑组件，传动组件侧面固定有用于通过图像分析测量速度的运动刻度尺1，上方固定高速相机3采集运动刻度尺1与固定指针2在不同时刻的相对位置；

固定指针2指向运动刻度尺1侧面刻度，运动刻度尺1随移动平台往复运动时，总有与固定指针2相对应的刻度示数，从而准确定位往复运动移动平台的位置。

所述传动组件包括往复移动平台4、传动皮带5、传动转轴6和步进电机7，运动过程中往复移动平台4与传动皮带5之间无相对移动，传动皮带5与传动转轴6之间无相对滑动，步进电机7带动传动转轴6，并以相同角速度同轴转动。

测速组件包括运动刻度尺1、固定指针2与高速相机3，运动刻度尺1的最小刻度单位为500微米，所述高速相机3的采样率大于10kHz，由三脚架支撑于地面，所述高速相机3对焦于运动刻度尺1与固定指针2所在平面，在移动平台运动过程中，逐帧采集运动刻度尺1与固定指针2相对位置的清晰图像，通过与相机集成的灰度分析系统，获取不同时刻运动刻度尺1与固定指针2的相对位移，由于间隔时间极短，可近似将相邻时间间隔内运动刻度尺1的平均速度视为瞬时速度，从而得到运动平台不同时刻的瞬时速度。

传动组件与固定指针2分别通过转轴支架9与指针支柱8使用螺钉固定在减震底座10。

减震底座10使用灰铸铁，具有减震效果，减缓了固定指针2与步进电机7的震动，提高速度测量的准确性。

本发明的工作原理是：

所述高速相机3对焦于运动刻度尺1与固定指针2所在平面，在移动平台运动期间，逐帧采集运动刻度尺1与固定指针2相对位置的清晰图像，通过与相机集成的灰度分析代码，获取不同时刻运动刻度尺1与固定指针2的相对位移，由于间隔时间极短，可近似将相邻时间间隔内运动刻度尺1的平均速度视为瞬时速度，从而得到运动平台不同时刻的瞬时速度。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明创造和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。