阅读说明：本技术 高精度扁线测径设备及其测径方法 (High-precision flat wire diameter measuring equipment and diameter measuring method thereof ) 是由 侯新宇 侯新锋 于 2020-05-26 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种高精度扁线测径设备及其测径方法,其包括机架、前扁线调正支撑机构、后扁线调正支撑机构、激光测径仪和旋转驱动装置。本发明提供的高精度扁线测径方法步骤简单,易于实现,在测量扁线的厚度或宽度时,由旋转驱动装置驱动激光测径仪正负偏转一定角度,在测量光束不垂直于测量的厚度基面或宽度基面时,即相当于扁线出现扭动时则会出现一定量的遮挡,则测得的数值均相对实际厚度或宽度的数值大；而在偏转测量过程中,在某一时间点能使得激光测径仪的测量光束恰好垂直于测量的厚度基面或宽度基面,而这时候测得的数值为最小,无限接近于实际厚度或宽度,实现高精度获得扁线的厚度和宽度。(The invention discloses high-precision flat wire diameter measuring equipment and a diameter measuring method thereof. The high-precision flat wire diameter measuring method provided by the invention has simple steps and is easy to realize, when the thickness or the width of the flat wire is measured, the rotary driving device drives the laser diameter measuring instrument to deflect positively and negatively by a certain angle, when the measuring light beam is not vertical to the measured thickness base plane or the measured width base plane, namely, when the flat wire is twisted, a certain amount of shielding occurs, and the measured numerical values are all larger than the numerical values of the actual thickness or the actual width; in the deflection measurement process, the measuring beam of the laser diameter measuring instrument can be just vertical to the measured thickness base plane or the measured width base plane at a certain time point, the measured value is minimum at the moment and is infinitely close to the actual thickness or width, and the thickness and the width of the flat wire can be obtained at high precision.)

高精度扁线测径设备及其测径方法

技术领域

本发明涉及扁线测量技术领域，特别涉及一种高精度扁线测径设备及其方法。

背景技术

激光测径仪是一种采用光学扫描的测量方式，非接触测量物体的直径、宽度、厚度等尺寸的激光测量仪器，现已广泛应用于工业生产中。测径仪广泛运用于电线电缆，漆包线，金属丝，PVC管，以及医疗器械等各种行业。在线检测和离线检测均可，并能实现自动反馈控制以及与电脑的联机通讯。

激光测径仪工作原理参见图1，由半导体激光器1发出激光束，通过电机2带动八棱镜3高速旋转，将激光器光束扫描通过棱镜4转换为平行光通过测试区（GATE），当测试区有被测物5时，其会遮挡住部份平行光，并通过聚焦棱镜6在光电接收管上转换成低电平；而没有被测物遮挡的平行光则转换为高电平，通过计算低电平的扫描时间，则可计算出被测物在激光束扫描方向的外径值、宽度值或厚度值。

目前市面上的激光测径仪都是监测被测物的尺寸是否符合生产工艺要求，而当被测线是一条扁线，并且还在悬空的、运行的状态下有自由摆动和轻微扭动现象，其遮挡的光束阴影部分宽度尺寸与实际尺寸就存在偏差，参见图2，导致测量的尺寸数据H与实际尺寸h存在偏差，从而造成现有的激光测径仪难以精确测量扁线横截面上的长、宽方向尺寸。

公开号“CN210220990U”，名称为“可调式扁线测径工装”的实用新型专利公开了一种可调式扁线测径工装，包括安装测径仪主机的转角座，所述转角座的两侧各设有一个L型支座，每个L型支座上设有一个可调节位置的支臂；所述L型支座的顶端设有一个过线轮，对应的支臂上设有一个与过线轮配合工作的压线轮；转角座两侧的L型支座及支臂相互对称设置。其通过支臂的伸缩，调节每个压线轮对被测扁线施加的压力，使被测扁线不发生扭动，以确保激光测径仪的测量光束垂直于测量的基面，进而提升测量精度。

但是，有时候被测扁线表面很柔软，在施加压力时，容易使被测扁线表面受到损伤；并且只有对扁线准备进入激光测径仪的预进入部分及从激光测径仪出来的测完部分进行施加限定，而扁线真正位于激光测径仪的测试区域的待测量部分却依然无其它结构装置对其进行施压限位，即该技术方案只是尽可能降低扁线的扭动，然而并没有完全消除扁线的扭动，扁线在测量过程中依然会存在轻微扭动，从而导致保激光测径仪的测量光束没有垂直于测量的基面，从而影响测量精度；另外，其需要设置两台激光测径仪才能完成对扁线的厚度及宽度的测量，即一台激光测径仪专门用于测量扁线的厚度，另一台激光测径仪专门用于测量扁线的宽度，成本高。

发明内容

针对上述不足，本发明目的之一在于，提供一种易于实现，能提高扁线测量精度的高精度扁线测径方法。

针对上述不足，本发明目的之二在于，提供一种结构设计巧妙、合理，扁线测量精度的高精度扁线测径设备。

本发明为实现上述目的，所提供的技术方案是：一种高精度扁线测径方法，其包括以下步骤：

（1）通过前扁线调正支撑机构和后扁线调正支撑机构对需要测量的扁线进行支撑和调正，使扁线的中心线与所述激光测径仪的测量光束的中心位置相对正；向前输送扁线经过激光测径仪的测量区域；

（2）当需要测量扁线的厚度时，旋转驱动装置驱动激光测径仪旋转使其的测量光束朝向于扁线的厚度基面，通过激光测径仪持续对扁线的厚度基面进行测量，在测量过程中，旋转驱动装置驱动激光测径仪正负偏转一定角度，激光测径仪获得扁线在其偏转角度范围内测量的若干厚度数值，取最小厚度数值的为扁线的厚度值；

（3）当需要测量扁线的宽度时，旋转驱动装置驱动激光测径仪旋转使其的测量光束朝向于扁线的宽度基面，通过激光测径仪持续对扁线的宽度基面进行测量，在测量过程中，旋转驱动装置驱动激光测径仪正负偏转一定角度，激光测径仪获得扁线在其偏转角度范围内测量的若干宽度数值，取最小宽度数值的为扁线的宽度值；

所述步骤（2）、（3）不分先后顺序，也可以交互进行，以精确获得扁线不同部位的厚度数值和宽度数值。

作为本发明的一种优选方案，采用所述步骤（2）对扁线的N个部位进行测量，获得N个部位的最小厚度数值，将N个部位的最小厚度数值加起来求和，然后除以N，获得最小平均厚度数值，所述N为正整数，能进一步提升精确获得扁线的厚度数值。

作为本发明的一种优选方案，采用所述步骤（3）对扁线的n个部位进行测量，获得n个部位的最小宽度数值，将n个部位的最小宽度数值加起来求和，然后除以N，获得最小平均宽度数值，所述n为正整数，能进一步提升精确获得扁线的宽度数值。

一种高精度扁线测径设备，其包括机架、前扁线调正支撑机构、后扁线调正支撑机构、激光测径仪和旋转驱动装置，所述前扁线调正支撑机构、旋转驱动装置和后扁线调正支撑机构依次排列设置在所述机架上，所述激光测径仪对应扁线的输送轨迹设置在旋转驱动装置上，并受该旋转驱动装置的驱动以扁线的输送轨迹线作旋转动作。

作为本发明的一种优选方案，所述前扁线调正支撑机构包括支座、转轴、锁定螺丝、支臂、调节螺丝、导轴、单侧导轮、调宽轮和锁定轮，所述支座设置在所述机架上，该支座上设有与所述转轴相适配的安装孔，该支座上对应安装孔的位置设有径向伸入该安装孔的锁定螺孔，所述转轴插入安装孔内，所述锁定螺丝拧入锁定螺孔并顶压在所述转轴上，所述支臂的下端设有与所述转轴相适配的轴向滑孔，该支臂上对应轴向滑孔的位置设有径向伸入该轴向滑孔的调节螺孔，调节螺丝拧入调节螺孔并顶压在所述转轴上，所述导轴设置在支臂的上端，所述单侧导轮活动套设在导轴上，该单侧导轮的靠近支臂的一端径向凸起形成挡部，另一端呈圆筒状形成旋接部，该旋接部上设有外螺纹，所述调宽轮和锁定轮依次套设在旋接部上，且均设有与外螺纹相适配的内螺纹。

作为本发明的一种优选方案，所述单侧导轮通过轴套或轴承套设在导轴上，提升转动的灵活性，且耐磨，使用寿命长。

作为本发明的一种优选方案，所述旋转驱动装置包括支架、中空步进电机和旋转架，所述支架垂直设置在机架上，该支架上对应扁线的输送轨迹设有安装口，所述中空步进电机安装在该安装口上，且该中空步进电机的转轴上轴向设有让扁线穿过的通孔，所述旋转架设置在所述中空步进电机的转轴上。

作为本发明的一种优选方案，所述旋转架包括正板和侧板，所述正板的一端设有与所述中空步进电机的转轴相适配的夹孔，另一端逐渐增大形成安装部，所述侧板的一侧边垂直连接在该安装部上，另一侧设有用来安装所述激光测径仪的装配孔。通过螺丝穿过装配孔拧入激光测径仪，实现将激光测径仪固定的目的。

作为本发明的一种优选方案，其还包括接近开关和感应环，该感应环套设在所述中空步进电机的转轴上，所述接近开关对应感应环的位置设置在支架上，且在感应环上设有在所述激光测径仪的测量光束朝向于扁线的宽度基面时与接近开关相适配的宽度凸台以及在所述激光测径仪的测量光束朝向于扁线的厚度基面时与接近开关相适配的厚度凸台。

本发明的有益效果为：本发明提供的高精度扁线测径方法步骤简单，易于实现，在测量扁线的厚度或宽度时，由旋转驱动装置驱动激光测径仪正负偏转一定角度，在测量光束不垂直于测量的厚度基面或宽度基面时，即相当于扁线出现扭动时则会出现一定量的遮挡，则测得的数值均相对实际厚度或宽度的数值大；而在偏转测量过程中，在某一时间点能使得激光测径仪的测量光束恰好垂直于测量的厚度基面或宽度基面，而这时候测得的数值为最小，也是无限接近于实际厚度或宽度，实现高精度获得扁线的厚度和宽度。本发明提供的高精度扁线测径设备结构设计巧妙、合理，通过旋转驱动装置驱动激光测径仪旋转朝向扁线的厚度基面和宽度基面，实现用一台激光测径仪即可方便测得扁线的厚度和宽度；而且在测量过程中，还会正负偏转一定角度，以能消除因扁线扭动而产生的误差，提升测量精度，同时省去传统需对扁线进行施加压力定位防止扭转工序，避免被测扁线表面受到损伤，保证产扁线产品质量。

附图说明

图1为激光测径仪工作原理图。

图2为传统激光测径仪测量扁线产生误差原理示意图。

图3为本发明测量扁线宽度的结构示意图1。

图4为本发明测量扁线宽度的结构示意图2。

图5为本发明测量扁线厚度的结构示意图。

图6为本发明中前扁线调正支撑机构的结构示意图。

图7为本发明中旋转驱动装置的结构示意图。

图8为本发明测量时的结构示意图1。

图9为本发明测量时的结构示意图2。

具体实施方式

实施例：参见图3至图9，本发明实施例提供的一种高精度扁线测径设备，其包括机架1、前扁线调正支撑机构2、后扁线调正支撑机构3、激光测径仪4和旋转驱动装置5，所述前扁线调正支撑机构2、旋转驱动装置5和后扁线调正支撑机构3依次排列设置在所述机架1上，所述激光测径仪4对应扁线6的输送轨迹设置在旋转驱动装置5上，并受该旋转驱动装置5的驱动以扁线6的输送轨迹线作旋转动作。

参见图6，所述前扁线调正支撑机构2包括支座21、转轴22、锁定螺丝23、支臂24、调节螺丝25、导轴26、单侧导轮27、调宽轮28和锁定轮29，所述支座21设置在所述机架1上，该支座21上设有与所述转轴22相适配的安装孔，该支座21上对应安装孔的位置设有径向伸入该安装孔的锁定螺孔，所述转轴22插入安装孔内，所述锁定螺丝23拧入锁定螺孔并顶压在所述转轴22上，所述支臂24的下端设有与所述转轴22相适配的轴向滑孔，该支臂24上对应轴向滑孔的位置设有径向伸入该轴向滑孔的调节螺孔，调节螺丝25拧入调节螺孔并顶压在所述转轴22上，所述导轴26设置在支臂24的上端，所述单侧导轮27活动套设在导轴26上，较佳的，所述单侧导轮27通过轴承20套设在导轴26上，提升转动的灵活性，且耐磨，使用寿命长。其它实施例中，也可以采用轴套来替代轴承20。

所述单侧导轮27的靠近支臂24的一端径向凸起形成挡部，另一端呈圆筒状形成旋接部，该旋接部上设有外螺纹，所述调宽轮28和锁定轮29依次套设在旋接部上，且均设有与外螺纹相适配的内螺纹。通过调宽轮28、锁定轮29和单侧导轮27相配合，可方便调整导轮槽的宽度，使其与被测扁线同宽或略宽，从而减小扁线运行到激光测量区域的摆动幅度，提高测量精度。需要调节导轮槽宽度以适配不同宽度扁线时，先拧松锁定轮29，然后再调整调宽轮28的位置，使该调宽轮28与单侧导轮27的挡部之间的距离等于或略大于扁线的宽度，然后再拧动锁定轮29向调宽轮28一侧移动直至锁紧调宽轮28位置。在调整好导轮槽宽度后，通过锁定轮29对调宽轮28进行限定，定位效果好，不易松动移位，提升工作稳定性。

所述后扁线调正支撑机构3的结构与所述前扁线调正支撑机构2的结构一致。

参见图7，所述旋转驱动装置5包括支架51、中空步进电机52和旋转架53，所述支架51垂直设置在机架1上，该支架51上对应扁线6的输送轨迹设有安装口，所述中空步进电机52安装在该安装口上，且该中空步进电机52的转轴上轴向设有让扁线6穿过的通孔，该中空步进电机52的转轴为双出轴，且该转轴的两端均从中空步进电机52的机壳中伸出。所述旋转架53设置在所述中空步进电机52的转轴上。具体的，所述旋转架53包括正板和侧板，所述正板的一端设有与所述中空步进电机52的转轴相适配的夹孔，另一端逐渐增大形成安装部，所述侧板的一侧边垂直连接在该安装部上，另一侧设有用来安装所述激光测径仪4的装配孔。通过螺丝穿过装配孔拧入激光测径仪4，实现将激光测径仪4固定的目的。

为提升控制旋转驱动装置5的定位精确性，在所述中空步进电机52的转轴上套设有感应环54，对应感应环54的位置于支架51上设置有接近开关55。而感应环54上设有宽度凸台和厚度凸台。当所述激光测径仪4的测量光束朝向于扁线6的宽度基面时宽度凸台恰好旋转至与接近开关55相适配的位置。当所述激光测径仪4的测量光束朝向于扁线6的厚度基面时厚度凸台恰好旋转至与接近开关55相适配的位置。

本发明提供的高精度扁线测径设备结构设计巧妙、合理，通过旋转驱动装置5驱动激光测径仪4旋转朝向扁线6的厚度基面和宽度基面，实现用一台激光测径仪4即可方便测得扁线6的厚度和宽度；而且在测量过程中，还会正负偏转一定角度，以能消除因扁线6扭动偏转而产生的误差，提升测量精度。

工作时，本发明高精度扁线测径设备的测径方法如下：

（1）通过前扁线调正支撑机构2和后扁线调正支撑机构3对需要测量的扁线6进行支撑和调正，使扁线6的中心线与所述激光测径仪4的测量光束的中心位置相对正；需要调节支撑高度时，拧松锁定螺丝23，这时通过调节支臂24的摆动角度来调节支撑高度，调至所需高度时，拧紧锁定螺丝23；需要调节扁线6的位置，以使扁线6的中心线与所述激光测径仪4的测量光束的中心位置相对正时；拧松调节螺丝25，这时可以推动支臂24于转轴上作轴向移动，移至所需位置时，现拧紧调节螺丝25。需要调节导轮槽宽度以适配不同宽度扁线时，先拧松锁定轮29，然后再调整调宽轮28的位置，使该调宽轮28与单侧导轮27的挡部之间的距离等于或略大于扁线的宽度，然后再拧动锁定轮29向调宽轮28一侧移动直至锁紧调宽轮28位置。通过牵引机拉动扁线，实现向前输送扁线经过激光测径仪4的测量区域；

（2）当需要测量扁线6的厚度时，旋转驱动装置5驱动激光测径仪4旋转使其的测量光束朝向于扁线6的厚度基面，通过激光测径仪4持续对扁线6的厚度基面进行测量，在测量过程中，旋转驱动装置5驱动激光测径仪4正负偏转一定角度a，该角度a优选为±10度，偏转优选以扁线的中心线为轴心转动。激光测径仪4获得扁线在其偏转角度范围内测量的若干厚度数值，在众多大小不一的厚度数值中，选取最小厚度数值的为扁线的厚度值；

（3）当需要测量扁线6的宽度时，旋转驱动装置5驱动激光测径仪4旋转使其的测量光束朝向于扁线6的宽度基面，通过激光测径仪4持续对扁线6的宽度基面进行测量，在测量过程中，旋转驱动装置5驱动激光测径仪4正负偏转一定角度,如±10度，激光测径仪4获得扁线6在其偏转角度范围内测量的若干宽度数值，在众多大小不一的宽度数值中，取最小宽度数值的为扁线6的宽度值；

所述步骤（2）、（3）不分先后顺序，也可以交互进行，以精确获得扁线不同位置的厚度数值和宽度数值。

为能更进一步精确获得扁线6的厚度及宽度，采用所述步骤（2）对扁线6的N个部位进行测量，获得N个部位的最小厚度数值，将N个部位的最小厚度数值加起来求和，然后除以N，获得最小平均厚度数值，所述N为正整数。获得扁线6的厚度数值。

采用所述步骤（3）对扁线6的n个部位进行测量，获得n个部位的最小宽度数值，将n个部位的最小宽度数值加起来求和，然后除以N，获得最小平均宽度数值，所述n为正整数，获得扁线6的宽度数值。

本发明在测量扁线6的厚度或宽度时，参见图8。以测量扁线6的厚度为例。在扁线6输送测量过程中，扁线6快速输送过程中会不可避免出现扭转，所以难以确保在测量时激光测径仪4的测量光束能垂直于测量的厚度基面，为此，由于扁线6出现扭动后在测量时会出现一定量的遮挡，则激光测径仪4测得的厚度数值H均是偏大于实际厚度；

参见图9，这时，由旋转驱动装置5驱动激光测径仪4正负偏转±10度。在偏转测量过程中，在某一时间点能使得激光测径仪4的测量光束恰好垂直于测量的厚度基面，而这时候由于无扭动部分的遮挡，即测得的数值则为最小，从众多厚度值中进行比较，挑选出最小的厚度值则为扁线6的厚度。在测量光束不垂直于测量的厚度基面或宽度基面时，即相当于扁线6出现扭动时则会出现一定量的遮挡，则测得的数值H均相对实际厚度或宽度的数值大；而在偏转测量过程中，在某一时间点能使得激光测径仪4的测量光束恰好垂直于测量的厚度基面，而这时候测得的数值h为最小，也是无限接近于实际厚度，实现高精度获得扁线6的厚度。相对于传统测量工序，省去对扁线进行施加压力定位防止扭转工序，避免被测扁线表面受到损伤，保证产扁线产品质量。而是通过驱动激光测径仪4的正负偏转使测量光束恰与扭转的扁线相平行，以能消除因扁线扭动而产生的误差，提升测量精度。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。如本发明上述实施例所述，采用与其相同或相似的结构而得到的其它设备及方法，均在本发明保护范围内。