一种基于激光位移传感器的刚度检测装置论文和设计-张锐

全文摘要

本实用新型公开了智能装备技术领域的一种基于激光位移传感器的刚度检测装置，包括伺服电缸平行组件，伺服电缸平行组件的左侧分别安装有伺服电机和电缸，且电缸平行设置在伺服电机的上方，电缸的左端安装有电缸安装支架，电缸安装支架的顶部通过螺栓安装有绝缘块，电缸的左侧轴端通过螺母固定有压力传感器安装支架，压力传感器安装支架设置在电缸安装支架的内腔，本实用新型采用常规压力传感器检测压力，采用非接触式的激光位移传感器检测被测工件的形变，采用伺服电缸作为施加压力的执行机构，实现了对加载压力的自动化控制，而且所有的传感器和执行机构都被集成到同一个装置上，不需要搭建额外的传感器支架。

主设计要求

1.一种基于激光位移传感器的刚度检测装置，包括伺服电缸平行组件(1)，其特征在于：所述伺服电缸平行组件(1)的左侧分别安装有伺服电机(2)和电缸(3)，且电缸(3)平行设置在伺服电机(2)的上方，所述电缸(3)的左端安装有电缸安装支架(4)，所述电缸安装支架(4)的顶部通过螺栓安装有绝缘块(5)，所述电缸(3)的左侧轴端通过螺母固定有压力传感器安装支架(6)，所述压力传感器安装支架(6)设置在电缸安装支架(4)的内腔，所述电缸安装支架(4)的内腔通过螺栓安装有激光位移传感器A(7)和激光位移传感器B(8)，且激光位移传感器B(8)和激光位移传感器A(7)关于压力传感器安装支架(6)前后对称设置，所述压力传感器安装支架(6)的左侧前后对称横向插接有联动轴(9)，两组联动轴(9)的外端之间安装有顶块(10)，所述顶块(10)的右侧中部通过螺纹安装有压力传感器(11)，且压力传感器(11)设置在顶块(10)与压力传感器安装支架(6)之间，所述顶块(10)的左侧中部安装有可调顶杆(12)，所述顶块(10)的右侧壁关于可调顶杆(12)前后对称安装有反光板(13)。

设计方案

2.根据权利要求1所述的一种基于激光位移传感器的刚度检测装置，其特征在于：所述伺服电机(2)和电缸(3)通过伺服电缸平行组件(1)连接，组合成伺服电缸。

3.根据权利要求1所述的一种基于激光位移传感器的刚度检测装置，其特征在于：所述电缸安装支架(4)的顶部设置有与绝缘块(5)向配合的支撑台(41)，所述电缸安装支架(4)的左侧前后对称焊接有与激光位移传感器A(7)和激光位移传感器B(8)相配合的L形固定板(42)。

4.根据权利要求1所述的一种基于激光位移传感器的刚度检测装置，其特征在于：所述压力传感器安装支架(6)的中部开设有与电缸(3)的输出端相配合的固定轴孔(61)，所述压力传感器安装支架(6)外壁关于固定轴孔(61)前后对称开设有与联动轴(9)相配合的安装轴孔(62)。

5.根据权利要求1所述的一种基于激光位移传感器的刚度检测装置，其特征在于：所述联动轴(9)包括与压力传感器安装支架(6)相配合的连接轴套(91)，所述连接轴套(91)的内腔插接有连接轴(92)。

6.根据权利要求1所述的一种基于激光位移传感器的刚度检测装置，其特征在于：所述顶块(10)为凸形连接块，且顶块(10)设置有反光板(13)的侧壁面关于可调顶杆(12)前后对称开设有与联动轴(9)相配合的螺纹孔，所述可调顶杆(12)与顶块(10)之间通过螺纹连接。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及智能装备技术领域，具体为一种基于激光位移传感器的刚度检测装置。

背景技术

目前，在刚度测量领域，一般都采用台架式的刚度测试仪，这种台架式的测试仪的上部搭载了压力传感器，通过液压缸对被测工件施加压力。同时通过1～2个接触时的位移传感器检测被测工件的形变量，将压力的变化值除以被测工件的形变量就得到了一定范围内物体的刚度，但是被测工件的尺寸上限受台架尺寸的制约。如果，工件比较大，通常采用人工零时搭建支架，在支架上临时安装压力传感器的位移传感器来实现对刚度的测量，针对不同的工件每次都要调整支架和传感器的位置，比较费时。

台架式的刚度测试仪，的主要缺陷在于被测工件的测量必须固定到台架式刚度测试仪的测量平台上，但是受限于成本，通常台架的尺寸都不会太大，因此，被测工件的尺寸上限受台架尺寸的制约。

采用零时组装的支架和传感器来作为测量工具通常会带来三个问题：1、零时组装的支架因为自身的刚性无法测量，因此，可能导致测量的时候可能会带来由于自身刚性没有参与计算而导致的测量误差。2、针对不同规格工件都要搭建一个支架并且要针对性的设计传感器的安装位置，非常费时，而且对操作人员的要求也较高。3、零时搭建的支架，在施加压力的时候通常都是通过手动液压机构加压，压力的加载过程和加载精度无法精确控制。4、大多数刚度测量机构都采用接触时的位移传感器，因为接触时的位移传感器在没有接触到物体时是检测不到任何位移值的，因此，在每次测量前都需要调整位移传感器进入有效测量范围内，并对接触式的位移传感器进行一次零点校准。

基于此，本实用新型设计了一种基于激光位移传感器的刚度检测装置，以解决上述问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于激光位移传感器的刚度检测装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种基于激光位移传感器的刚度检测装置，包括伺服电缸平行组件，所述伺服电缸平行组件的左侧分别安装有伺服电机和电缸，且电缸平行设置在伺服电机的上方，所述电缸的左端安装有电缸安装支架，所述电缸安装支架的顶部通过螺栓安装有绝缘块，所述电缸的左侧轴端通过螺母固定有压力传感器安装支架，所述压力传感器安装支架设置在电缸安装支架的内腔，所述电缸安装支架的内腔通过螺栓安装有激光位移传感器A和激光位移传感器B，且激光位移传感器B和激光位移传感器A关于压力传感器安装支架前后对称设置，所述压力传感器安装支架的左侧前后对称横向插接有联动轴，两组联动轴的外端之间安装有顶块，所述顶块的右侧中部通过螺纹安装有压力传感器，且压力传感器设置在顶块与压力传感器安装支架之间，所述顶块的左侧中部安装有可调顶杆，所述顶块的右侧壁关于可调顶杆前后对称安装有反光板。

优选的，所述伺服电机和电缸通过伺服电缸平行组件连接，组合成伺服电缸。

优选的，所述电缸安装支架的顶部设置有与绝缘块向配合的支撑台，所述电缸安装支架的左侧前后对称焊接有与激光位移传感器A和激光位移传感器B相配合的L形固定板。

优选的，所述压力传感器安装支架的中部开设有与电缸的输出端相配合的固定轴孔，所述压力传感器安装支架外壁关于固定轴孔前后对称开设有与联动轴相配合的安装轴孔。

优选的，所述联动轴包括与压力传感器安装支架相配合的连接轴套，所述连接轴套的内腔插接有连接轴。

优选的，所述顶块为凸形连接块，且顶块设置有反光板的侧壁面关于可调顶杆前后对称开设有与联动轴相配合的螺纹孔，所述可调顶杆与顶块之间通过螺纹连接。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型采用常规压力传感器检测压力，采用非接触式的激光位移传感器检测被测工件的形变，采用伺服电缸作为施加压力的执行机构，实现了对加载压力的自动化控制，而且所有的传感器和执行机构都被集成到同一个装置上，不需要搭建额外的传感器支架，本装置结构紧凑，可以安装在大负载的工业机器人上，也可以安装在刚度已知的固定支架上，特别适合大型钣金件的刚度检测。

当然，实施本实用新型的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型结构示意图；

图2为本实用新型伺服电缸平行组件、伺服电机和伺服电机组合示意图；

图3为本实用新型电缸安装支架结构示意图；

图4为本实用新型压力传感器安装支架结构示意图；

图5为本实用新型联动轴结构示意图；

图6为本实用新型顶块、可调顶杆和反光板组合示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1-伺服电缸平行组件，2-伺服电机，3-电缸，4-电缸安装支架，41-支撑台，42-L形固定板，5-绝缘块，6-压力传感器安装支架，61-固定轴孔，62-安装轴孔，7-激光位移传感器A，8-激光位移传感器B，9-联动轴，91-连接轴套，92-连接轴，10-顶块，11-压力传感器，12-可调顶杆，13-反光板。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-6，本实用新型提供一种技术方案：一种基于激光位移传感器的刚度检测装置，包括伺服电缸平行组件1，伺服电缸平行组件1的左侧分别安装有伺服电机2和电缸3，且电缸3平行设置在伺服电机2的上方，电缸3的左端安装有电缸安装支架4，电缸安装支架4的顶部通过螺栓安装有绝缘块5，电缸3的左侧轴端通过螺母固定有压力传感器安装支架6，压力传感器安装支架6设置在电缸安装支架4的内腔，电缸安装支架4的内腔通过螺栓安装有激光位移传感器A7和激光位移传感器B8，且激光位移传感器B8和激光位移传感器A7关于压力传感器安装支架6前后对称设置，压力传感器安装支架6的左侧前后对称横向插接有联动轴9，两组联动轴9的外端之间安装有顶块10，顶块10的右侧中部通过螺纹安装有压力传感器11，且压力传感器11设置在顶块10与压力传感器安装支架6之间，顶块10的左侧中部安装有可调顶杆12，顶块10的右侧壁关于可调顶杆12前后对称安装有反光板13。

其中，伺服电机2和电缸3通过伺服电缸平行组件1连接，组合成伺服电缸，采用伺服电缸作为施加压力的执行机构，实现了对加载压力的自动化控制，电缸安装支架4的顶部设置有与绝缘块5向配合的支撑台41，电缸安装支架4的左侧前后对称焊接有与激光位移传感器A7和激光位移传感器B8相配合的L形固定板42，方便绝缘块5、激光位移传感器A7和激光位移传感器B8在电缸安装支架4上的安装固定，压力传感器安装支架6的中部开设有与电缸3的输出端相配合的固定轴孔61，压力传感器安装支架6外壁关于固定轴孔61前后对称开设有与联动轴9相配合的安装轴孔62，方便压力传感器安装支架6与电缸3和联动轴9之间的固定连接，联动轴9包括与压力传感器安装支架6相配合的连接轴套91，连接轴套91的内腔插接有连接轴92，方便将联动轴9安装在压力传感器安装支架6上，顶块10为凸形连接块，且顶块10设置有反光板13的侧壁面关于可调顶杆12前后对称开设有与联动轴9相配合的螺纹孔，方便顶块10与联动轴9之间的固定安装，可调顶杆12与顶块10之间通过螺纹连接，方便调整可调顶杆12在顶块10上的位置。

本实施例的一个具体应用为：本实用新型在使用时，将伺服电机2和电缸3通过伺服电缸平行组件1连接，组成伺服电缸，将绝缘块5和伺服电缸安装在电缸安装支架上4，将2个联动轴9的连接轴套91安装在压力传感器安装支架6上，将压力传感器11安装在压力传感器安装支架6上，将反光板13和可调顶杆12安装在顶块10上，将压力传感器11通过顶块10上的螺纹孔和压力传感器6连接，将联动轴9的连接轴92穿过连接轴套91，然后通过螺纹孔安装在顶块10上，压力传感器安装支架6、顶块10、可调顶杆12、联动轴9、反光板13、压力传感器11组成整体安装到电缸3顶端，并调节电缸3的锁紧锁帽，锁紧压力传感器安装支架6，将激光位移传感器A7和激光位移传感器B8安装在电缸安装支架4上，本装置上的绝缘块5起到绝缘、防静电的作用主要用于保护压力传感器11和激光位移传感器A7、激光位移传感器B8，将绝缘块5固定到某一刚性已知的机器人或固定支架上，当伺服电机2驱动电缸3向前运动时，驱动压力通过压力传感器安装支架6传递给压力传感器11，压力传感器11将压力传递给顶块10和可调顶杆12，可调顶杆12直接作用于被测工件，联动轴9则用于保证力传递的稳定性，安装在电缸安装支架4上的激光位移传感器A7、激光位移传感器B8可以检测激光位移传感器A7、激光位移传感器B8和反光板13之间的距离，当被测工件发生形变时，顶块10和可调顶杆12都会相对于电缸安装支架4发生位移，该位移会反应在激光位移传感器A7、激光位移传感器B8和反光板13之间的距离变化上，本装置采用了激光位移传感器A7和激光位移传感器B8来测量形变，如果即使在测量过程中，装置在水平方向上发生角度变化，激光位移传感器A7和激光位移传感器B8测量到的平均值也能够准确反应在可调顶杆12位置物体的形变，用压力传感器6检测到的压力除以激光位移传感器A7和激光位移传感器B8检测到的形变，就可以得到被测物体的刚度，采用激光位移传感器作为形变测量的传感器，可以有效避免采用接触式传感器带来的空行程问题，省去了每次校准前的零点校准环节。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本实用新型优选实施例只是用于帮助阐述本实用新型。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本实用新型。本实用新型仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

设计图

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