一种高度测量装置论文和设计-庞凯

全文摘要

本实用新型适用于测量工具技术领域，提供了一种高度测量装置，包括具有水平承载面的承物台和设于所述承物台上的立柱，还包括设于所述立柱上进行水平方向或\/和竖直方向运动的运动模组和设于所述运动模组上的激光位移传感器，所述激光位移传感器包括用于向被测表面发射激光束的激光发射部件和用于接收经被测表面反射且与发射激光束呈夹角之发射激光束的激光接收部件，所述激光发射部件与所述激光接收部件相距设置。本实用新型所提供的一种高度测量装置，其可提高对软质材料尺寸测量的精准度。

主设计要求

1.一种高度测量装置，包括具有水平承载面的承物台和设于所述承物台上的立柱，其特征在于，还包括设于所述立柱上进行水平方向或\/和竖直方向运动的运动模组和设于所述运动模组上的激光位移传感器，所述激光位移传感器包括用于向被测表面发射激光束的激光发射部件和用于接收经被测表面反射且与发射激光束呈夹角之发射激光束的激光接收部件，所述激光发射部件与所述激光接收部件相距设置。

设计方案

2.如权利要求1所述的一种高度测量装置，其特征在于，所述立柱设置有两根。

3.如权利要求2所述的一种高度测量装置，其特征在于，所述运动模组包括架设于两根所述立柱的第一导轨、滑动连接于所述第一导轨的第一滑块和用于驱动所述第一滑块沿所述第一导轨运动的驱动电机。

4.如权利要求3所述的一种高度测量装置，其特征在于，所述激光位移传感器设于所述第一滑块且与所述第一滑块可拆卸连接。

5.如权利要求1所述的一种高度测量装置，其特征在于，所述立柱设置有四根，四根所述立柱呈矩形排列。

6.如权利要求5所述的一种高度测量装置，其特征在于，所述运动模组包括X轴导轨、Y轴导轨、Z轴导轨和第二滑块，所述X轴导轨设置有两根，两根所述X轴导轨架设于四根所述立柱上且两根所述X轴导轨平行设置，所述Y轴导轨滑动连接于两根所述X轴导轨，所述Z轴导轨滑动连接于所述Y轴导轨，所述第二滑块滑动连接于所述Z轴导轨，所述激光位移传感器设于所述第二滑块且所述第二滑块可拆卸连接。

7.如权利要求6所述的一种高度测量装置，其特征在于，所述运动模组还包括用于驱动所述Y轴导轨沿所述X轴导轨运动的X轴驱动电机、用于驱动所述Z轴导轨沿所述Y轴导轨运动的Y轴驱动电机和用于驱动所述第二滑块沿所述Z轴导轨运动的Z轴驱动电机，所述X轴驱动电机、所述Y轴驱动电机和所述Z轴驱动电机均通过丝杆分别与所述Y轴导轨、所述Z轴导轨和所述第二滑块传动连接。

8.如权利要求1至7中任一项所述的一种高度测量装置，其特征在于，所述高度测量装置还包括：

电源，用于给所述激光位移传感器供电的电源；

数模转换模块，用于读取所述激光位移传感器所发出的电信号模拟量；及

控制模块，用于提供控制信号来控制所述激光位移传感器和运动模组的运行；

所述电源与所述激光位移传感器电连接，所述激光位移传感器、所述数模转换模块和所述控制模块通信连接。

9.如权利要求8所述的一种高度测量装置，其特征在于，所述高度测量装置还设置有用于与所述控制模块配合使用的上位机。

10.如权利要求8所述的一种高度测量装置，其特征在于，所述承物台为大理石平台、玻璃平台或不锈钢板平台。

设计说明书

技术领域

本实用新型属于测量工具技术领域，尤其涉及一种高度测量装置。

背景技术

目前市售的高度规为基于线性编码器的接触式高度测量方式，在测量软质材料(如海绵软垫、软质硅胶)的厚度\/高度\/深度尺寸时，因其接触式的测量方式不可避免的会对被测材料施加压力，导致被测材料发生凹陷形变，严重影响测量的准确性。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决上述技术问题之一，提供了一种高度测量装置，其可提高对软质材料尺寸测量的精准度。

本实用新型的技术方案是：一种高度测量装置，包括具有水平承载面的承物台和设于所述承物台上的立柱，还包括设于所述立柱上进行水平方向或\/和竖直方向运动的运动模组和设于所述运动模组上的激光位移传感器，所述激光位移传感器包括用于向被测表面发射激光束的激光发射部件和用于接收经被测表面反射且与发射激光束呈夹角之发射激光束的激光接收部件，所述激光发射部件与所述激光接收部件相距设置。

可选地，所述立柱设置有两根。

可选地，所述运动模组包括架设于两根所述立柱的第一导轨、滑动连接于所述第一导轨的第一滑块和用于驱动所述第一滑块沿所述第一导轨运动的驱动电机。

可选地，所述激光位移传感器设于所述第一滑块且与所述第一滑块可拆卸连接。

可选地，所述立柱设置有四根，四根所述立柱呈矩形排列。

可选地，所述运动模组包括X轴导轨、Y轴导轨、Z轴导轨和第二滑块，所述X轴导轨设置有两根，两根所述X轴导轨架设于四根所述立柱上且两根所述X轴导轨平行设置，所述Y轴导轨滑动连接于两根所述X轴导轨，所述Z轴导轨滑动连接于所述Y轴导轨，所述第二滑块滑动连接于所述Z轴导轨，所述激光位移传感器设于所述第二滑块且所述第二滑块可拆卸连接。

可选地，所述运动模组还包括用于驱动所述Y轴导轨沿所述X轴导轨运动的X轴驱动电机、用于驱动所述Z轴导轨沿所述Y轴导轨运动的Y轴驱动电机和用于驱动所述第二滑块沿所述Z轴导轨运动的Z轴驱动电机，所述X轴驱动电机、所述Y轴驱动电机和所述Z轴驱动电机均通过丝杆分别与所述Y轴导轨、所述Z轴导轨和所述第二滑块传动连接。

可选地，所述高度测量装置还包括：

电源，用于给所述激光位移传感器供电的电源；

数模转换模块，用于读取所述激光位移传感器所发出的电信号模拟量；及

控制模块，用于提供控制信号来控制所述激光位移传感器和运动模组的运行；

所述电源与所述激光位移传感器电连接，所述激光位移传感器、所述数模转换模块和所述控制模块通信连接。

可选地，所述高度测量装置还设置有用于与所述控制模块配合使用的上位机。

可选地，所述承物台为大理石平台、玻璃平台或不锈钢板平台。

本实用新型所提供的一种高度测量装置，其采用激光位移传感器以非接触的方式对软质材料的尺寸(厚度\/高度\/深度)进行测量，不会引入外部压力，使被测软质材料发生凹陷形变，从而影响测量的精准度；而且通过移动激光位移传感器可对被测物体进行扫描，准确检测被测物体的平面度。其结构简单，操作简便，测量精度高，可靠性好。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例中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是本实用新型实施例提供的一种高度测量装置的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的一种高度测量装置的另一结构示意图；

图3是图2提供的一种高度测量装置的左视图；

图4是本实用新型实施例提供的一种高度测量装置中激光位移传感器激光三角测量法的原理图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

需要说明的是，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是直接设置、安装、连接，也可以通过居中元部件、居中结构间接设置、连接。

另外，本实用新型实施例中若有“长度”、“宽度”、“厚度”、“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或常规放置状态或使用状态，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的结构、特征、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实用新型限制。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在具体实施方式中所描述的各个具体技术特征和各实施例，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，例如通过不同的具体技术特征\/实施例的组合可以形成不同的实施方式，为了避免不必要的重复，本实用新型中各个具体技术特征\/实施例的各种可能的组合方式不再另行说明。

如图1至图3所示，本实用新型实施例提供的一种高度测量装置，包括具有水平承载面的承物台1和设于承物台1上起支撑作用的立柱2，承物台1的水平承载面用于放置被测物体5(被测物体5可为硬质材料，也可以为软质材料如海绵、硅胶等)，还包括设于立柱2上可进行水平方向或\/和竖直方向运动的运动模组3和设于运动模组3上的激光位移传感器4，激光位移传感器4是利用激光技术进行测量的传感器，其能够精确非接触测量被测物体5的位置、位移等变化，主要应用于检测物体的位移、厚度、振动、距离、直径等几何量的测量，激光位移传感器4包括用于向被测物体5的表面发射激光束的激光发射部件和用于接收经被测表面反射且与发射激光束呈夹角之发射激光束的激光接收部件，激光发射部件与激光接收部件相距设置。参见图1，即激光束的入射路线、激光束的反射路线及激光发射部件和激光接收部件之间的连线形成一个三角形。本实用新型采用激光位移传感器4的激光三角测量法(参见图4，激光三角法位移测量的原理是，用一束激光以某一角度聚焦在被测物体表面，然后从另一角度对物体表面上的激光光斑a进行成像a1，物体表面激光照射点的位置高度不同，所接受散射或反射光线的角度也不同，用CCD光电探测器测出光斑像a1的位置，就可以计算出主光线的角度，从而计算出物体表面激光照射点的位置高度z。其中，b、x、f均为已知量，b为激光发射部件光轴与激光接收部件光轴之间的距离，f为激光接收部件的焦距，x为光斑像a1到激光接收部件光轴的距离，则z＝bf\/x)对被测物体5进行测量，测量过程不会对被测物体5施加压力，使被测物体发生形变。工作时，先以承载台1的水平承载面作为基准面对激光位移传感器4进行归零处理(即将承载台1的水平承载面到激光位移传感器4的距离定义为0)，以提高测量结果的准确性，避免出现误差，再通过运动模组3调整校正后的激光位移传感器4的位置，将激光位移传感器4移动至指定位置，对被测物体5进行测量。其采用非接触式的方式对软质材料进行测量，在测量过程不会引入外部压力，使得被测物体5发生凹陷形变，与传统的高度规相比，本实用新型所提供的一种高度测量装置测量精度高，且操作简便。

具体应用中，承物台1可为长方体、正方体等结构。

具体地，如图1所示，立柱2可设置有两根，两根立柱2分别设于承物台1的两端并垂直于承物台1的上表面。

具体地，如图1所示，运动模组3可包括架设于两根立柱2上的第一导轨310、滑动连接于第一导轨310的第一滑块311和用于驱动第一滑块311沿第一导轨310运动的驱动电机(图中未示出)，激光位移传感器4设于第一滑块311上，激光位移传感器4能随着第一滑块311在第一导轨310上移动，实现对激光位移传感器4位置的调节。激光位移传感器4与第一滑块311可拆卸连接，根据实际需要，可选择不同型号的激光位移传感器4进行测量，其测量精度的最高线性度可达到1μm。其中，两根立柱2可固定连接于承物台1的两端，在此状态下，激光位移传感器4的位置只能沿第一导轨310的方向进行位置的调节；或者，两根立柱2可滑动连接于承物台1的两端(即两根立柱2可沿承物台1的宽度方向进行滑动)，在此状态下，实现了激光位移传感器4在水平方向(即承物台1的长度方向和宽度方向)位置的调节，且由于激光位移传感器4是与承物台1相对于距离不变，在进行对此测量时，只需对激光位移传感器4进行一次的归零处理，而不需要反复归零，提高了工作效率。

作为另一种该实施方式，如图2所示，立柱2可设置有四根，四根立柱2可呈矩形排列，并垂直于承物台1的的水平承载面。

具体地，如图2和图3所示，运动模组3可包括X轴导轨320、Y轴导轨321、Z轴导轨322和第二滑块323，X轴导轨320设置有两根，两根X轴导轨320架设于四根立柱2上(即每根X轴导轨320连接两根立柱2)且两根X轴导轨320平行设置，Y轴导轨321的两端分别滑动连接于两根X轴导轨320，且Y轴导轨321与两根X轴导轨320相互垂直，Z轴导轨322滑动连接于Y轴导轨321，且Z轴导轨322垂直于Y轴导轨321，第二滑块323滑动连接于Z轴导轨322，激光位移传感器4设于第二滑块323上，且与第二滑块323可拆卸连接，根据实际需要，可选择不同型号的激光位移传感器4进行测量，测量精度的最高线性度可达到1μm，激光位移传感器4可通过第二滑块323可在Z轴导轨322上下滑动，Z轴导轨322又可沿Y轴导轨321左右滑动，Y轴导轨321又可沿X轴导轨320前后滑动，从而实现激光位移传感器4在水平方向和竖直方向上位置的调节，可用于对承物台1承物面上任意位置的被测物体5进行测量。

具体地，运动模组3还包括用于驱动Y轴导轨321沿X轴导轨320运动的X轴驱动电机(图中未示出)、用于驱动Z轴导轨322沿Y轴导轨321运动的Y轴驱动电机(图中未示出)和用于驱动第二滑块323沿Z轴导轨322运动的Z轴驱动电机(图中未示出)，X轴驱动电机、Y轴驱动电机和Z轴驱动电机均通过丝杆分别与Y轴导轨321、Z轴导轨322和第二滑块323传动连接。采用电机作为驱动装置，一是可以简化感度测量装置的结构；二是操作简单。且采用丝杆传动方式，其传动稳定、精度高。当然，可以理解地，驱动装置还可以为其他动力系统如气缸传动系统、液压缸传动系统等，传动方式也可以为其他传动结构如链条传动、皮带传动等。

具体地，高度测量装置还包括用于给激光位移传感器4供电的电源(图中未示出)、用于读取激光位移传感器4的电信号模拟量(激光位移传感器4在测量时可以将高度\/厚度\/深度等物理量转化为电信号模拟量)的数模转换模块(图中未示出)和用于提供控制信号控制激光位移传感器4启闭、归零和控制运动模组3运行的控制模块(图中未示出)，电源与激光位移传感器4电连接，激光位移传感器4、数模转换模块和控制模块通信连接。其中，上述的电源同样可以为激光位移传感器4、数模转换模块、控制模块、X轴驱动电机、Y轴驱动电机和Z轴驱动电机供电。

具体地，高度测量装置还可设置有用于与控制模块配合使用的PC上位机(图中未示出)，PC上位机通过数模转换模块读取激光位移传感器的数据，且在基于模数转换模块和控制模块的基础上，可进行二次开发，配合PC上位机软件的应用从而实现自动对被测物体5进行测量。

实际应用中，随着激光位移传感器4的移动，可对被测物体5表面进行扫描，读取被测物体5表面各个位置的数据，从而确认被测物体5的平面度。

具体地，第一滑块311和第二滑块323还可以设置有用于识别被测物体5的工业相机(图中未示出)，控制模块控制第一滑块311或第二滑块323移动，当工业相机识别到被测物体5时，会将信息反馈给控制模块，控制模块继而控制激光位移传感器4开启对被测物体5进行测量，从而实现对被测物体5尺寸的自动化测量，提供了工作效率。

具体地，承物台1可为大理石平台、玻璃平台或不锈钢板平台等平面度较好的物体。

本实用新型实施例所提供的一种高度测量装置，其采用激光位移传感器4以非接触的方式对软质材料的尺寸(厚度\/高度\/深度)进行测量，不会引入外部压力，使被测软质材料发生凹陷形变，从而影响测量的精准度；而且通过移动激光位移传感器4可对被测物体5进行扫描，准确检测被测物体5的平面度。其结构简单，操作简便，测量精度高，测量效率快。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

设计图

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设计说明书

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