一种非接触式智能圆柱体直径测量系统的制作方法

本发明涉及一种圆柱体直径测量方法，具体涉及一种非接触式智能圆柱体直径测量系统。

背景技术：

当前圆柱体直径的测量方法大体可以分为两类：接触式测量方法和非接触式测量方法。接触式测量方法主要是用通用量具如卡尺、卷尺、千分尺等测量，此类测量方法速度快，精度一般；非接触测量方法主要是用影像仪、三坐标测量机、立式光学计等，此类测量方法精度较高，速度比较慢，成本较高。针对目前接触式圆柱体直径测量方法和非接触式圆柱体直径测量方法的缺陷，本发明提出一种新型的非接触式智能圆柱体直径测量方法，具体分析了该方法的原理，并对装置的总体方案、控制系统进行了设计。本发明系统能够快速准确地完成圆柱体直径的测量，并可为其他回转体零件直径测量提供技术借鉴，也可具体应用到农林业上。

技术实现要素：

本发明针对现有圆柱体直径测量方法所存在的不足，提供一种非接触式智能圆柱体直径测量系统，该系统具有使用方便，性能可靠，制造维护成本低等优点。

本发明主要包括数据采集、数据处理、结果显示三个部分。数据采集部分由电机和测距传感器组成，主要是采集电机转动角度的数据和测距传感器测得的距离数据；数据处理部分主要是通过控制器处理电机和测距传感器采集到的数据，通过程序计算得到被测圆柱体的直径数据；结果显示部分是将数据处理后得到的结果，通过显示屏向测量者展现出来。

本发明的测量系统原理图见附图2所示，圆柱体沿轴线方向上的投影为圆1。圆的切线和圆有一个公共点，即切点。测距传感器2沿轴线方向分别与该圆相切于a、b两切点，两切线夹角为θ。本发明运用了圆切线的性质：圆的切线垂直于过其切点的半径，再结合直角三角形相关性质，通过控制系统中相关程序的设计，根据测得的数值l1、l2、l和θ便可得到被测圆柱体的直径d的数值。主要实现过程可以概括为：由数据采集部分对被测对象进行特征量采集，再由控制器进行数据的处理，最后由显示屏将最终的结果向用户展示出来。

本发明测量系统中，只要测量电机转动角度和测距传感器测得的距离，便可以得到被测圆柱体的直径，而且可以连续测量多个目标对象，并实时向测量者展示测量数据，大大降低了在野外作业时测量圆柱体的难度。

本发明的有益效果是：(1)本发明系统是一种非接触式智能测量圆柱体外径的系统，该系统结构简单，使用方便。(2)本发明系统是运动控制系统结合三角函数相关知识，然后运用到具体的工程应用中，具有自己独特的创新点。(3)该系统采用的非接触式测量方法，相对于接触式测量圆柱体外径的方法，大大降低了测量时的难度。(4)该系统与其他非接触式测量系统相比，降低了制造成本和使用成本，便于推向市场，得到普遍使用。(5)本发明系统测量方法新颖，性能可靠，系统功能稳定。

附图说明

图1是本发明的系统流程图；

图2是测量系统原理图；

图3是本发明系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图图1、图2和图3，对该非接触式智能圆柱体直径测量系统具体实施方式作进一步说明。本发明非接触式智能圆柱体直径测量系统的具体实施步骤为：

步骤一、固定支架1的位置，调整箱体3的空间位置，使电机5轴线与被测圆柱体10轴线平行。

步骤二、调整测距传感器6位置，使测距传感器红外发射头7所对的位置靠近被测物体10的一侧切线且偏外侧相隔一段距离。

步骤三、按下开关按钮8，测距传感器6在电机5的带动下，先向被测圆柱体一侧摆动，扫过被测圆柱体后，再反向转动。

步骤四、在电机5带动测距传感器6左右过程中，测距传感器6会经过了待测圆柱体10的右切线和左切线，并测得测距传感器发射头7到切点a的距离l1和到切点b的距离l2，并且可以得到由a到b的过程中电机5转过的角度θ。

步骤五、通过以上步骤，即得到此次采集的数据l1、l2、θ，系统的数据采集工作流程完成。

步骤六、由采集到的试验数据，通过控制器4的数据处理，即可得到被测圆柱体10直径的具体数值，并通过显示屏9向用户展示出来。

本实施例的步骤四中根据测距传感器6在测距过程中，测得距离值的跳变位置即可确定切点a和切点b对应的电机角度位置，由此即可得到从切点a到切点b的电机转过的夹角θ。设测距传感器发射头7到电机轴线距离为l，为减小测距误差，取测得的两次切点到电机轴线的距离平均值作为切线边长。

即：

本实施例的步骤六中由控制器4处理采集到的数据，根据圆切线的性质：圆的切线垂直于过其切点的半径，再结合直角三角形相关性质，可以求得被测圆柱体的直径d。

即：

经过控制器4的处理后，求得的被测圆柱体直径d的具体数值，把求得的数值通过显示屏9展示出来，即完成了此非接触式智能圆柱体直径测量系统的测量工作。

技术特征：

技术总结
本发明涉及一种非接触式智能圆柱体直径测量系统，采用非接触的测量方式来测得目标圆柱体的直径，其主要包括数据采集、数据处理、结果显示三个部分，由数据采集部完成对测量目标的特征量采集，再由控制系统部分进行数据的处理，最后由结果显示部分将最终的结果向用户展示出来。该系统具有使用方便，性能可靠，成本低等优点。充分发挥了非接触式测量圆柱体直径的优点，而且可以连续测量多个目标对象，并实时显示测量数据，大大降低了在野外作业时测量圆柱体的难度。

技术研发人员：万兵;汪地;史烨桦
受保护的技术使用者：上海大学
技术研发日：2017.06.07
技术公布日：2017.10.27