專利名稱：細(xì)絲直徑測量儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于直徑測量儀器，特別涉及一種以激光為光源的細(xì)絲直徑測量儀。
背景技術(shù)：
授權(quán)公告號為CN 2849652Y的專利公開了一種激光筆作光源的細(xì)絲直徑測量儀， 包括固定支架、可轉(zhuǎn)動支架、細(xì)絲支架、夾子、鉛錘、插架、激光筆、光屏、反射鏡和光電接收 器；激光筆產(chǎn)生的光束照射到細(xì)絲產(chǎn)生相干光束，相干光束射入反射鏡經(jīng)反射鏡后衍射條 紋反射到光屏上呈現(xiàn)衍射圖樣，將光屏卸下安裝光電接收器，光電接收器上連接的平衡指 示儀顯示出衍射條紋相對應(yīng)的光電流強(qiáng)度。此種細(xì)絲直徑測量儀雖然結(jié)構(gòu)簡單，便于攜帶， 成本較低，但由于其通過光屏邊緣處的刻度尺和平衡指示儀上的刻度尺讀取衍射圖樣的數(shù) 據(jù)，再將讀取的數(shù)據(jù)帶入細(xì)絲直徑計算公式計算出細(xì)絲直徑，因而檢測精度不高，尤其不適 用于線材生產(chǎn)中對線材直徑的在線檢測。據(jù)了解，目前國內(nèi)線材生產(chǎn)中，對于線材的在線檢測大多采用激光掃描法或平行 光CCD( “CCD”是Charge Coupled Device的簡稱，即為電荷耦合器件)投影法，但由于激 光掃描法對激光斑的大小要求較高，而CCD基于本身像素的原因，其測量范圍和精度都受 影響，一般只能測量直徑50 μ m以上的線材，精度大于1 μ m,且線材直徑越小，測量精度越差。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種以激光為光源的細(xì)絲直徑 測量儀，以提高測量精度，擴(kuò)大測量范圍，滿足線材在線檢測的需要。本實用新型所述細(xì)絲直徑測量儀，包括激光器、防塵鏡、放大鏡、圖像傳感器和計 算處理裝置，所述激光器為半導(dǎo)體激光器，防塵鏡、放大鏡、圖像傳感器依次放置在激光器 所產(chǎn)生的光路上，被測細(xì)絲位于激光器與防塵鏡之間且處于激光束的照射中，計算處理裝 置與圖像傳感器連接，將來自圖像傳感器的信號進(jìn)行處理并計算出被測細(xì)絲的直徑。為了更好地實現(xiàn)發(fā)明目的，本實用新型還采取了以下技術(shù)措施1、設(shè)置了光束調(diào)節(jié)器，以調(diào)節(jié)激光器產(chǎn)生的光束，所述光束調(diào)節(jié)器放置在激光器 與被測細(xì)絲之間且位于激光器所產(chǎn)生的光路上。2、設(shè)置了機(jī)殼，將所述激光器、防塵鏡、放大鏡和圖像傳感器安裝在機(jī)殼內(nèi)，或?qū)?所述激光器、光束調(diào)節(jié)器、防塵鏡、放大鏡和圖像傳感器安裝在機(jī)殼內(nèi)，以降低灰塵、自然光 的干擾。3、將激光器固定在可調(diào)式支承體上，所述可調(diào)式支承體包括套筒、第一支架、第二 支架和調(diào)整螺釘，激光器安裝在套筒內(nèi)，套筒固定在第一支架上，第一支架位于第二支架上 且通過螺釘彈簧組件定位，調(diào)整螺釘為兩顆，分別安裝在第一支架上。操作調(diào)整鏍釘可以調(diào) 節(jié)第一支架的角度、水平位置、垂直位置，使激光器產(chǎn)生的激光束與被測細(xì)絲(線材)、防塵 鏡、放大鏡、圖像傳感器處在合適的測量面上。[0010]4、設(shè)置了適用于在線測量和離線測量的細(xì)絲定位機(jī)構(gòu)，所述細(xì)絲定位機(jī)構(gòu)由兩個 導(dǎo)輪及其支承件組成，兩導(dǎo)輪上設(shè)置有細(xì)絲定位槽，被測細(xì)絲通過兩導(dǎo)輪上的細(xì)絲定位槽 實現(xiàn)定位。5、激光器設(shè)置有溫度控制系統(tǒng)，以保護(hù)激光器的工作環(huán)境，從而達(dá)到波長和光強(qiáng) 的穩(wěn)定性。所述溫度控制系統(tǒng)包括加熱線圈、溫度傳感器和溫度控制單元；加熱線圈環(huán)繞激 光器外殼安裝，其電流輸入端與溫度控制單元連接；溫度傳感器設(shè)置在激光器所處的溫度 場中，其傳輸線與溫度控制單元連接。本實用新型所述細(xì)絲直徑測量儀中的計算處理裝置有多種結(jié)構(gòu)形式，可以是計算 機(jī)、單片機(jī)、數(shù)字信號處理器(DSP)、現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)中的任一種。所述計算處理 裝置中安裝有圖像處理和細(xì)絲直徑計算軟件。本實用新型所述細(xì)絲直徑測量儀的工作原理如下激光束由激光器射出，投射在被測細(xì)絲上產(chǎn)生衍射光線，衍射光線經(jīng)過防塵鏡濾 除一定的干擾波，再通過放大鏡將衍射光線放大并進(jìn)一步濾除干擾波，然后投射在圖像傳 感器上形成衍射條紋，計算處理裝置采集圖像傳感器輸出的信號(數(shù)據(jù))，將所采集的信號 (數(shù)據(jù))經(jīng)過濾波處理得到精確的衍射條紋寬度S，根據(jù)公式d= (LX λ)Λ(式中，d:被測 細(xì)絲的直徑，L 圖像傳感器與被測細(xì)絲之間的距離，S:衍射條紋的寬度，λ 激光的波長) 計算出被測細(xì)絲(線材)的直徑，并將計算結(jié)果存儲與通過顯示器予以顯示。本實用新型 所述細(xì)絲直徑測量儀既可用于細(xì)絲(線材)直徑的在線測量，也可用于細(xì)絲(線材)直徑 的離線測量。本實用新型具有以下有益效果1、本實用新型所述細(xì)絲直徑測量儀可精確測量直徑0. 005mm至0. 5mm的細(xì)絲，擴(kuò) 大了細(xì)絲的測量范圍，解決了超細(xì)細(xì)絲(線)直徑測量的難題。2、使用本實用新型所述細(xì)絲直徑測量儀進(jìn)行細(xì)絲(線材)測量精度高，其測量精 度可達(dá)0. OOlmm以上。3、本實用新型所述細(xì)絲直徑測量儀通過圖像傳感器采集和傳輸衍射條紋產(chǎn)生的 信號，通過計算處理裝置處理來自圖像傳感器的衍射條紋信號并計算被測細(xì)絲(線材)的 直徑，速度相當(dāng)快，每秒可達(dá)上百個計算結(jié)果，非常適合在線實時測量。4、由于激光器采用的是半導(dǎo)體激光器，與氣體激光器相比，體積小，功耗小，有利 于節(jié)約能源。

圖1是本實用新型所述細(xì)絲直徑測量儀的第一種結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實用新型所述細(xì)絲直徑測量儀的第二種結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實用新型所述細(xì)絲直徑測量儀中可調(diào)式支承體的一種結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是圖3的右視圖；圖5是本實用新型所述細(xì)絲直徑測量儀中激光器的溫度控制系統(tǒng)的一種結(jié)構(gòu)示 意圖；圖6是本實用新型所述細(xì)絲直徑測量儀中細(xì)絲定位機(jī)構(gòu)的一種結(jié)構(gòu)示意圖，該圖 還描述了使用本實用新型所述細(xì)絲直徑測量儀進(jìn)行測量時，被測細(xì)絲(線材)所處的位置。
4[0026]圖中，1-激光器(1-1 激光器管芯、1-2 準(zhǔn)直鏡片、1-3 激光器外殼)，2_防塵鏡， 3-放大鏡，4-圖像傳感器，5-計算處理裝置，6-被測細(xì)絲(線材)，7-機(jī)殼，8-電源接口，
9-數(shù)據(jù)通信接口，10-可調(diào)式支承體(10-1第一固定螺釘、10-2 調(diào)整螺釘、10-3 第二固 定螺釘、10-4 套筒、10-5 第一支架、10-6 第二支架、10-7 螺旋壓簧、10_8 簧筒壓套)， 11-光束調(diào)節(jié)器，12-加熱線圈，13-溫度傳感器，14-溫度控制單元，15-導(dǎo)輪，L-圖像傳感 器與被測細(xì)絲之間的距離。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖通過實施例對本實用新型所述細(xì)絲直徑測量儀的結(jié)構(gòu)作進(jìn)一步說 明。實施例1本實施例中，細(xì)絲直徑測量儀的結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括激光器1、防塵鏡2、放大鏡 3、圖像傳感器4和計算處理裝置5。激光器1為半導(dǎo)體激光器(型號650nM10mV-點(diǎn)光，重 慶航偉公司生產(chǎn))，圖像傳感器4選用高像素線陣CXD (型號TCD1500AC，東芝公司生產(chǎn))，計 算處理裝置5為數(shù)字信號處理器(型號TMS320VC5509A，德州儀器公司生產(chǎn))。激光器1產(chǎn) 生激光束，防塵鏡2、放大鏡3、圖像傳感器4依次放置在激光器1所產(chǎn)生的光路上，被測細(xì) 絲6位于激光器1與防塵鏡2之間且處于激光束的照射中，計算處理裝置5與圖像傳感器 4連接，將來自圖像傳感器的信號進(jìn)行處理并計算出被測細(xì)絲的直徑，然后將計算結(jié)果進(jìn)行 存儲、傳輸給顯示器予以顯示。實施例2本實施例中，細(xì)絲直徑測量儀的結(jié)構(gòu)如圖2、圖6所示，包括激光器1、防塵鏡2、放 大鏡3、圖像傳感器4、計算處理裝置5、機(jī)殼7、電源接口 8、數(shù)據(jù)通信接口 9、光束調(diào)節(jié)器11、 細(xì)絲定位機(jī)構(gòu)和可調(diào)式支承體10。激光器1、防塵鏡2、放大鏡3、圖像傳感器4均與實施例 1相同，計算處理裝置5為計算機(jī)，光束調(diào)節(jié)器11為設(shè)置有錐形孔的器件(見圖幻；細(xì)絲定 位機(jī)構(gòu)由兩個導(dǎo)輪15及其支承件組成，兩導(dǎo)輪15上設(shè)置有細(xì)絲定位槽(見圖6)；可調(diào)式 支承體10如圖3、圖4所示，包括套筒10-4、第一支架10-5、L形第二支架10_6和調(diào)整螺釘
10-2，激光器1安裝在套筒10-4內(nèi)，套筒通過第一固定螺釘10-1固定在第一支架10-5上， 第一支架10-5位于第二支架10-6上且通過螺釘彈簧組件定位，所述螺釘彈簧組件由第二 固定螺釘10-3、螺旋壓簧10-7、簧筒壓套10-8組成，調(diào)整螺釘10-2為兩顆，分別安裝在第 一支架10-5上，且位于第一支架的對角線上。各器件、構(gòu)件和部件的組裝方式激光器1及其可調(diào)式支承體10、光束調(diào)節(jié)器11、 防塵鏡2、放大鏡3和圖像傳感器4安裝在機(jī)殼7內(nèi)，光束調(diào)節(jié)器11、防塵鏡2、放大鏡3、圖 像傳感器4依次放置在激光器1所產(chǎn)生的光路上，被測細(xì)絲6由細(xì)絲定位機(jī)構(gòu)定位，位于光 束調(diào)節(jié)器11與防塵鏡2之間且處于激光束的照射中，計算處理裝置5通過安裝在機(jī)殼7上 的數(shù)據(jù)通信接口 9與圖像傳感器4連接，將來自圖像傳感器的信號進(jìn)行處理并計算出被測 細(xì)絲的直徑，然后進(jìn)行存儲與顯示，安裝在機(jī)殼7上的電源接口 8通過導(dǎo)線與圖像傳感器4 連接。實施例3本實施例中，細(xì)絲直徑測量儀的結(jié)構(gòu)如圖2、圖5、圖6所示，與實施例2不同之處
5是激光器1設(shè)置有溫度控制系統(tǒng)，所述溫度控制系統(tǒng)如圖5所示，包括加熱線圈12、溫度傳 感器13和溫度控制單元14 ；加熱線圈環(huán)繞激光器外殼1-3安裝，其電流輸入端與溫度控制 單元連接；溫度傳感器設(shè)置在激光器1所處的溫度場中，其傳輸線與溫度控制單元連接。當(dāng) 溫度低于設(shè)定溫度時，溫度控制單元使加熱線圈通電，當(dāng)溫度高于設(shè)定溫度時，溫度控制單 元使加熱線圈斷電。
權(quán)利要求1.一種細(xì)絲直徑測量儀，包括激光器(1)，其特征在于還包括防塵鏡(2)、放大鏡(3)、 圖像傳感器(4)和計算處理裝置(5)，所述激光器(1)為半導(dǎo)體激光器，防塵鏡(2)、放大鏡 (3)、圖像傳感器⑷依次放置在激光器⑴所產(chǎn)生的光路上，被測細(xì)絲(6)位于激光器⑴ 與防塵鏡(2)之間且處于激光束的照射中，計算處理裝置(5)與圖像傳感器(4)連接，將來 自圖像傳感器的信號進(jìn)行處理并計算出被測細(xì)絲的直徑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的細(xì)絲直徑測量儀，其特征在于還包括光束調(diào)節(jié)器(11)，所述 光束調(diào)節(jié)器(11)放置在激光器⑴與被測細(xì)絲(6)之間且位于激光器⑴所產(chǎn)生的光路 上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的細(xì)絲直徑測量儀，其特征在于還包括機(jī)殼(7)，所述激光器 (1)、防塵鏡(2)、放大鏡(3)和圖像傳感器⑷安裝在機(jī)殼(7)內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的細(xì)絲直徑測量儀，其特征在于還包括機(jī)殼(7)，所述激光器 (1)、光束調(diào)節(jié)器(11)、防塵鏡(2)、放大鏡(3)和圖像傳感器⑷安裝在機(jī)殼(7)內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一權(quán)利要求所述的細(xì)絲直徑測量儀，其特征在于激光器 (1)固定在可調(diào)式支承體(10)上，所述可調(diào)式支承體包括套筒(10-4)、第一支架(10-5)、第 二支架(10-6)和調(diào)整螺釘(10-2)，激光器(1)安裝在套筒(10-4)內(nèi)，套筒固定在第一支 架(10-5)上，第一支架(10-5)位于第二支架(10-6)上且通過螺釘彈簧組件定位，調(diào)整螺 釘為兩顆，分別安裝在第一支架(10-5)上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一權(quán)利要求所述的細(xì)絲直徑測量儀，其特征在于還包括細(xì) 絲定位機(jī)構(gòu)，所述細(xì)絲定位機(jī)構(gòu)由兩個導(dǎo)輪(15)及其支承件組成，兩導(dǎo)輪(15)上設(shè)置有細(xì) 絲定位槽。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的細(xì)絲直徑測量儀，其特征在于還包括細(xì)絲定位機(jī)構(gòu)，所述細(xì) 絲定位機(jī)構(gòu)由兩個導(dǎo)輪(15)及其支承件組成，兩導(dǎo)輪(15)上設(shè)置有細(xì)絲定位槽。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一權(quán)利要求所述的細(xì)絲直徑測量儀，其特征在于激光器 (1)設(shè)置有溫度控制系統(tǒng)，所述溫度控制系統(tǒng)包括加熱線圈(12)、溫度傳感器(13)和溫度 控制單元(14)；加熱線圈環(huán)繞激光器外殼(1-3)安裝，其電流輸入端與溫度控制單元連接； 溫度傳感器設(shè)置在激光器(1)所處的溫度場中，其傳輸線與溫度控制單元連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的細(xì)絲直徑測量儀，其特征在于激光器(1)設(shè)置有溫度控制系 統(tǒng)，所述溫度控制系統(tǒng)包括加熱線圈(12)、溫度傳感器(13)和溫度控制單元(14)；加熱線 圈環(huán)繞激光器外殼(1-3)安裝，其電流輸入端與溫度控制單元連接；溫度傳感器設(shè)置在激 光器(1)所處的溫度場中，其傳輸線與溫度控制單元連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一權(quán)利要求所述的細(xì)絲直徑測量儀，其特征在于計算處理 裝置(5)為計算機(jī)、單片機(jī)、數(shù)字信號處理器、現(xiàn)場可編程門陣列中的一種。
專利摘要一種細(xì)絲直徑測量儀，包括激光器、防塵鏡、放大鏡、圖像傳感器和計算處理裝置，所述激光器為半導(dǎo)體激光器，防塵鏡、放大鏡、圖像傳感器依次放置在激光器所產(chǎn)生的光路上，被測細(xì)絲位于激光器與防塵鏡之間且處于激光束的照射中，計算處理裝置與圖像傳感器連接，將來自圖像傳感器的信號進(jìn)行處理并計算出被測細(xì)絲的直徑。此種細(xì)絲直徑測量儀可精確測量直徑0.005mm至0.5mm的細(xì)絲(線材)，測量精度可達(dá)0.001mm以上。
文檔編號G01B11/08GK201867174SQ20102062680
公開日2011年6月15日 申請日期2010年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月26日
發(fā)明者周偉, 廖閩, 張郭, 黃獻(xiàn)春 申請人:四川輝煌測控設(shè)備有限公司