专利名称：钢卷尺误差自动化检定系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及几何量长度计量器具钢卷尺的检定技术领域，具体是涉及一种钢卷尺误差自动化检定系统。
背景技术：
钢卷尺是一种应用非常广泛的长度计量器具，钢卷尺的准确度会直接影响测量精度，根据《中华人民共和国强制检定的工作计量器具管理办法》规定，用于贸易结算的钢卷尺属强制检定计量器具。目前，大多数计量所仍在采用手工操作完成对钢卷尺的检定，在钢卷尺长检台上用显微镜对比被测钢卷尺和标准钢卷尺的误差，这种方式自动化、数字化程度低、劳动强度大。
现有技术中，天津市计量科学研究院开发了一种“钢卷尺检定台”，该钢卷尺检定平台中采用手动移动及人工通过放大显微镜读数的方式来读取待检钢卷尺与标准钢卷尺的偏差，最后由计算机软件计算出待检钢卷尺的误差，给出检定报告，这种钢卷尺检定方法增加了人的劳动量，没有实现自动测量，浙江省计量科学研究院研发了 “钢卷尺自动检定装置”，该装置原理上是在每个整米刻线处都需要安装一台工业相机，成本高，因而未得到广泛推广。

发明内容
本发明是针对现有技术中的钢卷尺检定的成本高、自动化程度底等缺陷而提供的一种钢卷尺误差自动化检定系统，该装置利用单台工业相机就能够自动采集标准钢卷尺和待测钢卷尺各整米处的对比图像，经上位机软件处理后自动输出检定报表，从而有效解决了现有技术中的问题。
本发明解决其技术问题所采用的方案是所述的钢卷尺误差自动化检定系统，包括检定台和控制系统，其特点在于所述的检定台包括支架、传动机构和图像采集装置，导轨通过导轨垫块安装在支架上，导轨垫块的外侧设置有孔位尺，滑块对应设置在导轨上，滑块上安装有工作台，工作台上设置有工作台盖，传感器支架固定安装在工作台盖的端面上， 传感器支架的下部设置有与孔位尺对应的光电传感器，托尺滚柱通过滚柱保持架安装在支架上，滚柱保持架的一端的支架上还安装有固定板，固定板上设置有标准尺端挂钩和待测尺固定用偏心轮，标准尺和待测尺一端分别与标准尺端挂钩和待测尺固定用偏心轮相连并设置在托尺滚柱上，标准尺和待测尺另一端分别与用于预紧的第一重锤和第二重锤相连； 传动机构的步进电机安装在工作台盖内的工作台上，步进电机的动力输出轴上通过固定齿轮用螺钉安装有齿轮，齿条通过固定齿条用螺钉对应齿轮安装在导轨上；图像采集装置包括相机和相机支架，相机通过相机支架安装在工作台盖的端面上并与标准尺和待测尺对应设置，相机上部设置有相机触发接口 ；控制系统包括上位PC机和单片机控制电路，上位PC 机通过控制箱与单片机控制电路相连，上位PC机通过图形采集卡与相机相连，单片机控制电路的电源模块的MVDC和5VDC分别接步进电机驱动器和单片机，单片机的VCC和GND引脚分别与光电传感器的引脚VCC和GND引脚相连，单片机的外部中断引脚P3. 3与光电传感器的数据输出OUT引脚相连，相机触发接口的芯线与单片机的Pl. 5引脚相连，相机触发接口的壳线与单片机的电源VCC引脚相连，单片机的VCC引脚与步进电机驱动器的PLUS+和 DIR+引脚相连，单片机的Pl. 6引脚通过电阻Rl与三极管Ql的基极相连，三极管Ql的发射极与单片机的GND引脚相连，三极管Ql的集电极和步进电机驱动器的PLUS-相连，单片机的Pl. 7引脚通过电阻R2与三极管Q2的基极相连，三极管Q2的发射极与单片机的GND引脚相连，三极管Q2的集电极和步进电机驱动器的DIR-引脚相连，步进电机驱动器与步进电机相连。
所述的导轨通过导轨固定螺钉固定安装在导轨垫块上。
所述的滑块设置在工作台的四角，工作台与滑块之间还设置有高度调整块。
所述的标准尺端挂钩一端设有滑槽，其通过调零位螺钉安装在固定板上。
所述的待测尺固定用偏心轮包括偏心轮座和偏心轮，偏心轮通过转轴安装在偏心轮座上，转轴上设置有锥销，偏心轮上设置有手柄，偏心轮座上设置有用于与支架相连的偏心轮座固定孔。
所述的孔位尺上每隔Im的位置加工有与光电传感器配合检测的定位孔。
所述的相机支架垂直方向和水平方向上还设置有用于调整相机位置的滑槽和相机位置调整螺钉，相机上装有条形光源。
所述的支架为工字型支架，支架下部还设置有用于安装传输线的走线槽，支架下部支撑处设置有与地面固定相连的地脚螺栓。
所述的托尺滚柱与滚柱保持架采用间隙配合，托尺滚柱为多个并均勻安装在滚柱保持架上。
所述的单片机型号为STC89C52RC，光电传感器与单片机之间和步进电机与步进电机驱动器之间的控制信号线都采用带屏蔽线，屏蔽线两端接地。
本发明通过上述技术方案，存在如下效果所述的钢卷尺误差自动化检定系统，其通过检定台与控制系统的结合，利用定点拍摄，图像对比，单片机控制等技术，其只需在上位机输入钢卷尺的规格，整个系统就可自动运行，完成所需图像的采集、处理、记录报表输出。其结构简单，稳定可靠，成本低。


图1是本发明实施例的结构原理示意图2是本发明实施例的图1中的检定台的俯视结构示意图3是本发明实施例的图2中的A-A处结构剖视图4是本发明实施例的图2中的标准尺挂钩的结构示意图5是本发明实施例的图2中的待测尺固定用偏心机构示意图6是本发明实施例的图5的结构剖视图7是本发明实施例的单片机控制电路原理图。
图中所示1、光电传感器；2、电源模块；3、步进电机驱动器；4、相机触发接口 ；5、 单片机；6、步进电机；7、地脚螺栓；8、走线槽；9、支架；10、导轨垫块；11、孔位尺；12、导轨； 13、滑块；14、高度调整块；15、工作台；16、传感器支架；17、齿条；18、齿轮；19、工作台盖；20、定位孔；21、相机支架；22、固定齿条用螺钉；23、相机位置调整螺钉；24、光源；25、相机； 26、托尺滚柱；27、滚柱保持架；28、固定齿轮用螺钉；29、固定板；30、标准尺端挂钩；300、 滑槽；31、待测尺固定用偏心轮；310、锥销；311、偏心轮座；312、转轴；313、偏心轮；314、手柄；315、偏心轮座固定孔；32、标准尺；33、待测尺；34、第一重锤；35、第二重锤；36、导轨固定螺钉；37、调零位螺钉；38、传输线；39、PC机；40、控制箱；41、图像采集卡。
具体实施方式
以下结合附图所示之最佳实施例作进一步详述
如图1至7所示，所述的钢卷尺误差自动化检定系统，包括检定台和控制系统，其特点在于所述的检定台包括支架9、传动机构和图像采集装置，导轨12通过导轨垫块10 安装在支架9上，导轨垫块10的外侧设置有孔位尺11，滑块13对应设置在导轨12上，滑块13上安装有工作台15，工作台15上设置有工作台盖19，传感器支架16固定安装在工作台盖19的端面上，传感器支架16的下部设置有与孔位尺11对应的光电传感器1，托尺滚柱沈通过滚柱保持架27安装在支架9上，滚柱保持架27的一端的支架9上还安装有固定板29，固定板四上设置有标准尺端挂钩30和待测尺固定用偏心轮31，标准尺32和待测尺 33 一端分别与标准尺端挂钩30和待测尺固定用偏心轮31相连并设置在托尺滚柱沈上， 标准尺32和待测尺33另一端分别与用于预紧的第一重锤34和第二重锤35相连；传动机构的步进电机6安装在工作台盖19内的工作台15上，步进电机6的动力输出轴上通过固定齿轮用螺钉观安装有齿轮18，齿条17通过固定齿条用螺钉22对应齿轮18安装在导轨 12上；图像采集装置包括相机25和相机支架21，相机25通过相机支架21安装在工作台盖19的端面上并与标准尺32和待测尺33对应设置，相机25上部设置有相机触发接口 4 ； 控制系统包括上位PC机39和单片机控制电路，上位PC机39通过控制箱40与单片机控制电路相连，上位PC机39通过图形采集卡41与相机25相连，单片机控制电路的电源模块2 的MVDC和5VDC分别接步进电机驱动器3和单片机5，单片机5的VCC和GND引脚分别与光电传感器1的引脚VCC和GND引脚相连，单片机5的外部中断引脚P3. 3与光电传感器1 的数据输出OUT引脚相连，相机触发接口 4的芯线与单片机5的Pl. 5引脚相连，相机触发接口 4的壳线与单片机5的电源VCC引脚相连，单片机5的VCC引脚与步进电机驱动器3 的PLUS+和DIR+引脚相连，单片机5的Pl. 6引脚通过电阻Rl与三极管Ql的基极相连，三极管Ql的发射极与单片机5的GND引脚相连，三极管Ql的集电极和步进电机驱动器3的 PLUS-相连，单片机5的Pl. 7引脚通过电阻R2与三极管Q2的基极相连，三极管Q2的发射极与单片机的GND引脚相连，三极管Q2的集电极和步进电机驱动器3的DIR-引脚相连，步进电机驱动器3与步进电机6相连。
所述的导轨12通过导轨固定螺钉36固定安装在导轨垫块10上。所述的滑块13 设置在工作台15的四角，工作台15与滑块13之间还设置有高度调整块14。所述的标准尺端挂钩30 —端设有滑槽300，其通过调零位螺钉37安装在固定板四上。所述的待测尺固定用偏心轮31包括偏心轮座311和偏心轮313，偏心轮313通过转轴312安装在偏心轮座 310上，转轴312上设置有锥销310，偏心轮313上设置有手柄314，偏心轮座310上设置有用于与支架9相连的偏心轮座固定孔315。所述的孔位尺11上每隔Im的位置加工有与光电传感器1配合检测的定位孔20。所述的相机支架21垂直方向和水平方向上还设置有用于调整相机位置的滑槽和相机位置调整螺钉23，相机25上装有条形光源M。所述的支架 9为工字型支架，支架9下部还设置有用于安装传输线38的走线槽8，支架9下部支撑处设置有与地面固定相连的地脚螺栓9。
所述的托尺滚柱沈与滚柱保持架27采用间隙配合，托尺滚柱沈为多个并均勻安装还在滚柱保持架27上。所述的单片机5型号为STC89C52RC，光电传感器1与单片机5之间和步进电机6与步进电机驱动器3之间的控制信号线都采用带屏蔽线，屏蔽线两端接地。
实施时，连接各器件，为避免干扰，使用带屏蔽的线连接光电传感器和单片机；使用带屏蔽的线连接步进电机和驱动器；所用屏蔽线要两端接地，检定时，首先在上位机输入钢卷尺的检定基本信息及型号规格，发出启动检定命令后，单片机控制步进电机，步进电机驱动带有光电传感器和相机的图像采集车运行，通过定位小孔时，传感器的OUT端输出下跳沿到单片机的外中断触发引脚P3. 3，单片机执行中断触发程序，控制采集车停止，并在 Pl. 5引脚输出脉冲信号控制相机拍照，然后采集车继续前行，循环上述过程，直到采集完成所有照片后自动返回起点处，上位机软件会自动对采集的照片进行灰度化、二值化、刻线提取、尺寸标定、误差计算、数据存储、检定报表输出等处理。单片机的Pl. 6输出脉冲信号，经过三极管Ql的放大输入到驱动器的PLUS-端，编程改变输出脉冲频率即可改变步进电机速度，单片机的Pl. 7输出方向信号，经过三极管Q2的放大输入到驱动器的DIR-，输出高电平时，电机顺时针运转，输出低电平时，电机反向。
权利要求
1.一种钢卷尺误差自动化检定系统，包括检定台和控制系统，其特征在于所述的检定台包括支架、传动机构和图像采集装置，导轨通过导轨垫块安装在支架上，导轨垫块的外侧设置有孔位尺，滑块对应设置在导轨上，滑块上安装有工作台，工作台上设置有工作台盖，传感器支架固定安装在工作台盖的端面上，传感器支架的下部设置有与孔位尺对应的光电传感器，托尺滚柱通过滚柱保持架安装在支架上，滚柱保持架的一端的支架上还安装有固定板，固定板上设置有标准尺端挂钩和待测尺固定用偏心轮，标准尺和待测尺一端分别与标准尺端挂钩和待测尺固定用偏心轮相连并设置在托尺滚柱上，标准尺和待测尺另一端分别与用于预紧的第一重锤和第二重锤相连；传动机构的步进电机安装在工作台盖内的工作台上，步进电机的动力输出轴上通过固定齿轮用螺钉安装有齿轮，齿条通过固定齿条用螺钉对应齿轮安装在导轨上；图像采集装置包括相机和相机支架，相机通过相机支架安装在工作台盖的端面上并与标准尺和待测尺对应设置，相机上部设置有相机触发接口 ；控制系统包括上位PC机和单片机控制电路，上位PC机通过控制箱与单片机控制电路相连，上位PC机通过图形采集卡与相机相连，单片机控制电路的电源模块的MVDC和5VDC分别接步进电机驱动器和单片机，单片机的VCC和GND引脚分别与光电传感器的引脚VCC和GND引脚相连，单片机的外部中断引脚P3. 3与光电传感器的数据输出OUT引脚相连，相机触发接口的芯线与单片机的Pl. 5引脚相连，相机触发接口的壳线与单片机的电源VCC引脚相连， 单片机的VCC引脚与步进电机驱动器的PLUS+和DIR+引脚相连，单片机的Pl. 6引脚通过电阻Rl与三极管Ql的基极相连，三极管Ql的发射极与单片机的GND引脚相连，三极管Ql 的集电极和步进电机驱动器的PLUS-相连，单片机的Pl. 7引脚通过电阻R2与三极管Q2的基极相连，三极管Q2的发射极与单片机的GND引脚相连，三极管Q2的集电极和步进电机驱动器的DIR-引脚相连，步进电机驱动器与步进电机相连。
2.根据权利要求1所述的钢卷尺误差自动化检定系统，其特征在于所述的导轨通过导轨固定螺钉固定安装在导轨垫块上。
3.根据权利要求1所述的钢卷尺误差自动化检定系统，其特征在于所述的滑块设置在工作台的四角，工作台与滑块之间还设置有高度调整块。
4.根据权利要求1所述的钢卷尺误差自动化检定系统，其特征在于所述的标准尺端挂钩一端设有滑槽，其通过调零位螺钉安装在固定板上。
5.根据权利要求1所述的钢卷尺误差自动化检定系统，其特征在于所述的待测尺固定用偏心轮包括偏心轮座和偏心轮，偏心轮通过转轴安装在偏心轮座上，转轴上设置有锥销，偏心轮上设置有手柄，偏心轮座上设置有用于与支架相连的偏心轮座固定孔。
6.根据权利要求1所述的钢卷尺误差自动化检定系统，其特征在于所述的孔位尺上每隔Im的位置加工有与光电传感器配合检测的定位孔。
7.根据权利要求1所述的钢卷尺误差自动化检定系统，其特征在于所述的相机支架垂直方向和水平方向上还设置有用于调整相机位置的滑槽和相机位置调整螺钉，相机上装有条形光源。
8.根据权利要求1所述的钢卷尺误差自动化检定系统，其特征在于所述的支架为工字型支架，支架下部还设置有用于安装传输线的走线槽，支架下部支撑处设置有与地面固定相连的地脚螺栓。
9.根据权利要求1所述的钢卷尺误差自动化检定系统，其特征在于所述的托尺滚柱与滚柱保持架采用间隙配合，托尺滚柱为多个并均勻安装在滚柱保持架上。
10.根据权利要求1所述的钢卷尺误差自动化检定系统，其特征在于所述的单片机型号为STC89C52RC，光电传感器与单片机之间和步进电机与步进电机驱动器之间的控制信号线都采用带屏蔽线，屏蔽线两端接地。
全文摘要
本发明涉及几何量长度计量器具钢卷尺的检定技术领域，具体是涉及一种钢卷尺误差自动化检定系统。包括检定台和控制系统，检定台包括支架、传动机构和图像采集装置，控制系统包括上位PC机和单片机控制电路，上位PC机通过控制箱与单片机控制电路相连，上位PC机通过图形采集卡与相机相连，通过检定台与控制系统的结合，利用定点拍摄，图像对比，单片机控制等技术，其只需在上位机输入钢卷尺的规格，整个系统就可自动运行，完成所需图像的采集、处理、记录报表输出。其结构简单，稳定可靠，成本低。
文档编号G01B3/10GK102506625SQ20111034232
公开日2012年6月20日 申请日期2011年10月25日 优先权日2011年10月25日
发明者康会峰, 王春海, 王晓光, 魏彩乔 申请人:北华航天工业学院