專利名稱：一種拉絲?？讖綔y(cè)量裝置及其測(cè)量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種拉絲模孔徑測(cè)量裝置及其測(cè)量方法，具體涉及一種采用激光衍射原理測(cè)量拉絲模孔徑的方法，屬于光電子技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
拉絲模是金屬制品行業(yè)用于拉拔線材的一種重要模具，制品生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益與模具的質(zhì)量息息相關(guān)。近20年來(lái)，國(guó)內(nèi)金屬制品行業(yè)從國(guó)外引進(jìn)一批具有世界先進(jìn)水平的高速拉絲設(shè)備，其拉拔速度一般都在60(Tl000m/min。但是這些拉絲設(shè)備往往沒(méi)有發(fā)揮應(yīng)有的效果，不僅拉絲的生產(chǎn)效率沒(méi)有達(dá)到預(yù)期的提高，而且在拉制線材的過(guò)程中極易損耗拉絲模具。通過(guò)分析研究金屬線材的整個(gè)拉制過(guò)程，產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因主要包括線材的質(zhì)量、表面涂層以及模具本身的質(zhì)量。模具孔型參數(shù)是檢測(cè)模具質(zhì)量的重要因素。按照模具拉拔線材的過(guò)程，拉絲模的結(jié)構(gòu)從上可以分為入口錐、壓縮錐、定徑帶和出口錐等四部分，孔型結(jié)構(gòu)主要指內(nèi)孔各部分尺寸以及錐角大小。拉絲?？讖絽?shù)作為檢測(cè)模具質(zhì)量的最重要的性能指標(biāo)，對(duì)模具加工生產(chǎn)、拉拔線材以及研磨修正有著積極的指導(dǎo)意義。因此模具生產(chǎn)廠家以及拉絲行業(yè)需要及時(shí)、準(zhǔn)確掌握拉絲?？仔蛥?shù)，提高拉制線材的質(zhì)量。伴隨儀器儀表、機(jī)器制造業(yè)的發(fā)展，要求對(duì)小尺寸孔和軸類零件進(jìn)行精密加工，同時(shí)也對(duì)該類零件提出了更高的檢測(cè)要求。小孔與軸類零件相比，由于測(cè)量器件在孔內(nèi)受到空間限制，操作不方面，因此小孔測(cè)量的速度較慢，進(jìn)行精密測(cè)量更加困難。目前存在的測(cè)量方式主要有機(jī)械式測(cè)量，電動(dòng)式測(cè)量等，均存在測(cè)量精度不夠，磨損磨具等現(xiàn)象。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述技術(shù)缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種利用激光技術(shù)測(cè)量拉絲?？讖酱笮〉姆椒ǎ瑢?duì)激光通過(guò)?？缀笱苌涑龅膱D像進(jìn)行分析，計(jì)算出孔徑大小。一種拉絲?？讖綔y(cè)量裝置，包括:
一激光生成器和凸透鏡，所述激光生成器發(fā)出的激光穿過(guò)拉絲模的圓孔到達(dá)凸透鏡，
一 (XD，所述凸透鏡置于拉絲模與CXD之間，且凸透鏡位于CXD的焦距處。本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，拉絲模與凸透鏡之間設(shè)置有一反射鏡。本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，在所述CXD之前設(shè)置一衰減器，保護(hù)(XD。一種拉絲?？讖降臏y(cè)量方法，包括以下步驟:
第一步、在進(jìn)行測(cè)量前，先進(jìn)行定標(biāo)，選一個(gè)已知孔徑大小的小孔來(lái)代替拉絲模的位置，激光照射后在CCD顯示屏上會(huì)顯示出衍射圓環(huán)，調(diào)整大小，直到方便測(cè)量直徑大小為止;
第二步、測(cè)量中央圓斑的直徑，通過(guò)小孔的實(shí)際孔徑大小與測(cè)量出的圓斑的孔徑大小比例，可以算出CCD放大倍數(shù)；第三步、激光垂直射入拉絲?？字型ㄟ^(guò)凸透鏡之后，CXD將圖像截取，使用螺旋測(cè)微器測(cè)量出CCD顯示屏上的光斑的直徑，除以CCD的放大倍率，可得到拉絲?？讖降拇笮。坏谒牟?、重復(fù)步驟三，測(cè)出3組數(shù)據(jù)，最后取平均值。激光具有高亮度、相干性好等優(yōu)點(diǎn)，使光的衍射現(xiàn)象得到了實(shí)質(zhì)性的應(yīng)用。由于光的波長(zhǎng)較短，具有只有當(dāng)光通過(guò)很小的孔或狹縫，很小的屏或細(xì)絲時(shí)才能明顯地察覺(jué)到衍射現(xiàn)象的特點(diǎn)，磨具的孔非常小，因此利用激光效果會(huì)更好。衍射測(cè)量方法具有非接觸、穩(wěn)定性好、自動(dòng)化程度及精度高等優(yōu)點(diǎn)。


圖1拉絲模軸向剖面示意圖。圖2為圓孔衍射示意圖。圖3為本發(fā)明的原理圖。其中I表示(XD，2表示CXD顯示屏 圖4為本發(fā)明的衍射圖樣。
具體實(shí)施例方式拉絲模如附圖1所示，?？装垂ぷ餍再|(zhì)可分入口錐A、壓縮錐B、定徑帶C和出口錐D四部分。模具在生產(chǎn)過(guò)程中拉絲模的內(nèi)徑輪廓很重要，它決定著壓縮線材所需的拉力，并影響拉拔后線材中的殘余應(yīng)力。拉絲?？仔蜏y(cè)量中，孔徑作為參數(shù)之一是非常重要的，本發(fā)明主要是確定孔徑C的大小。 光的衍射原理如下:見(jiàn)附圖2所示。P點(diǎn)的光強(qiáng)分布為:
,「2J! (X)I2,、
I = 10(I)
IX _
J1(Z)為一階貝塞爾函數(shù)，它可以展開成;^的級(jí)數(shù)
^ W=Z⑵
X可以用衍射角6及圓孔半徑a表示
2mi
X 二-sin O(3)
A
第一級(jí)暗環(huán)對(duì)應(yīng)的衍射角為5= sm ￠=1.22*。中央光斑(第一暗環(huán))的直徑為￡)，P點(diǎn)的位置由衍射角6來(lái)確定，若屏上P點(diǎn)離中心O的距離為r (r /sin5),gp D=2r=2fsin &，圓孔半徑a , A是激光波長(zhǎng),則中央光斑的直徑T力:
權(quán)利要求
1.一種拉絲?？讖綔y(cè)量裝置，其特征在于，包括: 一激光生成器和凸透鏡，所述激光生成器發(fā)出的激光穿過(guò)拉絲模的圓孔到達(dá)凸透鏡， 一 (XD，所述凸透鏡置于拉絲模與CXD之間，且凸透鏡位于CXD的焦距處。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種拉絲模孔徑測(cè)量裝置，其特征在于，拉絲模與凸透鏡之間設(shè)置有一反射鏡。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種拉絲?？讖綔y(cè)量裝置，其特征在于，在所述CCD之前設(shè)置一衰減器，保護(hù)CXD。
4.一種拉絲?？讖降臏y(cè)量方法，其特征在于，包括以下步驟: 第一步、在進(jìn)行測(cè)量前，先進(jìn)行定標(biāo)，選一個(gè)已知孔徑大小的小孔來(lái)代替拉絲模的位置，激光照射后在CCD顯示屏上會(huì)顯示出衍射圓環(huán)，調(diào)整大小，直到方便測(cè)量直徑大小為止; 第二步、測(cè)量中央圓斑的直徑，通過(guò)小孔的實(shí)際孔徑大小與測(cè)量出的圓斑的孔徑大小比例，可以算出CCD放大倍數(shù)； 第三步、激光垂直射入拉絲?？字型ㄟ^(guò)凸透鏡之后，C⑶將圖像截取，使用螺旋測(cè)微器測(cè)量出CCD顯示屏上的光斑的直徑，除以CCD的放大倍率，可得到拉絲?？讖降拇笮。? 第四步、重復(fù)步驟三，測(cè)出3組數(shù)據(jù)，最后取平均值。
全文摘要
一種拉絲?？讖綔y(cè)量裝置，包括一激光生成器和凸透鏡，所述激光生成器發(fā)出的激光穿過(guò)拉絲模的圓孔到達(dá)凸透鏡，一CCD，所述凸透鏡置于拉絲模與CCD之間，且凸透鏡位于CCD的焦距處。拉絲模與凸透鏡之間設(shè)置有一反射鏡，在所述CCD之前設(shè)置一衰減器，保護(hù)CCD。利用激光技術(shù)測(cè)量拉絲?？讖酱笮〉姆椒?，對(duì)激光通過(guò)模孔后衍射出的圖像進(jìn)行分析，計(jì)算出孔徑大小。
文檔編號(hào)G01B11/08GK103090805SQ201310060748
公開日2013年5月8日 申請(qǐng)日期2013年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月27日
發(fā)明者張玉杰, 張媛媛 申請(qǐng)人:陜西科技大學(xué)