CN116412893A - 一种精准度高的皮带秤校准装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及激光测量技术领域，且公开了一种精准度高的皮带秤校准装置，包括皮带支架、传送带、激光器安装架和激光器，所述激光器包括激光器一和激光器二，所述激光器一和激光器二分布在所述传送带输送方向的两侧；所述激光器一所在的激光器安装架的表面安装有接收器一，所述激光器二所在的激光器安装架的表面安装有接收器二，该精准度高的皮带秤校准装置，通过激光器一和接收器一与激光器二和接收器二的组合设计，可利用激光器一和激光器二的配合，可对传送带表面任意位置状态的物体的尺寸形状进行计量，同时无需对激光器进行移动控制，激光器一和激光器二组合共同作用，有利于提高物体尺寸计量的精准度。

Description

一种精准度高的皮带秤校准装置

技术领域

本发明涉及激光测量技术领域，具体为一种精准度高的皮带秤校准装置。

背景技术

在皮带秤中安装激光器设备，可以利用激光器设备对物体的长度、宽度、厚度等线性尺寸进行计量，同时可对物体的不规则表面或轮廓进行计量，采用激光器可实现物体尺寸的自动计量和检测，在提高物体尺寸计量效率的同时，可以提高物体尺寸的计量精度。

现有皮带秤设备是采用一组或多组相互独立的激光器设备对物体的尺寸进行计量，在测量时，需要输送的物体均保持同一位置状态，或者需要激光器设备处于可移动变位状态才能对物体的尺寸进行测量，多组独立的激光器设备组合对物体的尺寸进行测量时，会增加计算误差，激光器设备的移动设计，需要增设驱动组件，激光器设备整体结构复杂。

发明内容

为解决以上现有的多组独立的激光器设备组合对物体的尺寸进行测量时，会增加计算误差，激光器设备的移动设计，需要增设驱动组件，激光器设备整体结构复杂的问题，本发明通过以下技术方案予以实现：一种精准度高的皮带秤校准装置，包括皮带支架、传送带、激光器安装架和激光器，所述激光器包括激光器一和激光器二，所述激光器一和激光器二分布在所述传送带输送方向的两侧；

所述激光器一所在的激光器安装架的表面安装有接收器一，所述激光器二所在的激光器安装架的表面安装有接收器二，所述激光器一与所述接收器二水平对应，所述激光器二与所述接收器一水平对应；激光器一与接收器二配合时，说明物体没有进入到激光器计量范围，当物体进入到激光器一与接收器二之间的位置时，此时激光器一产生的光线一部分反射到接收器一中，接收器一接收光路信号，当物体进入到激光器二与接收器一之间的位置时，此时激光器二产生的光线一部分反射到接收器二中，接收器二接收光路信号。

计算模块，用于处理所述接收器一和接收器二接收的光路信号，进而计算所述激光器一和激光器二与所述传送带中物体表面激光照射点之间的距离，激光器一和激光器二与物体表面激光照射点之间的距离L的计算为：

由勾股定理可知：L²+a²=d²，

同时，d+L=ct，

因此，L²+a²=（ct-L）²，其中L为唯一未知数，解二次方程即可求出L；

其中，a为激光器一与接收器一之间的水平距离或激光器二与接收器二之间的水平距离，d为物体表面的反射点到接收器一或接收器二之间的距离，c为光速，t为激光器发出光线到接收器接收光线经历的时间。

激光器一与激光器二沿传送带宽度方向上的距离为固定值H，根据激光器一和激光器二与物体表面之间的距离，可以计算出物体的在该位置状态下沿传送带宽度方向上的宽度k：

k=H-L₁-L₂,

其中，L₁为激光器一到物体表面之间的距离，L₂为激光器二到物体表面之间的距离，当物体完全经过激光器一和激光器二所在的空间时，激光器一和激光器二配合，会计量出物体的截面形状和形状尺寸。

进一步的，所述激光器一和激光器二内部均设有若干发光源，所述发光源的光照射方向设有用于光散射的散射模块，所述散射模块包括：

通道，所述通道的延伸方向与所述发光源的照射方向一致；

孔板，位于所述通道延伸至所述发光源内部的一端，所述孔板的表面开设有通孔，所述通孔与所述通道相对应，所述通孔为竖孔，发光源发出的光线通过通道照射在孔板的表面，孔板表面的通孔会产生小孔成像，以此将发光源发射的光线呈上下散射到折射片一的表面；

折射片一，位于所述孔板远离所述通道的一侧，所述折射片一与所述孔板之间设有间隔，所述折射片一呈竖向分布，折射片一将光线向靠近折射片一中心线的方向折射；

所述散射模块远离所述发光源一侧的表面为半圆弧曲面，用于光线向散射模块的中心线方向汇聚。

进一步的，所述散射模块远离所述发光源的一侧设有折射片二，所述折射片二的折射率大于所述折射片一的折射率，用于将光线向靠近折射片二的中心线方向折射，所述折射片二远离所述散射模块一侧的表面设有菲涅尔透镜，菲涅尔透镜的一面为光面，另一面刻录有由小到大的同心圆，从剖面看，其表面由一系列锯齿型凹槽组成，中心部分是椭圆型弧线，每个凹槽都与相邻凹槽之间角度不同，但都将光线集中一处，形成中心焦点，也就是透镜的焦点，每个凹槽都可以看做一个独立的小透镜，把光线调整成平行光或聚光，用于将光线折射呈水平光线。

进一步的，所述计算模块的内部设有数据处理模块，所述数据处理模块用于识别接收器一或接收器二接收的上下相邻的光路信号中是否存在相同的光路信号，并识别若干相邻的光路信号中最上端和最下端的两组光路信号之间的间距；

所述计算模块根据所述数据处理模块识别出的若干相邻的光路信号，取其中一组光路信号用于计算所述激光器一和激光器二与所述传送带中物体表面激光照射点之间的距离。

利用数据处理模块可以减少计算模块的计算量，同时可以直接获取物体侧表面处于同一竖直面的上下高度。

进一步的，还包括称重组件，所述称重组件位于所述传送带上下两组皮带之间，所述称重组件通过称重支架与地面连接安装，所述称重组件包括：

压力传感器，安装在所述称重组件中底座的上表面；

支杆，安装在所述压力传感器的上表面；

称重平台，所述称重平台安装在所述支杆的上端，所述称重平台的上表面与所述传送带上侧的皮带下表面相对应，用于对传送带表面的物体进行称重。

进一步的，还包括砝码，所述支杆的表面固定安装有支撑块，所述砝码位于所述支撑块的上方，支撑块与砝码配合，用于对称重组件进行校准；

所述支撑块的内部开设有导槽，所述导槽的截面为曲线形，所述导槽与所述砝码的杆体相适配，当需要对称重组件进行校准时，砝码的杆体由导槽进入到支撑块的内部；

所述支撑块的内部转动安装有限位块，所述限位块位于所述导槽延伸至所述支撑块一端靠近所述导槽进口端的一侧，所述限位块的截面为多边形，限位块用于限制进入导槽最下端的砝码的杆体晃动，以提高称重组件校准的精准度，所述支撑块的内部设有限制所述限位块复位转动的阻力机构。

进一步的，所述阻力机构包括挡块，所述挡块转动安装在所述限位块侧面的支撑块的侧壁中，所述挡块与所述支撑块的内壁之间设有压缩弹簧，所述挡块靠近所述限位块一侧的表面为V形面，用于增加挡块转动的阻力。

进一步的，所述支杆包括上杆和下杆，所述上杆由调节螺杆和转筒组成，所述调节螺杆固定安装在所述下杆的上端面，所述转筒转动安装在所述称重平台的下表面，所述转筒的内部设有与所述调节螺杆螺纹配合的螺纹环面，利用转筒与调节螺杆配合，可以调节称重平台的高度，从而调节传送带的上皮带与称重平台之间的压力关系。

进一步的，所述皮带支架的内侧表面水平滑动安装有两组驱动块，两组所述驱动块位于所述砝码的两侧，两组所述驱动块靠近所述砝码的驱动面呈V形分布，两组驱动块的下表面设有齿板，皮带支架的表面安装有与齿板啮合的传动齿轮，利用传动齿轮与齿板的配合，可以控制驱动块水平移动。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、该精准度高的皮带秤校准装置，通过激光器一和接收器一与激光器二和接收器二的组合设计，可利用激光器一和激光器二的配合，可对传送带表面任意位置状态的物体的尺寸形状进行计量，同时无需对激光器进行移动控制，激光器一和激光器二组合共同作用，有利于提高物体尺寸计量的精准度，同时可减少激光器的整体结构，激光器一与激光器二组合结构简单。

2、该精准度高的皮带秤校准装置，通过称重组件中支撑块内部导槽和限位块与砝码的组合设计，可实现对称重组件的校准，在校准时，可利用限位块与挡块配合，防止砝码晃动，有利于提高称重组件校准的精准度。

附图说明

图1为本发明皮带秤两侧激光器分布结构俯视图；

图2为本发明激光器一与接收器二分布结构主视图；

图3为本发明散射模块内部结构示意图；

图4为本发明激光器一、接收器一、激光器二和接收器二组合结构示意图；

图5为本发明激光器一、接收器一、激光器二和接收器二长宽度测量流程图；

图6为本发明传送带与称重组件组合结构侧视图；

图7为本发明传送带支架内侧校准砝码与驱动块分布结构侧视图；

图8为本发明称重组件内部结构示意图；

图9为本发明支撑块内部结构示意图；

图10为本发明砝码结构示意图；

图11为本发明实施例一中计算模块基于勾股定理的计算结构示意图；

图12为本发明菲涅尔透镜剖面结构示意图。

图中：1、皮带支架；2、传送带；3、激光器安装架；4、激光器一；41、接收器一；5、激光器二；51、接收器二；6、发光源；7、散射模块；71、通道；72、孔板；73、折射片一；8、折射片二；81、菲涅尔透镜；9、称重组件；91、压力传感器；92、支杆；93、调节螺杆；94、转筒；95、称重平台；10、支撑块；101、导槽；102、限位块；103、挡块；11、砝码；12、驱动块。

实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

该精准度高的皮带秤校准装置的实施例如下：

实施例

请参阅图1-图5、图11-图12，一种精准度高的皮带秤校准装置，包括皮带支架1、传送带2、激光器安装架3和激光器，激光器包括激光器一4和激光器二5，激光器一4和激光器二5分布在传送带2输送方向的两侧；

激光器一4所在的激光器安装架3的表面安装有接收器一41，激光器二5所在的激光器安装架3的表面安装有接收器二51，激光器一4与接收器二51水平对应，激光器二5与接收器一41水平对应；激光器一4与接收器二51配合时，说明物体没有进入到激光器计量范围，当物体进入到激光器一4与接收器二51之间的位置时，此时激光器一4产生的光线一部分反射到接收器一41中，接收器一41接收光路信号，当物体进入到激光器二5与接收器一41之间的位置时，此时激光器二5产生的光线一部分反射到接收器二51中，接收器二51接收光路信号。

激光器一4和激光器二5内部均设有若干发光源6，发光源6的光照射方向设有用于光散射的散射模块7，散射模块7远离发光源6一侧的表面为半圆弧曲面，用于光线向散射模块7的中心线方向汇聚，散射模块7包括：通道71，通道71的延伸方向与发光源6的照射方向一致。

孔板72，位于通道71延伸至发光源6内部的一端，孔板72的表面开设有通孔，通孔与通道71相对应，通孔为竖孔，发光源6发出的光线通过通道71照射在孔板72的表面，孔板72表面的通孔会产生小孔成像，以此将发光源6发射的光线呈上下散射到折射片一73的表面。

折射片一73，位于孔板72远离通道71的一侧，折射片一73与孔板72之间设有间隔，折射片一73呈竖向分布，折射片一73将光线向靠近折射片一73中心线的方向折射，折射是指光从一种透明介质如空气斜射入另一种透明介质如水时，传播方向会发生变化，光从空气斜射入水或其他介质中时，折射光线与入射光线、法线在同一平面上，折射光和入射光分居法线两侧；折射角小于入射角；入射角增大时，折射角也随着增大；当光线垂直射向介质表面时，传播方向不变，在折射中光路可逆。

散射模块7远离发光源6的一侧设有折射片二8，折射片二8的折射率大于折射片一73的折射率，用于将光线向靠近折射片二8的中心线方向折射，折射片二8远离散射模块7一侧的表面设有菲涅尔透镜81，菲涅尔透镜81的一面为光面，另一面刻录有由小到大的同心圆，从剖面看，其表面由一系列锯齿型凹槽组成，中心部分是椭圆型弧线，每个凹槽都与相邻凹槽之间角度不同，但都将光线集中一处，形成中心焦点，也就是透镜的焦点，每个凹槽都可以看做一个独立的小透镜，把光线调整成平行光或聚光，用于将光线折射呈水平光线。

计算模块，用于处理接收器一41和接收器二51接收的光路信号，进而计算激光器一4和激光器二5与传送带2中物体表面激光照射点之间的距离，激光器一4和激光器二5与物体表面激光照射点之间的距离L的计算为：

参考图11，由勾股定理可知：L²+a²=d²，

同时，d+L=ct，

因此，L²+a²=ct-L²，其中L为唯一未知数，解二次方程即可求出L；

其中，a为激光器一4与接收器一41之间的水平距离或激光器二5与接收器二51之间的水平距离，d为物体表面的反射点到接收器一41或接收器二51之间的距离，c为光速，t为激光器发出光线到接收器接收光线经历的时间。

激光器一4与激光器二5沿传送带2宽度方向上的距离为固定值H，根据激光器一4和激光器二5与物体表面之间的距离，可以计算出物体的在该位置状态下沿传送带2宽度方向上的宽度k：

k=H-L₁-L₂,

其中，L₁为激光器一4到物体表面之间的距离，L₂为激光器二5到物体表面之间的距离，当物体完全经过激光器一4和激光器二5所在的空间时，激光器一4和激光器二5配合，会计量出物体的截面形状和形状尺寸。

计算模块的内部设有数据处理模块，数据处理模块用于识别接收器一41或接收器二51接收的上下相邻的光路信号中是否存在相同的光路信号，并识别若干相邻的光路信号中最上端和最下端的两组光路信号之间的间距；

计算模块根据数据处理模块识别出的若干相邻的光路信号，取其中一组光路信号用于计算激光器一4和激光器二5与传送带2中物体表面激光照射点之间的距离，利用数据处理模块可以减少计算模块的计算量，同时可以直接获取物体侧表面处于同一竖直面的上下高度。

实施例

请参阅图6-图10，一种精准度高的皮带秤校准装置，包括皮带支架1、传送带2、称重组件9、砝码11，称重组件9位于传送带2上下两组皮带之间，称重组件9通过称重支架与地面连接安装，称重组件9包括：压力传感器91，安装在称重组件9中底座的上表面。

支杆92，安装在压力传感器91的上表面，支杆92包括上杆和下杆，上杆由调节螺杆93和转筒94组成，调节螺杆93固定安装在下杆的上端面，转筒94转动安装在称重平台95的下表面，转筒94的内部设有与调节螺杆93螺纹配合的螺纹环面，利用转筒94与调节螺杆93配合，可以调节称重平台95的高度，从而调节传送带2的上皮带与称重平台95之间的压力关系。

称重平台95，称重平台95安装在支杆92的上端，称重平台95的上表面与传送带2上侧的皮带下表面相对应，用于对传送带2表面的物体进行称重。

支杆92的表面固定安装有支撑块10，砝码11位于支撑块10的上方，支撑块10与砝码11配合，用于对称重组件9进行校准；支撑块10的内部开设有导槽101，导槽101的截面为曲线形，导槽101与砝码11的杆体相适配，当需要对称重组件9进行校准时，砝码11的杆体由导槽101进入到支撑块10的内部。

支撑块10的内部转动安装有限位块102，限位块102位于导槽101延伸至支撑块10一端靠近导槽101进口端的一侧，限位块102的截面为多边形，限位块102用于限制进入导槽101最下端的砝码11的杆体晃动，以提高称重组件9校准的精准度，支撑块10的内部设有限制限位块102复位转动的阻力机构。

阻力机构包括挡块103，挡块103转动安装在限位块102侧面的支撑块10的侧壁中，挡块103与支撑块10的内壁之间设有压缩弹簧，挡块103靠近限位块102一侧的表面为V形面，用于增加挡块103转动的阻力。

皮带支架1的内侧表面水平滑动安装有两组驱动块12，两组驱动块12位于砝码11的两侧，两组驱动块12靠近砝码11的驱动面呈V形分布，两组驱动块12的下表面设有齿板，皮带支架1的表面安装有与齿板啮合的传动齿轮，利用传动齿轮与齿板的配合，可以控制驱动块12水平移动。

皮带秤工作原理：

在利用该皮带秤对输送物体进行称重和长、宽尺寸测量时，将物体放置在传送带2的表面，传送带2对物体进行输送，物体为到达激光器安装架3的位置时，此时激光器一4和激光器二5发出的光路信号分别由接收器二51和接收器一41接收，当物体移动到与激光器一4相对的位置时，此时激光器一4和激光器二5发出的光路信号分别由接收器一41和接收器二51接收。

接收器一41和接收器二51将接收的光路信号传送给计算模块，计算模块根据光路信号计算出激光器一4和激光器二5在传送带2的宽度方向上与物体表面的距离，并随着物体的移动，计算物体表面与激光器一4和激光器二5之间距离的表面。

当物体完全穿过激光器一4和激光器二5所在的空间时，此时激光器一4和激光器二5结束对物体的测量，通过激光器一4和激光器二5与物体表面之间距离的变化，可以计算出物体沿激光器一4和激光器二5的光路信号所在的平面截面图形，进而可以计算物体的长宽尺寸。

在利用激光器一4和激光器二5对物体的尺寸进行测量时，由发光源6发出光线，光线进入到散射模块7内部的通道71中，由小孔成像原理，当光线穿过孔板72表面的通孔时，光线上下分散照射在折射片一73的表面，并穿过折射片一73，照射在折射片二8的表面，折射片二8进一步对光线进行折射，光线进入到菲涅尔透镜81中，最终由菲涅尔透镜81对光线进行最后的折射处理，光线水平射出菲涅尔透镜81。

光线由发光源6发出，并从菲涅尔透镜81中射出时，可由一束光线分散形成上下多组平行光线，激光器一4和激光器二5中若干组发光源6组合，可发出呈竖向分布的连续平行光线，因此当物体经过激光器一4和激光器二5时，光线可对物体与激光器一4和激光器二5相对的侧表面进行全面照射，通过计算模块的计算处理，可以计算出物体的整体外观形状尺寸。

当物体经过称重平台95的表面时，压力传感器91的压力检测信号发生变化，利用压力传感器91可以测出物体的重量，当需要对称重组件9进行校准时，水平控制驱动块12移动，使驱动块12远离砝码11，砝码11向下移动，并进入到支撑块10内部的导槽101中，顺着导槽101向下掉落，并推动限位块102转动，最终进入到导槽101的下端，此时限位块102在挡块103和压缩弹簧的作用下，会限制砝码11移动，同时驱动块12会与砝码11的表面完全脱离，此时即可利用砝码11对称重组件9进行校准。

当需要调节传送带2的上皮带对称重平台95表面的压力时，此时转动转筒94，转筒94通过与支杆92下杆上端面的调节螺杆93螺纹啮合，会带动称重平台95向上或向下移动，从而即可调节传送带2的上皮带对称重平台95表面压力的大小。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种精准度高的皮带秤校准装置，包括皮带支架（1）、传送带（2）、激光器安装架（3）和激光器，其特征在于：所述激光器包括激光器一（4）和激光器二（5），所述激光器一（4）和激光器二（5）分布在所述传送带（2）输送方向的两侧；

所述激光器一（4）所在的激光器安装架（3）的表面安装有接收器一（41），所述激光器二（5）所在的激光器安装架（3）的表面安装有接收器二（51），所述激光器一（4）与所述接收器二（51）水平对应，所述激光器二（5）与所述接收器一（41）水平对应；

计算模块，用于处理所述接收器一（41）和接收器二（51）接收的光路信号，进而计算所述激光器一（4）和激光器二（5）与所述传送带（2）中物体表面激光照射点之间的距离。

2.根据权利要求1所述的精准度高的皮带秤校准装置，其中，所述激光器一（4）和激光器二（5）内部均设有若干发光源（6），所述发光源（6）的光照射方向设有用于光散射的散射模块（7），所述散射模块（7）包括：

通道（71），所述通道（71）的延伸方向与所述发光源（6）的照射方向一致；

孔板（72），位于所述通道（71）延伸至所述发光源（6）内部的一端，所述孔板（72）的表面开设有通孔，所述通孔与所述通道（71）相对应，所述通孔为竖孔；

折射片一（73），位于所述孔板（72）远离所述通道（71）的一侧，所述折射片一（73）与所述孔板（72）之间设有间隔，所述折射片一（73）呈竖向分布；

所述散射模块（7）远离所述发光源（6）一侧的表面为半圆弧曲面。

3.根据权利要求2所述的精准度高的皮带秤校准装置，其中，所述散射模块（7）远离所述发光源（6）的一侧设有折射片二（8），所述折射片二（8）的折射率大于所述折射片一（73）的折射率，所述折射片二（8）远离所述散射模块（7）一侧的表面设有菲涅尔透镜（81）。

4.根据权利要求3所述的精准度高的皮带秤校准装置，其中，所述计算模块的内部设有数据处理模块，所述数据处理模块用于识别接收器一（41）或接收器二（51）接收的上下相邻的光路信号中是否存在相同的光路信号，并识别若干相邻的光路信号中最上端和最下端的两组光路信号之间的间距；

所述计算模块根据所述数据处理模块识别出的若干相邻的光路信号，取其中一组光路信号用于计算所述激光器一（4）和激光器二（5）与所述传送带（2）中物体表面激光照射点之间的距离。

5.根据权利要求3所述的精准度高的皮带秤校准装置，其中，还包括称重组件（9），所述称重组件（9）位于所述传送带（2）上下两组皮带之间，所述称重组件（9）通过称重支架与地面连接安装，所述称重组件（9）包括：

压力传感器（91），安装在所述称重组件（9）中底座的上表面；

支杆（92），安装在所述压力传感器（91）的上表面；

称重平台（95），所述称重平台（95）安装在所述支杆（92）的上端，所述称重平台（95）的上表面与所述传送带（2）上侧的皮带下表面相对应。

6.根据权利要求5所述的精准度高的皮带秤校准装置，其中，还包括砝码（11），所述支杆（92）的表面固定安装有支撑块（10），所述砝码（11）位于所述支撑块（10）的上方；

所述支撑块（10）的内部开设有导槽（101），所述导槽（101）的截面为曲线形，所述导槽（101）与所述砝码（11）的杆体相适配；

所述支撑块（10）的内部转动安装有限位块（102），所述限位块（102）位于所述导槽（101）延伸至所述支撑块（10）一端靠近所述导槽（101）进口端的一侧，所述限位块（102）的截面为多边形，所述支撑块（10）的内部设有限制所述限位块（102）复位转动的阻力机构。

7.根据权利要求6所述的精准度高的皮带秤校准装置，其中，所述阻力机构包括挡块（103），所述挡块（103）转动安装在所述限位块（102）侧面的支撑块（10）的侧壁中，所述挡块（103）与所述支撑块（10）的内壁之间设有压缩弹簧，所述挡块（103）靠近所述限位块（102）一侧的表面为V形面。

8.根据权利要求6或7所述的精准度高的皮带秤校准装置，其中，所述支杆（92）包括上杆和下杆，所述上杆由调节螺杆（93）和转筒（94）组成，所述调节螺杆（93）固定安装在所述下杆的上端面，所述转筒（94）转动安装在所述称重平台（95）的下表面，所述转筒（94）的内部设有与所述调节螺杆（93）螺纹配合的螺纹环面。

9.根据权利要求8所述的精准度高的皮带秤校准装置，其中，所述皮带支架（1）的内侧表面水平滑动安装有两组驱动块（12），两组所述驱动块（12）位于所述砝码（11）的两侧，两组所述驱动块（12）靠近所述砝码（11）的驱动面呈V形分布。

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