高温激光测距传感器自动防护门设计
高温激光测距传感器自动防护门设计
作者:陆兴旺;孙承斌
激光测距传感器具有测量精度高、非接触式测量、使用方便等特点,广泛应用于距离测量、厚度测量、体积和重量的控制、持续的电压控制、滚动直径测量、轮廓检测、液位控制、控制容器的内部空间、对测量值的质量控制和统计等。当被检测对象是高温物体时,高温激光测距传感器的工作环境恶劣,如马钢车轮厂采用三个激光测距传感器测量热钢坯在压力机下模上的位置,在锻好一个车轮钢坯准备锻下一个钢坯之前,要对压力机下模进行吹扫去除氧化皮、喷水冷却等处理,如果此时不对激光器前端进行防护,水雾、氧化皮将被冲进激光器窗口,污渍将会粘上激光器内玻璃片上,激光线将不能发出,测距功能将会丧失, 传感器不能正常工作。激光器生产厂商提供了开口的前端罩,所以需要在罩的前面设计一个自动防护门。当吹扫氧化皮、喷水冷却完成后防护门开启,激光器发出光线,测距开始,在测距完成后防护门立刻自动关闭。
1.高温激光测距传感器的自动防护门结构及开闭原理
利用高温激光测距传感器前端罩设计的自动防护门前端罩 2 被螺钉固定在激光器 1 上,激光线发射方向为图中所示从右往左。防护门的门 6 用铰链 7固定在前端罩 2 的长边外侧面上,门通过铰链可以实现转动,达到把前端罩 2 的外开口封上或打开的目的。开关防护门的动力来自于气缸 3,气缸的一端通过螺钉 8 和10、气缸座 9 固定在前端罩上,气缸 3 可以绕螺钉 8 转动。气缸另一端通过叉形连接块 4、螺栓轴 11、螺母 12 与门 6 上的门舌 5 相连,连接块 4 相对于门舌 5 可以发生转动。门舌 5 通过螺钉固定在门 6 上,门舌 5 的中心高及在门 6 上的位置、气缸座 9 在前端罩 2 上的位置决定了防护门开及闭的效果。在气缸组件装好后用螺钉 14 将气缸罩 13 固定在前端罩 2 上,用来保护气缸。
防护门处于开启状态,此时门与前端罩侧板夹角为 α。α 为 90°时,门全部打开, 为了减小气缸的行程, 取 α 为 70°,此时门打开时门 6 不挡住激光器发出的激光线即可。气缸活塞杆全部伸出时,门打开 70°角,激光线发出光线开始测距,测完立刻缩进气缸活塞杆,活塞杆全部缩进时门关上。
2.激光测距传感器自动防护门主要尺寸的确定
在已有激光器的前端罩上设计安装自动防护门,则前端罩的厚度 H0 及宽度 B0 都是已知的,门开启时激光线射出的门角 α 预先确定为 70°,因为气缸外面装有气缸罩,气缸在气缸罩内运动, 气缸座必须在气缸罩内且安装在前端罩的小侧面上,在气缸运动中气缸与门舌之间的连接块不能碰气缸罩,所以图 3 中气缸座上气缸一端的固定点 O 的位置尺寸 x、y 以及门舌的高度 h 及位置 b 的确定是关键。确定激光器自动防护门的尺寸时,已知尺寸 H0、B0、α,预选气缸 MAL16×50,则已知气缸活塞杆全缩进时的长度 L0、气缸行程为 L。确定门舌尺寸 h 及其位置尺寸 b、气缸座位置尺寸 x、y 的几何作图方法是:首先画出用于气缸安装的前端罩小侧面,预设门舌高度 h 及位置尺寸 b,从铰链点 O′开始画出门开启时门及门舌,门与门舌是垂直刚性联接的,以气缸与门舌连接点 A 为圆心,L0+L 为半径画圆弧 1,再将门及门舌绕 O′点顺时针转 α 角(门关闭),B 点转到 B′,A 点转到 A′,以 A′点为圆心、以 L0 为半径画圆弧 2,两圆弧相交于 O 点,其点即为气缸座位置点。在图中量出 O 的坐标值 x、y,并检验此点离前端罩的距离是否足够放气缸座。如果发现 O 点位置不适合或气缸动作时连接点 A 处连接块碰到气缸罩,则重新选择气缸型号或改变尺寸 b、h,再用上述的方法求 O 点坐标直到满意为止。
4结 论
在已有激光器前端罩的基础上,设计了激光器自动防护门。自动防护门通过铰链安装在前端罩的长边侧面上,气动元件及其连接件安装在前端罩短边侧面上,并用气缸罩加以保护,气缸用气管从气缸罩中穿出。
整个自动防护门机构紧凑、现场改造量小,不影响原来激光器组件系统结构。该自动防护门的应用,有效地防止了水雾、灰尘、氧化铁皮进入激光器内,保证了激光器的正常工作,为激光器在恶劣的环境中能正常使用提供了一种良好的保护措施。
本文章转自爱学术(aixueshu.com),如有侵权,请联系删除