一种高精度测量电路及长度测量仪的制作方法

1.本实用新型涉及刀具长度直径测量技术领域，尤其是指一种高精度测量电路及长度测量仪。


背景技术：

2.现有技术中长度测量仪使用光学感应技术，该方式对使用环境有较高要求，而且使用成本高等不足，导致需要多次维修且测量结果稳定性不够，难以普及使用；此外，现有的长度测量仪基于稳定性不够而导致测量精度无法达到最优，即无法可靠测量刀具前端的直径。


技术实现要素：

3.本实用新型针对现有技术的问题提供一种高精度测量电路及长度测量仪，能够低成本地实现高精度的长度直径测量，且减少对于环境的影响。
4.为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：
5.本实用新型提供的一种高精度测量电路，包括驱动模块、保持模块、输入控制模块以及信号采集模块，所述输入控制模块用于接收外界输入的控制信号；所述保持模块用于发出和接收光信号，并根据所接收的光信号输送不同的电平信号至所述驱动模块；所述信号采集模块用于把所述保持模块接收到的光信号传输至所述输入控制模块；所述驱动模块用于把电平信号放大后进行输出。
6.进一步的，所述输入控制模块包括放大模块、滤波模块、电阻r4以及电子开关u4，所述电子开关u4的型号为elm7s66，所述放大模块的输入端经所述滤波模块用于外接信号发生装置，所述放大模块的输出端连接于所述电子开关u4的控制端，所述电阻r4的一端连接于所述滤波模块，所述电阻r4的另一端用于外接电源；所述电子开关u4的两个输入端分别连接于所述信号采集模块以及所述保持比较模块。
7.更进一步的，所述放大模块包括两个反相器，两个反相器串接后设置于所述滤波模块与所述电子开关u4之间。
8.进一步的，所述信号采集模块包括放大器u3，所述放大器u3 的输入端与所述保持模块连接，所述放大器u3的输出端与所述控制模块连接。
9.进一步的，所述保持模块包括发光二极管led1、光敏二极管 led2、跟随器u5、比较器u7a以及保持电容c4，所述发光二极管 led1连接于所述比较器u7a的第三引脚，所述光敏二极管led2 连接于所述信号采集模块以及所述比较器的第三引脚，所述跟随器 u5的第三引脚与所述控制模块连接，所述跟随器u5的第一引脚、第四引脚分别均所述比较器u7a连接，所述电容c4设置于所述比较器u7a的第三引脚与所述控制模块之间。
10.进一步的，还包括报警模块，所述报警模块用于检测所述控制模块所输出的信号，并在该信号异常时向外界输出报警信号。
11.进一步的，所述驱动模块包括反向器u2a和反向器u2b，所述反向器u2a和所述反向
器u2b串接，所述保持模块经所述反向器u2a和所述反向器u2b放大信号后输出至外界。
12.本实用新型还提供了一种长度测量仪，包括上述的高精度测量电路。
13.本实用新型的有益效果：本实用新型结构简单，通过驱动模块、保持模块、输入控制模块、信号采集模块以及报警模块配合，能够减少环境对于本实用新型的影响，从而实现稳定且高精度测量的效果。
附图说明
14.图1为本实用新型的电路图。
15.附图标记：1-驱动模块，2-保持模块，3-输入控制模块，4-信号采集模块，5-报警模块。
具体实施方式
16.为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本实用新型作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本实用新型的限定。以下结合附图对本实用新型进行详细的描述。
17.如图1所示，本实用新型提供的一种高精度测量电路，包括驱动模块1、保持模块2、输入控制模块3以及信号采集模块4，所述输入控制模块3用于接收外界输入的控制信号；所述保持模块2用于发出和接收光信号，并根据所接收的光信号输送不同的电平信号至所述驱动模块1；所述信号采集模块4用于把所述保持模块2接收到的光信号传输至所述输入控制模块3；所述驱动模块1用于把电平信号放大后进行输出。
18.本实用新型设置于长度测量仪内，主要由保持模块2进行光信号的发射和接收，以测量刀具为例：在需要测量时，本实用新型与刀具之间发生相对移动，例如采用cnc控制刀具移动而本实用新型部移动，而cnc与长度测量仪进行信号交互；即在未经过刀具时，垂直发射的光信号不被刀具遮挡，此时保持模块2输出一个电平信号x 经驱动模块1传输至外界的控制装置；而本实用新型经过刀具的一端时，其所发出的光信号被刀具遮挡以使得保持模块2能够接收，因此保持模块2输出另一个电平信号y经驱动模块1放大后传输至控制装置，此时因信号变化而使得cnc当前的实时坐标能够被长度测量仪获取；而在长度测量仪沿着刀具长度方向移动过程中，由于刀具的反射而使得输出的电平信号y不会改变，直至长度测量仪离开刀具的瞬间，因光信号不被遮挡，因此保持模块2依然会变为输出电平信号x，此时控制装置记录该切换的坐标，通过两个坐标进行对比即可得出刀具的长度，达到了测量效果。
19.本实用新型结构简单，且通过刀具对于光的反射以实现坐标的获取，通过两侧光的反射状态变换所获得的坐标进行计算对比，从而达到了测量刀具长度/直径的效果，因此能够减少外界环境所造成的干扰。
20.通常来说，由于本实用新型是通过光的变换实现测量的，因此其灵敏度足够，能够与高精度的cnc配合测量刀具前端的直径，比起现有的测量仪具有更优秀的性能。
21.以下对各模块的核心部件进行详细赘述：
22.在本实施例中，所述输入控制模块3包括放大模块、滤波模块、电阻r4以及电子开关u4，所述电子开关u4的型号为elm7s66，所述放大模块的输入端经所述滤波模块用于外接
信号发生装置，所述放大模块的输出端连接于所述电子开关u4的控制端，所述电阻r4 的一端连接于所述滤波模块，所述电阻r4的另一端用于外接电源；所述电子开关u4的两个输入端分别连接于所述信号采集模块4以及所述保持比较模块。
23.具体的，所述放大模块包括两个反相器u1a和u1b，两个反相器串接后设置于所述滤波模块与所述电子开关u4之间。而滤波模块则为rc滤波电路。即通过放大模块与滤波模块配合，实现对于外界输入控制信号的滤波和放大，以保证电子开关u4能够准确识别，从而避免误动作。
24.在本实施例中，所述信号采集模块4包括放大器u3，所述放大器u3的输入端与所述保持模块2连接，所述放大器u3的输出端与所述控制模块连接。该放大器u3的型号优选为elm842b。
25.在本实施例中，所述保持模块2包括发光二极管led1、光敏二极管led2、跟随器u5、比较器u7a以及保持电容c4，所述发光二极管led1连接于所述比较器u7a的第三引脚，所述光敏二极管 led2连接于所述信号采集模块4以及所述比较器的第三引脚，所述跟随器u5的第三引脚与所述控制模块连接，所述跟随器u5的第一引脚、第四引脚分别均所述比较器u7a连接，所述电容c4设置于所述比较器u7a的第三引脚与所述控制模块之间。
26.即通过发光二极管led1发出光信号，然后该光信号被光敏二极管led2接收后，根据接收的状态以判断光信号是否射到刀具，从而达到了测量效果。而为了保证测量的稳定性，本实用新型还可设置一比较器u7b，用于接地进行保护。
27.在本实施例中，本实用新型还包括报警模块5，所述报警模块5 用于检测所述控制模块所输出的信号，并在该信号异常时向外界输出报警信号。该报警可采用如图1所示的结构或者其他常用的电路，即在启动后，若接收到的光信号发射异常，则判断为保持模块2被灰尘或者杂物遮挡，此时报警模块5就被触发，提醒工作人员及时进行清理，以保证测量结果的可靠。
28.在本实施例中，所述驱动模块1包括反向器u2a和反向器u2b，所述反向器u2a和所述反向器u2b串接，所述保持模块2经所述反向器u2a和所述反向器u2b放大信号后输出至外界。该反向器u2a 和反向器u2b主要用于对保持模块2输出的电平信号进行放大，以保证外界的控制装置能够准确识别该信号，以达到记录的效果。
29.以下为本实施例的长度测量仪的具体工作过程：
30.本实用新型通电后，控制信号接5v，当需要测量时控制信号接 0v。该控制信号直接传输至控制模块，控制电子开关u4的开闭。
31.首先使用发光二极管led1发出直径很小的光斑，通过小孔后由光敏二极管led2来接收光源信号。直接从光敏二极管的b点采样电压信号，并通过信号跟随器u3输出到电子开关u4，电子开关u4断开或接通是由外部控制信号(0v或5v)来控制。
32.电子开关u4接通状态时，外部控制信号为5v。光敏二极管b 点采样电压信号通过信号跟随器u3输出到电子开关u4，电子开关 u4接通时信号直接通过到跟随器u5，经过电阻r13到比较器u7a的第二引脚。此时比较器u7a的第二引和第三引脚的电压相同，比较器u7a的第一引脚输出0v，经过反相器u2两次反向后输出0v。
33.当需要测量刀具时，外部控制信号为0v，电子开关处于u4断开状态，在外部控制信号从5v切换到0v之前，跟随器u5的第三引脚电压为b处采样电压。此时电子开关u4断开时，
随器u5的第三引脚电压，通过电容c4进行电压保持。经过电阻r13到比较器u7a的第二引脚。此时比较器u7a的第二引脚和第三引脚位电压相同，比较器u7a的第一引脚输出0v，经过反相器u2两次反向后输出0v。若此时刀具刚好挡住光路，光敏二极管led2的电阻会变大，导致比较器u7a的第三引脚位电压降低，而比较器u7a的第二引脚电压因为信号保持电路维持之前的电压不变，此时比较器u7a的第二引脚和第三引脚位电压产生压差，当压差大于2mv时比较器u7a的第一引脚输出5v，经过反相器u2两次反向后输出5v。
34.当刀具脱离光路时，相同的工作原理，比较器u7a的第一引脚输出从5v转变为0v，经过反相器u2两次反向后输出从5v转变为 0v。
35.机床通过刀具经过光路获得两次电平信号而得知刀具两次的位置坐标，两次位置之差就为刀具的直径数据，以达到测量效果。
36.由此工作原理，此测量仪可以简单快捷得到刀具的长度和直径数据。且数据精度和机床的位置精度有关，机床的精度越高测量仪测量的数据精度越高。
37.以上所述，仅是本实用新型较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型以较佳实施例公开如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，当利用上述揭示的技术内容作出些许变更或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型技术是指对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本实用新型技术方案的范围内。