專利名稱：任意形狀工件的體積測量儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于現(xiàn)代制造和材料科學(xué)的儀器儀表測量領(lǐng)域，涉及一種任意復(fù)雜形狀工件的體積和密度測量儀器的創(chuàng)新。
背景技術(shù)：
隨著現(xiàn)代制造和加工技術(shù)的發(fā)展，工件的形狀越來越復(fù)雜，在加工這些工件時，首先要解決精確下料問題，尤其是對已有工件進行仿制時，首先要根據(jù)工件的體積確定下料的尺寸，于是精確計算復(fù)雜幾何形狀工件的體積便十分重要，然而，用數(shù)字積分法不能精確求得復(fù)雜形狀的體積，用有限元法不僅計算程序復(fù)雜，而且也難以求得形狀非常復(fù)雜的工件的體積。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種可簡便、精確測量任意形狀工件的體積測量儀。
本發(fā)明的原理是根據(jù)阿基米德原理物體在水中減輕的重量等于物體排開同體積水的重量(即物體的體積)。
根據(jù)阿基米德原理，本發(fā)明所涉及的任意形狀工件體積測量儀，不僅能測量比重大于水的任意形狀工件的體積和密度、比重小于水的任意形狀工件的體積和密度，而且能測量工件局部的體積。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下本發(fā)明由主機、步進電機、步進電機驅(qū)動電路、拉力傳感器、傳感器信號放大電路、A\D轉(zhuǎn)換電路、單片機、數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)和結(jié)果顯示記錄系統(tǒng)組成。
下框架1和上框架11與立柱10固定連接，在下框架1上設(shè)有導(dǎo)軌30，在蓄水器5的外底部裝有滾輪支撐座28，在滾輪支撐座28上裝有滾輪29，滾輪在導(dǎo)軌30上可以左右移動，在上框架11上裝有槽鋼梁12，在槽鋼梁上面的左側(cè)裝有拉力傳感器15，在槽鋼梁上面的右側(cè)裝有步進電機21，在步進電機的軸31上裝有小齒輪32，小齒輪32和大齒輪19嚙合，在大齒輪的軸33上同時裝有繞線輪18，大齒輪軸33是在軸承34中轉(zhuǎn)動，軸承34是裝在軸承座20上，在上框架的下方裝有滑輪13和滑輪16，滑輪13與拉力傳感器15連接，在蓄水器的內(nèi)底部裝有滑輪3和滑輪27，在蓄水器上部的左右兩側(cè)分別裝有掛鉤8和掛鉤22，高強度尼龍絲17是固結(jié)在繞線盤18上并通過滑輪16和滑輪13，當(dāng)被測工件9的比重大于水時，工件裝在高強度尼龍網(wǎng)6中，直接懸掛在高強度尼龍絲17的末端；當(dāng)被測工件的比重小于水時，高強度尼龍絲7從掛鉤8上摘下與尼龍絲17的末端連接，尼龍絲23從掛鉤22上摘下與裝有工件的尼龍網(wǎng)的末端連接，此時工件9移至工件24的位置，尼龍絲便可通過滑輪27和3作用在拉力傳感器15上。
拉力傳感器的輸出信號與放大器連接，并通過A\D轉(zhuǎn)換電路輸入單片機，步進電機驅(qū)動電路的輸出端接于步進電機的輸入端，并且也與單片機連接，受單片機的控制，單片機還連接數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)和顯示記錄系統(tǒng)。
本發(fā)明的有益效果是1.儀器結(jié)構(gòu)簡單、易于加工制造、投資小、效益大。
2.測量精度高、操作簡便，而且對環(huán)境無污染，對操作人員無很高的技術(shù)要求。


圖1是本發(fā)明的任意形狀體積測量儀各系統(tǒng)的總體組合圖。
圖2.1是本發(fā)明的任意形狀體積測量儀主機的主視圖；圖2.2是圖2.1的側(cè)視圖；圖2.3是圖2.1的俯視圖。
圖3是本發(fā)明的任意形狀體積測量儀的步進電機驅(qū)動電路圖。
圖4是本發(fā)明的任意形狀體積測量儀的傳感器信號放大電路圖。
圖5是本發(fā)明的任意形狀體積測量儀的A\D轉(zhuǎn)換電路圖。
圖6是本發(fā)明的任意形狀體積測量儀的單片機的電路圖。
圖7是本發(fā)明的任意形狀體積測量儀的LED顯示和記錄電路圖。
圖8是本發(fā)明任意形狀體積測量儀的電路與控制系統(tǒng)實施例的電路圖。
以下結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步的描述其中1是下框架、2是滑輪支架、3是滑輪、4是水、5是蓄水器、6是尼龍絲網(wǎng)、7是尼龍絲、8是掛鉤、9是待測工件、10是立柱、11是上框架、12是槽鋼梁、13是滑輪、14是傳感器支座、15是傳感器、16是滑輪、17是尼龍絲、18是繞線輪、19是大齒輪、20是軸承座、21是步進電機、22是掛鉤、23是尼龍絲、24是待測工件、25是尼龍絲網(wǎng)、26是尼龍絲、27是滑輪、28是滾輪支撐座、29是滾輪、30是導(dǎo)軌、31是步進電機輸出軸、32是小齒輪、33是大齒輪軸、34是軸承。
具體實施方式
主機的整體結(jié)構(gòu)和尺寸，可依據(jù)待測工件的重量和大小按系列劃分。
線路中各元件的型號和數(shù)值列于實施例的電路圖中，其中R12、R13、R14要在拉力傳感器的量程確定后才能確定。
本發(fā)明的測量方法如下1、測量比重大于水的工件的體積和密度先用潤濕后的毛巾將整個待測工件9擦拭一遍，再將工件裝入尼龍網(wǎng)中，將其懸掛在高強度尼龍絲17的末端，由于工件的重量同時作用在拉力傳感器15上，于是在顯示記錄系統(tǒng)中便顯示記錄了待測工件的重量，然后，啟動步進電機，把待測工件9全部浸入水中，關(guān)閉步進電機，此時，顯示記錄系統(tǒng)中又記錄了待測工件在水中的重量，兩者之差便是待測工件的體積，用待測工件的體積除以工件在空氣中的重量，便是工件材料的密度。
2、測量比重小于水的工件的體積和密度把待測工件9懸掛在尼龍絲17的下端，由于工件的重量同時作用在拉力傳感器15上，在顯示記錄系統(tǒng)中便顯示記錄了待測工件在空氣中的重量，然后將待測工件摘下，把尼龍絲7從掛鉤8上摘下與尼龍絲17的下端扣接，尼龍絲23本來是通過滑輪3和滑輪27掛在掛鉤22上的，從掛鉤22上把尼龍絲23摘下連接到裝有待測工件的尼龍網(wǎng)的下端，然后啟動步進電機，于是連接待測工件的尼龍絲便通過滑輪27、滑輪3、滑輪13和滑輪16在繞線盤的旋轉(zhuǎn)過程中被拉入水中，當(dāng)待測工件全部沒入水中時關(guān)閉電機，拉力傳感器15便通過顯示記錄系統(tǒng)顯示了工件在水中的浮力，該浮力便是工件的體積，用工件的體積除以工件在空氣中的重量便是工件的密度。
3、工件局部體積的測量只要把被測工件局部沒入水中，該部分減輕的重量(比重大于水)或該部分的浮力(比重小于水)測得，便是對應(yīng)部分的體積。
權(quán)利要求1.任意形狀工件的體積測量儀，由主機、步進電機、步進電機驅(qū)動電路、拉力傳感器、傳感器信號放大電路、A\D轉(zhuǎn)換電路、單片機、數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)和結(jié)果顯示記錄系統(tǒng)組成。其特征是a.主機的下框架和上框架與立柱固定連接，在下框架上設(shè)有導(dǎo)軌，在蓄水器的外底部裝有滾輪，滾輪在導(dǎo)軌上可以左右移動，在上框架上裝有槽鋼梁，在槽鋼梁上面的左側(cè)裝有拉力傳感器，在槽鋼梁上面的右側(cè)裝有步進電機，在步進電機的軸上裝有小齒輪，小齒輪和大齒輪嚙合，在大齒輪的軸上還裝有繞線輪，大齒輪的軸是裝在軸承中，軸承的軸承座也裝在槽鋼梁上，在上框架的下方裝有滑輪(13)和滑輪(16)，滑輪(13)與拉力傳感器連接，在蓄水器中裝有水，在蓄水器的內(nèi)底部裝有滑輪(3)和滑輪(27)，高強度尼龍絲是固結(jié)在繞線盤上，并通過滑輪(16)和滑輪(13)，在它的末端懸掛比重大于水的待測工件，高強度尼龍絲也可以通過滑輪(16)、滑輪(13)、滑輪(3)和滑輪(27)在它的末端連接比重小于水的待測工件。b.拉力傳感器的輸出信號與放大器連接，并通過A\D轉(zhuǎn)換電路輸入單片機，步進電機驅(qū)動電路的輸出端接于步進電機的輸入端，并且也與單片機連接，受單片機的控制，單片機還連接數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)和顯示記錄系統(tǒng)。
專利摘要任意形狀工件的體積測量儀,屬于現(xiàn)代制造和材料科學(xué)的儀器儀表測量領(lǐng)域,本實用新型由主機、步進電機、步進電機驅(qū)動電路、拉力傳感器、傳感器信號放大電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、單片機、數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)和結(jié)果顯示記錄系統(tǒng)組成;其測量方法是先將待測工件懸掛于空氣中,在顯示器上就直接顯示出待測工件的重量,再將其懸掛于水容器中,又可在顯示器上顯示出待測工件在水中的重量,最后顯示器便顯示出待測工件的體積和密度;本實用新型的優(yōu)點是:儀器結(jié)構(gòu)簡單、易于加工制造、投資小、效益大、測量精度高、操作簡便、對環(huán)境無污染、對操作人員無很高的技術(shù)要求,而且既可以測量比重大于水的任意形狀工件的體積和密度,又可以測量比重小于水的任意形狀工件的體積和密度,還可以測量工件局部的體積。
文檔編號G01N9/00GK2509569SQ01271958
公開日2002年9月4日 申請日期2001年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月3日
發(fā)明者宋玉泉, 宋家旺 申請人:宋玉泉