專利名稱：以時(shí)間量測(cè)決定圓形物件尺寸的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種不需以量尺進(jìn)行直徑的量測(cè)，僅靠感測(cè)器進(jìn)行時(shí)間的量度，即可快速?zèng)Q定圓形物件(以下簡(jiǎn)稱物件)尺寸的方法。
對(duì)于工業(yè)軸承或小鋼珠游戲機(jī)臺(tái)，皆需大量使用鋼殊，若鋼珠直徑偏差過(guò)大，會(huì)造成該軸承或機(jī)臺(tái)性能降低甚至故障，然而在生產(chǎn)線上要對(duì)此龐大數(shù)量的鋼珠全面進(jìn)行尺寸檢驗(yàn)，確實(shí)是一大挑戰(zhàn)，如果采取間歇式量測(cè)法，如逐一以游標(biāo)尺量測(cè)直徑，實(shí)在是曠時(shí)費(fèi)事，若能平順地進(jìn)行連續(xù)式量測(cè)，則流程將大大簡(jiǎn)化，效率也將大大提高。此外、在自動(dòng)販賣機(jī)或電動(dòng)玩具中所使用的投幣機(jī)構(gòu)，其目的即在以無(wú)人的機(jī)器取代人員對(duì)錢幣的判別，因此，若能測(cè)知錢幣的尺寸，即可進(jìn)行錢幣的選別。本發(fā)明的目的，即在達(dá)成如上所述的各項(xiàng)功能。
本發(fā)明的目的是提供一種以時(shí)間量測(cè)決定圓形物件尺寸的方法，僅靠感測(cè)器進(jìn)行時(shí)間的量度，即可快速?zèng)Q定圓形物件尺寸的方法。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的它的步驟為1)提供一個(gè)供圓形物件滾動(dòng)的軌道以及至少兩個(gè)設(shè)置在軌道上，且彼此相隔適當(dāng)距離的感測(cè)器；2)令該圓形物件在軌道行進(jìn)，并分別記錄該圓形物件通過(guò)該感測(cè)器的時(shí)間，據(jù)以判別該圓形物件的大小。
所述二組成測(cè)器置于軌道上方合適的高度H，令待測(cè)的圓形物件以等速或等加速度依序通過(guò)該二感測(cè)器，使該圓形物件先后抵達(dá)第一感測(cè)點(diǎn)及第二感測(cè)點(diǎn)，而后再脫離第一感測(cè)點(diǎn)及第二感測(cè)點(diǎn)。
所述各時(shí)間點(diǎn)分別予以記錄，將測(cè)得的時(shí)間并以運(yùn)動(dòng)學(xué)或再并以幾何學(xué)予以求解，即可區(qū)別出物件大小或求出物件的直徑。
由于采用上述方案可快速求算出圓形物件尺寸。
以下即就本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，配合圖式說(shuō)明如下

圖1本發(fā)明的實(shí)施例示意圖；圖2本發(fā)明的顯示物件抵達(dá)第一感測(cè)點(diǎn)S1的時(shí)間為t0，抵達(dá)第二感測(cè)點(diǎn)S2的時(shí)間為t1，而物件由t0至t1所行進(jìn)的距離恰等于兩感測(cè)器間的距離U；圖3本發(fā)明的顯示物件脫離第一感測(cè)點(diǎn)S1的時(shí)間為為t2，脫離第二感測(cè)點(diǎn)S2的時(shí)間為t3，而物件由t2至t3所行進(jìn)的距離亦等于兩感測(cè)器間的距離U；圖4，本發(fā)明的顯示針對(duì)同一感測(cè)點(diǎn)S1，物件抵達(dá)與脫離感測(cè)點(diǎn)S1的時(shí)間各為t0與t2，于此段時(shí)間中，物件的行離距離為X；圖5本發(fā)明的改變圖4的觀察座標(biāo)，于圖4的軌道座標(biāo)上觀察，感測(cè)點(diǎn)為固定不動(dòng)，物件由右向左移動(dòng)。
于圖5顯示，若改由物件的圓心座標(biāo)觀察，則圓心為固定不動(dòng)，感測(cè)點(diǎn)S1則由右向左割過(guò)該物件，t2時(shí)間后位于S1’位置，此割線長(zhǎng)度為X。
圖1為本發(fā)明的實(shí)施例，由一平整軌道與二感測(cè)器所構(gòu)成，二感測(cè)器相隔距離U并置于軌道上高H處，待測(cè)物件A、B、C依序以等加速度a(或等速a=0)由左向右滾動(dòng)。每一物件的前緣將先抵達(dá)第一感測(cè)點(diǎn)S1后，再抵達(dá)第二感測(cè)點(diǎn)S2，其后，物件又將是后緣先脫離第一感測(cè)點(diǎn)S1后，再脫離第二感測(cè)點(diǎn)S2，針對(duì)此4個(gè)時(shí)間點(diǎn)予以記錄，并分別指定為t0、t1、t2、t3。
參見(jiàn)圖2，假設(shè)整個(gè)過(guò)程為等加速度運(yùn)動(dòng)，加速度為a，物件于t0時(shí)前緣抵達(dá)第感測(cè)點(diǎn)S1，令此時(shí)的速度為V，再經(jīng)t1時(shí)間后，后緣復(fù)抵達(dá)第二感測(cè)點(diǎn)S2，此段時(shí)間內(nèi)物件行進(jìn)了距離U，由運(yùn)動(dòng)學(xué)可得U=(t1-t0)×[V+12a(t1-t0)]]]>參見(jiàn)圖3，物件于t2時(shí)間，后緣脫離第一感測(cè)點(diǎn)S1，于t3時(shí)間，后緣隨后脫離第二感測(cè)點(diǎn)S2，此段時(shí)間內(nèi)，物件也是行進(jìn)了距離U，由運(yùn)動(dòng)學(xué)可得U=(t3-t2)×[V+12a(t3+t2-2t0)]]]>參見(jiàn)圖4，針對(duì)同一感測(cè)點(diǎn)S1，物件抵達(dá)及脫離感測(cè)點(diǎn)S1的時(shí)間各為t0與t2，所對(duì)應(yīng)的行進(jìn)距離為X，由連動(dòng)學(xué)可得X=(t2-t0)×[V+12a(t2-t0)]]]>∴U=U(t1-t0)×[V+12a(t1-t0)]=(t3-t2)×[V+12a(t3+t2-2t0)]]]>12a[(t1-t0)2-(t3-t2)(t3+t2-2t0)]=(t3-t2-t1+t0)V]]> U=(t1-t0)×[V+12a(t1-t0)]]]>=(t1-t0)(a2)×[(t1-t0)2-(t3-t2)(t3+t2-2t0)(t3-t2-t1+t0)+(t1-t0)]]]>=(a2)(t1-t0)[(t1-t0)2-(t3-t2)(t3+t2-2t0)+(t1-t0)(t3-t2-t1+t0)(t3-t2-t1+t0)]]]> X=(t2-t0)[V+12a(t2-t0)]]]>=(t2-t0)(a2)×[(t1-t0)2-(t3-t2)(t3+t2-2t0)(t3-t2-t1+t0)+(t2-t0)]]]>=U×(t2-t0)(t1-t0)×(t3-t2-t1+t0)[(t1-t0)2-(t3-t2)(t3+t2-2t0)+(t1-t0)(t3-t2-t1+t0)]]]>×[(t1-t0)2-(t3-t2)(t3+t2-2t0)+(t2-t0)(t3-t2-t1+t0)](t3-t2-t1+t0)]]>=U×(t2-t0)(t1-t0)×[(t1-t0)2-(t3-t2)(t3+t2-2t0)+(t2-t0)(t3-t2-t1+t0)][(t1-t0)2-(t3-t2)(t3+t2-2t0)+(t1-t0)(t3-t2-t1+t0)]]]>若為等運(yùn)動(dòng)，則t1-t0=t3-t2，或(t3-t2-t1+t0)=0代入上式可簡(jiǎn)化得到X=U×(t2-t0)(t1-t0))]]>因?yàn)閮筛袦y(cè)器的間距U為已知，故時(shí)間t0、t1、t2、t3時(shí)測(cè)出來(lái)的后，距離X便可計(jì)算得到。
參見(jiàn)圖5，若將觀測(cè)座標(biāo)由軌道轉(zhuǎn)換至圓形物件的圓心可得知，此距離X即距離X即感測(cè)點(diǎn)S1由右向左割過(guò)圓形物件的割線長(zhǎng)度，根據(jù)華氏定理，于直角三角形中，斜邊平方等于兩股平方的和，故r2=(H-r)2+(X2)2]]>整理得圓形物件的半徑為r=(4H2+X2)8H]]>={4H2+U2×(t2-t0t1-t0)2×[(t1-t0)2-(t3-t2)(t3+t2-2t0)+(t2-t0)(t3-t2-t1+t0)]2[(t1-t0)2-(t3-t2)(t3+t2-2t0)+(t1-t0)(t3-t2-t1+t0)]2}÷8H]]>
再進(jìn)一步，將上述演算法寫入微電腦的CPU中，即可獲得一種能夠快速求算出圓形物件尺寸的裝置，此裝置可作為鋼珠尺寸的控制，亦可作為投幣機(jī)構(gòu)錢幣選別。
權(quán)利要求
1.一種以時(shí)間量測(cè)決定圓形物件尺寸的方法，其特征的步驟為1)提供一個(gè)供圓形物件滾動(dòng)的軌道以及至少兩個(gè)設(shè)置在軌道上，且彼此相隔適當(dāng)距離的感測(cè)器；2)令該圓形物件在軌道行進(jìn)，并分別記錄該圓形物件通過(guò)該感測(cè)器的時(shí)間，據(jù)以判別該圓形物件的大小。
2.如權(quán)利要求1所述的以時(shí)間量測(cè)決定圓形物件尺寸的方法，其特征在于所述二組成測(cè)器置于軌道上方合適的高度H，令待測(cè)的圓形物件以等速或等加速度依序通過(guò)該二感測(cè)器，使該個(gè)形物件先后抵達(dá)第一感測(cè)點(diǎn)及第二感測(cè)點(diǎn)，而后再脫離第一感測(cè)點(diǎn)及第二感測(cè)點(diǎn)。
3.如權(quán)利要求1所述的以時(shí)間量測(cè)決定圓形物件尺寸的方法，其特征在于所述各時(shí)間點(diǎn)分別予以記錄，將測(cè)得的時(shí)間并以運(yùn)動(dòng)學(xué)或再并以幾何學(xué)予以求解，即可區(qū)別出物件大小或求出物件的直徑。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種不需以量尺進(jìn)行直徑的量測(cè),它提供一個(gè)供圓形物件滾動(dòng)的軌道以及至少兩個(gè)設(shè)置在軌道上,且彼此相隔適當(dāng)距離的感測(cè)器;令該圓形物件在軌道行進(jìn),并分別記錄該圓形物件通過(guò)該感測(cè)器的時(shí)間,據(jù)以判別該圓形物件的大小。從而,可快速求算出圓形物件尺寸。
文檔編號(hào)G01B7/12GK1320807SQ0010599
公開日2001年11月7日 申請(qǐng)日期2000年4月21日 優(yōu)先權(quán)日2000年4月21日
發(fā)明者劉鴻龍 申請(qǐng)人:劉鴻龍