CN101266143A - 平面度检测装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种平面度检测装置，其包括一个光发射单元、一个光接收单元、一个载物台、一个遮光单元及一个处理单元。其中该光接收单元与该光发射单元相对设置。该载物台位于该光发射单元与该光接收单元之间，其用于承载待测工件。该遮光单元也位于该光发射单元与该光接收单元之间，其用于检测时在待测工件的待测表面的最高点及最低点的高度之间与该待测表面相配合形成透光间隙。该处理单元与该光接收单元相连，其用于处理该光接收单元接收到的光信息。本发明还公开一种平面度检测方法。上述平面度检测装置及方法具有准确度较高且易于避免与被测工件相碰撞的优点。

Description

平面度检测装置及方法
技术领域
本发明涉及一种检测装置，尤其涉及一种利用光电原理的平面度检测装置，本发明还涉及一种平面度检测方法。
背景技术
机械加工中常常需对加工后工件的表面的平面度进行检测，以验证产品的外形是否合格。传统的平面度检测方法中较为常用的为采用平台加塞尺的方式进行。
平台加塞尺的方式检测平面度的过程为：首先将工件放置在一基准平台上；然后用塞尺检查工件平面度值是否合格。采用平台加塞尺的方式具有工作原理简单、设备成本低的优点。
然而，采用平台加塞尺的方式检测工件的平面度，其检测精度一般只能达到0.02毫米；并且由于检测过程中操作人员需涉入判断，当需要对多工件进行连续检测时，容易造成操作人员的劳动强度过高而产生疲劳。此外，平台加塞尺的方式检测为接触式检测，即检测时工件待测表面需与平台及塞尺之间相互接触；因此在检测过程中，工件待测表面与平台及塞尺之间难免要发生碰撞与摩擦。如此，平台与塞尺在长时间使用后其检测精度将必然下降；并且，检测时工件的待测表面与平台及塞尺之间的碰撞与摩擦还可能使工件待测表面留下刮痕，从而影响工件的表面质量，如果工件对表面质量要求较高，则该种测量方法不能满足测量要求。
发明内容
鉴于上述内容，有必要提供一种测量精度较高且易于避免与被测工件相碰撞的平面度检测装置及方法。
一种平面度检测装置，其包括一个光发射单元、一个光接收单元、一个载物台、一个遮光单元及一个处理单元。其中该光接收单元与该光发射单元相对设置。该载物台位于该光发射单元与该光接收单元之间，其用于承载待测工件。该遮光单元也位于该光发射单元与该光接收单元之间，其用于检测时在待测工件的待测表面的最高点及最低点的高度之间与该待测表面相配合形成透光间隙。该处理单元与该光接收单元相连，其用于处理该光接收单元接收到的光信息。
一种平面度检测方法，将待测工件放置在一个平面度检测装置的载物台上，该待测工件具有一待测表面，该平面度检测装置包括一个光发射单元、一个光接收单元、一个载物台、一个遮光单元及一个处理单元；其中该光接收单元与该光发射单元相对设置；该载物台位于该光发射单元与该光接收单元之间，其用于承载待测工件；该遮光单元也位于该光发射单元与该光接收单元之间；该处理单元与该光接收单元相连，其用于处理该光接收单元接收到的光信息；开启光发射单元，朝该待测工件的待测表面与该遮光元件之间发射光线，该光接收单元接收通过该待测表面与该遮光元件之间的光线；及该处理单元根据光接收单元接收到光线的信息判断工件待测表面的平面度状况。
相对于现有技术，采用上述平面度检测装置检测，其通过光发射单元、光接收单元、遮光单元与处理单元配合作用来判断工件的平面度是否合格，在检测过程中基本上不存在操作人员的主观判断，因而可减轻操作人员的劳动疲劳；并且光信息较易测定，故检测精度容易提高；此外，由于采用非接触式测量，该检测装置与工件待测表面发生碰撞与摩擦概率较小，故易于避免工件在待测表面留下刮痕。因此上述平面度检测装置检测具有准确度较高且可避免测量时在被测工件表面留下刮痕的优点。
附图说明
图1是本发明平面度检测装置较佳实施例一的工作原理示意图。
图2是本发明平面度检测装置较佳实施例二的工作原理示意图。
图3是本发明平面度检测装置较佳实施例三的工作原理示意图。
具体实施方式
下面将结合附图及实施例对平面度检测装置及方法做进一步详细说明。
请参见图1，本发明较佳实施例一的平面度检测装置10的工作原理示意图。平面度检测装置10包括光发射单元11、光接收单元12、载物台13、遮光单元14及处理单元15。其中光接收单元12可与光发射单元11相对设置，本实施例中，光发射单元11的光发射中心与光接收单元12的光接收中心处于同一直线上。载物台13可位于光发射单元11与光接收单元12之间，其用于承载待测工件18。遮光单元14也位于光发射单元11与光接收单元12之间，其可设于该载物台13上或设于该载物台13的相对侧，本实施例中，遮光单元14设于载物台13上的靠近该光发射单元11侧。处理单元15与光接收单元12相连，其用于处理该光接收单元12接收到的光信息。
光发射单元11可为发出的光线为发散光或平行光束的光源。光接收单元12可由光电转换器件来形成，该光电转换器件可为互补金属氧化物半导体(Complementary Metal OxideSemiconductor，CMOS)、电荷耦合器(Charge Couple Device，CCD)与光敏电阻之一。
遮光单元14用于检测时在待测工件18的待测表面的最高点及最低点的高度之间与待测表面相配合形成透光间隙，其可为块状物体或板状物体，其横截面可为三角形或矩形。本实施例中遮光单元14的横截面为矩形。
处理单元15用于处理光接收单元12接收到的光信息，其可由一个可编程控制器构成。当然，为便于显示检测的结果，该处理单元15还可包括一显示装置用于显示处理后的结果。该光信息可为光强信息，例如光强大小与光强分布等。
检测过程中，可以以载物台13的上表面131为基准面，先根据待测工件18所需的规格，设定遮光单元14的顶面141与载物台13的上表面131之间的距离为H。然后开启光发射单元11，此时光线可直接进入光接收单元12。接着将待测工件18放置在载物台13上，如果待测工件18的待测处与载物台13的上表面131的距离Z大于H，则光发射单元11发出的光线仍可进入光接收单元12，如果待测工件18的待测处与载物台13的上表面131的距离Z小于等于H，则光发射单元11发出的光线被待测工件18遮挡而无法进入光接收单元12。处理单元15则可根据光接收单元12接收到光信息变化情况来判断待测工件18的待测处的平面度是否合格。上述检测过程的检测精度可小于等于0.01毫米。检测过程中，采用光发射单元11、光接收单元12、遮光单元14与处理单元15的配合作用来判断工件18的平面度是否合格，期间不存在操作人员的主观判断，因此可减轻操作人员的劳动疲劳；并且光线是否进入接收单元12较易测定，因此检测精度容易提高；此外，待测工件18只要放置于载物台13上即可得出合格与否，故其易于避免被刮伤。
请参见图2，本发明较佳实施例二的平面度检测装置20。平面度检测装置20与平面度检测装置10相似，也包括光发射单元21、光接收单元22、载物台23、遮光单元24及处理单元25。其不同点在于：平面度检测装置20还包括一驱动单元26。驱动单元26分别与载物台23及处理单元25相连，其用于驱动载物台23移动。使用过程中，驱动单元26根据处理单元25的控制可驱动载物台23移动，因此通过设置处理单元25的处理程式，不仅可用于判断工件28的某一处的平面度是否合格，还可根据需要控制驱动单元26移动载物台23以带动工件28朝不同的方向运动，使得光接收单元22获得较全面的反映工件28的被测表面结构的光信息，继而易于使处理单元25得出待测工件28更加详细的平面度状况。
请参见图3，本发明较佳实施例三的平面度检测装置30。平面度检测装置30与平面度检测装置20相似，也包括光发射单元31、光接收单元32、载物台33、遮光单元34、处理单元35及驱动单元36。其不同点在于：驱动单元36分别与处理单元35、光发射单元31及光接收单元32相连，驱动单元36可根据处理单元35的控制驱动光发射单元31及光接收单元32同时移动
可以理解，平面度检测装置10、20、30可用于检测板状或块状产品的平面度，也可以用于检测框架类产品翘曲状况。可以理解，在平面度检测装置10、20、30中，如果将遮光单元设置于载物台的相对面，让待测工件的待测表面与遮光单元相对，还可以进一步避免待测工件的待测表面与载物台的摩擦与碰撞，避免待测表面被刮伤。可以理解，为简化平面度检测装置20、30的结构，通过事先设定载物台与光发射单元及光接收单元的相对运动路径，并在处理单元中编制相应的运算程式，可不采用驱动单元，而同样可测定待测工件较为详细的平面度状况。可以理解，当上述平面度检测装置用于检测框架类产品的翘曲时，可以包括相对设置的多个光射单元与光接收单元，以提高检测速度。

Claims (10)

1. 一种平面度检测装置，其特征在于：该平面度检测装置包括一个光发射单元、一个光接收单元、一个载物台、一个遮光单元及一个处理单元；其中该光接收单元与该光发射单元相对设置；该载物台位于该光发射单元与该光接收单元之间，其用于承载待测工件；该遮光单元也位于该光发射单元与该光接收单元之间，其用于检测时在待测工件的待测表面的最高点及最低点的高度之间与该待测表面相配合形成透光间隙；该处理单元与该光接收单元相连，其用于处理该光接收单元接收到的光信息。
2. 如权利要求1所述的平面度检测装置，其特征在于：该遮光单元的横截面为矩形与三角形之一。
3. 如权利要求1所述的平面度检测装置，其特征在于：该遮光单元设于该载物台上的靠近该光发射单元侧。
4. 如权利要求1所述的平面度检测装置，其特征在于：该光接收单元包括光电转换器件，该光电转换器件为光敏电阻、互补金属氧化物半导体与电荷耦合器之
5. 如权利要求1所述的平面度检测装置，其特征在于：该平面度检测装置还包括一驱动单元，该驱动单元与该载物台相连，其用于驱动该载物台移动。
6. 如权利要求5所述的平面度检测装置，其特征在于：该驱动单元还与该处理单元相连，其用于根据处理单元所得的信息驱动该载物台移动。
7. 如权利要求1所述的平面度检测装置，其特征在于：该平面度检测装置还包括一驱动单元，该驱动单元与该光发射单元及该光接收单元相连，其用于驱动该光发射单元及该光接收单元同时移动。
8. 如权利要求7所述的平面度检测装置，其特征在于：该驱动单元还与该处理单元相连，其用于根据处理单元所得的信息驱动该光发射单元及该光接收单元同时移动。
9. 一种平面度检测方法，其包括如下步骤：
将待测工件放置在一个平面度检测装置的载物台上，该待测工件具有一待测表面，该平面度检测装置包括一个光发射单元、一个光接收单元、一个载物台、一个遮光单元及一个处理单元；其中该光接收单元与该光发射单元相对设置；该载物台位于该光发射单元与该光接收单元之间，其用于承载待测工件；该遮光单元也位于该光发射单元与该光接收单元之间；该处理单元与该光接收单元相连，其用于处理该光接收单元接收到的光信息；
开启光发射单元，朝该待测工件的待测表面与该遮光元件之间发射光线，该光接收单元接收通过该待测表面与该遮光元件之间的光线；及
该处理单元根据光接收单元接收到光线的信息判断工件待测表面的平面度状况。
10. 如权利要求9所述的平面度检测方法，其特征在于：在开启光发射单元之前包括设定遮光单元与载物台之间的距离。
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