CN103017699B - 一种多边沿检测装置及其检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种多边沿检测装置及其检测方法，所述多边沿检测装置包含信息处理模块、控制模块、触头；其中，触头包含滑轮及摆杆,用于确定待测材料边沿位置；控制模块用于采集触头所在角度位置信息并反馈至信息处理模块，并驱动触头以摆杆与控制模块的连接端为轴心向远离待测材料边沿一侧转动，使滑轮从触头指向待测材料后边沿的一侧抵压在待测材料侧边沿上；信息处理模块用于向主站反馈触头所在角度位置信息，以计算待测材料边沿位置，还能用于向控制模块发出指令，以设定触头角度位置；与现有技术相比，本发明能使触头在离开待测材料侧边沿后紧贴待测材料后边沿，从而使待测材料后边沿也能准确检测到，同时，本发明还能检测待测材料侧边沿。

Description

一种多边沿检测装置及其检测方法

技术领域

本发明涉及材料切割领域，尤其涉及一种多边沿检测装置及其检测方法。

背景技术

边沿检测传感器广泛应用于材料切割领域，例如玻璃、木材、金属等。目前的边沿检测传感器一般采用光电式、超声波式或机械式。以下以玻璃倒角切割机为例来说明现有机械式边沿检测传感器（以下简称传感器）的工作过程及其不足。

图1为目前玻璃倒角机中传感器的动作过程示意图(参照空心箭头所示顺序)。所述传感器由信息处理模块1、控制模块2、触头3组成。触头3用于确定玻璃4边沿位置；控制模块2包含一个弹性元件，弹性元件不受力时触头3处于原始位置，弹性元件用于使触头3回到原始位置，控制模块2用于反馈触头3的位置信息给信息处理模块1，信息处理模块1用于根据触头3的位置信息输出信号以反映玻璃4的边沿位置信息。

检测时，玻璃4按照箭头5所示方向行进，在未撞击触头3前，触头3处于原始位置，信息处理模块1输出低电平；玻璃4前边沿撞击触头3，由于弹性元件的作用，触头3将紧贴玻璃4前边沿；当触头3转动到一个预设的角度位置时，信息处理模块1输出高电平；玻璃4继续行进，触头3离开玻璃4前边沿并到达玻璃4侧边沿，由于被玻璃4侧边沿阻挡，触头3无法弹回原始位置，于是触头3紧贴玻璃4侧边沿；触头3离开玻璃4侧边沿并到达玻璃4后边沿后，由于弹性元件的作用将紧贴玻璃4后边沿；当玻璃4后边沿离开触头3后，触头3回到原始位置，信息处理模块1输出低电平。至此，传感器完成玻璃4的边沿检测过程，并等待下一块玻璃的到来。

信息处理模块1的输出信号作为反映玻璃前后边沿位置的信息，因此传感器的检测精度直接影响到玻璃倒角打磨位置的精度及一致性。上述传感器在待切割或打磨玻璃四角完整的情况下（如玻璃4）能够保证边沿检测精度，即每次都检测到相同的前、后边沿位置。但在玻璃四角有缺陷的情况下（如玻璃6），虽然传感器每次都能够检测到与检测四角完整的玻璃或其他四角有缺陷的玻璃时相同的前边沿位置7，但却不能检测到相同的后边沿位置8。因为触头3在到达玻璃6的实际后边沿位置之前就会因为玻璃6四角有缺陷而提前弹回原始位置，而且触头3提前弹回原始位置的时间点会因为四角缺陷的形状及大小的不同而不同。而且，上述传感器无法检测玻璃侧边沿位置信息，所以打磨刀就不能根据玻璃侧边沿位置信息调整倒角打磨深度。这些缺点最终会影响到玻璃倒角打磨精度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种多边沿检测装置及其检测方法，旨在解决现有边沿检测传感器无法准确检测材料后边沿及无法检测材料侧边沿的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种多边沿检测装置，包含信息处理模块、控制模块、触头；

其中，所述触头包含滑轮及摆杆，所述摆杆的一端安装在所述滑轮轴心位置，另一端连接所述控制模块，在检测过程中，所述滑轮抵压在待测材料边沿上用于确定待测材料边沿位置；

所述控制模块用于采集所述触头所在角度位置信息并反馈至所述信息处理模块，并驱动所述触头以所述摆杆与所述控制模块的连接端为轴心向远离待测材料边沿一侧转动，使所述滑轮从所述触头指向玻璃后边沿的一侧抵压在待测材料侧边沿上；

所述信息处理模块用于向主站反馈所述触头所在角度位置信息，以计算待测材料边沿位置，还能用于向所述控制模块发出指令，以设定触头的角度位置。

为实现上述目的，本发明还提供了上述多边沿检测装置的检测方法，包含如下步骤：

a）设定触头的初始角度位置并为控制模块设定一个扭矩；

b）待测材料开始往靠近触头的方向行进，当待测材料前边沿撞击触头后，由于扭矩的作用触头将紧贴待测材料前边沿，此时，主站根据信息处理模块中由控制模块反馈回的触头当前角度位置信息实时计算出待测材料前边沿的位置；

c）当触头转动到预设的第一角度位置时，信息处理模块向外部电路输出信号以反映待测材料前边沿位置信息，并将触头的目标角度位置设置为所述初始角度位置沿触头运动方向转动360度的位置，控制模块驱动触头向远离待测材料边沿一侧转动；

d）当触头转动到待测材料侧边沿时，由于被待测材料侧边沿所挡无法继续转动，将紧贴待测材料侧边沿，此时，主站根据信息处理模块中由控制模块反馈回的触头当前角度位置信息实时计算出待测材料侧边沿的位置；

e）触头离开待测材料侧边沿后将紧贴待测材料后边沿，此时，主站根据信息处理模块中由控制模块反馈回的触头当前角度位置信息实时计算出待测材料后边沿的位置；

f）当触头转动到预设的第二角度位置时，信息处理模块向外部电路输出信号以反映待测材料后边沿位置信息。

g）触头到达目标位置后将停止并等待下一待测材料的到来。

与现有技术相比，本发明能使触头在离开待测材料侧边沿后紧贴待测材料后边沿，从而使待测材料后边沿也能被准确检测到，同时，本发明还能检测待测材料侧边沿。

附图说明

图1：现有技术提供的机械式边沿检测传感器动作示意图；

图2：现有技术提供的机械式边沿检测传感器检测四角有缺陷和四角完整的玻璃边沿的对比示意图；

图3：本发明提供的多边沿检测装置及其检测方法示意图；

图4：本发明提供的多边沿检测装置计算待测材料前边沿位置示意图；

图5：本发明提供的多边沿检测装置计算待测材料侧边沿位置示意图；

图6：本发明提供的多边沿检测装置计算待测材料后边沿位置示意图；

图7:本发明提供的具体实施例1示意图；

图8：本发明提供的具体实施例2示意图；

图9：本发明中触头的组成示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图3，本发明提供了一种多边沿检测装置及其检测方法。

所述多边沿检测装置包含信息处理模块9、控制模块10、触头11；

其中，触头11包含滑轮16及摆杆17（如图9），摆杆17的一端安装在滑轮16轴心位置，另一端连接控制模块10，在检测过程中，滑轮16抵压在待测材料15边沿上用于确定待测材料15边沿位置；

控制模块10用于采集触头11所在角度位置信息并反馈至信息处理模块9，并驱动触头11以摆杆17与控制模块10的连接端为轴心向远离待测材料15边沿一侧转动，使滑轮16从触头11指向待测材料15后边沿的一侧抵压在待测材料15侧边沿上；

信息处理模块9用于向主站反馈触头11所在的角度位置信息，以计算待测材料15边沿位置，还能用于向控制模块10发出指令，以设定触头11的角度位置。

依空心箭头所示顺序，所述检测方法包含如下步骤：

a）设定触头11的初始角度位置并为控制模块10设定一个扭矩，所述初始角度位置的设定以触头11处于初始角度位置时，滑轮16轴心所在的位置能够被待测材料15的前、后边沿将要行进的区域覆盖,且待测材料15的前边沿能够撞击到滑轮16为原则，所述扭矩的设定以在不损坏待测材料15和不影响待测材料15行进路线的前提下尽可能使触头紧贴待测材料15边沿为原则；

b）待测材料15开始往靠近触头11的方向（即箭头5所示方向）行进，当待测材料15前边沿撞击触头11后，由于扭矩的作用触头11将紧贴待测材料15前边沿，此时，主站根据信息处理模块9中由控制模块10反馈回的触头11当前角度位置信息实时计算出待测材料15前边沿的位置；

如图4，待测材料15前边沿的位置的计算公式为：L1=Sin(a)*L-R,其中，

L1：控制模块10与摆杆17的连接端到待测材料15前边沿的垂直距离，

L：摆杆17的长度，

a：触头11相对于垂直于待测材料15运动方向的位置的角度，

R：滑轮16半径；

c）设定第一角度位置，所述第一角度位置的设定以触头11处于第一角度位置时滑轮16在待测材料15前边沿上为原则，当触头11转动到第一角度位置时，信息处理模块9向外部电路输出信号以反映待测材料15前边沿位置信息，并将触头11的目标角度位置设置为初始角度位置沿触头11运动方向转动360度的位置（即图3虚线所示位置），控制模块10驱动触头11向远离待测材料15边沿一侧转动；

d）当触头11转动到待测材料15侧边沿时，由于被待测材料15侧边沿所挡无法继续转动，将紧贴待测材15侧边沿，此时，主站根据信息处理模块9中由控制模块10反馈回的触头11当前角度位置信息实时计算出待测材料15侧边沿的位置；

如图5，待测材料15侧边沿的位置的计算公式为：L2=Cos(a)*L+R,其中，

L2：控制模块10与摆杆17的连接端到待测材料15侧边沿的距离，

L：摆杆17的长度，

a：触头11相对于垂直于待测材料15运动方向的位置的角度，

R：滑轮16半径；

e）触头11离开待测材料15侧边沿后将紧贴待测材料15后边沿，此时，主站根据信息处理模块9中由控制模块10反馈回的触头11当前角度位置信息实时计算出待测材料15后边沿的位置；

如图6，待测材料15后边沿的位置的计算公式为：L3=Sin(a)*L-R,其中，

L3：控制模块10与摆杆17的连接端到待测材料15后边沿的垂直距离，

L：摆杆17的长度，

a：触头11相对于垂直于待测材料15运动方向的位置的角度，

R：滑轮16半径；

f）设定第二角度位置，所述第二角度位置的设定以触头11处于第二角度位置时滑轮16在待测材料15后边沿上为原则，当触头11转动到第二角度位置时，信息处理模块9向外部电路输出信号以反映待测材料15后边沿位置信息；

g）触头11到达目标位置后将停止并等待下一待测材料的到来。

为便于更好理解本发明具体实施方式，以下针对本发明具体实施方式提供两个实施例以作参考。

实施例1：

如图7,一种多边沿检测装置及其检测方法，所述多边沿检测装置包含伺服驱动器12、伺服电机13、触头11；

其中，触头11包含滑轮16及摆杆17；摆杆17的一端安装在伺服电机13轴心上，另一端安装在滑轮16轴心上；在检测过程中，滑轮16抵压在玻璃6边沿上用于确定玻璃6边沿位置；

伺服电机13用于采集触头11所在的角度位置信息并反馈至伺服驱动器12，并驱动触头11向远离玻璃6边沿一侧转动，使滑轮16从触头11指向玻璃6后边沿的一侧抵压在玻璃6侧边沿上；

伺服驱动器12用于向主站反馈触头11所在的角度位置信息，以计算玻璃6边沿位置及向伺服电机13发出指令，以设定触头11的角度位置。

依空心箭头所示顺序，所述检测方法包含如下步骤：

a）设定触头11的初始角度位置并为伺服电机13设定一个扭矩，所述初始角度位置的设定以触头11处于初始角度位置时，滑轮16轴心所在的位置能够被玻璃6的前、后边沿将要行进的区域覆盖,且玻璃6的前边沿能够撞击到滑轮16为原则，所述扭矩的设定以在不损坏玻璃6和不影响玻璃6行进路线的前提下尽可能使触头11能紧贴玻璃6边沿为原则；

b）玻璃6开始往靠近触头11的方向（即箭头5所示方向）行进，当玻璃6前边沿撞击触头11后，由于扭矩的作用触头11将紧贴玻璃6前边沿，此时，主站根据伺服驱动器12中由伺服电机13反馈回的触头11当前角度位置信息实时计算出玻璃6前边沿的位置；

所述玻璃6前边沿的位置的计算公式为：L1=Sin(a)*L-R,其中，

L1：伺服电机13轴心到玻璃6前边沿的垂直距离，

L：摆杆17的长度，

a：触头11相对于垂直于玻璃6运动方向的位置的角度，

R：滑轮16半径；

c）设定第一角度位置，所述第一角度位置的设定以触头11处于第一角度位置时滑轮16在玻璃6前边沿上为原则，当触头11转动到第一角度位置时，伺服驱动器12向外部电路输出信号以反映玻璃6前边沿位置信息，并将触头11的目标角度位置设置为初始角度位置沿触头11运动方向转动360度的位置（即图7虚线所示位置），伺服电机13驱动触头11向远离玻璃6边沿一侧转动；

d）当触头11转动到玻璃6侧边沿时，由于被玻璃6侧边沿所挡无法继续转动，将紧贴玻璃6侧边沿，此时，主站根据伺服驱动器12中由伺服电机13反馈回的触头11当前角度位置信息实时计算出玻璃6侧边沿的位置；

所述玻璃6侧边沿的位置的计算公式为：L2=Cos(a)*L+R,其中，

L2：伺服电机13轴心到玻璃6侧边沿的距离，

L：摆杆17的长度，

a：触头11相对于垂直于玻璃6运动方向的位置的角度，

R：滑轮16半径；

e）触头11离开玻璃6侧边沿后将紧贴玻璃6后边沿，此时，主站根据伺服驱动器12中由伺服电机13反馈回的触头11当前角度位置信息实时计算出玻璃6后边沿的位置；

所述玻璃6后边沿的位置的计算公式为：L3=Sin(a)*L-R,其中，

L3：伺服电机13轴心到玻璃6后边沿的垂直距离，

L：摆杆17的长度，

a：触头11相对于垂直于玻璃6运动方向的位置的角度，

R：滑轮16半径；

f）设定第二角度位置，所述第二角度位置的设定以触头11处于第二角度位置时滑轮16在玻璃6后边沿上为原则，当触头11转动到第二角度位置时，伺服驱动器12向外部电路输出信号以反映玻璃6后边沿位置信息；

g）触头11到达目标位置后将停止并等待下一块玻璃的到来。

实施例2：

如图8,一种多边沿检测装置及其检测方法，所述多边沿检测装置包含带编码器的机械凸轮（以下简称机械凸轮）14、控制器18、触头11；

其中，触头11包含滑轮16及摆杆17，摆杆17的一端安装在机械凸轮14轴心上，另一端安装在滑轮16轴心上，在检测过程中，滑轮16抵压在玻璃6边沿上用于确定玻璃6边沿位置；

机械凸轮14用于采集触头11所在的角度位置信息并反馈至控制器18，并驱动触头11向远离玻璃6边沿一侧转动，使滑轮16从触头11指向玻璃6后边沿的一侧抵压在玻璃6侧边沿上；

需要指出的是，机械凸轮14包含有一弹性元件，其具有以下特性：当弹性元件不受力时，触头11处于初始角度位置；当触头11开始转动后，弹性元件由于其特性将始终试图使触头11回到初始角度位置；当触头11转动到一个临界角度位置之前，弹性元件将试图使触头11从原路径回到初始角度位置，当触头11转动到所述临界角度位置之后，弹性元件将试图使触头11从与原路径相反的方向回到初始角度位置；

控制器18用于向主站反馈触头11所在的角度位置信息，以计算玻璃6边沿位置。

依空心箭头所示顺序，所述检测方法包含如下步骤：

a）设定触头11的初始角度位置并为自身设定一个扭矩，所述初始角度位置的设定以触头11处于初始角度位置时，滑轮16轴心所在的位置能够被玻璃6的前、后边沿将要行进的区域覆盖,且玻璃6的前边沿能够撞击到滑轮16为原则，所述扭矩的设定以在不损坏玻璃6和不影响玻璃6行进路线的前提下尽可能使触头11能紧贴玻璃6边沿为原则；

b）玻璃6开始往靠近触头11的方向（即箭头5所示方向）行进，当玻璃6前边沿撞击触头11后，由于扭矩的作用触头11将紧贴玻璃6前边沿，此时，主站根据控制器18反馈回的触头11当前角度位置信息实时计算出玻璃6前边沿的位置；

所述玻璃6前边沿的位置的计算公式为：L1=Sin(a)*L-R,其中，

L1：机械凸轮14轴心到玻璃6前边沿的垂直距离；

L：摆杆17的长度，

a：触头11相对于垂直于玻璃6运动方向的位置的角度，

R：滑轮16半径；

c）设定第一角度位置，所述第一角度位置的设定以不超过所述临界角度位置且触头11处于第一角度位置时滑轮16在玻璃6前边沿上为原则，当触头11转动到第一角度位置时，控制器18向外部电路输出信号以反映玻璃6前边沿位置信息，当触头11转动到所述临界角度时，机械凸轮14驱动触头11向远离玻璃6边沿一侧转动；

d）当触头11转动到玻璃6侧边沿时，由于被玻璃6侧边沿所挡无法继续转动，将紧贴玻璃6侧边沿，此时，主站根据控制器18反馈回的触头11当前角度位置信息实时计算出玻璃6侧边沿的位置；

所述玻璃6侧边沿的位置的计算公式为：L2=Cos(a)*L+R,其中，

L2：机械凸轮14轴心到玻璃6侧边沿的距离，

L：摆杆17的长度，

a：触头11相对于垂直于玻璃6运动方向的位置的角度，

R：滑轮16半径；

e）触头11离开玻璃6侧边沿后将紧贴玻璃6后边沿，此时，主站根据控制器18反馈回的触头11当前角度位置信息实时计算出玻璃6后边沿的位置；

所述玻璃6后边沿的位置的计算公式为：L3=Sin(a)*L-R,其中，

L3：机械凸轮14轴心到玻璃6后边沿的垂直距离，

L：摆杆17的长度，

a：触头11相对于垂直于玻璃6运动方向的位置的角度，

R：滑轮16半径；

f）设定第二角度位置，所述第二角度位置的设定以触头11处于第二角度位置时滑轮16在玻璃6后边沿上为原则，当触头11转动到第二角度位置时，控制器18向外部电路输出信号以反映玻璃6后边沿位置信息；

g）触头11到达目标位置后将停止并等待下一块玻璃的到来。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种多边沿检测装置，其特征在于，包含信息处理模块、控制模块、触头；

其中，所述触头包含滑轮及摆杆，所述摆杆的一端安装在所述滑轮轴心位置，另一端连接所述控制模块，在检测过程中，所述滑轮抵压在待测材料边沿上用于确定待测材料边沿位置；

所述控制模块用于采集所述触头所在角度位置信息并反馈至所述信息处理模块，并驱动所述触头以所述摆杆与所述控制模块的连接端为轴心向远离待测材料边沿一侧转动，使所述滑轮从所述触头指向待测材料后边沿的一侧抵压在待测材料侧边沿上；

所述信息处理模块用于向主站反馈所述触头所在角度位置信息，以计算待测材料边沿位置。

2.根据权利要求1所述的多边沿检测装置，其特征在于，所述信息处理模块还能用于向所述控制模块发出指令，以设定触头的角度位置。

3.根据权利要求1所述的多边沿检测装置，其特征在于，所述信息处理模块为一伺服驱动器，所述控制模块为一伺服电机，所述摆杆的另一端安装在所述伺服电机轴心上。

4.根据权利要求1所述的多边沿检测装置，其特征在于，所述信息处理模块为一控制器，所述控制模块为一带编码器的机械凸轮，所述摆杆的另一端安装在所述带编码器的机械凸轮轴心上。

5.一种根据权利要求1所述的多边沿检测装置的检测方法，其特征在于，所述检测方法包含如下步骤：

a)设定触头的初始角度位置并为控制模块设定一个扭矩；

b)待测材料开始往靠近触头的方向行进，当待测材料前边沿撞击触头后，由于扭矩的作用触头将紧贴待测材料前边沿，此时，主站根据信息处理模块中由控制模块反馈回的触头当前角度位置信息实时计算出待测材料前边沿的位置；

c)当触头转动到预设的第一角度位置时，信息处理模块向外部电路输出信号以反映待测材料前边沿位置信息，并将触头的目标角度位置设置为所述初始角度位置沿触头运动方向转动360度的位置，控制模块驱动触头向远离待测材料边沿一侧转动；

d)当触头转动到待测材料侧边沿时，由于被待测材料侧边沿所挡无法继续转动，将紧贴待测材料侧边沿，此时，主站根据信息处理模块中由控制模块反馈回的触头当前角度位置信息实时计算出待测材料侧边沿的位置；

e)触头离开待测材料侧边沿后将紧贴待测材料后边沿，此时，主站根据信息处理模块中由控制模块反馈回的触头当前角度位置信息实时计算出待测材料后边沿的位置；

f)当触头转动到预设的第二角度位置时，信息处理模块向外部电路输出信号以反映待测材料后边沿位置信息。

6.根据权利要求5所述的多边沿检测装置的检测方法，其特征在于，所述步骤b根据如下公式计算待测材料前边沿位置：

L1＝Sin(a)*L-R,其中，

L1：控制模块与摆杆的连接端到待测材料前边沿的垂直距离，

L：摆杆长度，

a：触头相对于垂直于待测材料运动方向的位置的角度，

R：滑轮半径。

7.根据权利要求5所述的多边沿检测装置的检测方法，其特征在于，所述步骤d根据如下公式计算待测材料侧边沿位置：

L2＝Cos(a)*L+R,其中，

L2：控制模块与摆杆的连接端到待测材料侧边沿的距离，

L：摆杆长度，

a：触头相对于垂直于待测材料运动方向的位置的角度，

R：滑轮半径。

8.根据权利要求5所述的多边沿检测装置的检测方法，其特征在于，所述步骤e根据如下公式计算待测材料后边沿位置：

L3＝Sin(a)*L-R,其中，

L3：控制模块与摆杆的连接端到待测材料后边沿的垂直距离，

L：摆杆长度，

a：触头相对于垂直于待测材料运动方向的位置的角度，

R：滑轮半径。