CN103644851A - 一种在线厚度监控仪及在线厚度监控方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种在线厚度监控仪及在线厚度监控方法，包括CCD工业相机、激光器、微处理器及接口线缆，所述的CCD工业相机和激光器通过接口线缆分别与微处理器连接，并通过接口线缆与微处理器进行信息交互；所述的激光器与CCD工业相机分别与基准面呈一定倾斜角度安装，激光器发射激光束，CCD工业相机捕获反射光束，所述的激光器发射的激光束经基准面反射，反射光束落在CCD工业相机视野的正中央；所述的基准面为用于放置被测物体的水平台面。本发明可在线对产品的厚度进行高精度的监控和测量，便于操作人员直观、方便地掌握被测物体的厚度。

Description

一种在线厚度监控仪及在线厚度监控方法

技术领域

本发明涉及一种监控仪及监控方法，尤其涉及一种在线厚度监控仪及在线厚度监控方法。

背景技术

随着制造业飞速发展，对制造效率的要求也不断提高，尤其智能制造、柔性制造等现代制造模式更加要求产业向着自动化和智能化的目标发展。对于大批量规模化生产，不仅对终端产品质量保持很高的要求，对过程质量则更加重视，因为早期发现产品失效，产生的返工返修成本相对降低，因此前期产品质量控制的意义则更加重大。

目前，众多生产领域需要对其生产产品进行高度监控和测量，如医药生产线用于对药粒的高度进行监测，电子制造领域用于对线路板(PCBA)的加工过程中焊锡膏和元器件的高度进行测量和监控，机加工领域，用于对工件的尺寸进行测量，由于精密器件微小，其高度测量精度难以保证；因此设计和制造一种可以实时监控产品厚度的监测装置显得十分重要。

发明内容

为了实现上述目的，本发明提供了一种工件厚度在线监控仪，采用位移放大（Displacement Amplification，简称DA）技术，借助于激光束和CCD工业相机，针对在线生产过程中的产品的微小高度进行不间断的监控测试。

本发明采用如下技术方案：

一种在线厚度监控仪，包括CCD工业相机、激光器、微处理器及接口线缆，所述的CCD工业相机和激光器通过接口线缆分别与微处理器连接，并通过接口线缆与微处理器进行信息交互；

所述的激光器与CCD工业相机分别与基准面呈一定倾斜角度安装，激光器发射激光束，CCD工业相机捕获反射光束，所述的激光器发射的激光束经基准面反射，反射光束落在CCD工业相机视野的正中央；

所述的基准面为用于放置被测物体的水平台面。

进一步的，所述的微处理器还与驱动马达连接，用于控制驱动马达的转速。

应用上述在线厚度监控仪，结合位移放大技术，实现被测物体的高度实时存储、输出及显示的步骤如下：

a.生产线在移动的过程中，激光器处于常开状态，激光器发射激光束，激光束经基准面反射被CCD工业相机捕获，反射光束落在CCD工业相机视野的正中央，该反射光束为测量被测物体厚度的基准线；

b.传送带继续移动，当激光束照射在被测物体上时，激光束的反射点上移，从而导致反射光束在CCD工业相机视野中的位置偏离基准线，产生反射光束偏移距离；

c.CCD工业相机将反射光束偏移距离实时传送至微处理器，微处理器应用以下公式计算可以得到被测物体的厚度：

h=l*cosθ       （公式一）

其中：h—被测物体厚度；l—反射光束偏移距离；

d.微处理器将被测物体厚度实时存贮、输出及显示。

有益效果：本发明通过CCD工业相机将光束偏移距离实时传送至微处理器运算，微处理器运算得出被测物体的厚度，并将被测物体的厚度实时存贮、输出及显示，加强了人机交互数据信息的能力，提高了测量的自动化程度；

本发明可在线对产品的厚度进行高精度的监控和测量，便于操作人员直观、方便地掌握被测物体的厚度，同时，分析采集数据，使操作人员可快速剔除不合格产品，早期发现产品失效可极大节省返工返修成本；

本发明对微小高度的产品进行测量，测量精度高，且该结构简单，易于实现及操作，并且应用领域广，如应用在医药生产线，用于对药粒的高度进行监测，应用在电子制造领域，用于对线路板（PCBA）的加工过程中焊锡膏和元器件的高度进行测量和监控，用于机械加工领域，用于对工件的尺寸进行测量。

附图说明

图1是本发明对基准面的测量的示意图；

图2是经基准面反射后反射光束在CCD工业相机视野中的位置的示意图；

图3是本发明对基准面上具有一定高度的被测物体进行测量的示意图；

图4是经被测物体反射后反射光束在CCD工业相机视野中的位置的示意图；

图5是位移放大技术的原理图。

其中：1、CCD工业相机，2、激光器，3、微处理器，4、基准面，5、被测物体，6、传送带，7、驱动马达。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明进一步说明：

实施例1

电子制造业中，线路板组装的早期，从焊锡膏涂布过程开始对焊锡膏的高度进行测量，实现早期对工序质量进行监控：

一种在线厚度监控仪，包括CCD工业相机1、激光器2、微处理器3及接口线缆，所述的CCD工业相机1和激光器2通过接口线缆分别与微处理器3连接，与微处理器3进行信息交互；

所述的微处理器3还与驱动马达7连接，用于控制驱动马达7的转速；

所述的激光器2与CCD工业相机1分别与基准面4呈45°角安装，激光器2发射激光束，CCD工业相机1捕获反射光束，所述的激光器2发射的激光束经基准面4反射，反射光束落在CCD工业相机1视野的正中央；

所述的基准面4为用于放置被测物体5的水平台面。

应用上述的在线厚度监控仪，结合位移放大技术，实现焊锡膏的高度实时存储、输出及显示的步骤如下：

如图1所示，生产线在移动的过程中，激光器2处于常开状态，激光器2发射激光束，激光束经基准面4反射被CCD工业相机1捕获，反射光束落在CCD工业相机1视野的正中央，该反射光束为测量焊锡膏的高度的基准线；

如图2所示，传送带6继续移动，当激光束照射在焊锡膏上时，激光束的反射点上移，从而导致反射光束在CCD工业相机1视野中的位置偏离基准线，产生反射光束偏移距离；

CCD工业相机1将反射光束偏移距离实时传送至微处理器3，微处理器3应用公式一可以得到焊锡膏的高度：

h=l*cos45°

其中：h—焊锡膏的高度；l—反射光束偏移距离；

微处理器3将焊锡膏的高度实时存贮、输出及显示。

实施例2

医药生产线上，对药粒的高度进行监测：

一种在线厚度监控仪，包括CCD工业相机1、激光器2、微处理器3及接口线缆，所述的CCD工业相机1和激光器2通过接口线缆分别与微处理器3连接，与微处理器3进行信息交互；

所述的微处理器3还与驱动马达7连接，用于控制驱动马达7的转速；

所述的CCD工业相机1和激光器2位于相对的两侧；

由于药粒的高度很小，分别调整CCD工业相机1和激光器2相较基准面4的倾斜安装角度，使其小于45度；

将公式一变形得到：

l=h/cosθ      （公式二）

其中：h—药粒的高度；l—药粒的高度的放大系数；

减小CCD工业相机1和激光器2相较基准面4的倾斜安装角度，测量相同高度的被测物体5时产生较大的反射光束偏移距离（即增大被测物体5厚度的放大系数），因此可以测量微小药粒的高度。

采用实施例1中的测量步骤，使微处理器3将药粒的高度实时存贮、输出及显示。

Claims (3)

1.一种在线厚度监控仪，其特征在于：包括CCD工业相机(1)、激光器(2)、微处理器(3)及接口线缆，所述的CCD工业相机(1)和激光器(2)通过接口线缆分别与微处理器(3)连接，并通过接口线缆与微处理器(3)进行信息交互；

所述的激光器(2)与CCD工业相机(1)分别与基准面(4)呈一定倾斜角度安装，激光器(2)发射激光束，CCD工业相机(1)捕获反射光束，所述的激光器(2)发射的激光束经基准面(4)反射，反射光束落在CCD工业相机(1)视野的正中央；

所述的基准面(4)为用于放置被测物体(5)的水平台面。

2.如权利要求1所述的一种在线厚度监控仪，其特征在于：所述的微处理器(3)还与驱动马达(7)连接，用于控制驱动马达(7)的转速。

3.一种在线厚度监控方法，应用权利要求1所述的在线厚度监控仪，其特征在于包括如下步骤：

a.生产线在移动的过程中，激光器(2)处于常开状态，激光器(2)发射激光束，激光束经基准面(4)反射被CCD工业相机(1)捕获，反射光束落在CCD工业相机(1)视野的正中央，该反射光束为测量被测物体(5)厚度的基准线；

b.传送带(6)继续移动，当激光束照射在被测物体(5)上时，激光束的反射点上移，从而导致反射光束在CCD工业相机(1)视野中的位置偏离基准线，产生反射光束偏移距离；

c.CCD工业相机(1)将反射光束偏移距离实时传送至微处理器(3)，微处理器(3)应用以下公式计算可以得到被测物体(5)的厚度：

h=l*cosθ

其中：h—被测物体厚度；l—反射光束偏移距离；

d.微处理器(3)将被测物体(5)厚度实时存贮、输出及显示。

Images