CN106461381A - 用于测定两个平坦的工件表面之间的夹角的设备 - Google Patents

Abstract

描述了一种用于测定两个平坦的工件表面(1、2)之间的夹角(α)的设备，所述设备具有用于激光束(9)的激光发射器(10)，所述设备还具有布置在两个工件表面(1、2)之间的、与夹角(α)的顶点轴线(5)轴线平行的并且以垂直于转子轴线(4)的用于激光束(9)的发射方向连续运转的导向转子(3)，所述设备还具有接收装置(11)，所述接收装置具有用于沿发射方向在工件表面(1、2)上反射的激光束(9)的接收器，并且所述设备还具有连接在接收装置(11)上的分析电路(18)。为了提供有利的结构关系规定，所述激光发射器(10)具有探测二极管(16)，并且所述探测二极管(16)构成用于被反射的激光束(9)的接收器。

Description

用于测定两个平坦的工件表面之间的夹角的设备

技术领域

本发明涉及一种用于测定两个平坦的工件表面之间的夹角的设备，所述设备具有用于激光束的激光发射器，所述设备还具有布置在两个工件表面之间的、与夹角的顶点轴线轴线平行的并且以垂直于转子轴线的用于激光束的发射方向连续运转的导向转子，所述设备还具有接收装置，所述接收装置具有用于沿发射方向在工件表面上反射的激光束的接收器，并且所述设备还具有连接在接收装置上的分析电路。

现有技术

为了检测通过弯边机弯曲的板材的弯曲角，已知多种不同的测量装置，其中，通常基于光隙法进行的光学检测与对板材表面的机械测量相比具有无磨损的优点。除了光隙法还已知一种光学测量方法(EP 0 915 320 A1)，其中，再通过弯边机弯曲的板材的一个边的外侧上布置有激光发射器，该激光发射器围绕与弯曲角的顶点轴线平行的轴线来回摆动，也就是说围绕由垂直于板材的侧边的表面的激光束经过所确定的中间位置摆动。因为激光发射器对称地布置在两个接收器二极管之间，在激光发生器每次从导向转子的中间位置向外摆动时，两个接收器二极管中的一个都会被在侧边表面上反射的激光束击中，从而使接收器二极管的信号峰值结合导向转子和进而激光发射器相对于规定的参比旋转位置的所对应的旋转位置确定被发射的激光与侧边表面上的法线之间的夹角。由于该夹角与激光发射器相对于侧边表面的距离有关，因此为了检测基于参比旋转位置的、激光发射器垂直于侧边表面的中间位置的旋转角，测量激光发射器的与两个接收器二极管的信号峰值相对应的旋转角，从而使垂直于侧边表面的中间位置相对于参比旋转位置的夹角能够通过接收器二极管的两个旋转角的总和的一半计算得出，并且能够由此推导出侧边表面与通过参比旋转位置确定的参比表面之间的夹角。在这种已知的工件表面相对于参比表面光学角测量方法中有利的是，并不用散射光、而是在工件表面上反射的激光束测定角度。然而不利之处在于所需的费用，尤其为了测量两个板材的侧边之间的夹角，每个侧边都需要一个测量装置。

最终为了避免该弊端已知的是(JP 2002-59217 A)，在两个平坦的工件表面之间设置连续运转的导向转子，其具有平行于两个工件表面之间的夹角的顶点轴线的转子轴线，从而使与转子轴线共轴的激光束通过导向转子的朝转子轴线45°倾斜的镜片沿径向向导向转子偏转，并且当被偏转的激光束垂直于相应的工件表面时在工件表面上沿偏转方向反射。通过导向转子的驱动电机相应的旋转位置，则可以在分析电路中测算两个工件表面之间的任何夹角。然而不利之处在于，由于发射装置和接收装置所导致的结构复杂性，该结构复杂性在激光发射器与导向转子之间的光路中要求半透镜，用于将反射的激光束偏转至接收装置，并且由此要求弯边机的弯曲冲头的特殊结构，以便能够安置测量设备。

发明内容

由此本发明所要解决的技术问题在于，提供一种用于确定两个平坦的工件表面之间的夹角的设备，从而能够以相对简单的结构件确保高分辨率的角度检测。

基于上述类型的设备，本发明的技术问题由此解决，即，所述激光发射器具有探测二极管，并且所述探测二极管构成用于被反射的激光束的接收器。

作为探测二极管应用于激光发射器中的发光二极管通常用于激光二极管的功率调节，因为被激光击中的探测二极管的光电流与激光二极管的已发射的光功率有关。在使用探测二极管作为用于反射的激光束的接收器的情况下，探测二极管在接收到反射的激光束时不仅被已发射的激光束而且还被反射的激光束击中，这表现在光电流明显升高时，从而能够在出现探测二极管的这种电流峰值时使导向转子的旋转角作为相应的工件表面上的法线的倾斜的衡量指标。由此不需要用于激光束的单独的接收装置，并且形成简单、紧凑的结构，这在弯边机的弯曲冲头区域中特别局促的空间条件下是特别重要的。

导向转子可以容纳激光发射器本身，激光发射器则通过导向转子运行。然而对于许多应用场合来说，当导向转子构成沿转子轴线的方向延伸的、用于从静止的激光发射器发射的激光束的平坦的反射面时，形成了更简单的结构关系，因为在此情况下激光发射器和由此以及用于反射的激光束的接收器能够与导向转子无关地布置。

相对于预定的参比旋转位置得到导向转子的旋转角。为此，导向转子可以配属有根据导向转子的旋转位置能够控制的、连接在分析电路上的参比信号发生器，所述参比信号发生器在导向转子每次旋转时都示出参比旋转位置。尽管能够使用不同的参比信号发生器(这仅仅取决于分析电路在导向转子的参比旋转位置中被重复旋转位置的参比信号加载)，当激光束本身控制参比信号发生器时还是得到特别有利的结构关系。为此可以使用镜片，该镜片将已发出的激光束朝探测二极管反射，其中，出现与通过在工件表面上反射的激光束而形成的光电流相比明显更高的光电流峰值。如果使用具有用于偏转由静止的激光发射器发射的激光束的镜面的导向转子，该镜面就可以用于形成参比信号。

当分析电路具有通过参比信号发生器能够控制的、按脉冲节拍或脉冲激发的计数器时，得到了测量数据的特别简单的计算规则，从而使导向转子的每个旋转划分成多个计数步骤，所述计数步骤分别与导向转子的每一个旋转步骤和由此与每一个角增量相对应。由此相应的计数器读数分别给出导向转子基于参比旋转位置的旋转角，其中，沿着被发射的激光束的方向接收到的被反射的激光束的旋转位置的计数器读数的差异表示用于两个工件表面之间的待测量夹角的直接衡量指标。

附图说明

在附图中示例性地示出本发明的技术方案。在附图中：

图1以示意性正视图方式示出根据本发明的用于确定两个平坦的工件表面之间夹角的设备，

图2以示意性侧视图方式示出所述设备，

图3示出与图1相对应的根据本发明的设备的结构变形方案的视图，和

图4示出用于根据本发明的设备的分析电路的框图。

具体实施方式

尤其如图1和图2所能看出的，根据本发明的用于确定两个平坦的工件表面1、2之间的夹角α的设备具有导向转子3，所述导向转子的轴线4与待测量的夹角α的顶点轴线5相平行地延伸。在所示实施方式中，可由电机6通过轴7驱动的导向转子3具有沿转子轴线4延伸的、用于激光束9的平坦的反射面8，激光束由静止的激光发射器10发射并且集束地达到导向转子3的反射面8，以便在反射面8上被反射。由反射面8发射的激光束9沿着垂直于顶点轴线5延伸、在顶点轴线5上相交的直线经过两个工件表面1、2，在所述直线之间形成夹角α。投射在工件表面1上的、由导向转子3的反射面8发射的激光束9在相应的工件表面1、2上反射。只有沿投射在工件表面1、2上的激光束9的方向反射的激光束9才用于通过接收装置11测定角度，所述接收装置根据本发明配置于激光发射器10，以便满足特别简单的结构要求。

如图1直接所示，当激光束9垂直于工件表面1、2延伸时，投射在工件表面1、2上的激光束9仅沿投射的激光束9的方向被反射。因此，导向转子3在接收从工件表面1、2上反射的激光束9时的旋转位置对于工件表面1、2的相应倾斜度来说是具表征性的。因为在垂直于工件表面1、2延伸的激光束9之间形成工件表面1、2之间待测量的夹角α，通过导向转子3的与垂直于工件表面1、2的激光束9相对应的旋转位置反应出工件表面1、2之间的夹角α，这能以简单的方式进行测量技术上的分析计算。

在图1中示出根据本发明的用于确定板材12的边之间的弯曲角α的测量设备的应用，所述板材借助冲头13被压进弯边机的凹模14中。尽管该应用表现为优选的应用领域，但是显然本发明并不局限于弯边机，而是可以广泛地有利地应用于两个平坦的工件表面1、2之间的夹角的无接触式的测量。

由于激光发射器10除了激光二极管15之外还具有探测二极管16，探测二极管16可以作为用于被反射的激光束9的接收器使用，如图4所示。激光二极管15基本上被看做点状光源，以至于被发射的激光以常见方式借助准直光学元件17聚焦为激光束9。由于探测二极管16作为用于被反射的激光束9的接收器使用，在工件表面1、2上反射的激光束9额外地击中探测二极管16，以至于由于通过激光二极管15的加载而形成的光电流出现突跃的光电流峰值，该光电流峰值反映出在工件表面1、2上反射的激光束9被接收。由此，由导向转子3的相应的旋转位置可以以简单的方式得出工件表面1、2之间的夹角α。

为此，导向转子3的旋转位置基于参比旋转位置给出。为此设置参比信号发生器，所述参比信号发生器能够以有利的方式被激光束9本身加载。由于被反射的激光束9通过探测二极管16检测，探测二极管16也可以作为参比信号发生器使用。在导向转子3的一个旋转位置中，在该旋转位置中反射面8垂直于由激光发射器10发射的激光束9，因此由激光发射器10发射的激光束9直接被反射面8(镜片)原路反射，从而使探测二极管16被与在工件表面1、2上反射的激光束相比明显更高的光功率加载。由此导致的光电流峰值因此明显比与角测量相关的光电流峰值提高。通过具有反射面8的垂直于激光束9的接收光轴的定向的旋转位置所确定的参比旋转位置用作用于测定角度的初始旋转位置。

特别简单的分析计算方式规定，根据图4，控制用于导向转子3的电机6和激光发射器10的分析电路18具有通过振荡器19按脉冲节拍的计数器20，所述计数器分别通过参比信号发生器复位。为此，探测二极管16的输入信号在相应的增强和编辑后输入计算单元21，在所述计算单元中确定，由探测二极管16接收的信号是相当于参比信号还是相当于基于接收到的、在工件表面1、2上反射的激光束9形成的测量信号。随着参比信号的出现，计数器20重新启动并且在导向转子3运行时计算激光脉冲的计数步骤。当出现测量信号时，读取相应的计数器读数，该计数器读数相当于到当前位置所计数的计数步骤的总和，基于导向转子3的连续运转该总和可以等于角增量。为了检测两个工件表面1、2之间的夹角α，因此仅需要获得基于参比旋转位置的旋转角的差值，该旋转角通过被反射的激光束9的接收被确定。

为了能够例如将夹角α准确到十分之一度地确定，计数器在导向转子3的运转期间至少脉冲7200次。在运转360°的情况下，十分之一度的检测需要至少3600个计数步骤。因为由反射面8发射的激光束9具有相对于导向转子3的角速度双倍的角速度，计数步骤的数量也应该加倍，因此对该示例来说至少应需要7200个计数步骤。在计数步骤的数量更大的情况下，计数步骤数量的第7200个部分相当于十分之一度。因此为了确定两个工件表面1、2之间的夹角α，仅应获得用于导向转子3的旋转位置的计数步骤数量之间的差值，激光束9在导向转子中垂直于工件表面1、2延伸。可以通过计算单元21直接通过输出端22读取夹角值。

根据图3的实施方式示出，也可以使用棱镜作为导向转子3的反射面8，通过所述棱镜可以实现被发出的激光束像被接收的激光束一样的额外的偏转，例如以便能够设置用于确定的参比旋转位置的独立的参比脉冲发生器23。该参比脉冲发生器23被激光束9在导向转子3的预设的参比旋转位置中加载。

Claims (4)

1.一种用于测定两个平坦的工件表面(1、2)之间的夹角(α)的设备，所述设备具有用于激光束(9)的激光发射器(10)，所述设备还具有布置在两个工件表面(1、2)之间的、与夹角(α)的顶点轴线(5)轴线平行的并且以垂直于转子轴线(4)的用于激光束(9)的发射方向连续运转的导向转子(3)，所述设备还具有接收装置(11)，所述接收装置具有用于沿发射方向在工件表面(1、2)上反射的激光束(9)的接收器，并且所述设备还具有连接在接收装置(11)上的分析电路(18)，其特征在于，所述激光发射器(10)具有探测二极管(16)，并且所述探测二极管(16)构成用于被反射的激光束(9)的接收器。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述导向转子(3)构成沿转子轴线(4)的方向延伸的、用于从静止的激光发射器(10)发射的激光束(9)的平坦的反射面(8)。

3.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述导向转子(3)配属有根据导向转子的旋转位置能够控制的、连接在分析电路(18)上的参比信号发生器(23)。

4.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，所述分析电路(18)具有通过参比信号发生器(23)能够控制的、按脉冲节拍的计数器(20)。