CN108387592A - 一种3d曲面玻璃自动检测装置 - Google Patents

一种3d曲面玻璃自动检测装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种3D曲面玻璃自动检测装置，包括：平行且间隔设置的第一横梁与第二横梁；以及设于第一横梁正下方的治具组件，其中，第一横梁与第二横梁均沿Y轴方向延伸，第一横梁及第二横梁上分别滑动地配接有喷码机构及检测机构。根据本发明，其为专门设计的在线高速全检式3D曲面玻璃在线检测设备，采用了双工位高速电机驱动，3D相机扫描，自动切换检测工位，配合全自动上下料，能够实现大量的3D曲面玻璃在线检测需求，大大提高了3D曲面玻璃在加工后的在线式检测效率，有利于及时发现产品问题之所在，便于改进工艺、提高生产效率及良品率。

Description

一种3D曲面玻璃自动检测装置
技术领域
本发明涉及非接触式自动检测领域，特别涉及一种3D曲面玻璃自动检测装置。
背景技术
现有市场上智能终端产品显示器上使用的玻璃盖板可分为：2D玻璃、2.5D玻璃及3D曲面玻璃，其中，2D玻璃即普通的纯平面玻璃，没有任何弧形设计；2.5D玻璃则中间是平面设计，边缘采用弧形设计；3D曲面玻璃则中间和边缘部分都可以设计成弯曲的弧形。3D曲面玻璃主要使用热弯机进行弯曲而成，可以达到更高的弯曲弧度，3D曲面玻璃的一些物理特性明显优于2D和2.5D玻璃。3D曲面玻璃具有轻薄、透明洁净、抗指纹、防眩光、坚硬、耐刮伤、耐候性佳等优点，不仅可以提升智能终端产品的外观新颖性，还可以带来出色的触控手感，带来更好的显示及触控体验。
目前具备智能终端光学玻璃量产能力的国内厂商并不是很多，在目前的技术水平下，3D曲面玻璃生产及生产后的质量检测过程中自动化程度低，对人力依赖性高，造成生产及检测效率低下，良品率仅在40％左右，难以满足日益增长的市场需求，为应对市场的迫切需求，亟需通过打造性能稳定的高规格智能制造及检测体系，尽可能提升企业的智能制造水平，扩大产能，提升产品质量、良品率、产品加工效率，同时又要降低产品生产成本，实现大规模生产。有鉴于此，实有必要开发一种3D曲面玻璃自动检测装置，用以解决上述问题。
发明内容
针对现有技术中存在的不足之处，本发明的目的是提供一种3D曲面玻璃自动检测装置，其为专门设计的在线高速全检式3D曲面玻璃在线检测设备，采用了双工位高速电机驱动，3D相机扫描，自动切换检测工位，配合全自动上下料，能够实现大量的3D曲面玻璃在线检测需求，大大提高了3D曲面玻璃在加工后的在线式检测效率，有利于及时发现产品问题之所在，便于改进工艺、提高生产效率及良品率。
为了实现根据本发明的上述目的和其他优点，提供了一种3D曲面玻璃自动检测装置，包括：
平行且间隔设置的第一横梁与第二横梁；以及
设于第一横梁正下方的治具组件，
其中，第一横梁与第二横梁均沿Y轴方向延伸，第一横梁及第二横梁上分别滑动地配接有喷码机构及检测机构。
优选的是，治具组件包括：
治具支架；
设于治具支架上的旋转驱动器；以及
与旋转驱动器的动力输出端传动连接的治具安装板，
其中，治具安装板沿X轴方向延伸，其前后两端均固接有玻璃治具，治具安装板在旋转驱动器的驱动下在水平面上周期往复地旋转180°。
优选的是，第一横梁的前后两侧分别设有相对布置的喷码工位及检测工位，治具支架设于所述喷码工位与检测工位之间，治具安装板在旋转驱动器驱动下使得其前后两端的所述玻璃治具周期往复地在所述喷码工位与检测工位间切换。
优选的是，所述玻璃治具包括：
与治具安装板的端部相固接的第一治具；以及
可拆卸地安装于第一治具上的第二治具，
其中，第一治具沿X轴方向延伸，第二治具的内侧边缘上固接有至少两根沿Y轴方向布置的X向限位柱，第一治具的旁侧固接有Y向限位柱。
优选的是，第一治具上布置有至少三个真空吸嘴。
优选的是，喷码机构包括：
与第一横梁滑动配接的喷码安装架；以及
设于所述喷码安装架上的多个沿Y轴方向排列的喷码机，
其中，相邻喷码机在X轴方向上错开一定的距离以使得其底部的喷码嘴在X轴方向上相错。
优选的是，相邻喷码机在X轴方向上的错开距离为3～10mm。
优选的是，所述喷码安装架包括：
沿Y轴方向延伸的主安装立板；以及
固接于主安装立板左右两端的左安装立板与右安装立板，
其中，主安装立板与第一横梁滑动配接，左安装立板与右安装立板平行且间隔设置以形成位于两者之间的安装空间，左安装立板与右安装立板之间的底部设有安装底板，多个喷码机设于安装底板之上并被左安装立板及右安装立板所夹紧定位。
优选的是，所述检测机构包括：
与第二横梁滑动配接的检测支板；
与检测支板的前侧滑动连接的检测安装板；以及
设于检测安装板前侧上的相机与激光源，
其中，相机的拍摄方向竖直向下，激光源的入射方向与相机的拍摄方向成一夹角。
优选的是，所述夹角的大小为15°～63°。
优选的是，检测支板的前侧设有沿竖直方向延伸的纵向导轨，检测安装板与纵向导轨滑动配接，检测支板上设有与检测安装板传动连接的升降调节旋钮。
优选的是，相机位于所述检测工位的正上方。
本发明与现有技术相比，其有益效果是：其为专门设计的在线高速全检式3D曲面玻璃在线检测设备，采用了双工位高速电机驱动，3D相机扫描，自动切换检测工位，配合全自动上下料，能够实现大批量的3D曲面玻璃在线检测需求，大大提高了3D曲面玻璃在加工后的在线式检测效率，有利于及时发现产品问题之所在，便于改进工艺、提高生产效率及良品率，突破了传统OMM和CMM的限制，可以实现整块3D曲面玻璃屏绝大部分的管控，突破了实验室抽检，实现了全面检测。
附图说明
图1为根据本发明所述的3D曲面玻璃自动检测装置的三维结构视图；
图2为根据本发明所述的3D曲面玻璃自动检测装置中喷码机构的三维结构视图；
图3为根据本发明所述的3D曲面玻璃自动检测装置中喷码机构的俯视图；
图4为根据本发明所述的3D曲面玻璃自动检测装置中喷码机构的仰视图；
图5为根据本发明所述的3D曲面玻璃自动检测装置中检测机构的正视图；
图6为根据本发明所述的3D曲面玻璃自动检测装置中治具组件的三维结构视图；
图7为根据本发明所述的3D曲面玻璃自动检测装置中玻璃治具的三维结构视图；
图8为根据本发明所述的3D曲面玻璃自动检测装置中玻璃治具的俯视图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，本发明的前述和其它目的、特征、方面和优点将变得更加明显，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。在附图中，为清晰起见，可对形状和尺寸进行放大，并将在所有图中使用相同的附图标记来指示相同或相似的部件。在下列描述中，诸如中心、厚度、高度、长度、前部、背部、后部、左边、右边、顶部、底部、上部、下部等用词为基于附图所示的方位或位置关系。特别地，“高度”相当于从顶部到底部的尺寸，“宽度”相当于从左边到右边的尺寸，“深度”相当于从前到后的尺寸。这些相对术语是为了说明方便起见并且通常并不旨在需要具体取向。涉及附接、联接等的术语(例如，“连接”和“附接”)是指这些结构通过中间结构彼此直接或间接固定或附接的关系、以及可动或刚性附接或关系，除非以其他方式明确地说明。
参照图1～图8，3D曲面玻璃自动检测装置1包括：
平行且间隔设置的第一横梁112与第二横梁113；以及
设于第一横梁112正下方的治具组件12，
其中，第一横梁112与第二横梁113均沿Y轴方向延伸，第一横梁112及第二横梁113上分别滑动地配接有喷码机构13及检测机构14。
参照图6～图8，治具组件12包括：
治具支架121；
设于治具支架121上的旋转驱动器122；以及
与旋转驱动器122的动力输出端传动连接的治具安装板123，
其中，治具安装板123沿X轴方向延伸，其前后两端均固接有玻璃治具，治具安装板123在旋转驱动器122的驱动下在水平面上周期往复地旋转180°。
进一步地，第一横梁112的前后两侧分别设有相对布置的喷码工位及检测工位，治具支架121设于所述喷码工位与检测工位之间，治具安装板123在旋转驱动器驱动下使得其前后两端的所述玻璃治具周期往复地在所述喷码工位与检测工位间切换。从而使得待检测玻璃在所述喷码工位上的玻璃治具上依次进行上料作业及喷码作业，待喷码完成后，玻璃治具上的待检测玻璃被转移至检测工位等待检测，待检测完成后，检测完后的玻璃又被转移回喷码工位处等待下料。
进一步地，所述玻璃治具包括：
与治具安装板123的端部相固接的第一治具124；以及
可拆卸地安装于第一治具124上的第二治具125，
其中，第一治具124沿X轴方向延伸，第二治具125的内侧边缘上固接有至少两根沿Y轴方向布置的X向限位柱1251，第一治具124的旁侧固接有Y向限位柱1241。针对不同尺寸规格的曲面玻璃，可以通过调整第二治具125在第一治具124上的X向相对位置来实现。在一实施方式中，X向限位柱1251及Y向限位柱1241均沿竖直方向延伸。上料时，机械手可通过X向限位柱1251及Y向限位柱1241来实现其X方向及Y方向的定位作业。
进一步地，第一治具124上布置有至少三个真空吸嘴1243。上料时，机械手可通过X向限位柱1251及Y向限位柱1241来实现其X方向及Y方向的定位步骤，定位完成后，工件下方的真空吸嘴1243将其吸牢以实现进一步定位，防止在喷码、转移、检测中由于工件晃动造成检测失败。
在优选的实施方式中，第一治具124的内侧开设有第一减轻孔1244，第一治具124的边缘开设有半开放式的第二减轻孔1245。而真空吸嘴1243布置于第一减轻孔1244及第二减轻孔1245的边缘。采用这种设计能够使得第一治具124在保证具有足够结构强度的前提下，能够尽可能的减少自身重量，从而减少转移过程中的能源浪费，降低生产成本。
参照图7及图8，第二治具125位于第一治具124的后半段，第二治具125的宽度小于第一治具124的宽度，第二治具125的左右两侧及后侧、第一治具124的边缘上一体式的形成有竖直向上延伸的裙部1242。裙部1242一方面可以限定第二治具125在第一治具125上沿X方向的最终位置，还可以限定第二治具125在在第一治具125上的Y方向位置，防止在调整过程中X向限位柱1251出现与Y轴产生偏移。
参照图2～图4，喷码机构13包括：
与第一横梁112滑动配接的喷码安装架；以及
设于所述喷码安装架上的多个沿Y轴方向排列的喷码机135，
其中，相邻喷码机135在X轴方向上错开一定的距离以使得其底部的喷码嘴1351在X轴方向上相错。3D曲面玻璃的表面缺陷检测难点在于两方面，一方面是由于玻璃的透光性，由于玻璃为透明材质，采用一般的光学检测系统在玻璃正面打光时，大部分光经过玻璃透射后仅有极少部分光线能够反射回检测镜头，这就导致玻璃的表面缺陷无法在检测镜头中显示明显，从而影响检测精度；另一发面，由于玻璃的反光性，使用一般的光学检测系统进行透射打光时，遇到缺陷会形成多层漫反射，也会导致不明显的缺陷无法显现，大部分细微缺陷只有在特定的观察角度范围内才能清晰成像，这就对非接触式光路设计提出巨大挑战。而3D曲面玻璃的尺寸检测难点在于缺乏有效的成像方式，由于3D曲面玻璃导致玻璃表面的光学特性产生极大变化，带来的问题就是经典的极光三角测量3D物体这个最常用的工业精密测量方式的彻底失败，其中最主要的原因就是因为玻璃的高透光性，使得投射在玻璃表面上的激光不像其他材质表面上一样可以产生可供观察的高亮度轮廓线，从而无法使用传统的工业高精密3D相机直接测量玻璃的三维形状，唯一可以测量的方式就是预先在玻璃上喷涂不透明涂层，但是这又不为现有工艺所允许，因此本文采用了喷码机构13，以在3D曲面玻璃表面喷上一层易清除的不透明材料，以解决3D曲面玻璃在检测过程中存在的上述缺陷。
进一步地，相邻喷码机135在X轴方向上的错开距离为3～10mm。在优选的实施方式中，相邻喷码机135在X轴方向上的错开距离为5mm。
进一步地，所述喷码安装架包括：
沿Y轴方向延伸的主安装立板131；以及
固接于主安装立板131左右两端的左安装立板133与右安装立板132，
其中，主安装立板131与第一横梁112滑动配接，左安装立板133与右安装立板132平行且间隔设置以形成位于两者之间的安装空间，左安装立板133与右安装立板132之间的底部设有安装底板134，多个喷码机135设于安装底板134之上并被左安装立板133及右安装立板132所夹紧定位。
参照图5，所述检测机构14包括：
与第二横梁113滑动配接的检测支板141；
与检测支板141的前侧滑动连接的检测安装板143；以及
设于检测安装板143前侧上的相机145与激光源144，
其中，相机145的拍摄方向竖直向下，激光源144的入射方向与相机145的拍摄方向成一夹角。
进一步地，所述夹角的大小为15°～63°。在优选的实施方式中，所述夹角的大小为45°。
在优选的实施方式中，检测支板141的前侧设有沿竖直方向延伸的纵向导轨142，检测安装板143与纵向导轨142滑动配接，检测支板141上设有与检测安装板143传动连接的升降调节旋钮146。
进一步地，相机145位于所述检测工位的正上方。
工作步骤：
S1、机械手将待检测的玻璃放置于所述喷码工位上的玻璃治具上；
S2、待玻璃治具将玻璃夹持稳定后，喷码机构沿着第一横梁112平移至喷码工位的正上方，对玻璃进行喷码；
S3、完成喷码作业后，旋转驱动器122驱动治具安装板123带动其上的玻璃治具转移到检测工位上；
S4、检测机构14沿第二横梁113从玻璃的一侧运动到玻璃的另一侧，在运动过程中的激光源144发射出激光，激光依次打在玻璃表面的喷上上，相机145接收来自喷码的激光反射光，将采集到的反射光数据经过后台计算程序的处理即可判断玻璃的表面质量及形状尺寸是否满足设计要求；
S5、重复步骤S1～S4直至完成所有玻璃的检测工序。
这里说明的设备数量和处理规模是用来简化本发明的说明的。对本发明的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (10)

1.一种3D曲面玻璃自动检测装置(1)，其特征在于，包括：
平行且间隔设置的第一横梁(112)与第二横梁(113)；以及
设于第一横梁(112)正下方的治具组件(12)，
其中，第一横梁(112)与第二横梁(113)均沿Y轴方向延伸，第一横梁(112)及第二横梁(113)上分别滑动地配接有喷码机构(13)及检测机构(14)。
2.如权利要求1所述的3D曲面玻璃自动检测装置(1)，其特征在于，治具组件(12)包括：
治具支架(121)；
设于治具支架(121)上的旋转驱动器(122)；以及
与旋转驱动器(122)的动力输出端传动连接的治具安装板(123)，
其中，治具安装板(123)沿X轴方向延伸，其前后两端均固接有玻璃治具，治具安装板(123)在旋转驱动器(122)的驱动下在水平面上周期往复地旋转180°。
3.如权利要求2所述的3D曲面玻璃自动检测装置(1)，其特征在于，第一横梁(112)的前后两侧分别设有相对布置的喷码工位及检测工位，治具支架(121)设于所述喷码工位与检测工位之间，治具安装板(123)在旋转驱动器驱动下使得其前后两端的所述玻璃治具周期往复地在所述喷码工位与检测工位间切换。
4.如权利要求3所述的3D曲面玻璃自动检测装置(1)，其特征在于，所述玻璃治具包括：
与治具安装板(123)的端部相固接的第一治具(124)；以及
可拆卸地安装于第一治具(124)上的第二治具(125)，
其中，第一治具(124)沿X轴方向延伸，第二治具(125)的内侧边缘上固接有至少两根沿Y轴方向布置的X向限位柱(1251)，第一治具(124)的旁侧固接有Y向限位柱(1241)。
5.如权利要求4所述的3D曲面玻璃自动检测装置(1)，其特征在于，第一治具(124)上布置有至少三个真空吸嘴(1243)。
6.如权利要求1所述的3D曲面玻璃自动检测装置(1)，其特征在于，喷码机构(13)包括：
与第一横梁(112)滑动配接的喷码安装架；以及
设于所述喷码安装架上的多个沿Y轴方向排列的喷码机(135)，
其中，相邻喷码机(135)在X轴方向上错开一定的距离以使得其底部的喷码嘴(1351)在X轴方向上相错。
7.如权利要求6所述的3D曲面玻璃自动检测装置(1)，其特征在于，相邻喷码机(135)在X轴方向上的错开距离为3～10mm。
8.如权利要求6所述的3D曲面玻璃自动检测装置(1)，其特征在于，所述喷码安装架包括：
沿Y轴方向延伸的主安装立板(131)；以及
固接于主安装立板(131)左右两端的左安装立板(133)与右安装立板(132)，
其中，主安装立板(131)与第一横梁(112)滑动配接，左安装立板(133)与右安装立板(132)平行且间隔设置以形成位于两者之间的安装空间，左安装立板(133)与右安装立板(132)之间的底部设有安装底板(134)，多个喷码机(135)设于安装底板(134)之上并被左安装立板(133)及右安装立板(132)所夹紧定位。
9.如权利要求1所述的3D曲面玻璃自动检测装置(1)，其特征在于，所述检测机构(14)包括：
与第二横梁(113)滑动配接的检测支板(141)；
与检测支板(141)的前侧滑动连接的检测安装板(143)；以及
设于检测安装板(143)前侧上的相机(145)与激光源(144)，
其中，相机(145)的拍摄方向竖直向下，激光源(144)的入射方向与相机(145)的拍摄方向成一夹角。
10.如权利要求9所述的3D曲面玻璃自动检测装置(1)，其特征在于，所述夹角的大小为15°～63°，检测支板(141)的前侧设有沿竖直方向延伸的纵向导轨(142)，检测安装板(143)与纵向导轨(142)滑动配接，检测支板(141)上设有与检测安装板(143)传动连接的升降调节旋钮(146)，相机(145)位于所述检测工位的正上方。
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