CN108489434A - 一种可实现复合板厚度比自动检测的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
一种可实现复合板整板面厚度比自动检测的装置，其包括复合板输送机床和三坐标检测装置，三坐标检测装置通过滑动轴承与复合板输送机床连接；复合板输送机床上设有板材自动定位装置，其包括X轴、Y轴方向定位装置和定位辅助装置；所述三坐标检测装置包括三坐标仪、激光‑超声波整合探头和激光测距；使用可实现复合板整板面厚度比自动检测的装置的检测方法主要是三坐标仪的激光‑超声波整合探头下降高度压在复合板板面上，检测到复合板基层与复层界面的超声波反射波，根据检测到反射波的时间和超声波在复层材料中的传播声速计算出复层及基层的厚度。本发明检测更加全面、更加准确、自动化程度高、能够提高生产效率和降低成本。
Description
技术领域
本发明属于板材加工技术领域，特别涉及一种板材的检测装置及检测方法。
背景技术
复合板具有优良的综合性能，在造船工业、石化、核电等领域有着广泛的应用。厚度比(复层厚度与总厚度之比)是关系到复合板各项优异性能的重要参数，为了保证复合板的质量就需要对复合板的厚度比进行全面精确的检测。传统的检测方法是检测工作人员手持千分尺选取复合板外侧面的有限个点进行抽样检测，显然这种方式只能检测到复合板暴露在外的侧面，而对其中心区域厚度比的检测则无能为力。这样对复合板某部分的漏检将致使检测结果不够准确，在复合板的安全性方面埋下隐患。并且人工检测法的人为误差较大且效率低下。
以公告号为CN 104122901 A名称为“一种板材厚度控制方法”和公告号为CN203881312 U名称为“一种板材自动厚度检测装置”等为代表的专利是利用在板材上下两侧对称设置一组测距仪来检测板材的总厚度，但都不能实现复合板复层(基层)厚度的单独检测。以公告号为CN 105865380 A名称为“一种超声波镀层测厚装置及其使用方法”和公告号为CN 103245311 A名称为“用超检测多层吸波涂层的测厚装置及其测厚方法”等为代表的专利是利用超声波反射回波来计算多层板材中某一层材料的厚度，但是没有涉及到板材总厚度的同步检测，且均为简单手持型检测装备，没有实现检测设备的自动化。
发明内容
本发明的目的在于提供一种检测更加全面、更加准确、自动化程度高、能够提高生产效率和降低成本的可实现复合板整板面厚度比自动检测的装置及检测方法。
本发明的装置包括复合板输送机床和三坐标检测装置,在复合板输送机床床身宽度方向两侧的底部设有圆柱直线滑轨，三坐标检测装置中的三坐标仪支架两侧设有滑动轴承，三坐标检测装置通过滑动轴承与复合板输送机床的圆柱直线滑轨连接；
所述复合板输送机床上设有板材自动定位装置，所述板材自动定位装置包括X轴方向定位装置、Y轴方向定位装置和定位辅助装置，用于复合板的输送和自动定位；其中X轴方向定位装置包括推板、液压缸A、滑块、滑轨、挡边辊子A、铝型钢安装块，所述导轨分别固定在复合板输送机床长度方向的两侧，导轨上均设有滑块，推板沿板材运行方向设置，其两端的底部分别与滑块固连，若干个挡边辊B通过轴承固定在推板的凹槽内，每个挡边辊B的间距相等，为了避免与升起的Y轴限位装置和托举平台发生干涉，推板的下底部设有多处凹槽，凹槽的间距根据Y轴限位装置和托举平台的布置位置而定；液压缸A分别固定在导轨一端的复合板输送机床上，液压缸A的活塞杆分别与推板一侧的两端固连，推板由液压缸驱动沿导轨方向运动；
若干个挡边辊子A固定在铝型钢安装块上，铝型钢安装块通过铝型钢连接件固定在两运输辊子之间的机床边上，挡边辊子A和铝型钢安装块组成挡边辊子模块，若干个挡边辊子模块成一条直线设在复合板输送机床上运输辊子链轮相对的一侧，用于复合板沿X轴方向的限位以及对复合板的夹持。
所述Y轴方向定位装置包括三个结构相同的Y轴限位装置，这三个Y轴限位装置均等地设置在靠复合板输送机床输出口一侧的机床上，每个Y轴限位装置包括挡边辊子C、挡边辊子升降架、液压缸B、直线圆柱滑轨和两个光电开关，其中直线圆柱滑轨对称地设在复合板输送机床出口端两侧的内架上，挡边辊子升降架的两端通过滑动轴承与直线圆柱滑轨固连，若干个挡边辊子C等距离固定在挡边辊子升降架上，液压缸C固定在复合板输送机床出口端的横架上，液压缸C的活塞杆的端部与挡边辊子升降架的中底部固连，光电开关设在挡边辊子升降架的一端，挡边辊子升降架由液压缸B驱动升降，形成Y轴限位；光电开关B和光电开关C分别设在三个Y轴限位装置中的后面两个的一端；Y轴方向限位装置设在机床检测工位的前方，距离为检测工位的长度，由触发光电开关控制按次序降落，用于完成复合板在检测前沿Y轴方向的准确定位。
所述的定位辅助装置包括托举平台、滚轮、法兰套筒、支撑板、液压缸C，其中支撑板固定在复合板输送机床上，托举平台底部四周分别设有立柱，该立柱分别置于固定在支撑板上的法兰套筒中，若干个滚轮通过轴承设置在所述托举平台上，托举平台通过液压缸B驱动升降，用于复合板沿X轴方向推动时将复合板平稳托离运输辊子以减小摩擦；光电开关A设在机床升降滚轮平台上，用于控制托举平台的升起和推板的运动，当板材到达滚轮升降平台上方时，触发光电开关A，滚轮平台升起，并将板材托举起来，与此同时推板沿导轨运动，将板材推到与挡边辊子接触，此时板材沿X轴方向被推正。托举平台落下，将板材重新放回到运输辊子上。
所述三坐标检测装置包括三坐标仪、激光-超声波整合探头和激光测距仪A，其中激光-超声波整合探头与三坐标仪的Z轴上侧移动滑台固连，激光测距仪A与所述三坐标仪X轴下侧移动滑台固连，用于复合板整个板面的厚度比检测；所述激光-超声波整合探头包括上基台、下基台、激光测距仪B、超声波收发一体式探头、导向柱、防滑滚珠、弹簧和弹簧垫片，其中激光测距仪B固定在上基台下表面，下基台上表面设有凸台，超声波收发一体式探头固定在下基台的下表面，超声波收发一体式探头圆周均布8个防滑滚珠，上基台与下基台通过均布的8根导向柱连接，导向柱上均套有弹簧；两个同步带轮作为同步带滑台模块内部的组件，通过轴与轴承设在上、下同步带滑台模块壳体内，上、下侧移动滑台与上、下同步带滑台模块连接，长轴作为X轴上下两个同步带的传动件，其两端分别与上下两同步带轮连接，保证上下两个滑台的同步运动；
三坐标仪Z轴移动部分的丝杠螺母滑台固定连接在三坐标仪X轴上侧移动滑台上，检测开始时，Z轴移动部分壳体下降高度使所述激光-超声波整合探头压在复合板板面上后继续下降一定高度，使所述激光-超声波一体式探头的弹簧保有一个较大的提前压缩量，用于满足翘曲度较大板材的检测。后三坐标仪触发光电开关和三坐标仪触发光电开关分别设在机床上，并分别对应三坐标仪的两个极限位置。后三坐标仪触发光电开关对应着三坐标仪完成检测时的位置，当三坐标仪运动到此位置后触发三坐标仪触发光电开关，终止Y轴运动；三坐标仪触发光电开关对应开始工作位置，当三坐标仪运动到此位置触发三坐标仪触发光电开关后三坐标仪触发光电开关，停止Y轴运动，开始进行检测。
使用复合板整板面厚度比自动检测装置的检测方法：
工作时，激光-超声波整合探头下降高度压在待检测复合板的板面上，此时两个激光测距仪之间的距离已知记为D，整合探头上基台上的激光测距仪测量的是到下基台凸台的距离记为D1，凸台到待检测复合板上板面的距离已知记为D2，下侧激光测距仪到复合板下板面的距离由下侧激光测距仪测量记为D3，其中D1和D3会根据板材板型的变化而变化，D和D2为定值，由此可知复合板任一点处总厚度H＝D-(D1+D2+D3)；
激光-超声波整合探头上的超声波收发一体式探头工作时会检测到复合板基层与复层界面的超声波反射波，根据检测到反射波的时间和超声波在复层(基层)材料中的传播声速计算出复层(基层)厚度。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
1、可实现复合板厚度比的全面自动检测，使得复合板厚度比检测更加全面准确，提高了产品合格率；
2、三坐标检测装置可代替传统人力检测，复合板输送机床完成板材的输送及自动定位大大提高了检测的效率和准确度，实现了检测环节的自动化，降低了检测成本。
附图说明
图1是本发明的立体示意简图。
图2是本发明自动定位装置示意简图。
图3是本发明推板的示意简图。
图4是图3A的放大图。
图5是本发明Y轴限位装置示意简图。
图6是本发明定位辅助装置示意简图。
图7是本发明三坐标检测装置示意图。
图8是本发明激光-超声波整合探头示意简图。
图中：1-复合板输送机床、2-三坐标检测装置、3-输送辊子、4-托举平台、5-液压缸B、6-推板、7-滑块、8-导轨、9-液压缸A、10-液压缸A、11-挡边辊子A、12-光电开关A、13-挡边辊B、14-滚轮、15-立柱、16-法兰套筒、17-支撑板、18-挡边辊子C、19-挡边辊子升降架、20-直线圆柱滑轨、21-激光-超声波整合探头、22-激光测距仪A、23-三坐标仪、24-上侧移动滑台、25-下侧移动滑台、26-长轴、27-上基台、28-激光测距仪B、29-弹簧、30-导向柱、31-下基台、32-超声波收发一体式探头、33-防滑滚珠、34-光电开关D、35-后三坐标仪触发光电开关、36-三坐标仪触发光电开关、37-光电开关B、38-光电开关C、39-液压缸C、40-复合板、41-凸台。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式做进一步详细说明为了简明阐述本发明的技术方案，仅以将复合板划分为三个区域检测展开详细说明。实际检测时，根据复合板长度划分检测区域，根据需要安装多个Y轴限位装置。
在图1和图2所示的可实现复合板整板面厚度比自动检测的装置示意图中，在复合板输送机床1床身宽度方向两侧的底部设有圆柱直线滑轨，三坐标检测装置2中的三坐标仪支架两侧设有滑动轴承，三坐标检测装置通过滑动轴承与复合板输送机床的圆柱直线滑轨连接；
复合板输送机床上设有板材自动定位装置，所述板材自动定位装置包括X轴方向定位装置、Y轴方向定位装置和定位辅助装置，用于复合板的输送和自动定位；其中X轴方向定位装置中的导轨8分别固定在复合板输送机床长度方向的两侧，导轨上均设有滑块7，推板6沿板材运行方向设置，其两端的底部分别与滑块固连，如图3和图4所示，12个挡边辊B13通过轴承固定在推板的凹槽内，每个挡边辊B的间距相等，为了避免与升起的Y轴限位装置和托举平台发生干涉，推板的下底部设有8处凹槽，凹槽的间距根据Y轴限位装置和托举平台的布置位置而定；液压缸A9、10分别固定在导轨一端的复合板输送机床上，液压缸A的活塞杆分别与推板一侧的两端固连，推板由液压缸驱动沿导轨方向运动；
8个挡边辊子A11固定在铝型钢安装块上，铝型钢安装块通过铝型钢连接件固定在两运输辊子之间的机床边上，挡边辊子A和铝型钢安装块组成挡边辊子模块，若干个挡边辊子模块成一条直线设在复合板输送机床上运输辊子链轮相对的一侧，用于复合板沿X轴方向的限位以及对复合板的夹持。
Y轴方向定位装置包括三个结构相同的Y轴限位装置，这三个Y轴限位装置均等地设置在靠复合板输送机床输出口一侧的机床上，每个Y轴限位装置中的直线圆柱滑轨20对称地设在复合板输送机床出口端两侧的内架上，挡边辊子升降架19的两端通过滑动轴承与直线圆柱滑轨固连，4个挡边辊子C18等距离固定在挡边辊子升降架上，液压缸C39固定在复合板输送机床出口端的横架上，液压缸C的活塞杆的端部与挡边辊子升降架的中底部固连，光电开关D设在挡边辊子升降架的一端，挡边辊子升降架由液压缸C驱动升降，形成Y轴限位，如图5所示；光电开关B37和光电开关C38分别设在三个Y轴限位装置中的后面两个的一端；Y轴限位装置设在机床检测工位的前方，距离为检测工位的长度，由触发光电开关控制按次序降落，用于完成复合板在检测前沿Y轴方向的准确定位。
如图6所示，定位辅助装置中的支撑板17固定在复合板输送机床上，托举平台4底部四周分别设有立柱15，该立柱分别置于固定在支撑板上的法兰套筒16中，12个滚轮14通过轴承设置在托举平台上，托举平台通过液压缸B5驱动升降，用于复合板沿X轴方向推动时将复合板平稳托离运输辊子以减小摩擦；光电开关A12设在机床升降滚轮平台上，用于控制托举平台的升起和推板的运动，当板材到达滚轮升降平台上方时，触发光电开关A，滚轮平台升起，并将板材托举起来，与此同时推板沿导轨运动，将板材推到与挡边辊子接触，此时板材沿X轴方向被推正。托举平台落下，将板材重新放回到运输辊子上。
如图7所示，三坐标检测装置中的激光-超声波整合探头21与三坐标仪23的Z轴上侧移动滑台24固连，激光测距仪A22与所述三坐标仪X轴下侧移动滑台25固连，用于复合板整个板面的厚度比检测；如图8所示，激光测距仪B28固定在上基台27下表面，下基台31上表面设有凸台，超声波收发一体式探头32固定在下基台的下表面，超声波收发一体式探头圆周均布8个防滑滚珠33，上基台与下基台通过均布的8根导向柱30连接，导向柱上均套有弹簧29；两个同步带轮作为同步带滑台模块内部的组件，通过轴与轴承设在上、下同步带滑台模块壳体内，上、下侧移动滑台与上、下同步带滑台模块连接，长轴26作为X轴上下两个同步带的传动件，其两端分别与上下两同步带轮连接，保证上下两个滑台的同步运动；
三坐标仪Z轴移动部分的丝杠螺母滑台固定连接在三坐标仪X轴上侧移动滑台上，检测开始时，Z轴移动部分壳体下降高度使所述激光-超声波整合探头压在复合板板面上后继续下降一定高度，使所述激光-超声波一体式探头的弹簧保有一个较大的提前压缩量，用于满足翘曲度较大板材的检测。后三坐标仪触发光电开关35和三坐标仪触发光电开关36分别设在机床上，并分别对应三坐标仪的两个极限位置。后三坐标仪触发光电开关对应着三坐标仪完成检测时的位置，当三坐标仪运动到此位置后触发三坐标仪触发光电开关，终止Y轴运动；三坐标仪触发光电开关对应开始工作位置，当三坐标仪运动到此位置触发三坐标仪触发光电开关后三坐标仪触发光电开关，停止Y轴运动，开始进行检测。
工作时，复合板40由多个运输辊子3向前输送，当复合板被输送到托举平台4上方时，触发光电开关12，控制液压缸5，驱动托举平台4升起，将复合板40托离运输辊子，推板6上的滑块7与机床上的导轨8相连接，推板由液压缸9和液压缸10驱动，推板6将复合板40推动到与机床远离链轮一侧安装的多个挡边辊子11完全接触时为止，此时复合板40被推正，液压缸5复位，托举平台4落下将复合板重新放回到运输辊子3上，此时推板6保持现有位置不变，复合板40接下来的运动只能在推板6与挡边辊子11所限定的区域内向前运动。
三个所述Y轴限位装置等距离布置在机床的Y轴方向上，距离为检测工位的长度d，当复合板40到达第一Y轴限位装置的同时触发光电开关34，运输机床拖动电机关机，直三坐标检测装置开始第一个区域的检测，当完成第一个区域的检测后三坐标仪触发光电开关35，三坐标仪开始复位，当三坐标仪触发光电开关36时停止，同时第一个Y轴限位装置落下，运输机床拖动电机工作，复合板40继续向前输送到达第二个Y轴限位装置，同第一个区域检测步骤完成第二、三区域的检测，参与工作的光电开关分别为光电开关37和38。
激光-超声波整合探头21通过滚珠丝杠调节其高度，滑台由同步带拖动，两个同步带轮由长轴26连接，用于保证位于复合板上侧的激光-超声波整合探头21与位于复合板下侧的激光测距仪22始终保持在一条垂线上同步运动。
使用复合板整板面厚度比自动检测装置的检测方法：
工作时，激光-超声波整合探头下降高度压在待检测复合板的板面上，此时两个激光测距仪之间的距离已知记为D，整合探头上基台上的激光测距仪测量的是到下基台凸台的距离记为D1，凸台到待检测复合板上板面的距离已知记为D2，下侧激光测距仪到复合板下板面的距离由下侧激光测距仪测量记为D3，其中D1和D3会根据板材板型的变化而变化，D和D2为定值，由此可知复合板任一点处总厚度H＝D-(D1+D2+D3)；如：D＝175mm；D1＝30mm；D2＝15mm；D3＝120mm；H＝10mm。
激光-超声波整合探头上的超声波收发一体式探头工作时会检测到复合板基层与复层界面的超声波反射波，根据检测到反射波的时间和超声波在复层(基层)材料中的传播声速计算出复层(基层)厚度。
Claims (2)
1.一种可实现复合板整板面厚度比自动检测的装置，其包括复合板输送机床和三坐标检测装置,其特征在于：在复合板输送机床床身宽度方向两侧的底部设有圆柱直线滑轨，三坐标检测装置中的三坐标仪支架两侧设有滑动轴承，三坐标检测装置通过滑动轴承与复合板输送机床的圆柱直线滑轨连接；
所述复合板输送机床上设有板材自动定位装置，所述板材自动定位装置包括X轴方向定位装置、Y轴方向定位装置和定位辅助装置，用于复合板的输送和自动定位；其中X轴方向定位装置包括推板、液压缸A、滑块、滑轨、挡边辊子A、铝型钢安装块，所述导轨分别固定在复合板输送机床长度方向的两侧，导轨上均设有滑块，推板沿板材运行方向设置，其两端的底部分别与滑块固连，若干个挡边辊B通过轴承固定在推板的凹槽内，每个挡边辊B的间距相等，推板的下底部设有多处凹槽，凹槽的间距根据Y轴限位装置和托举平台的布置位置而定；液压缸A分别固定在导轨一端的复合板输送机床上，液压缸A的活塞杆分别与推板一侧的两端固连，推板由液压缸驱动沿导轨方向运动；
若干个挡边辊子A固定在铝型钢安装块上，铝型钢安装块通过铝型钢连接件固定在两运输辊子之间的机床边上，挡边辊子A和铝型钢安装块组成挡边辊子模块，若干个挡边辊子模块成一条直线设在复合板输送机床上运输辊子链轮相对的一侧；
所述Y轴方向定位装置包括三个结构相同的Y轴限位装置，这三个Y轴限位装置均等地设置在靠复合板输送机床输出口一侧的机床上，每个Y轴限位装置包括挡边辊子C、挡边辊子升降架、液压缸B、直线圆柱滑轨和两个光电开关，其中直线圆柱滑轨对称地设在复合板输送机床出口端两侧的内架上，挡边辊子升降架的两端通过滑动轴承与直线圆柱滑轨固连，若干个挡边辊子C等距离固定在挡边辊子升降架上，液压缸C固定在复合板输送机床出口端的横架上，液压缸C的活塞杆的端部与挡边辊子升降架的中底部固连，光电开关设在挡边辊子升降架的一端，挡边辊子升降架由液压缸B驱动升降，形成Y轴限位；光电开关B和光电开关C分别设在三个Y轴限位装置中的后面两个的一端；Y轴方向限位装置设在机床检测工位的前方，距离为检测工位的长度，由触发光电开关控制按次序降落，用于完成复合板在检测前沿Y轴方向的准确定位；
所述的定位辅助装置包括托举平台、滚轮、法兰套筒、支撑板、液压缸C，其中支撑板固定在复合板输送机床上，托举平台底部四周分别设有立柱，该立柱分别置于固定在支撑板上的法兰套筒中，若干个滚轮通过轴承设置在所述托举平台上，托举平台通过液压缸B驱动升降，用于复合板沿X轴方向推动时将复合板平稳托离运输辊子以减小摩擦；光电开关A设在机床升降滚轮平台上，用于控制托举平台的升起和推板的运动；
所述三坐标检测装置包括三坐标仪、激光-超声波整合探头和激光测距仪A，其中激光-超声波整合探头与三坐标仪的Z轴上侧移动滑台固连，激光测距仪A与所述三坐标仪X轴下侧移动滑台固连，用于复合板整个板面的厚度比检测；所述激光-超声波整合探头包括上基台、下基台、激光测距仪B、超声波收发一体式探头、导向柱、防滑滚珠、弹簧和弹簧垫片，其中激光测距仪B固定在上基台下表面，下基台上表面设有凸台，超声波收发一体式探头固定在下基台的下表面，超声波收发一体式探头圆周均布8个防滑滚珠，上基台与下基台通过均布的8根导向柱连接，导向柱上均套有弹簧；两个同步带轮作为同步带滑台模块内部的组件，通过轴与轴承设在上、下同步带滑台模块壳体内，上、下侧移动滑台与上、下同步带滑台模块连接，长轴作为X轴上下两个同步带的传动件，其两端分别与上下两同步带轮连接；后三坐标仪触发光电开关和三坐标仪触发光电开关分别设在机床上，并分别对应三坐标仪的两个极限位置。
2.使用权利要求1的可实现复合板整板面厚度比自动检测的装置的检测方法，其特征在于：工作时，激光-超声波整合探头下降高度压在待检测复合板的板面上，此时两个激光测距仪之间的距离已知记为D，整合探头上基台上的激光测距仪测量的是到下基台凸台的距离记为D1，凸台到待检测复合板上板面的距离已知记为D2，下侧激光测距仪到复合板下板面的距离由下侧激光测距仪测量记为D3，其中D1和D3会根据板材板型的变化而变化，D和D2为定值，由此可知复合板任一点处总厚度H＝D-(D1+D2+D3)；
激光-超声波整合探头上的超声波收发一体式探头工作时会检测到复合板基层与复层界面的超声波反射波，根据检测到反射波的时间和超声波在复层(基层)材料中的传播声速计算出复层及基层的厚度。
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