CN108548501A - 材料边缘位置检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种材料边缘位置检测装置，包括第一基座，第一基座内装设有第一电路板、第一光学聚焦装置和光发射器，光发射器装设于第一电路板上并与第一光学聚焦装置的出光部相对，第一电路板上设置有第一基准电路，第一基准电路与光发射器电性连接、并用于输出基准电压；及第二基座，第二基座内装设有第二光学聚焦装置、光接收器和与第一电路板电性连接的第二电路板，光接收器装设于第二电路板上并与第二光学聚焦装置的入光部相对，第二电路板上设置有第二基准电路，第二基准电路与光接收器电性连接、并用于放大变量电压并输出至第一电路板从而与基准电压比较；其中，第一光学聚焦装置与第二光学聚焦装置间隔相对并配合形成检测通道。

Description

材料边缘位置检测装置

技术领域

本发明涉及位置检测技术领域，特别是涉及一种材料边缘位置检测装置。

背景技术

在自动化加工领域中，由于原材料长时间移动过程中或者装配误差会致使位置发生偏移，而为了保证产品加工质量，许多加工设备都需要对加工原材料的位置进行精准定位。目前行业中采用较多的定位方式是单点红外对射检测或者多点阵列式对射检测。然而，单点红外对射检测通常只有开关量的输出，且检测范围较小，检测精度不高；而多点阵列式对射检测的使用成本高、设备结构复杂，输出数据量过大而致使运算速度偏低。

发明内容

基于此，有必要提供一种材料边缘位置检测装置，检测范围广、数据处理速度快且检测精度高，设备结构简单，使用成本低。

其技术方案如下：

一种材料边缘位置检测装置，包括：

第一基座，所述第一基座内装设有第一电路板、第一光学聚焦装置和光发射器，所述光发射器装设于所述第一电路板上并与所述第一光学聚焦装置的出光部相对，所述第一电路板上设置有第一基准电路，所述第一基准电路与所述光发射器电性连接、并用于输出基准电压；及

第二基座，所述第二基座内装设有第二光学聚焦装置、光接收器和与所述第一电路板电性连接的第二电路板，所述光接收器装设于所述第二电路板上并与所述第二光学聚焦装置的入光部相对，所述第二电路板上设置有第二基准电路，所述第二基准电路与所述光接收器电性连接、并用于放大变量电压并输出至所述第一电路板从而与所述基准电压比较；其中，所述第一光学聚焦装置与所述第二光学聚焦装置间隔相对并配合形成检测通道。

当应用上述材料边缘位置检测装置进行工作时，首先将第一基座和第二基座相对设置，以使第一光学聚焦装置与第二光学聚焦装置通过间隔相对而形成检测通道，该检测通道用于容纳待检测的产品并允许产品较大范围的移动。正常检测时，第一电路板上的第一基准电路获取工作指令后向光发射器输出一基准电压信号，进而驱使光发射器射出检测光线。检测光线经由第一光学聚焦装置折射后形成向第二光学聚焦装置行进的平行光线，由于产品位于检测通道内，因而会遮挡或吸收部分出射的平行光线，而未被遮挡的平行光线经由第二光学聚焦装置二次折射后传输至光接收器上，使得第二电路板及其第二基准电路可以获取到电压信号。当位于检测通道内的产品发生偏移，即产品遮挡或吸收的出射的平行光线量发生变化时，此时入射到光接收器上的光线量也相应发生改变，即导致第二基准电路获取的变量电压发生变化，最终经放大处理后输出该变量电压值至第一电路板上与基准电压作比较而完成检测作业。由于检测过程中产生的基准电压和变量电压均为纯模拟量信号，且是将光线量的变化值作为产品边缘位置改变的依据，使得数据处理速度更快、精度更高，同时产品能够在检测通道内较大范围移动，使得装置的检测范围更广。此外，本装置的组成结构更加精简，制造及使用成本低。

下面对本申请的技术方案作进一步地说明：

在其中一个实施例中，所述第一基准电路包括第一电位器、及与所述第一电位器电性连接的第一运算比较电路。

在其中一个实施例中，所述第一基准电路还包括与所述第一电位器和所述第一运算比较电路均电性连接的第二运算比较电路，所述第二基准电路包括运算放大电路，所述运算放大电路与所述第二运算比较电路电性连接。

在其中一个实施例中，所述第二基准电路还包括第二电位器，所述第二电位器与所述运算放大电路电性连接。

在其中一个实施例中，所述第一光学聚焦装置和所述第二光学聚焦装置均包括聚焦定位环、凸透镜和螺环，所述聚焦定位环的一端贴设于所述第一电路板和所述第二电路板上、并围设于所述光发射器和所述光接收器的外周，所述凸透镜设置于所述聚焦定位环的另一端，所述螺环设置于所述第一电路板和所述第二电路板上，且所述螺环的内环壁设有卡扣部，所述卡扣部用于将所述凸透镜固定在所述聚焦定位环的端部。

在其中一个实施例中，所述第一光学聚焦装置和所述第二光学聚焦装置还均包括固定于所述第一电路板和所述第二电路板上的安装环，所述螺环的外环壁设有第一螺纹结构，所述安装环的内环壁设有第二螺纹结构，所述第一螺纹结构与所述第二螺纹结构适配旋接。

在其中一个实施例中，所述第一光学聚焦装置和所述第二光学聚焦装置还均包括固定于所述第一电路板和所述第二电路板上的锁定环，所述锁定环的内环壁设有第三螺纹结构，所述第三螺纹结构与所述第一螺纹结构适配旋接。

在其中一个实施例中，还包括两个气管连接头、用以与外部高压气源接通；所述第一基座和所述第二基座的侧端还均开设有安装孔，所述气管连接头一一对应地与所述安装孔接通；所述安装环还开设有与所述安装孔接通的第一过气孔，所述锁定环还开设有纵向间隔设置的第一环形导流槽和第二环形导流槽、以及连通于所述第一环形导流槽和所述第二环形导流槽之间的至少一个第二过气孔，所述螺环还开设有与所述第二环形导流槽接通的排气孔。

在其中一个实施例中，包括八个所述排气孔、并以环形阵列结构布设于所述凸透镜的外周。

在其中一个实施例中，还包括两个密封组件，所述第一基座和所述第二基座背离所述检测通道的一侧开设有安装口，所述密封组件包括设置于所述安装口内并压设在所述第一电路板和所述第二电路板上的密封件、及罩设于所述密封件并与所述第一基座和所述第二基座紧固配合的盖板。

附图说明

图1为本发明一实施例所述的材料边缘位置检测装置的结构示意图；

图2为图1所示装置的前视视角的结构示意图；

图3为图1所示装置的左视视角的结构示意图；

图4为图3所示装置的A-A处的剖面结构示意图；

图5为图4所示装置的B处的局部放大结构示意图。

附图标记说明：

100、第一基座，110、第一电路板，120、第一光学聚焦装置，130、光发射器，140、第一基准电路，141、第一电位器，142、第一运算比较电路，143、第二运算比较电路，200、第二基座，210、第二光学聚焦装置，220、光接收器， 230、第二电路板，240、第二基准电路，241、运算放大电路，242、第二电位器，300、检测通道，400、聚焦定位环，500、凸透镜，600、螺环，610、卡扣部，620、第一螺纹结构，630、排气孔，700、安装环，710、第二螺纹结构， 720、第一过气孔，800、锁定环，810、第三螺纹结构，820、第一环形导流槽，830、第二过气孔，840、第二环形导流槽，900、气管连接头，900a、安装孔， 1000、密封组件，1100、盖板，1200、密封件，1300、产品。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施方式，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围。

需要说明的是，当元件被称为“固设于”、“设置于”或“安设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件；一个元件与另一个元件固定连接的具体方式可以通过现有技术实现，在此不再赘述，优选采用螺纹连接的固定方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本发明中所述“第一”、“第二”不代表具体的数量及顺序，仅仅是用于名称的区分。

如图1至图4所示，为本申请展示的一种实施例的材料边缘位置检测装置，包括：第一基座100，所述第一基座100内装设有第一电路板110、第一光学聚焦装置120和光发射器130，所述光发射器130装设于所述第一电路板110上并与所述第一光学聚焦装置120的出光部相对，所述第一电路板110上设置有第一基准电路140，所述第一基准电路140与所述光发射器130电性连接、并用于输出基准电压；及第二基座200，所述第二基座200内装设有第二光学聚焦装置 210、光接收器220和与所述第一电路板110电性连接的第二电路板230，所述光接收器220装设于所述第二电路板230上并与所述第二光学聚焦装置210的入光部相对，所述第二电路板230上设置有第二基准电路240，所述第二基准电路240与所述光接收器220电性连接、并用于放大变量电压并输出至所述第一电路板110从而与所述基准电压比较；其中，所述第一光学聚焦装置120与所述第二光学聚焦装置210间隔相对并配合形成检测通道300。

当应用上述材料边缘位置检测装置进行工作时，首先将第一基座100和第二基座200相对设置，以使第一光学聚焦装置120与第二光学聚焦装置210通过间隔相对而形成检测通道300，该检测通道300用于容纳待检测的产品1300 并允许产品较大范围的移动。正常检测时，第一电路板110上的第一基准电路 140获取工作指令后向光发射器130输出一基准电压信号，进而驱使光发射器 130射出检测光线。检测光线经由第一光学聚焦装置120折射后形成向第二光学聚焦装置210行进的平行光线，由于产品1300位于检测通道300内，因而会遮挡或吸收部分出射的平行光线，而未被遮挡的平行光线经由第二光学聚焦装置 210二次折射后传输至光接收器220上，使得第二电路板230及其第二基准电路 240可以获取到电压信号。当位于检测通道300内的产品1300发生侧移，即产品遮挡或吸收的出射的平行光线量发生变化时，此时入射到光接收器220上的光线量也相应发生改变，即导致第二基准电路240获取的变量电压发生变化，最终经放大处理后输出该变量电压值至第一电路板110上与基准电压作比较而完成检测作业。由于检测过程中产生的基准电压和变量电压均为纯模拟量信号，且是将光线量的变化值作为产品边缘位置改变的依据，使得数据处理速度更快、精度更高，同时产品能够在检测通道300内较大范围移动，使得装置的检测范围更广。此外，本装置的组成结构更加精简，制造及使用成本低。

需要说明的是，为便于产品制造方便以及美观，第一基座100和第二基座 200的外形可选为完全相同的结构，即两个基座为对称布置结构。而为便于将第一基座100和第二基座200连接为一个整体，使使用时更加便捷，检测装置还提供一个安装座，安装座通过螺接等可拆卸连接方式或者铆接等不可拆卸方式连接在第一基座100和第二基座200的同一端的相对侧。进一步为了实现第一电路板110与第二电路板230的电性连接，安装座上开设有通线槽，通线槽内布设有电导线，通过电导线的两端分别与第一电路板110、第二电路板230连接实现信号传输。此外，安装座的外壁面上还可设置类似于阵列凸起或凹坑的防滑结构，便于使用时操作者握持而不打滑。

另外，上述光发射器130与光接收器220工作所使用的光线可选是红外光、激光等等；具体到本实施例中，采用红外光进行工作，工作原理简单，成本低，可控性好。

具体地，在一可选实施例中，所述第一基准电路140包括第一电位器141、及与所述第一电位器141电性连接的第一运算比较电路142。因而通过第一电位器141与第一运算比较电路142电性相连，使得当调节第一电位器141的输出功率时，可同步调节光发射器130的发射功率，进而调整模拟量的输出上限值，以满足特定产品的检测需要，利于提升装置的检测性能。

请继续参阅图3，进一步地，所述第一基准电路140还包括与所述第一电位器141和所述第一运算比较电路142均电性连接的第二运算比较电路143，所述第二基准电路240包括运算放大电路241，所述运算放大电路241与所述第二运算比较电路143电性连接。实际检测时，当原料的边缘位置发生变化时，原料对平行红外光的遮挡量和吸收量也会相应产生变化，从而使得变量电压值也随之发生变化；该变量电压值经运算放大电路241进行信号放大处理后输出至第一电路板110，最终通过第二运算比较电路143与基准电压值作减法比较，可将比较结果输出给操作人员。上述工作原理简单，信号传输及比较精准、可靠。

更进一步地，所述第二基准电路240还包括第二电位器242，所述第二电位器242与所述运算放大电路241电性连接。因而通过第二电位器242与运算放大电路241电性相连，使得当调节第二电位器242的输出功率时，可同步调节运算放大器的放大倍数，从而实现对模拟量输出下限值的调整，以满足特定产品的检测需要。

需要说明的是，上述对第一基准电路140和第二基准电路240的组成结构以及工作原理仅为便于理解本技术方案的一种实施方式，并非对本申请保护范围的限制。本领域技术人员还可在现有技术中选择可替代方式进行实施。

请继续参阅图5，此外，上述实施例对基准电压以及变量电压值的产生及驱控结构作了简要说明，接下来对基准电压以及变量电压值的执行主体结构作进一步阐述。在上述任一实施例的基础上，所述第一光学聚焦装置120和所述第二光学聚焦装置210均包括聚焦定位环400、凸透镜500和螺环600，所述聚焦定位环400的一端贴设于所述第一电路板110和所述第二电路板230上、并围设于所述光发射器130和所述光接收器220的外周，所述凸透镜500设置于所述聚焦定位环400的另一端，所述螺环600设置于所述第一电路板110和所述第二电路板230上，且所述螺环600的内环壁设有卡扣部610，所述卡扣部610 用于将所述凸透镜500固定在所述聚焦定位环400的端部。如此，由于螺环600 固定在第一电路板110和第二电路板230上，当将凸透镜500安设在聚焦定位环400的顶端时，通过设计在螺环600的内环壁上的环形卡扣部610对凸透镜 500的扣压作用，即可实现凸透镜500的安装固定，结构简单易实施，且该固定方式无需对凸透镜500本身造成任何创伤，利于保证凸透镜500的完好与使用性能。

需要说明的是，聚焦定位环400可选为贯穿的圆柱筒结构，圆柱筒的内部贯穿腔体构成光发射器130的红外光线出射通道以及光接收器220的红外光线入射通道，可以避免红外光线散射到外部环境中，影响光线传输质量。另外，为了确保光发射器130与光接收器220之间的红外光线能够以平行方式可靠传输，两个凸透镜500的布置方式应当为：凸出方向共同指向检测通道300一侧，如此能够使光发射器130输出的不规则光线经由第一光学聚焦装置120的凸透镜500折射后调整为平行光线，该平行光线直线对射到第二光学聚焦装置210的凸透镜500上，进而通过第二次折射作用而可完全照射到光接收器220上，确保光线量传输不失真，利于提升装置的检测准确性。

请继续参阅图5，然而，当螺环600与聚焦定位环400以及凸透镜500为一个整体组件无法直接固定在电路板上时，进一步地，所述第一光学聚焦装置120 和所述第二光学聚焦装置210还均包括固定于所述第一电路板110和所述第二电路板230上的安装环700，所述螺环600的外环壁设有第一螺纹结构620，所述安装环700的内环壁设有第二螺纹结构710，所述第一螺纹结构620与所述第二螺纹结构710适配旋接。如此，由于安装环700是预先固定在第一电路板110 和第二电路板230上的，因而通过第一螺纹结构620与第二螺纹结构710的旋接，使得螺环600能够与安装环700装联固定，进而可以将聚焦定位环400和凸透镜500可靠固定在第一电路板110和第二电路板230上，使得光学检测装置的结构稳定、紧凑。

更进一步地，所述第一光学聚焦装置120和所述第二光学聚焦装置210还均包括固定于所述第一电路板110和所述第二电路板230上的锁定环800，所述锁定环800的内环壁设有第三螺纹结构810，所述第三螺纹结构810与所述第一螺纹结构620适配旋接。因而通过第三螺纹结构810与第一螺纹结构620的上部分旋接，进而能够将第一光学聚焦装置120和第一电路板110锁定在第一基座100的内壁上、以及将第二光学聚焦装置210和第二电路板230锁定在第二基座200上的内壁上，实现检测装置主体职能组件的装联固定，且该固定方式结构简单，易于实施，装拆方便，便于后期的维修、更换与保养。

当然了，上述采用第一螺纹结构620、第二螺纹结构710以及第三螺纹结构 810相互配合实现各部件装联固定的连接方式仅作为一实施方式而对本技术方案进行解释说明，实际工作时，也可以根据需要采用卡扣方式、粘贴方式、焊接方式等进行替换，也都在本申请的保护范围内，在此不再赘述。

如图1和图5所示，由于本技术方案的检测装置采用红外光线的对射方式进行工作，对光线量以及传输方式要求很高，然而长期使用后，由于受到环境影响，必不可免的在凸透镜500表面沉积附着较多灰尘，对检测精度存在较大影响。基于此，在上述任一实施例的基础上，材料边缘位置检测装置还包括两个气管连接头900、用以与外部高压气源接通；所述第一基座100和所述第二基座200的侧端还均开设有安装孔900a，所述气管连接头900一一对应地与所述安装孔900a接通；所述安装环700还开设有与所述安装孔900a接通的第一过气孔720，所述锁定环800还开设有纵向间隔设置的第一环形导流槽820和第二环形导流槽840、以及连通于所述第一环形导流槽820和所述第二环形导流槽 840之间的至少一个第二过气孔830，所述螺环600还开设有与所述第二环形导流槽840接通的排气孔630。如此，当经过一段较长时间工作而沉积灰尘后，通过气管连接头900能够快速、便捷地与外部高压气源装置接通，此时开启高压气源，高压气体随即通过安装孔900a进入第一过气孔720，紧接着高压气体逐步进入第一环形导流槽820，吹动其内部的灰尘并驱使随同气流一同流动；之后，高压气流通过第二过气孔830进入第二环形导流槽840内，此时又可以将藏匿于第二环形导流槽840内的灰尘随气流排出，最终高压气流通过设置在螺环600 上的排气孔630高速喷出，对沉积于凸透镜500表面上的灰尘进行吹扫清除，使得凸透镜500表面恢复洁净，以利于确保其工作性能。综上，用于排除灰尘的结构设计巧妙、简单，沉积灰尘清除效果好、质量佳，且不会对光学装置本身性能造成影响。

进一步地，材料边缘检测装置包括八个所述排气孔630、并以环形阵列结构布设于所述凸透镜500的外周。如此，高压气流经由第二环形导流槽840后可通过八个排气孔630同时排出，由于八个排气孔630是环绕凸透镜500布置的，因而能够对沉积与凸透镜500表面各个角落的灰尘均起到良好的清除作用，保证清除效果达到最佳。

请继续参阅图4，在上述任一实施例的基础上，材料边缘位置检测装置还包括两个密封组件1000，所述第一基座100和所述第二基座200背离所述检测通道300的一侧开设有安装口，所述密封组件1000包括设置于所述安装口内并压设在所述第一电路板110和所述第二电路板230上的密封件1200、及罩设于所述密封件1200并与所述第一基座100和所述第二基座200紧固配合的盖板1100。通过如此设置，盖板1100通过密封件1200不仅可以进一步压紧固定第一电路板110和第二电路板230，同时密封件1200的设置还可以防止外部灰尘侵入基座内部，能够保护第一电路板110和第二电路板230的洁净，利于提升使用寿命和精准度。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种材料边缘位置检测装置，其特征在于，包括：

第一基座，所述第一基座内装设有第一电路板、第一光学聚焦装置和光发射器，所述光发射器装设于所述第一电路板上并与所述第一光学聚焦装置的出光部相对，所述第一电路板上设置有第一基准电路，所述第一基准电路与所述光发射器电性连接、并用于输出基准电压；及

第二基座，所述第二基座内装设有第二光学聚焦装置、光接收器和与所述第一电路板电性连接的第二电路板，所述光接收器装设于所述第二电路板上并与所述第二光学聚焦装置的入光部相对，所述第二电路板上设置有第二基准电路，所述第二基准电路与所述光接收器电性连接、并用于放大变量电压并输出至所述第一电路板从而与所述基准电压比较；其中，所述第一光学聚焦装置与所述第二光学聚焦装置间隔相对并配合形成检测通道。

2.根据权利要求1所述的材料边缘位置检测装置，其特征在于，所述第一基准电路包括第一电位器、及与所述第一电位器电性连接的第一运算比较电路。

3.根据权利要求2所述的材料边缘位置检测装置，其特征在于，所述第一基准电路还包括与所述第一电位器和所述第一运算比较电路均电性连接的第二运算比较电路，所述第二基准电路包括运算放大电路，所述运算放大电路与所述第二运算比较电路电性连接。

4.根据权利要求3所述的材料边缘位置检测装置，其特征在于，所述第二基准电路还包括第二电位器，所述第二电位器与所述运算放大电路电性连接。

5.根据权利要求1至4任一项所述的材料边缘位置检测装置，其特征在于，所述第一光学聚焦装置和所述第二光学聚焦装置均包括聚焦定位环、凸透镜和螺环，所述聚焦定位环的一端贴设于所述第一电路板和所述第二电路板上、并围设于所述光发射器和所述光接收器的外周，所述凸透镜设置于所述聚焦定位环的另一端，所述螺环设置于所述第一电路板和所述第二电路板上，且所述螺环的内环壁设有卡扣部，所述卡扣部用于将所述凸透镜固定在所述聚焦定位环的端部。

6.根据权利要求5所述的材料边缘位置检测装置，其特征在于，所述第一光学聚焦装置和所述第二光学聚焦装置还均包括固定于所述第一电路板和所述第二电路板上的安装环，所述螺环的外环壁设有第一螺纹结构，所述安装环的内环壁设有第二螺纹结构，所述第一螺纹结构与所述第二螺纹结构适配旋接。

7.根据权利要求6所述的材料边缘位置检测装置，其特征在于，所述第一光学聚焦装置和所述第二光学聚焦装置还均包括固定于所述第一电路板和所述第二电路板上的锁定环，所述锁定环的内环壁设有第三螺纹结构，所述第三螺纹结构与所述第一螺纹结构适配旋接。

8.根据权利要求7所述的材料边缘位置检测装置，其特征在于，还包括两个气管连接头、用以与外部高压气源接通；所述第一基座和所述第二基座的侧端还均开设有安装孔，所述气管连接头一一对应地与所述安装孔接通；所述安装环还开设有与所述安装孔接通的第一过气孔，所述锁定环还开设有纵向间隔设置的第一环形导流槽和第二环形导流槽、以及连通于所述第一环形导流槽和所述第二环形导流槽之间的至少一个第二过气孔，所述螺环还开设有与所述第二环形导流槽接通的排气孔。

9.根据权利要求8所述的材料边缘位置检测装置，其特征在于，包括八个所述排气孔、并以环形阵列结构布设于所述凸透镜的外周。

10.根据权利要求9所述的材料边缘位置检测装置，其特征在于，还包括两个密封组件，所述第一基座和所述第二基座背离所述检测通道的一侧开设有安装口，所述密封组件包括设置于所述安装口内并压设在所述第一电路板和所述第二电路板上的密封件、及罩设于所述密封件并与所述第一基座和所述第二基座紧固配合的盖板。