CN109682310A - 厚度平面度段差检测装置、系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了厚度平面度段差检测装置、系统及方法，该装置包括：工作台；双层移动平台，双层移动平台包括第一级移动平台和第二级移动平台；检测组件，检测组件包括安装架、第一光谱共焦检测装置、第二光谱共焦检测装置，安装架安装在第二级移动平台上，第一光谱共焦检测装置和第二光谱共焦检测装置在安装架上呈上下对射安装，使被检测对象位于第一光谱共焦检测装置和第二光谱共焦检测装置之间的间隙内。与现有技术相比，不但精度高，而且便于引入存储、分析模块便于实现智能化检测，可实现对任何材质产品进行精准的点、线、面扫描，得到产品的厚度、平面度、段差。

Description

厚度平面度段差检测装置、系统及方法

技术领域

本发明涉及检测设备领域，特别是厚度平面度段差检测装置、系统及方法。

背景技术

传统的平面度检查仪是根据光学自准直原理设计的仪器，它可以测量机床或仪器导轨的直线度误差，也可以测量平板等的平面度误差，利用光学直角器和带磁性座的反射镜等附件。但传统的平面度检查仪需要人工观察，例如人力成本上升，操作者工作负荷大，效率低，检测准确度不稳定等，而且检测数据无法自动记录，智能化程度低。

随着技术的发展，出现了一些数字化检测仪。现有技术中，类似这种装置都只能单独检测平面度，是专用机。检测速度较慢、精度较低，仅用于平面度的检测。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供了厚度平面度段差检测装置、系统及方法，用于解决前述技术问题中的至少一个。

具体地，其技术方案如下：

一种厚度平面度段差检测装置，包括：

工作台；

双层移动平台，所述双层移动平台包括第一级移动平台和第二级移动平台，所述第一级移动平台设置在所述工作台上，所述第二级移动平台设置在所述第一级移动平台上，所述第二级移动平台的移动方向与所述第一级移动平台的移动方向垂直；

检测组件，所述检测组件包括安装架、第一光谱共焦检测装置、第二光谱共焦检测装置和CCD定位相机，所述安装架安装在所述第二级移动平台上，所述第一光谱共焦检测装置和所述第二光谱共焦检测装置在所述安装架上呈上下对射安装，使被检测对象位于所述第一光谱共焦检测装置和所述第二光谱共焦检测装置之间的间隙内，所述CCD定位相机安装在所述安装架上以用于拍摄被检测对象所在区域的图像。

在一个具体的实施例中，所述第一级移动平台包括第一直线驱动和第一导轨，所述第一直线驱动的定子端和所述第一导轨间隔设置在所述工作台上，所述第二级移动平台的一端底部固定连接所述第一直线驱动的动子端，所述第二级移动平台的另一端底部固定连接有第一组滑块，所述第一组滑块具有与所述第一导轨外形匹配的滑槽，使所述第一导轨卡接在滑槽内进而所述第二级移动平台被限制为只能沿所述第一导轨的延伸方向移动。

在一个具体的实施例中，所述第二级移动平台包括支撑横板、支撑竖板、第二直线驱动和第二导轨，所述第一组滑块固定连接在所述支撑横板的一端底部，所述第一直线驱动的动子端固定连接在所述支撑横板的另一端底部，所述支撑竖板竖直固定在所述支撑横板顶部，所述第二直线驱动的定子端固定在所述支撑竖板的前侧面，所述第二直线驱动的动子端具有从所述第二直线驱动的定子端的上方伸出的上连接部和从所述第二直线驱动的定子端的下方伸出的下连接部，所述第二导轨固定在所述支撑横板上且位于所述支撑竖板的后侧；

所述安装架的前侧固定连接所述上连接部和所述下连接部，所述安装架的后侧可滑动地卡接所述第二导轨。

在一个具体的实施例中，所述支撑横板和所述支撑竖板分别具有多个阵列分布的通孔。

在一个具体的实施例中，所述安装架包括连为一体的上连接臂和下连接臂，所述上连接臂和所述下连接臂之间呈U型结构，所述上连接臂的前侧固定连接所述上连接部和所述下连接部，所述上连接臂的后侧连接有第二组滑块，所述第二组滑块具有与所述第二导轨外形匹配的滑槽，使所述第二导轨卡接在滑槽内进而所述第二级移动平台被限制为只能沿所述第二导轨的延伸方向移动；

所述第一光谱共焦检测装置由第一位置调整组件位置可调地安装在所述上连接臂上，所述第二光谱共焦检测装置由第二位置调整组件位置可调地安装在所述下连接臂上。

在一个具体的实施例中，第一位置调整组件包括固定板、活动板、螺丝座和调节螺丝，所述固定板固定连接所述上连接臂，所述螺丝座设置在所述固定板上，所述第一光谱共焦检测装置固定连接所述活动板，所述活动板滑动设置在所述固定板上，所述调节螺丝与所述螺丝座螺纹配合且所述调节螺丝顶住活动板；

或者，第二位置调整组件包括固定板、活动板、螺丝座和调节螺丝，所述固定板固定连接所述下连接臂，所述螺丝座设置在所述固定板上，所述第二光谱共焦检测装置固定连接所述活动板，所述活动板滑动设置在所述固定板上，所述调节螺丝与所述螺丝座螺纹配合且所述调节螺丝顶住活动板。

在一个具体的实施例中，所述工作台上具有多个检测工位，各所述检测工位的两侧都设置有定位台和导轨。

在一个具体的实施例中，所述第一直线驱动、所述第二直线驱动包括直线电机、电缸或电动丝杆。

一种厚度平面度段差检测系统，包括前述任意实施例所述的厚度平面度段差检测装置，以及上位机，所述上位机包括：

控制模块，用于发出指令触发或关闭所述第一级移动平台、所述第二级移动平台、所述第一光谱共焦检测装置、所述第二光谱共焦检测装置和所述CCD定位相机；

数据接收存储模块，用于接收并存储所述第一光谱共焦检测装置、所述第二光谱共焦检测装置和所述CCD定位相机采集的图像；

分析计算模块，用于根据所述CCD定位相机采集的图像建立坐标系，以及在所述坐标系中导入所述第一光谱共焦检测装置、所述第二光谱共焦检测装置采集的点云生成被检测对象的2D和/或3D形貌，并计算出所述被检测对象的厚度、平面度或段差。

一种厚度平面度段差检测方法，使用前述技术方案所述的厚度平面度段差检测系统进行以下操作：

使所述第一级移动平台和所述第二级移动平台带动所述第一光谱共焦检测装置、所述第二光谱共焦检测装置和所述CCD定位相机移动到被检测对象所在的区域；

所述CCD定位相机拍摄被检测对象所在的区域的图像并以图像中预设点为原点建立坐标系，以及使第一光谱共焦检测装置、所述第二光谱共焦检测装置中的一个触发以采集的点云生成被检测对象的2D形貌，或使第一光谱共焦检测装置、所述第二光谱共焦检测装置中的两个同步触发以采集的点云生成被检测对象的3D形貌，根据所述2D形貌和/或所述3D形貌计算出所述被检测对象的厚度、平面度或段差。

本发明至少具有以下有益效果：

根据本发明提供的厚度平面度段差检测装置、方法及系统，利用光谱共焦检测装置获取数据，不但精度高，而且便于引入存储、分析模块便于实现智能化检测。第一光谱共焦检测装置和第二光谱共焦检测装置在安装架上呈上下对射安装，以及两级移动平台结合的检测方式，可实现对任何材质产品进行精准的点、线、面扫描，得到测试产品精细的2D与3D形貌，得到产品的厚度、平面度、段差。

进一步地，检测组件还包括CCD定位相机，与传统的定位方式相比，CCD定位相机可实现可视化动态定位，可适应多种被检测对象、且定位精度高。

进一步地，使用多工位测试，在保证稳定性好、测试精度高的同时可提高测试效率。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为实施例中带厚度平面度段差检测装置的示意图；

图2为实施例中检测组件的示意图；

图3为实施例中第二级移动平台的示意图；

图4为实施例中检测组件与第二级移动平台的组合体的第一示意图；

图5为实施例中检测组件与第二级移动平台的组合体的第二示意图；

图6为实施例中第一位置调整组件的示意图。

主要元件符号说明：

图中：1-厚度平面度段差检测装置；2-工作台；301-第一直线驱动；302-第一导轨；4-第二级移动平台；401-第一组滑块；402-支撑横板；403-支撑竖板；404-上连接部；405-下连接部；406-中间件；407-滑槽；408-第二直线驱动的定子端；409-第二导轨；5-第一检测工位；6-第二检测工位；7-定位台；8-导轨；10-检测组件；101-第一光谱共焦检测装置；102-第二光谱共焦检测装置；103-CCD定位相机；104-上连接臂；105-下连接臂；106-转接架；107-第二组滑块；108-第一位置调整组件；109-第二组位置调整组件；110-转接架；11-通孔；12-位置传感器。

具体实施方式

实施例

如图1所示，本实施例提供了一种厚度平面度段差检测装置1，该厚度平面度段差检测装置1适用于被检测对象外观检测，尤其是厚度、平面度和段差检测。具体地，该厚度平面度段差检测装置1包括工作台2、双层移动平台和检测组件10。

其中，工作台2用于安装双层移动平台、检测组件10以及被检测对象。示例性地，如图1所示，工作台2的顶部为方形台，工作台2上开设有凹槽或较大尺寸的通孔11，以容纳检测组件10中的部分结构，使该厚度平面度段差检测装置1整体结构更紧凑、体积更小。

优选地，工作台2上具有多个检测工位，各检测工位的两侧都设置有定位台7和导轨8。进一步优选，如图1所示，工作台2上具有两个检测工位，分别是第一检测工位5和第二检测工位6，第一检测工位5、第二检测工位6的两侧都设置有定位台7和导轨8，定位台7用于定位被检测对象，导轨8用于移动被检测对象时进行导向作用。由于具有第一检测工位5和第二检测工位6，当检测组件10移动到第一检测工位5对被检测对象进行外观检测时，第二检测工位6能够进行上料、下料、清理等操作，与单个检测工位相比，两个检测工位与检测组件10、双层移动平台协同作用能够显著提升检测效率。

本实施例中，双层移动平台包括第一级移动平台和第二级移动平台4。其中，第一级移动平台设置在工作台2上，第二级移动平台4设置在第一级移动平台上，第二级移动平台4的移动方向与第一级移动平台的移动方向垂直。

作为一种优选的第一级移动平台，第一级移动平台包括第一直线驱动301和第一导轨302，第一直线驱动301的定子端（或称机体）和第一导轨302间隔设置在工作台2上，例如，在工作台2具有凹槽或较大的通孔11时，第一直线驱动301的定子端和第一导轨302分布在凹槽或较大的通孔11的两侧。第二级移动平台4的一端底部固定连接第一直线驱动301的动子端（或称动力输出终端），第二级移动平台4的另一端底部固定连接有第一组滑块401，第一组滑块401具有与第一导轨302外形匹配的滑槽407，使第一导轨302卡接在滑槽407内进而第二级移动平台4被限制为只能沿第一导轨302的延伸方向移动。与现有技术相比，本实施例中第一直线驱动301和第一导轨302共同作用，利用第一直线驱动301本身的导向结构和第一导轨302配合实现两个区域的共同导向，可显著提升第一级移动平台带动第二级移动平台4时的控制精度和运动平稳性。

其中，第一直线驱动301优选包括直线电机、电缸或电动丝杆，进一步优选，为伺服直线电机，由于采用伺服直线电机，使第一级移动平台具有更高的移动控制精度。

本实施例中，结合图1-图6可知，检测组件10包括安装架、第一光谱共焦检测装置101、第二光谱共焦检测装置102，安装架安装在第二级移动平台4上，第一光谱共焦检测装置101和第二光谱共焦检测装置102在安装架上呈上下对射安装，使被检测对象位于第一光谱共焦检测装置101和第二光谱共焦检测装置102之间的间隙内。其中，第一光谱共焦检测装置101、第二光谱共焦检测装置102分别选自光谱共焦位移传感器。

优选地，检测组件10还包括CCD定位相机103，CCD定位相机103安装在安装架上，用于拍摄被检测对象所在区域的图像。

由此，本实施例中，利用光谱共焦检测装置获取数据，不但精度高，而且便于引入存储、分析模块便于实现智能化检测。第一光谱共焦检测装置101和第二光谱共焦检测装置102在安装架上呈上下对射安装，以及两级移动平台结合的检测方式，可实现对任何材质产品进行精准的点、线、面扫描，得到测试产品精细的2D与3D形貌，得到产品的厚度、平面度、段差。进一步地，与传统的定位方式相比，CCD定位相机103可实现动态定位，可适应多种被检测对象、且定位精度高。

本实施例还提供了一种优选的第二级移动平台4，第二级移动平台4包括支撑横板402、支撑竖板403、第二直线驱动和第二导轨409。第一组滑块401固定连接在支撑横板402的一端底部，例如，第一组滑块401中滑块的数量为两个，两个滑块直接固定连接在支撑横板402的一端底部，或者通过中间件406固定连接在支撑横板402的一端底部。第一直线驱动301的动子端固定连接在支撑横板402的另一端底部，支撑竖板403竖直固定在支撑横板402顶部，第二直线驱动的定子端408固定在支撑竖板403的前侧面。

本实施例中，第二直线驱动的动子端具有从第二直线驱动的定子端408的上方伸出的上连接部404和从第二直线驱动的定子端408的下方伸出的下连接部405，第二导轨409固定在支撑横板402上且位于支撑竖板403的后侧。安装架的前侧固定连接上连接部404和下连接部405，由于安装架的前侧既固定连接上连接部404也固定连接下连接部405，可显著提升安装架与第二直线驱动的动子端之间的连接强度，且有利于提升安装架的移动控制精度和运动平稳性。安装架的后侧可滑动地卡接第二导轨409，由此，安装架前后侧均连接第二级移动平台4，能够进一步提升连接强度，并提升安装架的移动控制精度和运动平稳性，最终提高检测精度。

其中，第二直线驱动优选包括直线电机、电缸或电动丝杆，进一步优选，为伺服直线电机，由于采用伺服直线电机，使第一级移动平台具有更高的移动控制精度。

优选地，第一直线驱动、第二直线驱动分别具有多个位置传感器12，用于测定它们各自的动子端是否到达预设位置，以进一步提升移动控制精度。

在优选的实施例中，支撑横板402和支撑竖板403分别具有多个阵列分布的通孔11。由于具有多个阵列分布的通孔11，支撑横板402和支撑竖板403的刚性显著得到提升，可进一步提升第二级移动平台4的移动控制精度和运动平稳性。

优选地，安装架包括连为一体的上连接臂104和下连接臂105，上连接臂104和下连接臂105之间呈U型结构，上连接臂104的前侧固定连接上连接部404和下连接部405，上连接臂104的后侧通过转接架106连接有第二组滑块107，第二组滑块107具有与第二导轨409外形匹配的滑槽407，使第二导轨409卡接在滑槽407内进而第二级移动平台4被限制为只能沿第二导轨409的延伸方向移动。第一光谱共焦检测装置101由第一位置调整组件108位置可调地安装在上连接臂104上，第二光谱共焦检测装置102由第二位置调整组件109位置可调地安装在下连接臂105上。本实施例中，CCD定位相机103由第一位置调整组件108位置可调地安装在上连接臂104上。

作为一种优选的第一位置调整组件108，第一位置调整组件108包括固定板、活动板、螺丝座和调节螺丝，固定板固定连接上连接臂104，螺丝座设置在固定板上，第一光谱共焦检测装置101固定连接活动板，活动板滑动设置在固定板上，调节螺丝与螺丝座螺纹配合且调节螺丝顶住活动板。当用户扭转调节螺丝时，调节螺丝能够向上或向下移动，进而带动活动板向上移动或向下移动，最终使固定在活动板上的CCD定位相机103和第一光谱共焦检测装置101向上移动或向下移动。

优选地，第二位置调整组件109与第一位置调整组件108的结构组成相同，即第二位置调整组件109包括固定板、活动板、螺丝座和调节螺丝，固定板固定连接下连接臂105，螺丝座设置在固定板上，第二光谱共焦检测装置102固定连接活动板，活动板滑动设置在固定板上，调节螺丝与螺丝座螺纹配合且调节螺丝顶住活动板。

本实施例还提供了一种厚度平面度段差检测系统，包括实施例前述部分的厚度平面度段差检测装置，以及上位机（例如工控机，图中未示出），上位机包括：

控制模块，用于发出指令触发或关闭第一级移动平台、第二级移动平台、第一光谱共焦检测装置101、第二光谱共焦检测装置102和CCD定位相机103；

数据接收存储模块，用于接收并存储第一光谱共焦检测装置101、第二光谱共焦检测装置102和CCD定位相机采集的图像103；

分析计算模块，用于根据CCD定位相机103采集的图像建立坐标系，以及在坐标系中导入第一光谱共焦检测装置101、第二光谱共焦检测装置102采集的点云生成被检测对象的2D和/或3D形貌，并计算出被检测对象的厚度、平面度或段差。

本实施例还提供了一种厚度平面度段差检测方法，使用前述技术方案的厚度平面度段差检测系统进行以下操作：

使第一级移动平台和第二级移动平台带动第一光谱共焦检测装置101、第二光谱共焦检测装置102和CCD定位相机103移动到被检测对象所在的区域；

CCD定位相机103拍摄被检测对象所在的区域的图像并以图像中预设点为原点建立坐标系，以及使第一光谱共焦检测装置101、第二光谱共焦检测装置102中的一个触发以采集的点云生成被检测对象的2D形貌，或使第一光谱共焦检测装置101、第二光谱共焦检测装置102中的两个同步触发以采集的点云生成被检测对象的3D形貌，根据2D形貌和/或3D形貌计算出被检测对象的厚度、平面度或段差。

需要说明的是，关于如何根据根据2D形貌和/或3D形貌计算出被检测对象的厚度、平面度或段差，只要图像采集单元的分辨率等参数确定，本领域技术人员即可根据图像中各个像素点的尺寸以及现有技术中的图像识别方法计算出被检测对象的厚度、平面度或段差，本实施例中不再进一步赘述。

以上公开的仅为本发明的几个具体实施场景，但是，本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种厚度平面度段差检测装置，其特征在于，包括：

工作台；

双层移动平台，所述双层移动平台包括第一级移动平台和第二级移动平台，所述第一级移动平台设置在所述工作台上，所述第二级移动平台设置在所述第一级移动平台上，所述第二级移动平台的移动方向与所述第一级移动平台的移动方向垂直；

检测组件，所述检测组件包括安装架、第一光谱共焦检测装置、第二光谱共焦检测装置和CCD定位相机，所述安装架安装在所述第二级移动平台上，所述第一光谱共焦检测装置和所述第二光谱共焦检测装置在所述安装架上呈上下对射安装，使被检测对象位于所述第一光谱共焦检测装置和所述第二光谱共焦检测装置之间的间隙内，所述CCD定位相机安装在所述安装架上以用于拍摄被检测对象所在区域的图像。

2.根据权利要求1所述的厚度平面度段差检测装置，其特征在于，所述第一级移动平台包括第一直线驱动和第一导轨，所述第一直线驱动的定子端和所述第一导轨间隔设置在所述工作台上，所述第二级移动平台的一端底部固定连接所述第一直线驱动的动子端，所述第二级移动平台的另一端底部固定连接有第一组滑块，所述第一组滑块具有与所述第一导轨外形匹配的滑槽，使所述第一导轨卡接在滑槽内进而所述第二级移动平台被限制为只能沿所述第一导轨的延伸方向移动。

3.根据权利要求2所述的厚度平面度段差检测装置，其特征在于，所述第二级移动平台包括支撑横板、支撑竖板、第二直线驱动和第二导轨，所述第一组滑块固定连接在所述支撑横板的一端底部，所述第一直线驱动的动子端固定连接在所述支撑横板的另一端底部，所述支撑竖板竖直固定在所述支撑横板顶部，所述第二直线驱动的定子端固定在所述支撑竖板的前侧面，所述第二直线驱动的动子端具有从所述第二直线驱动的定子端的上方伸出的上连接部和从所述第二直线驱动的定子端的下方伸出的下连接部，所述第二导轨固定在所述支撑横板上且位于所述支撑竖板的后侧；

所述安装架的前侧固定连接所述上连接部和所述下连接部，所述安装架的后侧可滑动地卡接所述第二导轨。

4.根据权利要求3所述的厚度平面度段差检测装置，其特征在于，所述支撑横板和所述支撑竖板分别具有多个阵列分布的通孔。

5.根据权利要求3所述的厚度平面度段差检测装置，其特征在于，所述安装架包括连为一体的上连接臂和下连接臂，所述上连接臂和所述下连接臂之间呈U型结构，所述上连接臂的前侧固定连接所述上连接部和所述下连接部，所述上连接臂的后侧连接有第二组滑块，所述第二组滑块具有与所述第二导轨外形匹配的滑槽，使所述第二导轨卡接在滑槽内进而所述第二级移动平台被限制为只能沿所述第二导轨的延伸方向移动；

所述第一光谱共焦检测装置由第一位置调整组件位置可调地安装在所述上连接臂上，所述第二光谱共焦检测装置由第二位置调整组件位置可调地安装在所述下连接臂上。

6.根据权利要求5所述的厚度平面度段差检测装置，其特征在于，第一位置调整组件包括固定板、活动板、螺丝座和调节螺丝，所述固定板固定连接所述上连接臂，所述螺丝座设置在所述固定板上，所述第一光谱共焦检测装置固定连接所述活动板，所述活动板滑动设置在所述固定板上，所述调节螺丝与所述螺丝座螺纹配合且所述调节螺丝顶住活动板；

或者，第二位置调整组件包括固定板、活动板、螺丝座和调节螺丝，所述固定板固定连接所述下连接臂，所述螺丝座设置在所述固定板上，所述第二光谱共焦检测装置固定连接所述活动板，所述活动板滑动设置在所述固定板上，所述调节螺丝与所述螺丝座螺纹配合且所述调节螺丝顶住活动板。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的厚度平面度段差检测装置，其特征在于，所述工作台上具有多个检测工位，各所述检测工位的两侧都设置有定位台和导轨。

8.根据权利要求3所述的厚度平面度段差检测装置，其特征在于，所述第一直线驱动、所述第二直线驱动包括直线电机、电缸或电动丝杆。

9.一种厚度平面度段差检测系统，其特征在于，包括权利要求1-8中任一项所述的厚度平面度段差检测装置，以及上位机，所述上位机包括：

控制模块，用于发出指令触发或关闭所述第一级移动平台、所述第二级移动平台、所述第一光谱共焦检测装置、所述第二光谱共焦检测装置和所述CCD定位相机；

数据接收存储模块，用于接收并存储所述第一光谱共焦检测装置、所述第二光谱共焦检测装置和所述CCD定位相机采集的图像；

分析计算模块，用于根据所述CCD定位相机采集的图像建立坐标系，以及在所述坐标系中导入所述第一光谱共焦检测装置、所述第二光谱共焦检测装置采集的点云生成被检测对象的2D和/或3D形貌，并计算出所述被检测对象的厚度、平面度或段差。

10.一种厚度平面度段差检测方法，其特征在于，使用权利要求9所述的厚度平面度段差检测系统进行以下操作：

使所述第一级移动平台和所述第二级移动平台带动所述第一光谱共焦检测装置、所述第二光谱共焦检测装置和所述CCD定位相机移动到被检测对象所在的区域；

所述CCD定位相机拍摄被检测对象所在的区域的图像并以图像中预设点为原点建立坐标系，以及使第一光谱共焦检测装置、所述第二光谱共焦检测装置中的一个触发以采集的点云生成被检测对象的2D形貌，或使第一光谱共焦检测装置、所述第二光谱共焦检测装置中的两个同步触发以采集的点云生成被检测对象的3D形貌，根据所述2D形貌和/或所述3D形貌计算出所述被检测对象的厚度、平面度或段差。