CN109737906A - 高度差自动检测系统及高度差检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高度差自动检测系统及高度差检测装置，该检测装置包括第一主体、第二主体和检测部件，第一主体和第二主体分别具有与两个被检测面匹配的第一检测面和第二检测面，第一主体能够相对第二主体沿轴向往复移动；通过检测部件检测第一主体相对第二主体的相对位移量，从而获得两被检测表面之间的高度差，能够适应不同产品的高度差检测，能够实现检测自动化，且检测效率高，精确度比较高；并且通过检测第一主体和第二主体之间的相对位移，无需要求被检测工件处于水平位置，能够实现被检测工件处于倾斜位置的测量，再者，第一检测面和第二检测面与相应被检测表面均为面面接触，可进一步提高检测精度。

Description

高度差自动检测系统及高度差检测装置

技术领域

本发明涉及高度差检测技术领域，特别涉及一种高度差自动检测系统及高度差检测装置。

背景技术

请参考图1，图1为现有技术第一零件和第二零件组装后形成的组件的结构示意图。

如图1所示，第一零件1’和第二零件2’需要装配在一起形成一个组件，二者组装完成后，表面1’1和表面2’1之间的高度差需要处于预定范围，才能满足正常使用需要。故第一零件1和零件2组装后，通常需要对表面1’1和表面2’1之间的高度差进行测量，以检测组装后的组件是否合格。

现有技术中检测表面1’1和表面2’1的主要方法为使用高度尺进行检测。即第一零件1’和第二零件2’在生产线上完成组装后，被输送至后续工作平台，操作人员使用高度尺分别对表面1’1和表面2’1的高度进行测量，然后计算二者之间的高度差。

从以上描述可以看出，表面1’1和表面2’1之间高度差的测量是在组装生产线之外完成，需要中间传输，并且操作人员对于一个组件需要测量两次才能获取两表面之间的高度差，检测效率极低，误差也比较大。

另外，当组件处于非水平位置时，使用高度尺无法完成对两表面的高度检测，灵活性极差。

因此，如何克服现有技术中至少一个缺陷，提高检测效率和检测精度，是本领域内技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明提供一种高度差检测装置，包括第一主体、第二主体和检测部件；所述第二主体的下端面包括第二检测面，用于与被检测下表面配合；所述第一主体的下端面包括第一检测面，用于与被检测上表面配合；其中所述第一检测面高于所述第二检测面；所述第一主体悬挂于所述第二主体，且能够相对所述第二主体沿轴向往复移动；所述检测部件用于检测所述第一主体移动位移。

本发明中的高度差检测装置使用时，第二主体固定连接于机械手的活动端部，机械手靠近被检测组件的过程中，第一主体的第一检测面先与被检测下表面接触抵靠，机械手带动高度差装置再继续向下运动，第二主体随机械手向下运动，第一主体因与第一检测面抵靠，其相对第二主体向上移动，直至第二主体的第二检测面抵靠，此时机械手停止向下运动。

通过检测部件可以获得第一主体相对第二主体的移动量，该移动量即为被检测下表面和被检测上表面之间的高度差。

本文所提供的高度差检测装置通过检测部件检测第一主体相对第二主体的相对位移量，从而获得两被检测表面之间的高度差，能够适应不同产品的高度差检测，能够实现检测自动化，且检测效率高，精确度比较高；并且通过检测第一主体和第二主体之间的相对位移，无需要求被检测工件处于水平位置，能够实现被检测工件处于倾斜位置的测量，再者，第一检测面和第二检测面与相应被检测表面均为面面接触，可进一步提高检测精度。

可选的，所述第二主体为中空管，所述第二检测面为所述中空管的周壁下端环形面；所述第一主体悬置于所述中空管的内孔，并且所述第一主体的下端面形成有凹腔，所述凹腔的周壁具有环形端面，所述环形端面为所述第一检测面。

可选的，所述第一主体包括管体，所述管体的上端面周向具有向外水平延伸的悬挂凸台，所述第一主体通过所述悬挂凸台悬置于所述第二主体的上端面；所述检测部件的检测端与所述悬挂凸台相对设置。

可选的，所述中空管的上端面周向均匀布置有向外延伸的水平折弯边，所述悬挂凸台与所述水平折弯边贴合抵靠，并且所述悬挂凸台和所述水平折弯边分别设置有同轴的第一通孔和第二通孔，所述第二通孔内部安装有第一直线轴承，导向柱通过所述第一直线轴承安装于所述第二通孔，并且所述导向柱的螺纹部穿过所述第一通孔连接螺母，所述第一主体往复运动于所述水平折弯边和所述螺母之间。

可选的，还包括安装座和弹簧，所述安装座的一端部设于与机械手相连接的安装结构，另一端部与所述第二主体配合固定，所述弹簧竖直压装于所述第一主体和所述安装座。

可选的，所述安装座包括座本体，所述座本体具有开口向下的空腔，所述第二主体固定于所述空腔的开口位置，沿轴向所述第一主体的至少部分位于所述空腔内部，所述检测部件的检测端和所述弹簧位于所述空腔内部。

可选的，还包括第二直线轴承和导向轴，所述空腔顶壁中心设置有安装孔，所述导向轴通过所述第二直线轴承安装于所述安装孔，所述导向轴位于所述空腔内的末端固定安装有第一限位板，所述弹簧安装于所述空腔顶壁和所述第一限位板之间；在所述弹簧的回复力下，所述第一限位板始终抵靠所述第一主体。

可选的，所述空腔的开口端面与所述第二主体相应位置设置有同轴定位孔，两所述定位孔的开口相对，还包括能够同时设于两所述定位孔中的定位销轴。

可选的，还包括至少一个压紧气缸，当所述压紧气缸处于工作状态时，所述第二主体被压紧固定连接所述安装座；当所述压紧气缸处于非工作状态时，所述第二主体可脱离所述安装座。

可选的，还包括柔性轴补偿模块，所述安装座通过柔性轴补偿模块固定连接机械手。

此外，本发明还提供了一种高度差自动检测系统，包括机械手，还包括上述任一项所述的高度差检测装置，所述高度差检测装置安装于所述机械手的活动端部。

本文所提供的高度差自动检测系统包括上述高度差检测装置，故该高度差自动检测系统也包括高度差检测装置的上述技术效果。

附图说明

图1为现有技术第一零件和第二零件组装后形成的组件的结构示意图；

图2为本发明一种实施例中高度差检测装置的三维结构示意图；

图3为图2中所述高度差检测装置的剖视示意图；

图4a为本发明一种具体实施例中第一主体的第一检测面抵靠本检测上表面的状态示意图；

图4b为图4a中第二主体的第二检测面抵靠被检测下表面的状态示意图；

图5为本发明一种具体实施例中第一主体和第二主体组装三维示意图；

图6为图5的剖视示意图。

其中，图1中：

1’-第一零件；2’-第二零件；1’1-表面；2’1-表面；

其中，图2至图6中：

1-上连接板；2-柔性轴补偿模块；3-安装座；31-座本体；31a-空腔；4-检测部件；5-压紧气缸；6-螺母；7-定位销；8-导向柱；9-第一直线轴承；10-第二主体；101-水平折弯边；10a-第二检测面；11-第一主体；111-管体；112-悬挂凸台；11a-第一检测面；12-第一限位板；13-弹簧；14-导向轴；15-第二直线轴承；16-螺栓；17-垫片。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

本文以两装配零件为图1所示形状为例，继续介绍本发明所提供高度差检测装置的技术方案和技术效果，当然，零件形状不局限于本文中所记载，本文所述的高度差检测装置可以应用于不同类型两零件装配高度差的测量。

请再次参考图1，第一零件1’和第二零件2’的组装通常在半自动柔性装配线完成，半自动柔性装配线上配置有机械手，机械手完成第一零件1’和第二零件2’的装配。根据第一零件1’中直径D1、外缘直径D2、第二零件2’外缘直径D3的不同，第一零件1’和第二零件2’具有多种型号。目前组装后产品的型号通常有四种。

具体地，以图1所示为例，第一零件1’包括本体和自本体周向向外水平延伸的第一凸台部，表面1’1为第一凸台部的上表面。同理，第二零件2’也包括本体以及自本体周向向外水平延伸的第二凸台部，表面2’1为第二凸台部的上表面。表面1’1和表面2’1优选为平面。本文中将表面1’1定义为被检测上表面，表面2’1定义为被检测下表面。第一零件1’安装于第二零件2’的二者组装后，表面1’1的高度高于表面2’1。

当然，需要说明的是，上述上、下方位词是以图1所示各部件之间的相对位置关系为参考而定义，仅是为了描述技术方案的简洁。

请进一步参考图2至图6，图2为本发明一种实施例中高度差检测装置的三维结构示意图；图3为图2中所述高度差检测装置的剖视示意图；图4a为本发明一种具体实施例中第一主体的第一检测面抵靠本检测上表面的状态示意图；图4b为图4a中第二主体的第二检测面抵靠被检测下表面的状态示意图；图5为本发明一种具体实施例中第一主体和第二主体组装三维示意图；图6为图5的剖视示意图。

本发明提供了一种高度差检测装置，包括第一主体、第二主体和检测部件。

第二主体10的下端面包括第二检测面10a，第二检测面10a用于与被检测下表面配合。以图1为例，表面2’1即为被检测下表面。第二检测面10a的形状与被检测下表面相匹配，通常被检测面下表面为平面。

其中，当处于未检测状态时，第一检测面和第二检测面可以处于同一水平面；当处于检测完毕状态时，第一检测面11a高于第二检测面10a。此处是以图2中各部件之间的相对关系定义。

第一主体11的下端面包括第一检测面11a，第一检测面11a用于与被检测上表面配合。以图1所示为例，表面1’1即为被检测上表面。第一检测面的形状与被检测上表面相匹配，通常被检测面上表面为平面。

第一主体11悬挂于第二主体10，并且第一主体11能够相对第二主体10沿轴向往复移动，通常垂直于被检测表面的方向为轴向，以图2为例，轴向为竖直方向。

本发明中的检测部件4用于检测第一主体11移动位移，检测部件4可以为接触式位移传感器，还可以为非接触式位移传感器，例如红外传感器。

本发明中的高度差检测装置使用时，第二主体10固定连接于机械手的活动端部，机械手靠近被检测组件的过程中，第一主体11的第一检测面11a先与被检测下表面接触抵靠，机械手带动高度差装置再继续向下运动，第二主体10随机械手向下运动，第一主体11因与第一检测面抵靠，其相对第二主体10向上移动，直至第二主体10的第二检测面抵靠，此时机械手停止向下运动。

通过检测部件4可以获得第一主体11相对第二主体10的移动量，该移动量即为被检测下表面和被检测上表面之间的高度差。

本文所提供的高度差检测装置通过检测部件4检测第一主体11相对第二主体10的相对位移量，从而获得两被检测表面之间的高度差，能够适应不同产品的高度差检测，能够实现检测自动化，且检测效率高，精确度比较高；并且通过检测第一主体11和第二主体10之间的相对位移，无需要求被检测工件处于水平位置，能够实现被检测工件处于倾斜位置的测量，再者，第一检测面11a和第二检测面10a与相应被检测表面均为面面接触，可进一步提高检测精度。

在一种具体实施方式中，第二主体10可以为中空管，第二检测面为中空管周壁下端环形面，即第二检测面10a为360°环形面，环形面的大小根据实际应用进行设定，当然中空管的内径和外径必然是在能够实现对第二检测面10a可靠检测的前提下进行设定，对于尺寸不同的零部件，中空管的内径、外径尺寸必然存在差异。不公开中空管内外径尺寸，并不会对本领域内技术人员理解技术方案产生障碍，当然也不会本文技术方案的实施。

第一主体11悬置于中空管的内孔，并且第一主体11的下端面形成有凹腔，凹腔的周壁具有环形端面，环形端面为第一检测面。同理，凹腔的形状和内外径不公开也不会对本技术方案的理解产生障碍。

该实施方式中，第一检测面和第二检测面均为环形结构，不仅有利于提高检测精度，并且有利于第一主体11和第二主体10的同轴安装。

本文优选，第一主体11完全位于第二主体10的内孔中。

具体地，第一主体11可以包括管体111，管体111的上端面周向具有向外水平延伸的悬挂凸台112，上端面可以360°周向向外延伸形成悬挂凸台112，即悬挂凸台112为环形结构。当然，悬挂凸台也可以均布于周向且相邻悬挂凸台112之间具有间隔，悬挂凸台112的数量为两个或者三个或者更多个。悬挂凸台可以与管体一体成型，也可以为焊接固定于管体上。

第一主体11通过悬挂凸台112悬置于第二主体10的上端面，即第一主体11的悬挂凸台112抵靠支撑于第二主体10的上端面。

检测部件4的检测端与悬挂凸台112相对设置，通过检测悬挂凸台112获取第一主体11的位移量。

该实施方式中第一主体11和第二主体10便于装配，且结构简单。

上述各实施例中，中空管的上端面周向均匀布置有向外延伸的水平折弯边101，悬挂凸台112与水平折弯边101贴合抵靠，即悬挂凸台112的下表面与水平折弯边101的上表面贴合，以便悬挂凸台112可靠支撑于水平折弯边101。水平折弯边101的设置方式可以参考悬挂凸台112的上述设置方式，可以为360°设置，也可以几段式设置。

悬挂凸台112和水平折弯边101分别设置有同轴的第一通孔和第二通孔，第二通孔内部安装有第一直线轴承9，导向柱8通过第一直线轴承9安装于第二通孔，并且导向柱8包括光轴和末端的螺纹部，光轴与第一直线轴承9配合，位于上端的螺纹部穿过第一通孔连接螺母6，第一主体11往复运动于水平折弯边和螺母6之间。

也就是说，常态下，螺母与第一主体11的悬挂凸台之间具有预定距离，并不锁死第一主体11和第二主体10的轴向位置。这样，在检测时第一主体11抵靠被检测上表面，第二主体10继续向下运动过程中，第一主体11可以沿导向柱8的光轴向上运动。导向柱8在一定程度上起到导向的作用，并且可以放置第一主体11和第二主体10周向相对转动。

上述各实施例中，高度差检测装置还可以包括安装座3和弹簧13，安装座3的一端部设于与机械手相连接的安装结构，安装座3可以通过螺栓或者其他结构与机械手固定。安装座3的另一端部与第二主体10配合固定，弹簧13竖直压装于第一主体11和安装座3。如图2所示，安装座3上端与机械手固定，下端与第二主体10配合固定。

弹簧13可以始终施加一个轴向力于第一主体11上，这样有利于第一主体11和第二主体10安装的稳定性，并且增加第一主体11相对第二主体10相对运动的稳定性，有利于提高检测精度。

进一步地，安装座3包括座本体31，座本体31具有开口向下的空腔31a，第二主体10固定于空腔31a的开口位置，沿轴向第一主体11的至少部分位于空腔31a内部，检测部件4的检测端和弹簧13位于空腔31a内部。

第一主体11的上轴段部分位于空腔31a内部，其中悬挂凸台的周向外壁可以与空腔31a内部相贴合，进一步增加第一主体11相对运动时的稳定性。空腔31a的大小、形状不应当阻碍检测时第一主体11的运动。

并且检测部件4的检测端和弹簧13位于空腔31a内部，这样空腔31a可以起到较好的隔离外界环境的作用，保护检测部件4的检测端和弹簧13，有利于增加二者的使用寿命。

上述各实施例中，高度差检测装置还可以进一步包括第二直线轴承15和导向轴14，空腔31a顶壁中心设置有安装孔，用于安装第二直线轴承15，进而实现导向轴14通过第二直线轴承15安装于安装孔内部。其中为了实现第二直线轴承15的安装，还可以增加限位板，限位板固定于空腔31a顶壁且间隙套设于导向轴14，限位板可以限定第二直线轴承15的下限位置。第二直线轴承15能够实现导向轴14轴向往复移动。

导向轴14部分轴段延伸至空腔31a内部，并且导向轴14位于空腔31a内的轴段末端固定安装有第一限位板12，弹簧13安装于第一限位板12和空腔31a顶壁之间。第一限位板12抵靠第一主体11。在弹簧13的回复力作用下，第二限位板始终抵靠第一主体11。

为了防止导向轴14自第二直线轴承15中脱出，导向轴14的上端还可以设置横向限位部件。横向限位部件可以为螺栓16和垫板17形式，垫板17横在直线轴承的安装孔外部，如图3所示。

第二直线轴承15可以为长度较长的轴承，可以精确实现轴向定位。

检测工作时，机械手先带动高度差检测装置整体向下运动，第一主体11的第一检测面先抵靠被检测上表面，机械手继续向下运动，此时第一主体11相对第二主体10向上运动，同时第一限位板12、导向轴14随第一主体11同步向上运动，直至第二主体10的第二检测面抵靠被检测下表面。

第一限位板12可以起到定位弹簧13的作用，并且还可以作为检测部件4的检测对象，通过检测第一限位板12的位移实现高度差的检测，检测部件4的检测端可以直接抵靠第一限位板12。

并且上述设置，安装座3、第二直线轴承15、导向轴14、检测部件4和弹簧13可以作为一个固定组件，第一主体11和第二主体10形成的检测头组件可以自上述整体组件中拆卸，实现第一主体11和第二主体10的快速更换。

这样，当生产线上产品型号改变时，可以将第二主体10快速从安装主体上拆卸下来，更换相配的第二主体10和第一主体11，无需拆卸安装座3及与安装座3相连的其他部件。

当然为了实现第二主体10与空腔31a的同轴安装，空腔31a的开口端面与所述第二主体10相应位置设置有同轴定位孔，两定位孔的开口相对。检测装置还可以包括能够同时设于两定位孔中的定位销7轴。定位轴部分轴段安装于一者定位孔内部，另一者必然设于与另一定位孔内部。两定位孔可以为通孔，也可以为盲孔。定位销7可以为两个，也可以为更多个，通常选择周向均布。

上述各实施例中，高度差检测装置还可以包括至少一个压紧气缸5，当压紧气缸5处于工作状态时，第二主体10被压紧固定连接安装座3；当压紧气缸5处于非工作状态时，第二主体10可脱离安装座3。

压紧气缸5可以安装于安装座3上，具体地可以安装于空腔31a壁上，即空腔31a的周壁设置有压紧气缸5安装座3，用于专门安装压紧气缸5。

为了增加检测装置使用的灵活性，检测装置还可以进一步包括柔性轴补偿模块2，安装座3通过柔性轴补偿模块2固定连接机械手。具体地，柔性轴补偿模块可以通过上连接板1连接机械手。上连接板1的具体结构可以根据机械手和柔性轴补偿模块而定。

在上述高度差检测装置的基础上，本文还提供了一种高度差自动检测系统，包括机械手，以及上述任一实施例的高度差检测装置，高度差检测装置安装于机械手的活动端部。

通过控制机械手的动作，可以自动实现对放置位置不同的产品高度差的检测。

机械手的具体结构请参考现有技术，本文不做赘述。

本文所提供的高度差自动检测系统包括上述高度差检测装置，故该高度差自动检测系统也包括高度差检测装置的上述技术效果。

以上对本发明所提供的一种高度差自动检测系统及高度差检测装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (11)

1.一种高度差检测装置，其特征在于，包括第一主体(11)、第二主体(10)和检测部件(4)；所述第二主体(10)的下端面包括第二检测面(10a)，用于与被检测下表面配合；所述第一主体(11)的下端面包括第一检测面(11a)，用于与被检测上表面配合；所述第一主体(11)悬挂于所述第二主体(10)，且能够相对所述第二主体(10)沿轴向往复移动；所述检测部件(4)用于检测所述第一主体(11)移动位移。

2.如权利要求1所述的高度差检测装置，其特征在于，所述第二主体(10)为中空管，所述第二检测面为所述中空管的周壁下端环形面；所述第一主体(11)悬置于所述中空管的内孔，并且所述第一主体(11)的下端面形成有凹腔，所述凹腔的周壁具有环形端面，所述环形端面为所述第一检测面。

3.如权利要求2所述的高度差检测装置，其特征在于，所述第一主体(11)包括管体(111)，所述管体的上端面周向具有向外水平延伸的悬挂凸台(112)，所述第一主体(11)通过所述悬挂凸台(112)悬置于所述第二主体(10)的上端面；所述检测部件(4)的检测端与所述悬挂凸台(112)相对设置。

4.如权利要求3所述的高度差检测装置，其特征在于，所述中空管的上端面周向均匀布置有向外延伸的水平折弯边(101)，所述悬挂凸台与所述水平折弯边(101)贴合抵靠，并且所述悬挂凸台(112)和所述水平折弯边分别设置有同轴的第一通孔和第二通孔，所述第二通孔内部安装有第一直线轴承(9)，导向柱(8)通过所述第一直线轴承(9)安装于所述第二通孔，并且所述导向柱(8)的螺纹部穿过所述第一通孔连接螺母，所述第一主体(11)往复运动于所述水平折弯边和所述螺母之间。

5.如权利要求2至4任一项所述的高度差检测装置，其特征在于，还包括安装座(3)和弹簧(13)，所述安装座(3)的一端部设于与机械手相连接的安装结构，另一端部与所述第二主体(10)配合固定，所述弹簧(13)竖直压装于所述第一主体(11)和所述安装座(3)。

6.如权利要求5所述的高度差检测装置，其特征在于，所述安装座(3)包括座本体(31)，所述座本体(31)具有开口向下的空腔(31a)，所述第二主体(10)固定于所述空腔(31a)的开口位置，沿轴向所述第一主体(11)的至少部分位于所述空腔(31a)内部，所述检测部件(4)的检测端和所述弹簧(13)位于所述空腔(31a)内部。

7.如权利要求6所述的高度差检测装置，其特征在于，还包括第二直线轴承(15)和导向轴，所述空腔(31a)顶壁中心设置有安装孔，所述导向轴通过所述第二直线轴承(15)安装于所述安装孔，所述导向轴位于所述空腔(31a)内的末端固定安装有第一限位板，所述弹簧(13)安装于所述空腔(31a)顶壁和所述第一限位板之间；在所述弹簧(13)的回复力下，所述第一限位板始终抵靠所述第一主体(11)。

8.如权利要求6所述的高度差检测装置，其特征在于，所述空腔(31a)的开口端面与所述第二主体(10)相应位置设置有同轴定位孔，两所述定位孔的开口相对，还包括能够同时设于两所述定位孔中的定位销(7)轴。

9.如权利要求5所述的高度差检测装置，其特征在于，还包括至少一个压紧气缸(5)，当所述压紧气缸(5)处于工作状态时，所述第二主体(10)被压紧固定连接所述安装座(3)；当所述压紧气缸(5)处于非工作状态时，所述第二主体(10)可脱离所述安装座(3)。

10.如权利要求5所述的高度差检测装置，其特征在于，还包括柔性轴补偿模块(2)，所述安装座(3)通过柔性轴补偿模块(2)固定连接机械手。

11.一种高度差自动检测系统，包括机械手，其特征在于，还包括权利要求1至10任一项所述的高度差检测装置，所述高度差检测装置安装于所述机械手的活动端部。