CN109884071B - 一种硬质合金锯片刀头焊接角度检测装置 - Google Patents

一种硬质合金锯片刀头焊接角度检测装置 Download PDF

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Abstract

一种硬质合金锯片刀头焊接角度检测装置，属于硬质合金锯片检测领域。本发明为了解决现有技术中对于硬质合金锯片的检测通常采用人工抽检的方式，存在检测效率低的问题；本发明包括支撑台架、被测硬质合金锯片和控制单元，支撑台架上设有升降旋转单元和激光检测单元，激光检测单元包括若干激光组件，激光组件分别检测被测硬质合金锯片的上表面、下表面和外侧边缘，升降旋转单元将被测硬质合金锯片送至检测工位，激光检测单元将检测信号送至控制单元；本发明实现了高效、准确的到到头焊接角度检测，为硬质合金锯片的焊接质量和使用寿命提供有力的技术支持。

Description

一种硬质合金锯片刀头焊接角度检测装置
技术领域
一种角度检测装置，属于硬质合金锯片检测领域，具体涉及一种硬质合金锯片刀头焊接角度检测装置。
背景技术
硬质合金锯片广泛应用于木材、人造板、铝合金、铝型材、塑钢等材料的切割和加工领域中，锯片基体与刀头通过镶嵌、钎焊、激光焊接等方法连接而成，其焊接性质属于不同材料的异种金属焊接。由于焊接的过程不绝对理想，钎料形态的细微变化，极易导致刀头倾斜、突出，影响锯片的产品质量和使用寿命。目前，锯片的角度检测手段是由工人对全部产品进行随机抽样，而后通过检测人员手工对锯片刀头的前角、后角、侧隙角等进行测量。这种方法不全面、效率低下，且容易受主观经验影响。本发明使用一种无损且全面的检测方式，将光纤激光头引入锯片刀头焊接角度检测装置中，为硬质合金锯片的焊接质量和使用寿命提供有力的技术支持。
发明内容
本申请的一种硬质合金锯片刀头焊接角度检测装置，实现高效、准确的到到头焊接角度检测，为硬质合金锯片的焊接质量和使用寿命提供有力的技术支持。
一种硬质合金锯片刀头焊接角度检测装置，包括支撑台架、被测硬质合金锯片和控制单元，支撑台架上设有升降旋转单元和激光检测单元，激光检测单元包括若干激光组件，激光组件分别检测被测硬质合金锯片的上表面、下表面和外侧边缘，升降旋转单元将被测硬质合金锯片送至检测工位，激光检测单元将检测信号送至控制单元。
进一步的，所述升降旋转单元包括升降机构和旋转机构，所述升降机构包括夹具、升降杆和升降电机，夹具固定在升降杆的下端，升降电机带动升降杆上下运动。
进一步的，所述旋转机构包括旋转电机和旋转齿轮，旋转电机通过旋转齿轮带动升降杆旋转。
进一步的，所述激光组件包括光纤激光头和激光束能量检测器，所述硬质合金锯片的上表面、下表面和侧面处的激光组件至少为一组。
进一步的，支撑台架上安装有传送单元，传送单元包括第一传送带、第二传送带和第三传送带，第一传送带与第二传送带之间设有避让间隙。
进一步的，所述第二传送带与第三传送带之间设有容纳间隙，所述激光组件嵌设在容纳间隙中。
进一步的，所述控制单元获取激光单元的能量损失，并将能量损失与标准值比较，对被测硬质合金锯片的刀头进行检测。
进一步的，所述标准值根据被测硬质锯片设定。
本申请与现有技术相比，具有如下有益效果，本发明取代了传统的通过人工判断，升降旋转单元带动硬质合金锯片升降至检测工位，在其旋转过程中激光检测单元发射激光，通过激光能量损失作为判定标准，对硬质合金锯片到头焊接角度进行判断，装置结构简单，操作便捷，激光检测单元发出的激光束质量好，工作距离长，能量损失小，可连续或脉冲运转，实现了锯片刀头焊接角度的在线检测，大大提高了检测效率。
附图说明
图1是本发明实施例的装置整体结构示意图图；
图2是本发明实施例的传送单元、激光检测单元和升降旋转单元的结构示意图；
图3是本发明实施例的控制框图；
图中，1、传送电机，2、轴联器，3、第一传动轴，4、第一传送带，5、第二传送带，6、第三传送带，7、调速器，8、升降电机，9、夹具，10、旋转电机，11、旋转齿轮，12、第二传动轴，13、第一光纤激光头，14、第二光纤激光头，15、第三光纤激光头，16、第一光纤激光器，17、第二光纤激光器，18、第三光纤激光器，19、第一激光束能量检测器，20、第二激光束能量检测器，21、第三激光束能量检测器，22、被测硬质合金锯片，23、计算机，24、支撑台架，25、控制台，26、升降杆。
具体实施方式
为了对本发明进行更为详细的描述，下面结合附图对本发明进行进一步说明，使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施。
如图1和图2所示，本实施例的一种硬质合金锯片刀头焊接角度检测装置，包括支撑台架24、被测硬质合金锯片22和控制单元，支撑台架24上设有升降旋转单元、激光检测单元和传送单元，支撑台架24下端安装有控制箱，传送单元将被测硬质合金锯片22送至升降旋转单元工位处，升降旋转单元将被测合金锯片送至检测激光检测单元工位处进行检测，待检测完成后，升降旋转单元还原至原工位后，通过传送单元将被测硬质合金锯片22送至后续工位；
本实施例采用的激光检测单元包括第一激光组件、第二激光组件和第三激光组件，第一激光组件检测被测硬质合金锯片22的上表面，第二激光组件检测被测硬质合金锯片22的下表面，第三激光组件检测被测硬质合金锯片22的周向外侧边缘；
由于光纤激光器具有光束质量好，工作距离长，能量损失小等特点，其在空气介质中传播时，出射激光与回收激光的能量之差非常小，甚至在工作距离较短的情况下可以忽略，如本发明的检测装置；若传播路径中存在遮挡，则激光的能量将被大大削减，所以通过激组件对被测锯片进行检测，具体的本实施例的第一激光组件包括第一光纤激光器16、第一光纤激光头13和第一激光束能量检测器19，第二激光组件包括第二光纤激光器17、第二光纤激光头14和第二激光束能量检测器20，第三激光组件包括第三光纤激光器18、第三光纤激光头15和第三激光束能量检测器21，如图所示，第一光纤激光器16、第二光纤激光器17和第三光纤激光器18安装在支撑台架24下端的控制箱内，当升降旋转单元将被测硬质合金锯片22送至检测工位时，第一光纤激光头13发出的激光光线与被测硬质合金锯片22的上表面平行并紧贴被测硬质合金锯片22的上表面，第二光纤激光头14发出的激光光线与被测硬质合金锯片22的下表面平行并紧贴被测硬质合金锯片22的下表面，第三光纤激光头15发出的激光光线与被测硬质合金锯片22的侧边边缘线平行并紧贴被测硬质合金锯片22的外侧边缘，相应的，第一激光束能量检测器19、第二激光束能量检测器20和第三激光器能量检测器分别位于第一光纤激光头13、第二光纤激光头14和第三光纤激光头15的相对位置处，用以检测回收激光的光敏电流大小，并反馈给控制单元计算分析。
激光光线的工作路径紧贴锯片的上表面、下表面和刀头外侧，若被测锯片刀头的焊接角度正确无误，则激光仅通过空气介质到达激光束能量检测器，能量损耗微小；若锯片刀头的焊接角度存在异常，刀头向任意方向的偏侧，均至少影响一组激光束的传播，对应的激光束能量检测器将检测到能量被大幅削弱，经控制单元计算能量损失并对比，完成对锯片刀头焊接角度正确与否的判断。
由于锯片的检测包括上表面、下表面和侧面的检测，所以，被测硬质合金锯片22的各个侧面需要完全暴露在所述第一光纤激光头13、第二光纤激光头14和第三光纤激光头15发射的激光光线所在区域内，因此，本实施例采用升降旋转单元将锯片送至该工位处，本实施例的升降旋转单元包括升降机构和旋转机构，如图1和图2所示，升降机构包括夹具9、升降杆26和升降电机8，所述旋转机构包括旋转电机10和旋转齿轮11；
所述升降杆26的上端穿过支撑台架24的顶端，夹具9固定在升降杆26的下端，升降电机8带动升降杆26上下运动；旋转机构位于支撑台架24的顶端，旋转电机10的输出端通过第二传动轴12与旋转齿轮11建立连接，所述旋转齿轮11位于升降杆26的顶端位置处，当夹具9夹持固定被测硬质合金锯片22后，升降电机8带动升降杆26持续上升直至升降杆26的顶端触碰到旋转齿轮11时升降电机8停止工作，旋转电机10运行，旋转电机10通过第二传动轴12带动齿轮11旋转，进而使用固定在升降杆26下端的被测硬质合金锯片22高速匀速旋转。
为了进行不间断的锯片检测，本实施例的支撑台架24上安装有传送单元，传送单元位于激光检测单元下部，所述传送单元包括第一传送带4、第二传送带5、第三传送带6、传送电机1、轴联器2和第一传动轴3，所述第一传动轴3为多段传动轴，传送电机1通过第一传动轴3带动第一传送带4、第二传送带5和第三传送带6同向传动。
为了使锯片平稳匀速的传动，需要第一传送带4、第二传送带5和第三传送带6匀速传动，因此，传送单元包括调速器7，调速器7收控制单元的操作调节第一传送带4、第二传送带5和第三传送带6的传送速度。
由于锯片是片状形状，因此夹具9需要穿过锯片中间的圆孔进行夹持固定，所以在第一传送带4与第二传送带5之间设有避让间隙，当升降杆26向下运动直至穿过被测硬质合金锯片22中心的圆孔后，夹具9与所述硬质合金锯片固定连接。
为了采集被测锯片的边缘角度情况，第三光纤激光头15发射的激光光纤呈在竖直方向上，如图1所示，本实施例的第三光纤激光头15位于支撑台架24的顶端，相应的第三激光束能量检测器21需要位于第三光纤激光头15下端的相应位置处，为了不影响锯片的传动，本实施例在第二传送带5与第三传送带6之间设置容纳间隙，第三激光束能量检测器21嵌设在容纳间隙中。
本实施例的控制单元包括计算机23和控制台25，控制台25带有控制开关，内部设有控制集成主板、前置器、数据采集卡。
如图3所示，本实施例的具体测试过程如下：
在第一传送带4接入产品生产线后，被测硬质合金锯片22由第一传送带4、第二传送带5送入刀头焊接角度检测装置中，当被测硬质合金锯片22的内径孔与升降电机8的升降杆26垂直对齐时，传动电机1暂停。升降电机8控制升降杆26下降至夹具9到达与被测硬质合金锯片22内孔平齐位置时，夹具9夹持并固定住被测硬质合金锯片22，升降电机8控制升降杆26带动被测硬质合金锯片22向上运动，至升降杆26首端触碰齿轮11止，旋转电机10的动力通过第二传动轴12、齿轮11传输至升降杆26，并带动升降杆26、夹具9及被测硬质合金锯片22共同保持高速匀速旋转5s。第一光纤激光器16、第二光纤激光器17、第三光纤激光器18分别产生额定能量的激光束，激光束的光敏电流I0传输至计算机23并被记录，通过第一光纤激光头13，第二光纤激光头14，第三光纤激光头15紧贴锯片上表面、下表面、刀头外侧发射激光束，第一激光束能量检测器19、第二激光束能量检测器20、第三激光束能量检测器21分别回收对应光纤激光头所发射的激光束，并测量光敏电流I1，反馈给计算机23计算分析。计算机23采用光敏电流测算法对数据进行处理和计算，激光束遮挡面积S的增加会减小光敏电流的产生，其减小的变化量为Δi，算法如下：设硬质合金锯片22的刀头边长为a，激光束平均直径d＝2mm，焊接倾斜角度
Figure BDA0002030322300000051
激光束遮挡高度h如式(1)所示。
Figure BDA0002030322300000052
则激光束遮挡面积S表示如式(2)所示。
Figure BDA0002030322300000053
当
Figure BDA0002030322300000061
时，激光束遮挡面积S最大，0≤S≤0.27a×10-3m2，光敏电流的变化量Δi＝I0-I1，Δi如式(3)所示。
Figure BDA0002030322300000062
则
Figure BDA0002030322300000063
若
Figure BDA0002030322300000064
则计算机认定该检测面刀头焊接角度合格；反之，若
Figure BDA0002030322300000065
则计算机认定该检测面刀头焊接角度不合格，刀头存在倾斜的情况。旋转电机10暂停工作，被测硬质合金锯片22停止旋转后，直线电机8控制升降杆26下降，夹具9收缩将被测硬质合金锯片22放置到第一传送带4与第二传送带5上，传动电机1启动，被测硬质合金锯片22经由第三传送带6带离检测装置，同时下一片被测硬质合金锯片22进入检测装置。
本发明的实施例的上述描述是为了示例和说明的目的而给出的。它们并不是穷举性，也不意于将本发明限制于这些精确描述的内容，在上述教导的指引下，还可以有许多改动和变化。这些实施例被选中和描述仅是为了最好解释本发明的原理以及它们的实际应用，从而使得本领域技术人员能够更好地在各种实施例中并且使用适合于预期的特定使用的各种改动来应用本发明。因此，应当理解的是，本发明意欲覆盖在下面权利要求范围内的所有改动和等同。

Claims (1)

1.一种硬质合金锯片刀头焊接角度检测装置，包括支撑台架、被测硬质合金锯片和控制单元，其特征在于：支撑台架上设有升降旋转单元、激光检测单元和传送单元，传送单元位于激光检测单元下部，支撑台架下端安装有控制箱，传送单元将被测硬质合金锯片送至升降旋转单元工位处，升降旋转单元将被测合金硬质锯片送至激光检测单元工位处进行检测，待检测完成后，升降旋转单元还原至原工位后，通过传送单元将被测硬质合金锯片送至后续工位；
所述升降旋转单元包括升降机构和旋转机构，所述升降机构包括夹具、升降杆和升降电机，所述旋转机构包括旋转电机和旋转齿轮；所升降杆的上端穿过支撑台架的顶端，夹具固定在升降杆的下端，升降电机带动升降杆上下运动；旋转机构位于支撑台架的顶端，旋转电机的输出端通过第二传动轴与旋转齿轮建立连接，所述旋转齿轮位于升降杆的顶端位置处，当夹具夹持固定被测硬质合金锯片后，升降电机带动升降杆持续上升直至升降杆的顶端触碰到旋转齿轮时升降电机停止工作，旋转电机运行，旋转电机通过第二传动轴带动齿轮旋转，进而使固定在升降杆下端的被测硬质合金锯片高速匀速旋转；
所述激光检测单元包括第一激光组件、第二激光组件和第三激光组件，第一激光组件检测被测硬质合金锯片的上表面，第二激光组件检测被测硬质合金锯片的下表面，第三激光组件检测被测硬质合金锯片的周向外侧边缘；
所述第一激光组件包括第一光纤激光器、第一光纤激光头和第一激光束能量检测器，第二激光组件包括第二光纤激光器、第二光纤激光头和第二激光束能量检测器，第三激光组件包括第三光纤激光器、第三光纤激光头和第三激光束能量检测器，当升降旋转单元将被测硬质合金锯片送至检测工位时，第一光纤激光头发出的激光光线与被测硬质合金锯片的上表面平行并紧贴被测硬质合金锯片的上表面，第二光纤激光头发出的激光光线与被测硬质合金锯片的下表面平行并紧贴被测硬质合金锯片的下表面，第三光纤激光头发出的激光光线与被测硬质合金锯片的侧边边缘线平行并紧贴被测硬质合金锯片的周向外侧边缘，第一激光束能量检测器、第二激光束能量检测器和第三激光器能量检测器分别位于第一光纤激光头、第二光纤激光头和第三光纤激光头的相对位置处，用以检测回收的激光光束的光敏电流大小，并反馈给控制单元计算分析；
所述被测硬质合金锯片的焊接角度
Figure DEST_PATH_IMAGE001
根据下式获取：
Figure 142385DEST_PATH_IMAGE002
其中，α为硬质合金锯片的刀头边长，I 0为激光头发出的激光束的光敏电流，I 1为回收的激光头所发射的激光束的光敏电流，若焊接角度
Figure 6436DEST_PATH_IMAGE001
≤π/18时，认定检测面刀头焊接角度合格；反之，若焊接角度
Figure 663551DEST_PATH_IMAGE001
＞π/18时，认定检测面刀头焊接角度不合格；
所述传送单元包括第一传送带、第二传送带和第三传送带，第一传送带与第二传送带之间设有避让间隙，所述第二传送带与第三传送带之间设有容纳间隙，所述第三激光束能量检测器嵌设在容纳间隙中，第三光纤激光头位于支撑台架的顶端。
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