CN110702345A - 一种多功能测试弹簧探针性能的自动检测设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种多功能测试弹簧探针性能的自动检测设备，包括工作台及在工作台上安装的：转盘模组，用于将放置的弹簧探针以自转方式将弹簧探针转动至待检测位置；弹力测试模组，通过弹性按压的方式对弹簧探针进行弹力测试；阻抗测试模组，用于测试弹簧探针的阻值；外观检测模组，用于检测弹簧探针的外观缺陷；剔除模组，用于将所述弹力测试模组、所述阻抗测试模组和所述外观检测模组标记为次品的弹簧探针剔除。本发明将多项自动化检测功能集成在一台设备上，各个功能模组并行作业，同时实现多个弹簧探针的功能检测，从而节约了人工，并提高了检测效率和检出结果的准确率。整体设备节省空间，操作和维护方便，经济性好，效率高。

Description

一种多功能测试弹簧探针性能的自动检测设备

技术领域

本发明涉及产品性能检测领域，特别是涉及一种全方面多功能测试弹簧探针性能的自动检测设备。

背景技术

弹簧探针是一种精密连接器，其结构一般由针头、弹簧和针管三部分构成，工作时，针头受元器件挤压，压缩弹簧，轴向移动，传输电信号，广泛应用于3C、汽车、电器、医疗、航空航天等电子产品中。

弹簧探针的性能测试包括机械性能和电气性能的测试，主要分为弹力测试和动态阻抗检测两项检测内容。现有的检测方式一般采用人工检测，通过人工按压和抽检的方式进行弹力测试和动态阻抗检测，这种方式的检测效率低，检测人员受主观性因素干扰，会影响检测结果。

也有些厂家使用自动化检测设备，但是目前的自动化检测设备检测功能较单一，一次只能对弹簧探针的某一种性能进行测试，此外，这种检测设备每次只测量一个弹簧探针，实现全面检测则需要多台检测设备或进行多次检测，检测成本高且效率低。

此外，由于不同的产品和应用环境有不同的应用需求，弹簧探针的种类繁多，各产品之间存在较大的多样性和差异性，对于检测设备来说也需要较高的兼容性，这也是影响现有检测设备使用效率的一个原因。

发明内容

本发明的目的是要提供一种全方面多功能测试弹簧探针性能的自动检测设备。

特别地，本发明提供了一种多功能测试弹簧探针性能的自动检测设备，包括作为安装基座的工作台，在所述工作台上安装有：

转盘模组，用于放置待检测的弹簧探针，并在水平方向上以自转方式将弹簧探针转动至待检测位置；

弹力测试模组，通过弹性按压的方式对放置在所述转盘模组上的弹簧探针进行弹力测试；

阻抗测试模组，用于测试放置在所述转盘模组上的弹簧探针的阻值；

外观检测模组，用于检测放置在所述转盘模组上的弹簧探针的外观缺陷；

剔除模组，用于将所述弹力测试模组、所述阻抗测试模组和所述外观检测模组标记为次品的弹簧探针剔除。

在本发明的一个实施方式中，所述转盘模组包括可转动安装在所述工作台上的圆形转盘，为所述转盘提供圆周转动动力的电机，分别与所述电机和所述转盘连接以控制所述转盘转动角度的凸轮分割器，以及安装在所述转盘上表面用于固定弹簧探针的治具。

在本发明的一个实施方式中，所述治具在所述转盘的上表面均匀分布。

在本发明的一个实施方式中，所述弹力测试模组包括与所述工作台固定的底座，按压弹簧探针的压力测头和反应压力测头压力值的压力传感器，读取压力传感器测量值的数据采集器，以及安装在底座上使压力测头在XYZ方向上自由移动的三维移动模组。

在本发明的一个实施方式中，所述压力测头通过滑动模组与所述三维移动模组连接，所述滑动模组包括与所述三维移动模组连接的固定板，在所述固定板上设置有垂直于所述工作台的滑道，所述压力测头通过滑块安装在所述滑道上，在所述滑道的一侧安装有缓冲装置，所述缓冲装置包括与所述固定板连接的上夹块，与滑块连接的下夹块，固定在下夹块上且穿过上夹块的固定柱，以及套在上夹块与下夹块之间固定柱上的弹簧。

在本发明的一个实施方式中，所述阻抗测试模组包括与所述工作台固定的底座，由上方向下接触弹簧探针的阻抗测头，由下方向上接触治具的测试探针，通过正负极分别与阻抗测头和测试探针连接的电阻检测仪，以及控制阻抗测头在XYZ方向上自由移动的三维移动模组和控制测试探针升降的升降模组。

在本发明的一个实施方式中，所述外观检测模组包括用于拍摄弹簧探针图像的摄像装置，接收摄像装置的图像并进行比对的比对器，提供亮度的光源，以及控制摄像装置在XY方向上自由移动的水平移动模组。

在本发明的一个实施方式中，所述光源通过垂直于治具的滑轨与所述水平移动模组连接，以实现在垂直方向上的位置调节。

在本发明的一个实施方式中，所述剔除模组包括用于夹取指定弹簧探针的夹具，分别接收所述数据采集器、所述电阻检测仪和所述比对器信息以控制夹具工作的次品识别程序，以及控制夹具在XY方向上移动的水平移动模组。

在本发明的一个实施方式中，所述三维移动模组包括平行固定在所述底板上的X直线导轨和X直线模组，驱动X直线模组水平移动的X电机，安装在X直线模组上的Y滑轨板，安装在Y滑轨板上的Y直线模组，驱动Y直线模组相对Y滑轨板水平移动的Y电机，固定在Y直线模组上的Z滑轨板，安装在Z滑轨板上的Z直线模组，安装在Z直线模组上的设备安装座，以及驱动Z直线模组相对Z滑轨板垂直移动的Z电机。

本发明将多项自动化检测功能集成在一台设备上，各个功能模组并行作业，同时实现多个弹簧探针的功能检测，从而节约了人工，并提高了检测效率和检出结果的准确率。整体设备节省空间，操作和维护方便，经济性好，效率高。

附图说明

图1是本发明一个实施方式的自动检测设备结构示意图；

图2是本发明一个实施方式的转盘模组结构示意图；

图3是本发明一个实施方式中的弹力测试模组结构示意图；

图4是本发明一个实施方式中的阻抗测试模组结构示意图；

图5是本发明一个实施方式中的测试探针升降结构示意图；

图6是本发明一个实施方式中的外观检测模组结构示意图；

图7是本发明一个实施方式中的剔除模组结构示意图；

图8是本发明一个实施方式中的三维移动模组结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明的一个实施方式公开一种多功能测试弹簧探针性能的自动检测设备，通过流水线的方式实现弹簧探针的多种功能检测，其具体包括作为安装基座的工作台，和安装在工作台上的用于将待检测的弹簧探针转动到指定检测设备处的转盘模组，测试弹簧探针弹性的弹力测试模组，测试弹簧探针阻值的阻抗测试模组，检测弹簧探针外观缺陷的外观检测模组，以及根据前述检测设备的检测结果将次品弹簧探针剔除的剔除模组。

工作台采用箱柜形状，上表面作为安装各检测设备的空间，内部用于安装附属部件，如风扇、空气过滤器、控制整体检测过程的工控机等。

转盘模组活动安装在工作台上，作为摆放待检测弹簧探针的场所，同时能够控制摆放后的弹簧探针的转动位置，使待检测的或已检测过的弹簧探针能够移动至指定检测设备处。因此转盘模组采用水平自转的方式转动，而各检测设备则位于转盘模组圆周的设定位置处。

弹力测试模组通过弹性按压的方式对转动至检测位置的弹簧探针弹性进行测试。

阻抗测试模组用于测试转动至其检测位置处的弹簧探针的阻值。

外观检测模组用于检测转动至其检测位置处的弹簧探针的外观缺陷。

剔除模组将弹力测试模组、阻抗测试模组和外观检测模组标记为次品的弹簧探针剔除。

在上述检测过程中，弹力测试模组、阻抗测试模组和外观检测模组的检测顺序可以根据需要任意调整。同时检测的弹簧探针数量也可以根据需要调整。弹力测试模组、阻抗测试模组和外观检测模组可以采用任意现有的检测设备，然后通过本实施方式组合后并控制其各自实现检测工作。

检测过程如下：首先将待检测的弹簧探针放置在转盘模组的指定位置处，然后控制转盘模组转动，以将第一批放置的弹簧探针转动至第一个检测设备处，如弹力测试模组，在第一个检测设备检测第一批弹簧探针时，继续在新位置处放置待检测的第二批弹簧探针，当第一个检测设备检测完成且第二批弹簧探针放置完毕，转盘模组继续转动，以将第一批弹簧探针转动至第二个检测设备处，如阻抗测试模组，同时，第二批弹簧探针转动至第一个检测设备处，然后在新位置处继续放置第三批弹簧探针；继续上述过程，直至第一批弹簧探针在剔除模组的动作下，将次品弹簧探针剔除，取下良品弹簧探针，然后更换新的待检测的弹簧探针。

在上述检测过程中，各检测设备仅检测自身具备的检测功能，无论良品和次品，最终由工控机对每个检测设备的信息进行分析并确定次品弹簧探针的位置，控制剔除模组将其剔除。

本实施方式将多项自动化检测功能集成在一台设备上，各个功能模组并行作业，能够同时实现多个弹簧探针不同功能的检测，而且弹力和阻抗检测模组可以分别检测多个探针的弹力和阻抗性能。从而节约了人工，并提高了检测效率和检出结果的准确率。整体设备节省空间，操作和维护方便，经济性好，效率高。

需要说明的是，本实施方式是以安装了所有测试设备在内的一个公开说明，但在其它的实施例中，可以在弹力测试模组、阻抗测试模组、外观检测模组和剔除模组中进行任意组合安装。

如图2所示，在本发明的一个实施方式中，转盘模组2可以包括可水平转动安装在工作台1上表面的圆形转盘21，转盘21可采用钢质材料并通过轴承22安装在工作台1上，为转盘21提供圆周转动动力的电机23，分别与电机23和转盘21连接以控制转盘21转动角度的凸轮分割器24，以及安装在转盘21上表面用于固定弹簧探针的治具25。

电机23可以采用直驱或间驱的方式驱动凸轮分割器24转动，本实施方式是通过由皮带232连接的两个驱动轮231分别连接电机23的输出轴和凸轮分割器24。电机23可以设置在工作台1下方的箱柜内。为减轻转盘21的重量，可以在转盘21上切出对称的多个孔洞210。

治具25作为限制并固定弹簧探针的工具，可以设置多个工位来分别安装弹簧探针。治具25可以根据检测速度设置多个，并在转盘21的上表面均匀分布，本实施方式设置的治具25数量为五个。

转盘21在电机23的带动下定时转动，而凸轮分割器24能够将转盘21的每次转动分别限制在一个指定检测位置处，而每个治具25则分别对应一个检测位置，当前的检测动作完成后，再控制电机23驱动转盘21继续转动至下一个检测位置。

如图3所示，在本发明的一个实施方式中，弹力测试模组3可以包括一个能够同时按压一排待测试弹簧探针的压力测头31，在每个压力测头31处分别安装有反应压力大小的压力传感器32，各压力传感器32分别与数据采集器连接。

压力测头31由治具25的上方垂直向下对治具25上的弹簧探针进行按压，按压位置和按压数量可以根据需要进行调整，如本实施方式是按排对治具25上排列的弹簧探针进行按压测试，压力传感器32测量出相应弹簧探针反馈的压力值，然后传送给数据采集器，数据采集器根据反馈的压力值大小确定所有弹簧探针的压力值是否符合预定范围，并对超出预定范围外的压力值对应的弹簧探针的位置进行标记，然后发送至工控机(也可以直接由工控机进行压力判断)。

压力测头31在测试过程中需要在空中进行XYZ方向上的移动，因此压力测头31可通过一个能够在XYZ方向上自由移动的三维移动模组33安装在工作台1上，三维移动模组33的底部通过底座34与工作台固定，三维移动模组33可以采用现有技术中能够实现水平移动和垂直移动的三维移动台。

进一步地，为避免压力测头31硬性按压弹簧探针，压力测头31可以通过滑动模组35与三维移动模组33连接，该滑动模组35包括一块与三维移动模组33连接的固定板351，在固定板351上设置有垂直于工作台1的滑道352，压力测头31通过滑块353安装在滑道352上，在滑道352的一侧安装有缓冲装置36，该缓冲装置36包括与固定板351连接的上夹块361，与滑块352连接的下夹块362，和固定在下夹块361上且穿过上夹块362的固定柱363，在上夹块361与下夹块362之间的固定柱363上套有弹簧(图中未示出)。

当压力测头31在三维移动模组33的带动下由上方向下按压弹簧探针时，会被弹簧探针弹性顶起并沿滑道352上升，此时，上升的下夹块362会向上夹块361方向挤压弹簧，上夹块361通过弹簧防止压力测头31脱离与弹簧探针的接触，同时能够始终对弹簧探针保持一个弹性压力，避免硬性按压弹簧探针。

压力测头31和压力传感器32的安装位置，可以通过相应的安装结构进行调整，如高度，连接距离等。此外，弹簧还可以为压力测头31下行时触碰到其它物体而提供缓冲。

如图4所示，在本发明的一个实施方式中，阻抗测试模组4可以包括一块与工作台1固定的底座41，在底座41上安装一个能够在XYZ方向上自由移动的三维移动模组42，在三维移动模组42上安装由上方向下接触弹簧探针的阻抗测头43，同时在工作台1的下方，安装一个由下方向上穿过工作台1、底座41后与治具25接触的测试探针44，阻抗测头43和测试探针44分别连接一台电阻检测仪的正负极。

本实施方式中的三维移动模组42可以是现有技术中的三维移动台。阻抗测头43有多个，在阻抗测头43的外部设置有阻抗绝缘棒431，两者通过螺丝固定。

测试时，阻抗测头43在三维移动模组42的带动下下行与弹簧探针的上端接触，并通过电阻检测仪的正极将信号传递给电阻检测仪；测试探针44在升降模组45的带动下上行与治具25接触，测试过程中的弹簧探针的底端是与治具25接触并导通的，测试探针44通过电阻检测仪的负极将信号传递给电阻检测仪。电阻检测仪根据接收的信号确定具体位置处的弹簧探针的阻值，然后发送给工控机判断是否符合标准。

本实施方式中的阻抗测头43与三维移动模组42的安装，可采用前述实施方式中说明的滑动模组35和缓冲装置36，以避免阻抗测头43硬性按压弹簧探针。而测试探针44本身具备弹性，与治具25为弹性接触。阻抗测头43可以同时实现多个弹簧探针的电阻测量，并能够根据具体需求设置阻抗测头43的个数，并调整相应结构。

升降模组45可以采用现有技术中能够实现垂直(直线)升降的驱动结构，如图5所示，以下给出一个升降模组45的示例：

由一块固定板451与工作台1或底板41固定，在固定板451上设置有垂直于治具25的滑道452，气缸453通过滑道452与固定板451连接，在气缸453靠近治具25的一端安装测试探针44。当气缸453工作时，即可沿滑道452上下移动，从而带动测试探针44与治具25接触。

如图6所示，在本发明的一个实施方式中，外观检测模组5可以包括用于拍摄弹簧探针图像的摄像装置51，和接收摄像装置51的图像并进行比对的比对器，提供亮度的光源52，以及控制摄像装置51在XY方向上自由移动的水平移动模组53。

在检测时，摄像装置51可以同时获取治具25上所有或指定数量的弹簧探针的图像，然后由比对器将获取的图像与存储的标准图像进行对比，从而确定治具25上的弹簧探针外观是否有缺陷。其中，每次对弹簧探针的拍摄对比，可以由操作人员根据预定要求调整比对器中的样张范本及拍摄装置51的拍摄参数，实现对指定数量或指定位置处的弹簧探针识别。

本实施方式中的比对器可以是独立设置的PC机或工控机，通过数据线与摄像装置51连接，通过内部安装的软件，以相应的图像算法确定当前拍摄照片与样张之间是否有区别。摄像装置51是相机和镜头，可以通过相应的夹持结构安装在水平移动模组53上，以方便安装和调节安装高度，同时可设置相应的标尺以便精确调整，如千分尺511。比对器是能够存储标准弹簧探针图像的存储装置，并同时安装有图像对比程序，具体可以采用独立装置与摄像装置连接，也可以直接以工控机作为比对器。

光源52独立安装在摄像装置51一侧，为方便调节光源52，光源52可以通过垂直于治具25的滑轨521与水平移动模组53连接，以在垂直方向上对高度进行自由调节。

水平移动模组53通过底板54固定在工作台1上，相对三维移动模组33、42在功能上少了垂直移动功能，同样可以采用现有技术中的水平移动台。

如图7所示，在本发明的一个实施方式中，剔除模组6可以包括用于夹取指定弹簧探针的夹具61，分别接收数据采集器、电阻检测仪和比对器信息或直接接收工控机信号以控制夹具61工作的次品识别程序，以及控制夹具61在XY方向上移动的水平移动模组62。

次品识别程序可以控制手指气缸611的定位，能够根据接收的信息查找指定位置处的弹簧探针，并控制手指气缸611将其取出。水平移动模组62通过底板63固定在工作台1上，相对三维移动模组33、42在功能上少了垂直移动功能，同样可以采用现有技术中的水平移动台。

当经过前述检测设备检测后的治具25移动至剔除模组6处时，次品识别程序即根据前述检测设备的检测信息确定不符合预定标准的弹簧探针位置，然后控制手指气缸611将其一一夹出，放置在一侧的次品收集处，剩下的良品则由人工或机器收集至良品收集处，完成一次测试循环。

如图8所示，在本发明的一个实施方式中，以三维移动模组33为例，公开一种三维移动模组结构，其包括平行固定在底板34上的X直线导轨331和X直线模组332，驱动X直线模组332水平移动的X电机333，安装在X直线模组332上的Y滑轨板334，安装在Y滑轨板334上的Y直线模组335，驱动Y直线模组335相对Y滑轨板334水平移动的Y电机336，固定在Y直线模组335上的Z滑轨板337，安装在Z滑轨板337上的Z直线模组338，安装在Z直线模组338上的设备安装座37，以及驱动Z直线模组338相对Z滑轨板337垂直移动的Z电机339。

其中，X直线模组332、Y直线模组335和Z直线模组338能够在相应电机的驱动下，根据安装位置实现一个方向的来回移动，三者配合即可使安装在设备安装座37上的相应检测设备在空间上实现三维任意位置处的定位。具体的各直线模组之间可以通过相应的固定板、加强筋一类结构进行固定位置调整和增加固定强度。

在前述说明的水平移动模组结构与三维移动模组的结构和工作方式相同，仅是少了Z直线模组338、Z滑轨板337。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

Claims (10)

1.一种多功能测试弹簧探针性能的自动检测设备，包括作为安装基座的工作台，其特征在于，在所述工作台上安装有：

转盘模组，用于放置待检测的弹簧探针，并在水平方向上以自转方式将弹簧探针转动至待检测位置；

弹力测试模组，通过弹性按压的方式对放置在所述转盘模组上的弹簧探针进行弹力测试；

阻抗测试模组，用于测试放置在所述转盘模组上的弹簧探针的阻值；

外观检测模组，用于检测放置在所述转盘模组上的弹簧探针的外观缺陷；

剔除模组，用于将所述弹力测试模组、所述阻抗测试模组和所述外观检测模组标记为次品的弹簧探针剔除。

2.根据权利要求1所述的自动检测设备，其特征在于，

所述转盘模组包括可转动安装在所述工作台上的圆形转盘，为所述转盘提供圆周转动动力的电机，分别与所述电机和所述转盘连接以控制所述转盘转动角度的凸轮分割器，以及安装在所述转盘上表面用于固定弹簧探针的治具。

3.根据权利要求2所述的自动检测设备，其特征在于，

所述治具在所述转盘的上表面均匀分布。

4.根据权利要求1所述的自动检测设备，其特征在于，

所述弹力测试模组包括与所述工作台固定的底座，按压弹簧探针的压力测头和反应压力测头压力值的压力传感器，读取压力传感器测量值的数据采集器，以及安装在底座上使压力测头在XYZ方向上自由移动的三维移动模组。

5.根据权利要求4所述的自动检测设备，其特征在于，

所述压力测头通过滑动模组与所述三维移动模组连接，所述滑动模组包括与所述三维移动模组连接的固定板，在所述固定板上设置有垂直于所述工作台的滑道，所述压力测头通过滑块安装在所述滑道上，在所述滑道的一侧安装有缓冲装置，所述缓冲装置包括与所述固定板连接的上夹块，与滑块连接的下夹块，固定在下夹块上且穿过上夹块的固定柱，以及套在上夹块与下夹块之间固定柱上的弹簧。

6.根据权利要求1所述的自动检测设备，其特征在于，

所述阻抗测试模组包括与所述工作台固定的底座，由上方向下接触弹簧探针的阻抗测头，由下方向上接触治具的测试探针，通过正负极分别与阻抗测头和测试探针连接的电阻检测仪，以及控制阻抗测头在XYZ方向上自由移动的三维移动模组和控制测试探针升降的升降模组。

7.根据权利要求1所述的自动检测设备，其特征在于，

所述外观检测模组包括用于拍摄弹簧探针图像的摄像装置，接收摄像装置的图像并进行比对的比对器，提供亮度的光源，以及控制摄像装置在XY方向上自由移动的水平移动模组。

8.根据权利要求7所述的自动检测设备，其特征在于，

所述光源通过垂直于治具的滑轨与所述水平移动模组连接，以实现在垂直方向上的位置调节。

9.根据权利要求1所述的自动检测设备，其特征在于，

所述剔除模组包括用于夹取指定弹簧探针的夹具，分别接收所述数据采集器、所述电阻检测仪和所述比对器信息以控制夹具工作的次品识别程序，以及控制夹具在XY方向上移动的水平移动模组。

10.根据权利要求4、6任一所述的自动检测设备，其特征在于，

所述三维移动模组包括平行固定在所述底板上的X直线导轨和X直线模组，驱动X直线模组水平移动的X电机，安装在X直线模组上的Y滑轨板，安装在Y滑轨板上的Y直线模组，驱动Y直线模组相对Y滑轨板水平移动的Y电机，固定在Y直线模组上的Z滑轨板，安装在Z滑轨板上的Z直线模组，安装在Z直线模组上的设备安装座，以及驱动Z直线模组相对Z滑轨板垂直移动的Z电机。

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