CN113418458B - 一种压电片尺寸测量装置及其测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种压电片尺寸测量装置及其测量方法，测量平台上端面设载片测试台，载片测试台与水平面间设有倾斜夹角，载片测试台端面外侧设第一和第二激光位移传感，第一激光位移传感和第二激光位移传感通过相互对射以测量设置于两激光位移传感间的压电片的直径尺寸；载片测试台上方处设第三激光位移传感，第三激光位移传感通过发射激光并照射于载片测试台端面上以测量设置于第三激光位移传感和载片测试台端面间的压电片的厚度尺寸；通过直径测量结果，计算两个或多个直径的数值偏离范围，作为压电片的圆度；使得同一测量装置能同时完成压电片的直径、圆度和厚度测量，无需反复拆装，降低测量所耗时间，提高了压电片测量的效率。

Description

一种压电片尺寸测量装置及其测量方法

技术领域

本发明涉及一种压电片测量技术，尤其是涉及一种使用于换能器中薄片式压电片的压电片尺寸测量装置。

背景技术

换能器是一种能够将声波振动与电信号相互转化的能量转换器件，被广泛应用于工业、国防等不同行业领域中。超声流量计是利用超声波在流动介质中传播速度等于被测介质的平均流速与声波在静止介质中速度的矢量和的原理进行测量的流量计，具有对流场干扰小、测量精度高和抗干扰性强等优点。换能器是超声流量计中的关键部件，主要用于发射和接收超声波。而换能器中实现电信号和声波信号转换的关键器件则是压电片，由于压电片是通过振动产生和接受声波信号的，因此其尺寸对其信号转换质量有着重要性影响。为了保证超声流量计的测量精度，就需要确保其使用的压电片的尺寸精确。

换能器中常见的压电片是圆形薄片式的压电片，影响压电片信号转换质量的尺寸主要是其直径、厚度以及圆度。为了保证换能器的尺寸合格、工作性能稳定，希望对每一个用于制造换能器的压电片进行尺寸检测；而为了提高换能器的产率，则希望提高压电片的尺寸测量效率；另外，由于压电片是偏平形状，本身较易受弯折变形，因而希望在尺寸测量过程中避免压电片受到冲击和碰撞。

发明内容

本发明为解决现有使用于超声流量计中换能器的压电片存在着需要确保其使用压电片的尺寸精确度高，且在对其尺寸检测过程中较容易受到冲击或碰撞而发生弯折变形等缺陷问题等现状而提供的一种可以提高压电片的检测精度、提高检测效率，降低或避免压电片受到冲击和碰撞损坏的压电片尺寸测量装置。

本发明为解决上述技术问题所采用的具体技术方案为：一种压电片尺寸测量装置，包括测量平台，其特征在于：测量平台上端面固定设有载片测试台，载片测试台与水平面间设有倾斜夹角，载片测试台端面外沿设有用于对压电片实现支撑和限位的侧边凸缘部，载片测试台的端面外侧位置处设有第一激光位移传感和第二激光位移传感，第一激光位移传感和第二激光位移传感通过相互对射以测量设置于两激光位移传感间的压电片的直径尺寸；载片测试台上方处设有第三激光位移传感，第三激光位移传感的激光发射端面与载片测试台端面保持平行，第三激光位移传感通过发射激光并照射于载片测试台端面上以测量设置于第三激光位移传感和载片测试台端面间的压电片的厚度尺寸。同一测量装置中能够同时完成压电片尺寸测量中的直径测量和厚度测量，无需经过反复多次安装拆卸检测，降低了测量所耗时间，提高了压电片测量的效率。

作为优选，所述的压电片尺寸测量装置还包括设置于载片测试台旁侧位置处的进料机构，进料机构包括第一机械臂，第一机械臂设置在载片测试台旁侧位置处且固定安装连接在测量平台上，第一机械臂上设有用于吸附压电片的第一吸嘴。通过吸嘴吸附的形式用于测量过程中压电片于不同部件中的转移，压电片所受到冲击和碰撞较小。提高对压电片的吸取及转移安全防护性，降低压电片检测过程中的冲击损坏和碰撞损坏。

作为优选，所述的压电片尺寸测量装置还包括设置于载片测试台旁侧并与进料机构所相对的另一旁侧位置处的出料机构，出料机构包括第二机械臂，第二机械臂设置在载片测试台与进料机构相对的另一旁侧位置处且固定安装连接在测量平台上，第二机械臂上设有用于吸附压电片的第二吸嘴。通过吸嘴吸附的形式用于测量过程中压电片于不同部件中的转移，压电片所受到冲击和碰撞较小。提高对压电片的吸取及转移安全防护性，降低压电片检测过程中的冲击损坏和碰撞损坏。

作为优选，所述第一吸嘴上设有两处吸嘴小孔，两处吸嘴小孔分别位于第一吸嘴上的两侧不同位置处，第一吸嘴通过吸嘴小孔相连有旋转机构，所述的旋转机构包括固定安装连接在斜平台上的舵机，舵机轴端处固定安装连接设有一叶板，叶板两侧分别连有闸线；闸线包括外壳线和内芯线两部分，叶板两侧通过内芯线实现与第一吸嘴两侧的吸嘴小孔分别相连。第一吸嘴吸附有压电片时，通过舵机转动控制压电片旋转，用于改变压电片尺寸检测过程中作用于压电片上的测量点位，可以提高压电片的尺寸检测精度。

作为优选，所述的进料机构还包括进料筒，进料筒设置于第一吸嘴下方位置处且插入安装在测量平台上，进料筒内部设有贯穿上下两侧端面的进料筒筒腔，进料筒筒腔底部固定安装有第一推杆筒，第一推杆筒中的第一推杆由第一推杆筒推出并进入进料筒中。通过将压电片从进料筒内推出，使得第一吸嘴无需伸入进料筒内部即可将压电片吸附取出。

作为优选，所述的出料机构还包括出料筒和废料筒，出料筒和废料筒均位于第二吸嘴以第二机械臂轴端为中心所绕成的圆周线下方位置处且安装在测量平台上，出料筒内部设有贯穿上下两侧端面的出料筒筒腔，出料筒筒腔底部固定安装有第二推杆筒，第二推杆筒中的第二推杆由第二推杆筒推出并进入出料筒中，减小了压电片于出料筒筒腔中因较长距离下落而对压电片产生的碰撞，有效避免压电片因碰撞而出现的损坏。

作为优选，所述的载片测试台呈三角形形状，倾斜设置的载片测试台的底部为三角形形状中的任意一尖角端。使得压电片与设置于载片测试台端面外沿处的侧边凸缘部相抵接而停止移动时，与压电片所相抵接的侧边凸缘部为尖角端的两侧边，实现压电片于载片测试台端面上的自动定位，提高压电片的尺寸测量效率。

作为优选，所述的载片测试台与水平面相互之间的倾斜夹角为30～45°。使得压电片能受自身重力驱动而于倾斜设置的载片测试台端面上移动，实现压电片的自动定位，提高压电片的尺寸测量效率。

作为优选，所述的测量平台与水平面之间的倾斜夹角等于载片测试台与水平面之间的倾斜夹角。使得载片测试台与测量平台间的方位配置关系始终保持相对固定状态，通过改变测量平台与水平面之间的倾斜夹角即可调整载片测试台与水平面之间的倾斜夹角，提高尺寸测量装置中所需部件安装和调整的便捷性。

本发明申请的另一个发明目的在于提供一种压电片尺寸测量方法，其特征在于：包括如下测量执行步骤

A1.上述技术方案之一所述的进料机构中的第一机械臂将位于进料筒中最上层的压电片吸附取出；

A2.进料机构中的上述技术方案之一所述的第一机械臂带动第一吸嘴及上述第A1步骤吸附取出的压电片以边旋转边向下移动的方式向载片测试台所处位置处移动；

A3.当压电片位于上述技术方案之一所述的载片测试台上目标位置附近时，第一吸嘴停止吸气，压电片向下落入载片测试台中；

A4.压电片受自身重力驱动而于倾斜设置的载片测试台端面上移动且与设置于载片测试台端面外沿处的侧边凸缘部相抵接后停止移动，此时两侧边凸缘部间处的空隙与压电片中心保持正对；

A5.执行对压电片的直径测量：将正对空隙处的上述技术方案之一所述的第一激光位移传感和第二激光位移传感分别朝向压电片所处位置处后发射激光，激光射于压电片侧边处反射并由原激光位移传感接收，此时，经第一激光位移传感所测得的距离可设为L2，经第二激光位移传感所测得的距离可设为L3，通过获取两处激光位移传感间的间距距离L1并减去经由第一激光位移传感和第二激光位移传感所分别测得的距离L2和L3，由此能够获取此次测量中所测得的压电片的直径测量尺寸；

A6.执行对压电片的厚度测量：将设置于载片测试台上方位置处的上述技术方案之一所述的第三激光位移传感朝向压电片所处位置处发射激光，激光射于压电片上侧端面上反射并由原激光位移传感接收，此时，第三激光位移传感所测得的距离可设为T2,通过获取第三激光位移传感至载片测试台端面间的间距距离T1并减去经由压电片反射而测得的距离T2，由此能够获取此次测量中所测得的压电片的厚度测量尺寸；

A7.执行对压电片的圆度测量：重复执行步骤A5一次或多次，与步骤A5一起获得两个或多个直径测量结果，计算两个或多个直径的数值偏离范围，作为压电片的圆度。

注：上述第A5步骤的直径测量步骤和第A6步骤的厚度测量执行步骤，可根据实际测量需求自由任意确定先后测量执行顺序，并非必须严格按上述步骤顺序执行。

本发明的有益效果是：可以提高压电片的检测精度、提高检测效率，降低或避免压电片受到冲击和碰撞损坏。

(1)本发明于同一测量装置中能够同时完成压电片尺寸测量中的直径测量、圆度测量和厚度测量，降低了测量所耗时间，提高了压电片测量的效率。

(2)本发明通过倾斜载片测试台，并在载片测试台端面外沿设有侧边凸缘部，使得压电片在进行尺寸测量过程中，通过压电片自身重力，驱动压电片在载片测试台中自动完成定位，提高压电片的尺寸测量效率。

(3)本发明采用吸嘴吸附的形式用于测量过程中压电片于不同部件中的转移，压电片所受到冲击和碰撞较小。

(4)本发明中的圆度测量，计算两个或多个直径的数值偏离范围作为压电片的圆度，通过上述流程形式能够简便高效的衡量压电片圆的程度。

(5)本发明中的进料筒和出料筒中均通过内置可伸缩推杆的形式以实现压电片的进出，装置结构简便高效，且能够避免压电片直接从筒顶落至筒底，减小压电片所受到冲击和碰撞。

附图说明：

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的详细说明。

图1是本发明压电片尺寸测量装置的结构示意图。

图2是本发明压电片尺寸测量装置的测量原理结构简易示意图。

图3是图1中A处和B处的放大结构示意图。

图4是图2中2a的放大结构示意图。

图5是本发明压电片尺寸测量装置中进料筒处进料结构装配示意图。

图6是本发明压电片尺寸测量装置中出料筒处出料结构装配示意图。

图7是本发明压电片尺寸测量装置多种参数测量示意图。

图8是本发明压电片尺寸测量装置测量过程中的压电片测量初始简易示意图。

图9是本发明压电片尺寸测量装置测量过程中的压电片从进料机构转移至载片测试过程简易示意图。

图10是本发明压电片尺寸测量装置测量过程中的压电片于载片测试台上自动定位过程简易示意图。

图11是本发明压电片尺寸测量装置测量过程中的压电片测试台转移至出料机构过程简易示意图。

具体实施方式

实施例1：

图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10、图11所示的实施例中，一种压电片尺寸测量装置，包括测量平台1，测量平台1上端面固定设有载片测试台25，载片测试台25与水平面间设有倾斜夹角，载片测试台25设于测量平台1上端面正中心处，载片测试台25端面外沿设有用于对压电片实现支撑和限位的侧边凸缘部26，载片测试台25的端面外侧位置处设有第一激光位移传感4和第二激光位移传感8，第一激光位移传感4和第二激光位移传感8通过相互对射以测量设置于两激光位移传感间的压电片的直径尺寸；两处激光位移传感分别通过第一固定夹具3和第二固定夹具7固定安装在测量平台1上，载片测试台25上方处设有第三激光位移传感11，第三激光位移传感11的激光发射端面与载片测试台25端面保持平行，第三激光位移传感11通过发射激光并照射于载片测试台25端面上以测量设置于第三激光位移传感11和载片测试台25端面间的压电片的厚度尺寸，第三激光位移传感11通过第三固定夹具10固定安装在测量平台1上，载片测试台25两旁侧位置处分别设有进料机构和出料机构。测量平台1底部安装有用于支撑测量平台1的支撑座2。

进料机构包括第一机械臂6，第一机械臂6设置在载片测试台25旁侧位置处且固定安装连接在测量平台1上，第一机械臂6上设有用于吸附压电片的第一吸嘴9，通过吸嘴吸附的形式用于测量过程中压电片于不同部件中的转移，压电片所受到冲击和碰撞较小，第一吸嘴9上设有两处吸嘴小孔40，两处吸嘴小孔40分别位于第一吸嘴9上的两侧不同位置处，第一吸嘴9通过吸嘴小孔40相连有旋转机构。出料机构包括第二机械臂16，第二机械臂16设置在载片测试台25与进料机构相对的另一旁侧位置处且固定安装连接在测量平台1上，第二机械臂16上设有用于吸附压电片的第二吸嘴19，通过吸嘴吸附的形式用于测量过程中压电片于不同部件中的转移，压电片所受到冲击和碰撞较小。旋转机构包括固定安装连接在斜平台1上的舵机29，舵机29轴端处固定安装连接设有一叶板21，叶板21两侧分别安装连接有闸线13；闸线13包括外壳线13a和内芯线13b两部分，叶板21两侧通过内芯线13b实现与第一吸嘴9两侧的吸嘴小孔40分别相连。载片测试台25呈三角形形状，倾斜设置的载片测试台25其底部可以为三角形形状中的任意一尖角端，载片测试台25与水平面相互之间的倾斜夹角为35°或40°，当然载片测试台25与水平面相互之间的倾斜夹角也可以为30～45°之间的夹角值。测量平台1与水平面之间的倾斜夹角等于载片测试台25与水平面之间的倾斜夹角。

进一步的，进料机构还包括进料筒5，进料筒5安装设置于第一吸嘴9下方位置处且插入安装在测量平台1上，进料筒5内部设有贯穿上下两侧端面的进料筒筒腔52，进料筒筒腔52底部固定安装有第一推杆筒30，第一推杆筒30中的第一推杆31由第一推杆筒30推出并进入进料筒5中。

进一步的，出料机构还包括出料筒15和废料筒18，出料筒15和废料筒18均位于第二吸嘴19以第二机械臂16轴端为中心所绕成的圆周线下方位置处且安装在测量平台1上，出料筒15内部设有贯穿上下两侧端面的出料筒筒腔55，出料筒筒腔55底部固定安装有第二推杆筒35，第二推杆筒35中的第二推杆36由第二推杆筒35推出并进入出料筒15中。

实施例2：

图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10、图11所示的实施例中，一种压电片尺寸测量方法，包括如下测量执行步骤：

A1.进料机构中的第一机械臂6将位于进料筒5中最上层的压电片81吸附取出；

A2.进料机构中的第一机械臂6带动第一吸嘴9及上述第A1步骤吸附取出的压电片81以边旋转边向下移动的方式向载片测试台25所处位置处移动；

A3.当压电片81位于载片测试台25上目标位置附近时，第一吸嘴9停止吸气，压电片81向下落入载片测试台25中；

A4.压电片受自身重力驱动而于倾斜设置的载片测试台25端面上移动且与设置于载片测试台25端面外沿处的侧边凸缘部26相抵接后停止移动，此时两侧边凸缘部26间处的空隙27与压电片81中心保持正对；

A5.执行对压电片81的直径测量：将正对空隙27处的第一激光位移传感4和第二激光位移传感8分别朝向压电片81所处位置处后发射激光，激光射于压电片81侧边处反射并由原激光位移传感接收，此时，经第一激光位移传感4所测得的距离可设为L2，经第二激光位移传感8所测得的距离可设为L3，通过获取两处激光位移传感间的间距距离L1并减去经由第一激光位移传感4和第二激光位移传感8所分别测得的距离L2和L3，由此能够获取此次测量中所测得的压电片81的直径测量尺寸D；

A6.执行对压电片81的厚度测量：将设置于载片测试台25上方位置处的第三激光位移传感11朝向压电片81所处位置处发射激光，激光射于压电片81上侧端面上反射并由原激光位移传感接收，此时，第三激光位移传感11所测得的距离可设为T2,通过获取第三激光位移传感11至载片测试台25端面间的间距距离T1并减去经由压电片81反射而测得的距离T2，由此能够获取此次测量中所测得的压电片81的厚度测量尺寸H。

A7.执行对压电片81的圆度测量：重复执行步骤A5一次或多次，与步骤A5一起获得两个或多个直径测量结果，计算两个或多个直径的数值偏离范围，作为压电片的圆度。

注：上述第A5步骤的直径测量步骤和第A6步骤的厚度测量执行步骤，可根据实际测量需求自由任意确定先后测量执行顺序，并非必须严格按上述步骤顺序执行。

在上述第A1步骤中，更具体的为通过进料机构中的吸嘴15于进料筒5上方位置处，将进料筒5中位于最上层的压电片81吸附取出；在上述第A3步骤中的目标位置为载片测试台25上的空隙27附近时。

本发明上述申请方案其他更具体实施方式如下：

1)实施例一

如图8～11所示，本发明通过单个压电片依次测量方式以完成压电片尺寸的批量化测量；由于压电片81在现有批量运输方式中，通常将多个压电片81堆摞成筒状封装运输，本实施例只需通过将筒状封装的一侧解开，控制位于进料筒筒腔52底部的第一推杆31上移，直至第一推杆31顶部与筒状封装中靠近最外侧的压电片相抵接时，第一推杆31停止上移并开始向下移动，筒状封装中的压电片81跟随第一推杆31向下移动并依次滑入进料筒5中，测量过程前的上料准备过程简便，且能够避免压电片81直接从筒顶落至筒底，减小压电片81所受到冲击和碰撞。

在压电片81从进料筒5转移至载片测试台25上的过程中，通过进料机构实现将压电片81从进料筒5转移至载片测试台25上，进料机构包括设置在载片测试台25旁侧位置处且固定安装在测量平台1上的第一机械臂6，第一机械臂6上设有用于吸附压电片的第一吸嘴9，进料机构还包括设置于第一吸嘴9下方位置处且插入安装在测量平台1上的进料筒5，进料筒5内部设有贯穿上下两侧端面的进料筒筒腔52，进料筒筒腔52底部固定安装有推杆筒30，推杆筒30中的推杆31由推杆筒30推出并进入进料筒5中，当进料筒5中位于顶部的压电片被取出时，推杆31上移以推动进料筒5中存有的压电片上移，使得进料筒5中存有的压电片能够经由第一吸嘴9从进料筒5中取出；

在上述过程中，进料筒5顶部可设有向下凹陷的圆弧段，圆弧段便于压电片从进料筒5中放入或取出。

第一吸嘴9将压电片81吸取出后，第一机械臂6朝向载片测试台25所处位置转动，当压电片81完全位于载片测试台25上方处时，第一吸嘴9停止吸气，压电片81落入载片测试台25中，压电片81在载片测试台25上通过自身重力完成自动定位，并开始压电片81尺寸的测量。

在压电片81尺寸的测量过程中，通过第一激光位移传感4、第二激光位移传感8和第三激光位移传感11获得压电片81单次测量的直径和厚度尺寸数据；

旋转机构包括固定安装在斜平台1的舵机29，舵机29轴端处固定安装有一叶板21，叶板21两侧分别连有闸线13，闸线13包括外壳线13a和内芯线13b两部分，叶板21两侧通过内芯线13b实现与第一吸嘴9两侧的吸嘴小孔40分别相连，通过舵机29的旋转带动叶板21的转动，并通过叶板21两侧的内芯线13b传导至第一吸嘴9上，带动第一吸嘴9转动；

在压电片81尺寸的测量过程中，第一吸嘴9的转动带动压电片81绕第一吸嘴9的中心轴线转动，使得尺寸测量能够于压电片81上实现多个不同测量点位的测量，通过第一激光位移传感4、第二激光位移传感8和第三激光位移传感11获得压电片81多次测量的直径和厚度尺寸数据，采用取平均值的方式以确定压电片的直径和厚度大小；并通过多次测量的直径数据，计算两个或多个直径的数值偏离范围，作为压电片的圆度。

本发明通过出料机构以完成压电片的分类存储，当位于载片测试台25中的压电片81均完成直径测量、圆度测量和厚度测量后，根据上述测量数据判断压电片81的尺寸是否符合规定要求以实现类别分类；出料机构包括设置在载片测试台25与进料机构相对的另一旁侧位置处且固定安装在测量平台1上的第二机械臂16，第二机械臂16上设有用于吸附压电片的第二吸嘴19；出料机构还包括出料筒15和废料筒18，出料筒15和废料筒18均位于第二吸嘴19以第二机械臂16轴端为中心所绕成的圆周线下方位置处且安装在测量平台1上，出料筒15和废料筒18分别装有完成尺寸测量后具有不同类别的压电片。

若压电片81所测量出的尺寸不符合规定要求时，第二机械臂16转动，带动第二吸嘴19以边旋转边向下移动的方式向载片测试台25所处位置处移动，移至第二吸嘴19处于压电片81上方处时，第二机械臂16停止转动，第二吸嘴19将压电片81吸附，随后，第二机械臂16反向转动，带动第二吸嘴19和压电片81以边旋转边向上移动的方式移动，移出载片测试台25所处区域；当第二机械臂16带动第二吸嘴19和压电片81移动至废料筒18上方时，第二机械臂16停止转动，第二吸嘴19停止吸附压电片81，压电片81落入废料筒18中。

若压电片81所测量出的尺寸符合规定要求时，第二机械臂16转动，带动第二吸嘴19以边旋转边向下移动的方式向载片测试台25所处位置处移动，移至第二吸嘴19处于压电片81上方处时，第二机械臂16停止转动，第二吸嘴19将压电片81吸附，随后，第二机械臂16反向转动，带动第二吸嘴19和压电片81以边旋转边向上移动的方式移动，移出载片测试台25所处区域；当第二机械臂16带动第二吸嘴19和压电片81移动至进料筒5上方时，第二机械臂16停止转动，第二吸嘴19停止吸附压电片81，压电片81落入出料筒15中；

在上述过程中，出料筒15顶部可设有向下凹陷的圆弧段，圆弧段便于压电片从出料筒15中放入和取出；

在上述过程中，出料筒15内部设有贯穿上下两侧端面的出料筒筒腔55，出料筒筒腔55底部固定安装有第二推杆筒35，第二推杆筒35中的第二推杆36由第二推杆筒35推出并进入出料筒15中，通过第二推杆36伸入于出料筒15中，降低了压电片于出料筒筒腔55中的下落距离，减小了压电片于出料筒筒腔55中下落而对压电片产生的碰撞，有效避免压电片因碰撞而出现的损坏；通过第二推杆筒35驱动第二推杆36于出料筒筒腔55中下移，使得出料筒筒腔55中容有空间依次完成对于多个压电片的存储。

2)实施例二

图1示出了测量平台1的一种实施例，测量平台1与水平面间设有载片测试台25与水平面间相同倾斜夹角大小的倾斜夹角，通过倾斜测量平台1，并保持倾斜测量平台1端面和载片测试台25端面间的平行状态，使得通过调节倾斜测量平台1的倾斜度以完成载片测试台25端面的倾斜度的调节；将第一激光位移传感4、第二激光位移传感8和第三激光位移传感11固定在测试平台1上，且第一激光位移传感4和第二激光位移传感8间的连线与载片测试台25端面保持平行，第三激光位移传感11的激光发射端面与载片测试台25端面保持平行，使得通过调节测量平台1的倾斜度以改变载片测试台25端面倾斜度的过程中，上述激光位移传感与载片测试台25间的方位配置关系始终保持相对固定状态，通过上述激光位移传感测出的数据具有高的可靠性。

测量平台1底部安装有用于支撑测量平台1的支撑座2，支撑座2可由两对具有不同高度大小的支撑腿20组成，测量平台1的倾斜度调节可通过改变两对支撑腿20间的高度比例以完成实现。

本发明申请工作原理如下：

图8～10示出了压电片于载片测试台上自动定位的工作原理，通过进料机构中的第一吸嘴9于进料筒5上方位置处，将进料筒5中位于最上层的压电片81吸附取出，第一机械臂6带动第一吸嘴9及压电片81以边旋转边向下移动的方式向载片测试台25所处位置处移动，当压电片81位于载片测试台25上的空隙27附近时，第一吸嘴9停止吸气，压电片81落入载片测试台25中，由于载片测试台25与水平面间设有倾斜夹角，置于载片测试台25端面上的压电片能够受自身重力驱动而移动，压电片81与设置于载片测试台25端面外沿处的侧边凸缘部26相抵接后停止移动，此时，侧边凸缘部26上的空隙27与压电片81中心保持正对，而且更具体的如图4所示，空隙27将侧边凸缘部26分隔成两段，位于空隙27两侧的侧边凸缘部26相互对称，由于压电片81呈圆形，因此压电片81的中心位于空隙27的中心轴线上，而且由于不同直径尺寸大小压电片81的中心始终位于空隙27的中心轴线上，此种实施方式可测量具有不同直径尺寸大小的压电片81。

图2、4和7示出了本发明压电片的尺寸测量的工作原理，压电片的尺寸测量包括直径测量、圆度测量和厚度测量，直径测量和厚度测量先后顺序可任意调换；

直径测量过程中，如图2(a)所示，正对空隙27处的第一激光位移传感4和第二激光位移传感8分别朝向压电片81所处位置处发射激光，激光射于压电片81侧边处反射并由原激光位移传感接收，此时，经第一激光位移传感4所测得的距离可设为L2，经第二激光位移传感8所测得的距离可设为L3，通过获取两处激光位移传感间的间距距离L1并减去经由第一激光位移传感4和第二激光位移传感8所分别测得的距离L2和L3，由此能够获取此次测量中所测得的压电片81的直径尺寸D。

厚度测量过程中，如图2(b)所示，设置于载片测试台25上方位置处的第三激光位移传感11朝向压电片81所处位置处发射激光，激光射于压电片81上侧端面上反射并由原激光位移传感接收，此时，第三激光位移传感11所测得的距离可设为T2,通过获取第三激光位移传感11至载片测试台25端面间的间距距离T1并减去经由压电片81反射而测得的距离T2，由此能够获取此次测量中所测得的压电片81的厚度尺寸H。

如图7(a)所示，直径测量包括压电片81上至少设置2处不同径向方向上的直径测量，在本实施例中优选为3处；如图7(b)所示，厚度测量包括压电片81端面上至少设置2处不同位置上的厚度测量，在本实施例中优选为3处；通过第一机械臂6向载片测试台25所处方位以边旋转边向下移动的方式移动，当第一机械臂6上的第一吸嘴9处于压电片81的上方位置处时，第一机械臂6停止移动，第一吸嘴9通过吸气将压电片81从载片测试台25中吸取出，此时，旋转机构中的舵机29启动并带动固定安装在舵机29轴端处的叶板21转动，叶板21转动的同时带动固定在叶板21两侧上的两根内芯线13b分别做相反运动，从而驱使舵机29产生的旋转能够经闸线13中的内芯线13b传导至第一吸嘴9上并驱动第一吸嘴9旋转，第一吸嘴9吸取出压电片81后仍保持吸气状态以维持第一吸嘴9和压电片81间具有相同的运动状态，第一吸嘴9在旋转的同时一同带动压电片81旋转，压电片81旋转一定角度后，第一机械臂6沿压电片81从进料筒5转移至载片测试台25所行进的路线反向移动一小段距离，并使得固定于第一机械臂6上的第一吸嘴9和压电片81一同反向移动一小段距离，经反向移动一小段距离后的压电片81处于载片测试台25上的空隙27附近中靠向载片测试台25中心处一侧的位置，第一吸嘴9停止吸气，压电片81再次落入载片测试台25上，通过在更靠向载片测试台25中心处的位置处将压电片81下落回载片测试台25端面上，使得压电片81能够在自身重力的驱动下再次完成自动定位，此时，第一激光位移传感4、第二激光位移传感8和第三激光位移传感11照射于压电片81上的测量点位已发生改变，通过旋转机构旋转两次压电片81，能够测得不同径向方向上的直径，例如图7(a)所示的D1、D2和D3的三个不同径向方向；能够测得压电片81端面不同位置上的厚度，例如图7(a)所示的P1、P2和P3的三个不同位置，通过将多个直径尺寸和厚度尺寸取平均值的方式作为测量结果，使得压电片尺寸测量结果更为准确。压电片的圆度用于衡量压电片的形状规则程度，压电片的形状越趋近于理想的圆形，装配可靠性越高，压电片的振动特性越稳定。在本发明中，对压电片的多个直径进行测量，计算两个或多个直径的数值偏离范围，作为压电片的圆度；直径的数值偏离范围越小，压电片的圆度越优。更具体地，可以计算所有直径数据中最大值与最小值的差作为压电片的圆度；也可以计算各直径数据与平均直径之差的绝对值的平均值作为压电片的圆度。

在本发明位置关系描述中，出现诸如术语“内”、“外”、“上”、“下”、“左”、“右”等指示方位或者位置关系的为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了方便描述实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或者元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

以上内容和结构描述了本发明产品的基本原理、主要特征和本发明的优点，本行业的技术人员应该了解。上述实例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都属于要求保护的本发明范围之内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.一种压电片尺寸测量装置，包括测量平台，其特征在于：测量平台上端面固定设有载片测试台，载片测试台与水平面间设有倾斜夹角，载片测试台端面外沿设有用于对压电片实现支撑和限位的侧边凸缘部，所述的载片测试台呈三角形形状，倾斜设置的载片测试台的底部为三角形形状中的任意一尖角端；载片测试台的端面外侧位置处设有第一激光位移传感和第二激光位移传感，第一激光位移传感和第二激光位移传感通过相互对射以测量设置于两激光位移传感间的压电片的直径尺寸；载片测试台上方处设有第三激光位移传感，第三激光位移传感的激光发射端面与载片测试台端面保持平行，第三激光位移传感通过发射激光并照射于载片测试台端面上以测量设置于第三激光位移传感和载片测试台端面间的压电片的厚度尺寸；所述的压电片尺寸测量装置还包括设置于载片测试台旁侧位置处的进料机构，进料机构包括第一机械臂，第一机械臂设置在载片测试台旁侧位置处且固定安装连接在测量平台上，第一机械臂上设有用于吸附压电片的第一吸嘴；所述第一吸嘴上设有两处吸嘴小孔，两处吸嘴小孔分别位于第一吸嘴上的两侧不同位置处，第一吸嘴通过吸嘴小孔相连有旋转机构；所述的旋转机构包括连接设在斜平台上的舵机，舵机轴端处固定安装连接设有一叶板，叶板两侧分别连有闸线；闸线包括外壳线和内芯线两部分，叶板两侧通过内芯线实现与第一吸嘴两侧的吸嘴小孔分别相连。

2.按照权利要求1所述的压电片尺寸测量装置，其特征在于：所述的压电片尺寸测量装置还包括设置于载片测试台旁侧并与进料机构所相对的另一旁侧位置处的出料机构，出料机构包括第二机械臂，第二机械臂设置在载片测试台与进料机构相对的另一旁侧位置处且固定安装连接在测量平台上，第二机械臂上设有用于吸附压电片的第二吸嘴。

3.按照权利要求1所述的压电片尺寸测量装置，其特征在于：所述的进料机构还包括进料筒，进料筒设置于第一吸嘴下方位置处且插入安装在测量平台上，进料筒内部设有贯穿上下两侧端面的进料筒筒腔，进料筒筒腔底部固定安装有第一推杆筒，第一推杆筒中的第一推杆由第一推杆筒推出并进入进料筒中。

4.按照权利要求2所述的压电片尺寸测量装置，其特征在于：所述的出料机构还包括出料筒和废料筒，出料筒和废料筒均位于第二吸嘴以第二机械臂轴端为中心所绕成的圆周线下方位置处且安装在测量平台上，出料筒内部设有贯穿上下两侧端面的出料筒筒腔，出料筒筒腔底部固定安装有第二推杆筒，第二推杆筒中的第二推杆由第二推杆筒推出并进入出料筒中。

5.按照权利要求1所述的压电片尺寸测量装置，其特征在于：所述的载片测试台与水平面相互之间的倾斜夹角为30～45°。

6.按照权利要求1所述的压电片尺寸测量装置，其特征在于：所述的测量平台与水平面之间的倾斜夹角等于载片测试台与水平面之间的倾斜夹角。

7.一种压电片尺寸测量方法，其特征在于，包括如下测量执行步骤：

A1.权利要求1～6之一所述的进料机构中的第一机械臂将位于进料筒中最上层的压电片吸附取出；

A2.进料机构中的权利要求1～6之一所述的第一机械臂带动第一吸嘴及上述第A1步骤吸附取出的压电片以边旋转边向下移动的方式向载片测试台所处位置处移动；

A3.当压电片位于权利要求1～6之一所述的载片测试台上目标位置附近时，第一吸嘴停止吸气，压电片向下落入载片测试台中；

A4.压电片受自身重力驱动而于倾斜设置的载片测试台端面上移动且与设置于载片测试台端面外沿处的侧边凸缘部相抵接后停止移动，此时两侧边凸缘部间处的空隙与压电片中心保持正对；

A5. 执行对压电片的直径测量：将正对空隙处的权利要求1～6之一所述的第一激光位移传感和第二激光位移传感分别朝向压电片所处位置处后发射激光，激光射于压电片侧边处反射并由原激光位移传感接收，此时，经第一激光位移传感所测得的距离设为L2，经第二激光位移传感所测得的距离设为L3，通过获取两处激光位移传感间的间距距离L1并减去经由第一激光位移传感和第二激光位移传感所分别测得的距离L2和L3，由此能够获取此次测量中所测得的压电片的直径测量尺寸；

A6. 执行对压电片的厚度测量：将设置于载片测试台上方位置处的权利要求1～6之一所述的第三激光位移传感朝向压电片所处位置处发射激光，激光射于压电片上侧端面上反射并由原激光位移传感接收，此时，第三激光位移传感所测得的距离设为T2,通过获取第三激光位移传感至载片测试台端面间的间距距离T1并减去经由压电片反射而测得的距离T2，由此能够获取此次测量中所测得的压电片的厚度测量尺寸；

A7. 执行对压电片的圆度测量：重复执行步骤A5一次或多次，与步骤A5一起获得两个或多个直径测量结果，计算两个或多个直径的数值偏离范围，作为压电片的圆度；所述A5步骤的直径测量步骤和第A6步骤的厚度测量执行步骤，根据实际测量需求自由任意确定先后测量执行顺序。