CN116689312B - 一种压电陶瓷自动化检测设备及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及压电陶瓷自动化检测技术领域，具体涉及一种压电陶瓷自动化检测设备及检测方法，包括输送组件，输送组件的一侧设置有六轴机械臂，六轴机械臂的一侧设置有高电压检测装置及超声波清洗装置，六轴机械臂的另一侧设置有视觉检测装置，输送组件的上方设置有激光打标装置和读码相机；高电压检测装置包括电极块、设置在电极块上方的地电极、带动地电极上下移动的地电极移动机构。本发明通过输送组件、六轴机械臂、高电压检测装置、超声波清洗装置、视觉检测装置、激光打标装置、读码相机的设置，实现了对压电陶瓷元件的完全自动化检测，布局合理，操作方便。

Description

一种压电陶瓷自动化检测设备及检测方法

技术领域

本发明涉及压电陶瓷自动化检测技术领域，具体涉及一种压电陶瓷自动化检测设备及检测方法。

背景技术

压电陶瓷是一种能够将机械能和电能互相转换的信息功能陶瓷材料，压电陶瓷除具有压电性外，还具有介电性、弹性等，已被广泛应用于医学成像、声传感器、声换能器、超声马达等。压电陶瓷在制造完成后，需要对其进行质量检测，在压电陶瓷元件的耐压强度和尺寸外观检测的应用中，常常需要根据人工经验和后期整理统计分析陶瓷元件的性能和质量问题。目前常规的检测设备通常只能进行单一的检测，无法实现各项检测的完全自动化，还需要人工的参与，这种方式在实际生产应用中，不利于压电陶瓷元件质量的一致性评价和控制，且检测效率较低，作业人员工作强度较高。

专利申请号为202110403125.9的中国专利，公开了一种压电陶瓷片的导电性检测方法及其检测装置，包括送料机构、吸取机构、测试机构以及下料机构，实现了对压电陶瓷片的导电性检测，但是没有公开对压电陶瓷的外观的视觉检测、激光打标和清洗等机构和方法，无法实现对压电陶瓷的完全自动化检测。

专利申请号为202221717808.8的中国专利，公开了一种压电陶瓷超声传感器用检测设备，包括定位座、检测定位部，通过两电极片与压电陶瓷片电连接，以使压电陶瓷片与示波器连接，从而反应敲击使得压电陶瓷片产生的电荷变化，进而检测压电陶瓷片是否合格，但是没有公开对压电陶瓷的视觉检测、激光打标和清洗等机构和方法，无法实现自动化检测。

发明内容

为解决上述背景技术中的问题，本发明提供一种压电陶瓷自动化检测设备及检测方法，该检测设备实现了对压电陶瓷元件的激光打标、高电压检测、超声波清洗、视觉检测的完全自动化操作，布局合理，操作方便。

本发明采用下述技术方案：

一种压电陶瓷自动化检测设备，包括输送组件，输送组件的一侧设置有六轴机械臂，六轴机械臂的一侧设置有高电压检测装置及超声波清洗装置，六轴机械臂的另一侧设置有视觉检测装置，输送组件的上方设置有激光打标装置和读码相机；高电压检测装置包括电极块、设置在电极块上方的地电极、带动地电极上下移动的地电极移动机构。

进一步的，高电压检测装置还包括剔废推平机构，剔废推平机构包括设置在电极块上方的平推手臂、带动平推手臂水平移动的平推移动机构。

进一步的，高电压检测装置还包括第一夹持机构、带动第一夹持机构水平移动和竖直移动的第一夹持移动机构。

进一步的，超声波清洗装置包括清洗槽、设置在清洗槽上方的吹气机构和第二夹持机构。

进一步的，视觉检测装置包括顺次设置的底部检测机构、顶部检测机构、四面检测机构，还包括视觉检测移载机构，视觉检测移载机构带动压电陶瓷在底部检测机构、顶部检测机构、四面检测机构之间水平移动。

进一步的，输送组件包括输送装置、以及在输送装置上水平移动的料盘机构。

进一步的，输送装置的下方设置有三个料盘到位阻挡机构，三个料盘到位阻挡机构顺次设置在上料存盘工位、操作工位、下料存盘工位处。

进一步的，每个料盘到位阻挡机构的两侧均设置有一个料盘定位机构。

进一步的，料盘定位机构包括相对设置的两个定位支撑板、设置在定位支撑板下方的支撑板移载机构，支撑板移载机构带动两个定位支撑板水平和竖直移动；定位支撑板包括连接板，连接板一侧的两端向外凸起形成两个支撑爪，支撑爪上设置有定位台阶。

一种压电陶瓷自动化检测方法，采用压电陶瓷自动化检测设备，包括以下步骤：

S1、上料：将装有压电陶瓷的料盘放置在上料存盘工位；

S2、打标：料盘移动到操作工位处，六轴机械臂抓取压电陶瓷元件到激光打标装置处根据压电陶瓷元件类别进行自动编码和打标；

S3、读码：六轴机械臂抓取压电陶瓷元件到读码相机处进行读码识别，读码合格后将编码信息存储，形成该编码的质量信息库，读码不合格的放入废品盒；

S4、高压检测：六轴机械臂抓取压电陶瓷元件传递给第一夹持机构，第一夹持机构将压电陶瓷元件放置在电极块上，地电极移动机构带动地电极向下移动实现接触放电，通过数据采集软件和示波器通讯实现数据自动判读及存储，数据判读不合格的压电陶瓷元件通过剔废平推机构进行剔除，数据判读合格的压电陶瓷元件，通过第一夹持机构再运回给六轴机械臂；

S5、超声波清洗：六轴机械臂将压电陶瓷元件传递给第二夹持机构，第二夹持机构将压电陶瓷元件浸没于清洗槽内，清洗完成后通过吹气机构进行吹扫，最后将压电陶瓷元件运回给六轴机械臂；

S6、视觉检测：六轴机械臂将压电陶瓷元件运送至底部检测机构处进行底部检测，再放置到视觉检测移载机构上，顺次将压电陶瓷元件移动到顶部检测机构和四面检测机构处分别进行顶部检测和四面检测，检测完成后通过数据判读，将不合格压电陶瓷元件放入废品盒，合格品放回料盘；

S7、重复步骤S2-S6至整个料盘的压电陶瓷元件检测完毕；

S8、下料：将全部压电陶瓷元件检测完的料盘移动到下料存盘工位处，等待料盘出料，最终将料盘取出。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1)本发明通过输送组件、六轴机械臂、高电压检测装置、超声波清洗装置、视觉检测装置、激光打标装置、读码相机的设置，实现了对压电陶瓷元件的完全自动化检测，布局合理，操作方便。

2)本发明的高电压检测装置包括电极块、设置在电极块上方的地电极、带动地电极上下移动的地电极移动机构，地电极向下移动与电极块上的压电陶瓷元件接触放点，同时通过数据采集软件和示波器通讯对检测的数据进行自动判读及存储，实现对压电陶瓷元件的高电压检测。

3)本发明的输送装置的下方设置有三个料盘到位阻挡机构，三个料盘到位阻挡机构顺次设置在上料存盘工位、操作工位、下料存盘工位处，当料盘机构移动到各工位处时，到位阻挡机构挡在料盘机构的前方，阻挡料盘机构继续前进，方便进行其他操作。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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它附图。

图1为本发明一种压电陶瓷自动化检测设备的整体结构示意图；

图2为本发明一种压电陶瓷自动化检测设备的俯视图；

图3为本发明的高电压检测装置的结构示意图；

图4为本发明的超声波清洗装置的结构示意图。

图中：1-输送组件，2-六轴机械臂，3-高电压检测装置，4-超声波清洗装置，5-视觉检测装置，6-激光打标装置，7-读码相机，8-设备平台支架，9-系统操作控制端，11-输送装置，12-料盘机构，13-料盘到位阻挡机构，14-料盘定位机构，15-废品收集盒，31-电极块，32-地电极，33-地电极移动机构，34-剔废推平机构，35-第一夹持机构，36-第一夹持移动机构，41-清洗槽，42-吹气机构，43-第二夹持机构，44-第二夹持移动机构，51-底部检测机构，52-顶部检测机构，53-四面检测机构，54-视觉检测移载机构，81-设备平台桌面，111-上料输送装置，112-下料输送装置，141-定位支撑板，142-支撑板移载机构，331-电机，332-丝杆，333-地电极安装架，341-平推手臂，342-平推移动机构，3421-第一滑台气缸，3422-连接架。

具体实施方式

下面将结合本发明中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通的技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明的保护范围。

下面结合附图1至附图4以及具体实施例详细论述本发明：

本发明实施例提供了一种压电陶瓷自动化检测设备，如图1-4所示，包括输送组件1，输送组件1的一侧设置有六轴机械臂2，六轴机械臂2的一侧设置有高电压检测装置3及超声波清洗装置4，六轴机械臂2的另一侧设置有视觉检测装置5，输送组件1的上方设置有激光打标装置6和读码相机7；压电陶瓷元件通过输送组件1进行输送，六轴机械臂2用于抓取压电陶瓷元件在各装置之间转运，高电压检测装置3用于对压电陶瓷元件进行高电压检测，超声波清洗装置4用于对压电陶瓷元件进行超声波清洗，视觉检测装置5用于对压电陶瓷元件进行视觉检测，激光打标装置6用于对压电陶瓷元件进行自动编码及激光打标，读码相机7用于对压电陶瓷元件进行读码识别；激光打标装置6和读码相机7设置在输送组件1的上方，有利于节约空间。

高电压检测装置3包括电极块31、设置在电极块31上方的地电极32、带动地电极32上下移动的地电极移动机构33，地电极移动机构33包括电机331、与电机331传动连接的丝杆332、与丝杆332螺纹连接的地电极安装架333，地电极32安装在地电极安装架333上，电机331旋转带动丝杆332旋转，带动地电极安装架333上下移动，从而实现地电极32的上下移动，地电极32向下移动与电极块31上的压电陶瓷元件接触放点，同时通过数据采集软件和示波器通讯对检测的数据进行自动判读及存储，实现对压电陶瓷元件的高电压检测。

还包括设备平台支架8，设备平台支架8上固定安装有设备平台桌面81，用于放置各装置，同时使设备具备一个合适的操作高度。

具体的，还包括安装在设备平台支架8上的系统操作控制端9，用于控制和观察整个检测设备的运转。

进一步的，高电压检测装置3还包括剔废推平机构34，剔废推平机构34包括设置在电极块31上方的平推手臂341、带动平推手臂341水平移动的平推移动机构342，具体的，平推移动机构342包括第一滑台气缸3421，第一滑台气缸3421的缸体与平台支架固定连接，第一滑台气缸3421的滑台与连接架3422固定连接，连接架3422与平推手臂341固定连接，滑台相对缸体水平移动，带动连接架3422从而带动平推手臂341水平移动，将电极块31上的不合格压电陶瓷元件剔除，掉落到废料框内。

进一步的，高电压检测装置3还包括第一夹持机构35、带动第一夹持机构35水平移动和竖直移动的第一夹持移动机构36；第一夹持移动机构36通过水平设置的滑台模组实现水平移动，通过竖直设置的滑台模组实现竖直移动；第一夹持机构35包括成对设置的两个第一夹爪、带动两个第一夹爪相向或反向运动的机械手爪，其中机械手爪采用现有技术，两个第一夹爪对压电陶瓷元件进行夹持或放松。

进一步的，超声波清洗装置4包括清洗槽41、设置在清洗槽41上方的吹气机构42和第二夹持机构43，还包括带动第二夹持机构43上下移动的第二夹持移动机构44，第二夹持机构43从六轴机械臂2处将压电陶瓷元件夹取过来后，向下移动到清洗槽41内，对压电陶瓷元件进行清洗。

进一步的，视觉检测装置5包括顺次设置的底部检测机构51、顶部检测机构52、四面检测机构53，还包括视觉检测移载机构54，视觉检测移载机构54带动压电陶瓷在底部检测机构51、顶部检测机构52、四面检测机构53之间水平移动；底部检测机构51包括第一检测台、设置在第一检测台下方的第一光学放大镜，第一检测台和第一光学放大镜之间的相对位置通过滑轨可调；检测移载机构包括第二检测台、固定安装在第二检测台下方的视觉检测滑台、与视觉检测滑台滑动连接的视觉检测滑轨，视觉检测滑台的设置位置经过底部检测机构51、顶部检测机构52、四面检测机构53的侧边，六轴机械臂2将压电陶瓷元件放置到第一检测台上，进行底部检测，底部检测完成后，六轴机械臂2将压电陶瓷元件夹起，放置到第二检测台上，第二检测台向顶部检测机构52方向移动，到位后进行顶部检测，然后再向四面检测机构53方向移动，进行四面的检测。

进一步的，输送组件1包括输送装置11、以及在输送装置11上水平移动的料盘机构12，料盘机构12用于放置压电陶瓷元件，料盘机构12在输送装置11上水平移动，方便压电陶瓷元件的上料、下料、以及六轴机械臂2的操作取拿。

进一步的，输送装置11的下方设置有三个料盘到位阻挡机构13，三个料盘到位阻挡机构13顺次设置在上料存盘工位、操作工位、下料存盘工位处，当料盘机构12移动到各工位处时，到位阻挡机构挡在料盘机构12的前方，阻挡料盘机构12继续前进，方便进行其他操作。具体的，到位阻挡机构包括挡板、带动挡板上下移动的挡板移动机构，挡板移动机构包括第二滑台气缸，第二滑台气缸的缸杆与挡板固定连接，挡板向上伸出到输送装置11的上方，用于在料盘机构12移动到对应工位处时，阻挡料盘机构12的继续前进，当对应工位处的操作完成后，料盘机构12需要在输送装置11上继续移动，挡板移动机构带动挡板向下移动，缩回到输送装置11内，不再阻挡料盘机构12的继续前进。具体的，料盘到位阻挡机构13还包括设置在挡板上方的光电传感器，用于获取料盘机构12的位置和数量。

具体的，六轴机械臂2设置在操作工位处，方便取放压电陶瓷元件。

进一步的，每个料盘到位阻挡机构13的两侧均设置有一个料盘定位机构14，用于对料盘到位阻挡机构13拦住的料盘机构12进行定位。

进一步的，料盘定位机构14包括相对设置的两个定位支撑板141、设置在定位支撑板141下方的支撑板移载机构142，支撑板移载机构142带动两个定位支撑板141水平和竖直移动；定位支撑板141包括连接板，连接板一侧的两端向外凸起形成两个支撑爪，支撑爪上设置有定位台阶；料盘机构12被料盘到位阻挡机构13阻挡固定后，两个支撑爪向下移动到料盘机构12下方，再相向移动，将料盘机构12卡在定位台阶处，将料盘机构12夹紧固定。

具体的，支撑板移载机构142包括分别带动两个定位支撑板141水平移动的两个水平移载机构、以及设置在水平移载机构下方并同时带动两个水平移载机构上下移动的竖直移载机构；水平移载机构包括第三滑台气缸，第三滑台气缸的缸杆与定位支撑板141固定连接，带动定位支撑板141水平移动，两个第三滑台气缸带动定位支撑板141相向移动或相背移动；竖直移载机构包括与每个第三滑台气缸的缸体固定安装的第一安装板、与每个第一安装板下端固定连接的至少一个光轴、与全部光轴固定连接的第二安装板、固定安装在第二安装板上的气缸，气缸的缸杆穿过第二安装板与设备平台桌面81固定连接，设备平台桌面81上固定安装有若干个轴套，轴套与光轴一一对应，光轴穿过轴套，方便上下移动。

六轴机械臂2上可拆卸安装有第一力控电爪和第二力控电爪，方便抓取压电陶瓷元件。

输送装置11包括上料输送装置111和下料输送装置112，分开设置方便加工和组装。

所述输送装置11的侧面设置有废品收集盒15，用于放置读码相机7识别后的不合格元件，废品收集盒15设置在操作工位处，方便六轴机械臂2将不合格的压电陶瓷元件放置到废品收集盒15内。

本发明还公开了一种压电陶瓷自动化检测方法，采用压电陶瓷自动化检测设备，包括以下步骤：

S1、上料：将装有压电陶瓷的料盘放置在上料存盘工位；

S2、打标：料盘移动到操作工位处，在料盘到位阻挡机构13阻挡后，通过料盘定位机构14进行固定，六轴机械臂2抓取压电陶瓷元件到激光打标装置6处根据压电陶瓷元件类别进行自动编码和打标；

S3、读码：六轴机械臂2抓取压电陶瓷元件到读码相机7处进行读码识别，读码合格后将编码信息存储，形成该编码的质量信息库，读码不合格的放入废品盒；

S4、高压检测：六轴机械臂2抓取压电陶瓷元件传递给第一夹持机构35，第一夹持机构35将压电陶瓷元件放置在电极块31上，地电极移动机构33带动地电极32向下移动实现接触放电，通过数据采集软件和示波器通讯实现数据自动判读及存储，数据判读不合格的压电陶瓷元件通过剔废平推机构进行剔除，数据判读合格的压电陶瓷元件，通过第一夹持机构35再运回给六轴机械臂2；

S5、超声波清洗：六轴机械臂2将压电陶瓷元件传递给第二夹持机构43，第二夹持机构43将压电陶瓷元件浸没于清洗槽41内，清洗完成后通过吹气机构42进行吹扫，最后将压电陶瓷元件运回给六轴机械臂2；

S6、视觉检测：六轴机械臂2将压电陶瓷元件运送至底部检测机构51处进行底部检测，再放置到视觉检测移载机构54上，顺次将压电陶瓷元件移动到顶部检测机构52和四面检测机构53处分别进行顶部检测和四面检测，检测完成后通过数据判读，将不合格压电陶瓷元件放入废品盒，合格品放回料盘；

S7、重复步骤S2-S6至整个料盘的压电陶瓷元件检测完毕；

S8、下料：将全部压电陶瓷元件检测完的料盘移动到下料存盘工位处，等待料盘出料，最终将料盘取出。

以上借助具体实施例对本发明做了进一步描述，但是应该理解的是，这里具体的描述，不应理解为对本发明的实质和范围的限定，本领域内的普通技术人员在阅读本说明书后对上述实施例做出的各种修改，都属于本发明所保护的范围。

Claims (4)

1.一种压电陶瓷自动化检测设备，包括输送组件，其特征在于，所述输送组件的一侧设置有六轴机械臂，所述六轴机械臂的一侧设置有高电压检测装置及超声波清洗装置，所述六轴机械臂的另一侧设置有视觉检测装置，所述输送组件的上方设置有激光打标装置和读码相机；

所述高电压检测装置包括电极块、设置在所述电极块上方的地电极、带动所述地电极上下移动的地电极移动机构；地电极移动机构包括电机、与电机传动连接的丝杆、与丝杆螺纹连接的地电极安装架，地电极安装在地电极安装架上；

所述高电压检测装置还包括剔废推平机构，所述剔废推平机构包括设置在所述电极块上方的平推手臂、带动所述平推手臂水平移动的平推移动机构；平推移动机构包括第一滑台气缸，第一滑台气缸的缸体与平台支架固定连接，第一滑台气缸的滑台与连接架固定连接，连接架与平推手臂固定连接；

所述高电压检测装置还包括第一夹持机构、带动所述第一夹持机构水平移动和竖直移动的第一夹持移动机构；第一夹持移动机构通过水平设置的滑台模组实现水平移动，通过竖直设置的滑台模组实现竖直移动；第一夹持机构包括成对设置的两个第一夹爪、带动两个第一夹爪相向或反向运动的机械手爪，两个第一夹爪对压电陶瓷元件进行夹持或放松；

所述输送组件包括输送装置、以及在所述输送装置上水平移动的料盘机构；

所述输送装置的下方设置有三个料盘到位阻挡机构，三个所述料盘到位阻挡机构顺次设置在上料存盘工位、操作工位、下料存盘工位处；

每个所述料盘到位阻挡机构的两侧均设置有一个料盘定位机构；

所述料盘定位机构包括相对设置的两个定位支撑板、设置在所述定位支撑板下方的支撑板移载机构，所述支撑板移载机构带动两个所述定位支撑板水平和竖直移动；所述定位支撑板包括连接板，所述连接板一侧的两端向外凸起形成两个支撑爪，所述支撑爪上设置有定位台阶。

2.根据权利要求1所述的压电陶瓷自动化检测设备，其特征在于，所述超声波清洗装置包括清洗槽、设置在所述清洗槽上方的吹气机构和第二夹持机构。

3.根据权利要求1所述的压电陶瓷自动化检测设备，其特征在于，所述视觉检测装置包括顺次设置的底部检测机构、顶部检测机构、四面检测机构，还包括视觉检测移载机构，所述视觉检测移载机构带动压电陶瓷在所述底部检测机构、所述顶部检测机构、所述四面检测机构之间水平移动。

4.一种压电陶瓷自动化检测方法，其特征在于，采用权利要求1-3任意一项所述的压电陶瓷自动化检测设备，所述方法包括以下步骤：

S1、上料：将装有压电陶瓷的料盘放置在上料存盘工位；

S2、打标：料盘移动到操作工位处，六轴机械臂抓取压电陶瓷元件到激光打标装置处根据压电陶瓷元件类别进行自动编码和打标；

S3、读码：六轴机械臂抓取压电陶瓷元件到读码相机处进行读码识别，读码合格后将编码信息存储，形成该编码的质量信息库，读码不合格的放入废品盒；

S4、高压检测：六轴机械臂抓取压电陶瓷元件传递给第一夹持机构，第一夹持机构将压电陶瓷元件放置在电极块上，地电极移动机构带动地电极向下移动实现接触放电，通过数据采集软件和示波器通讯实现数据自动判读及存储，数据判读不合格的压电陶瓷元件通过剔废平推机构进行剔除，数据判读合格的压电陶瓷元件，通过第一夹持机构再运回给六轴机械臂；

S5、超声波清洗：六轴机械臂将压电陶瓷元件传递给第二夹持机构，第二夹持机构将压电陶瓷元件浸没于清洗槽内，清洗完成后通过吹气机构进行吹扫，最后将压电陶瓷元件运回给六轴机械臂；

S6、视觉检测：六轴机械臂将压电陶瓷元件运送至底部检测机构处进行底部检测，再放置到视觉检测移载机构上，顺次将压电陶瓷元件移动到顶部检测机构和四面检测机构处分别进行顶部检测和四面检测，检测完成后通过数据判读，将不合格压电陶瓷元件放入废品盒，合格品放回料盘；

S7、重复步骤S2-S6至整个料盘的压电陶瓷元件检测完毕；

S8、下料：将全部压电陶瓷元件检测完的料盘移动到下料存盘工位处，等待料盘出料，最终将料盘取出。