CN118031861A - 一种检测金属材料厚度的设备及其检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种检测金属材料厚度的设备及其检测方法，包括底座，所述底座的顶端设置有第一支架，所述第一支架上设置有上下限位滑动的X射线发射装置，所述X射线发射装置的底端设置有竖直的平行光管，所述底座顶端上还限位活动设置有位于平行光管正下方的用于接收X射线的X射线探测器，所述底座上还设置有用于将待检测金属移动到平行光管与X射线探测器之间的六轴机械臂，X射线发射装置上下限位滑动和限位活动的X射线探测器，使得六轴机械臂移动待检测金属不会与平行光管、X射线探测器产生碰撞而导致设备损坏，并且六轴机械臂可以自动将待检测金属摆成各种姿态来测量待检测金属不同部位的厚度，十分的快捷方便。
Description
技术领域
本发明涉及金属测厚领域，更具体地说，涉及一种检测金属材料厚度的设备及其检测方法。
背景技术
X射线测厚设备是利用X射线穿透被测材料时，X射线的强度变化与材料的厚度相关的特性来检测材料厚度的一种非接触式计量仪器。
现有的X射线测厚设备如中国发明公开了一种X射线铜箔涂层测厚仪(申请号CN201910217687.7)，其包括由横梁、立柱和底座组成的C型的固定支架，X射线源和探测器对应滑设在横梁和底座上，当需要测量产品厚度时，X射线源和探测器位于上下对称的位置，在测量一些不规则产品时，其无法调节探测器的角度和升降X射线源，使得不规则产品与X射线源或探测器相互干涉，无法将不规则产品的待测量部位移动到X射线源和探测器之间进行厚度测量，甚至移动不规则产品将X射线源或探测器撞坏。
发明内容
针对现有技术的上述缺陷，提供一种检测金属材料厚度的设备及其检测方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明提供一种检测金属材料厚度的设备，包括底座，所述底座的顶端设置有第一支架，所述第一支架上设置有上下限位滑动的X射线发射装置，所述X射线发射装置的底端设置有竖直的平行光管，所述底座顶端上还限位活动设置有位于平行光管正下方的用于接收X射线的X射线探测器，所述底座上还设置有用于将待检测金属移动到平行光管与X射线探测器之间的六轴机械臂。
作为优选，所述底座上设置有位于平行光管正下方的第二支架，所述第二支架的顶端设置有XY轴位移台，所述X射线探测器设置在XY轴位移台上。
作为优选，所述XY轴位移台的顶端竖直设置有安装板，所述X射线探测器限位旋转设置在安装板上。
作为优选，所述安装板上设置有用于调节X射线探测器角度的安装板通孔；所述X射线探测器上设置有与安装板通孔对应的螺纹孔；所述X射线探测器通过螺纹孔和安装板通孔限位旋转设置在安装板上。
作为优选，所述第一支架上设置有竖直的直线滑台，所述直线滑台上设置有安装架，所述安装架和平行光管间隔设置在X射线发射装置的底端。
作为优选，所述底座上设置有底座罩，所述X射线发射装置、平行光管、X射线探测器和六轴机械臂均位于底座罩内部，所述底座罩的侧壁上设置有开口，所述底座罩在开口内安装有门板，所述门板与底座罩之间设置有安全门开关。
作为优选，所述底座上设置有控制主机，所述X射线发射装置、X射线探测器、六轴机械臂和安全门开关均与控制主机电性连接。
作为优选，所述底座顶端设置有用于放置待检测金属的放置工位。
本发明还提供了一种金属材料厚度检测方法，所述方法包括以下步骤：
S101，六轴机械臂将待检测金属移动到检测区域。
S102，X射线发射装置产生X射线并经过平行光管使X射线成为平行光束，平行光束穿过待检测金属被X射线探测器接收。
S103，根据X射线探测器接收的X射线强度与X射线发射装置产生的X射线强度计算得到待检测金属的厚度。
作为优选，所述步骤S103依据如下：根据公式计算待检测金属的厚度，其中I0为平行光束从平行光管射出时的X射线强度，I为X射线探测器接收时的X射线强度，μ为待检测金属的X射线吸收系数，d为待检测金属的厚度，θ为待检测金属厚度方向与竖直方向的夹角。
本发明的有益效果在于：在面对一些不规则的待检测金属时，六轴机械臂将待检测金属移动至平行光管和X射线探测器之间进行厚度测量，同时X射线发射装置在第一支架上上下滑动调整位置使平行光管避开待检测金属，X射线探测器调节位置与角度避开待检测金属，使得六轴机械臂移动待检测金属不会与平行光管、X射线探测器产生碰撞而导致设备损坏，并且六轴机械臂可以自动将待检测金属摆成各种姿态来测量待检测金属不同部位的厚度，十分的快捷方便。
附图说明
图1是本发明实施例的内部结构示意图；
图2是本发明实施例图1中A区域放大示意图；
图3是本发明实施例的整体的结构示意图；
图4是本发明实施例图3中B区域放大示意图；
图5是本发明实施例安装板和X射线探测器的示意图；
图6是本发明实施例金属材料厚度检测方法的流程框图。
附图标记：1底座、10第一支架、2X射线发射装置、20平行光管、3X射线探测器、30螺纹孔、4六轴机械臂、5第二支架、50XY轴位移台、51安装板、52安装板通孔、6直线滑台、60安装架、7底座罩、70门板、71安全门开关、8控制主机、9放置工位。
具体实施方式
为了使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述：
本发明实施例如图1至图5中所示，包括底座1，所述底座1的底端设置有含有电源、气源处理器和网线接口的机箱，所述底座1的顶端左侧中间位置设置有第一支架10，所述第一支架10上右侧设置有竖直的直线滑台6，所述直线滑台6上设置有倒L形的安装架60，所述安装架60的顶端安装有X射线发射装置2，所述安装架60连接在X射线发射装置2底端左侧中间位置，X射线发射装置2通过直线滑台6上下移动，所述X射线发射装置2的底端设置有竖直的平行光管20，平行光管20位于X射线发射装置2的底端右侧中间位置，所述底座1顶端上还限位活动设置有位于平行光管20正下方的用于接收X射线的X射线探测器3，所述平行光管20与X射线探测器3之间为检测区域，所述底座1顶端还设置有用于将待检测金属移动到检测区域的六轴机械臂4，所述六轴机械臂4位于底座1顶端右侧中间位置，所述六轴机械臂4的末端执行器为吸盘，所述底座1顶端设置有放置待检测金属的放置工位9，所述放置工位9位于底座1顶端右前方靠近六轴机械臂4的位置，所述放置工位9为顶端设置有凹槽的定位件，所述定位件为矩形块结构，待检测金属匹配放置在凹槽中。
本设备工作原理为：待检测金属放置在放置工位9预设的凹槽内，六轴机械臂4通过吸盘从放置工位9的凹槽中取出待检测金属，然后六轴机械臂4将待检测金属移动到检测区域，同时X射线发射装置2通过直线滑台6上下移动进行焦距的调整，并且方便六轴机械臂4将待检测金属移动到检测区域，随后X射线发射装置2产生X射线并经过平行光管20形成平行光束，X射线探测器3接收穿过待检测金属的平行光束，最后根据X射线探测器3接收的X射线强度与X射线发射装置2产生的X射线强度计算得到待检测金属的厚度，六轴机械臂4根据预设调整待检测金属的姿态和位置即可测量待检测金属不同部位的厚度。
进一步的改进，如图1和图5中所示，所述底座1顶端设置有位于平行光管20正下方的第二支架5，所述第二支架5为竖直的口字型结构，所述第二支架5的顶端设置有XY轴位移台50，所述XY轴位移台50的顶端竖直设置有安装板51，所述X射线探测器3限位旋转设置在安装板51上，所述安装板上设置有用于调节X射线探测器角度的安装板通孔，所述X射线探测器2上设置有与安装板通孔52对应的螺纹孔30，所述X射线探测器3通过螺纹孔30和安装板通孔52限位旋转设置在安装板51上，即所述X射线探测器3侧壁上位于四角的位置均设置有螺纹孔30，所述安装板51前端的侧壁上设置有两组用于调节X射线探测器3角度的安装板通孔组，两组所述安装板通孔组以X射线探测器3顶端的中心为圆心周向排布在安装板51的侧壁上，两组所述安装板通孔组相互交错，每组所述安装板通孔组均包括与四个螺纹孔30一一对应的四个安装板通孔52，通过将X射线探测器3一个侧壁上的四个螺纹孔30与不同的安装板通孔组进行螺纹连接即可调整X射线探测器3角度，又例如一个螺纹孔30设置在X射线探测器3与安装板51相对的侧壁中心，安装板通孔52也设置在安装板51侧壁的中心，X射线探测器3通过螺丝固定在安装板51侧壁上，松开螺丝即可转动X射线探测器3调整角度，X射线探测器3调整好角度后拧紧螺丝即可将X射线探测器3固定，并且X射线探测器3与竖直方向的夹角小于45°，通过XY轴位移台50、安装板通孔52和螺纹孔30调整X射线探测器3的姿态和位置，防止六轴机械臂4移动待检测金属时与X射线探测器3发生碰撞，还能配合X射线发射装置2的升降调整检测区域。
进一步的改进，如图3和图4中所示，所述底座1上设置有底座罩7，所述X射线发射装置2、平行光管20、X射线探测器3和六轴机械臂4均位于底座罩7内部，所述底座罩7前端侧壁上的右侧设置有开口，所述底座罩7在开口内安装有滑动式的门板70，所述门板70与底座罩7之间设置有安全门开关71，安全门开关71使得门板70打开时设备无法工作，保证了工作人员的安全。
进一步的改进，如图3中所示，所述底座1上设置有控制主机8，所述控制主机8为电脑一体机，所述底座罩7的右端外侧壁上设置有工业用悬臂支架，例如工业用悬臂支架为TOPSKYS型号OEW10的支架，所述控制主机8设置在工业用悬臂支架上，所述X射线发射装置2、X射线探测器3、六轴机械臂4和安全门开关71均与控制主机8电性连接，方便了工作人员的操作。
如图6金属材料厚度检测方法的流程框图所示，该方法步骤如下:
S101，六轴机械臂4将待检测金属移动到检测区域。
S102，X射线发射装置2产生X射线并经过平行光管20使X射线成为平行光束，平行光束穿过待检测金属被X射线探测器3接收。
S103，根据X射线探测器3接收的X射线强度与X射线发射装置2产生的X射线强度计算得到待检测金属的厚度；
当待检测金属与水平方向相倾斜时根据公式计算待检测金属的厚度，其中I0为平行光束从平行光管20射出时的X射线强度，I为X射线探测器3接收时的X射线强度，μ为待检测金属的X射线吸收系数，d为待检测金属的厚度，θ为待检测金属厚度方向与竖直方向的夹角，在预设待检测金属的姿态和位置以检测不同部位的厚度时，即可设置待检测金属厚度方向与竖直方向的夹角θ。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种检测金属材料厚度的设备，包括底座，其特征在于，所述底座的顶端设置有第一支架；所述第一支架上设置有上下限位滑动的X射线发射装置；所述X射线发射装置的底端设置有竖直的平行光管；所述底座顶端上还限位活动设置有位于平行光管正下方的用于接收X射线的X射线探测器；所述底座上还设置有用于将待检测金属移动到平行光管与X射线探测器之间的六轴机械臂。
2.根据权利要求1所述的一种检测金属材料厚度的设备，其特征在于，所述底座上设置有位于平行光管正下方的第二支架；所述第二支架的顶端设置有XY轴位移台；所述X射线探测器设置在XY轴位移台上。
3.根据权利要求2所述的一种检测金属材料厚度的设备，其特征在于，所述XY轴位移台的顶端竖直设置有安装板；所述X射线探测器限位旋转设置在安装板上。
4.根据权利要求3所述的一种检测金属材料厚度的设备，其特征在于，所述安装板上设置有用于调节X射线探测器角度的安装板通孔；所述X射线探测器上设置有与安装板通孔对应的螺纹孔；所述X射线探测器通过螺纹孔和安装板通孔限位旋转设置在安装板上。
5.根据权利要求1所述的一种检测金属材料厚度的设备，其特征在于，所述第一支架上设置有竖直的直线滑台；所述直线滑台上设置有安装架；所述安装架和平行光管间隔设置在X射线发射装置的底端。
6.根据权利要求1所述的一种检测金属材料厚度的设备，其特征在于，所述底座上设置有底座罩；所述X射线发射装置、平行光管、X射线探测器和六轴机械臂均位于底座罩内部；所述底座罩的侧壁上设置有开口；所述底座罩在开口内安装有门板；所述门板与底座罩之间设置有安全门开关。
7.根据权利要求1所述的一种检测金属材料厚度的设备，其特征在于，所述底座上设置有控制主机；所述X射线发射装置、X射线探测器、六轴机械臂和安全门开关均与控制主机电性连接。
8.根据权利要求1所述的一种检测金属材料厚度的设备，其特征在于，所述底座顶端设置有用于放置待检测金属的放置工位。
9.一种金属材料厚度检测方法，基于权利要求1-8任一所述的一种检测金属材料厚度的设备，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
S101，六轴机械臂将待检测金属移动到检测区域。
S102，X射线发射装置产生X射线并经过平行光管使X射线成为平行光束，平行光束穿过待检测金属被X射线探测器接收。
S103，根据X射线探测器接收的X射线强度与X射线发射装置产生的X射线强度计算得到待检测金属的厚度。
10.根据权利要求8所述的一种金属材料厚度检测方法，其特征在于，所述步骤S103依据如下：
根据公式计算待检测金属的厚度，其中I0为平行光束从平行光管射出时的X射线强度，I为X射线探测器接收时的X射线强度，μ为待检测金属的X射线吸收系数，d为待检测金属的厚度，θ为待检测金属厚度方向与竖直方向的夹角。
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