CN203405179U

CN203405179U - 一种具有复合测量功能的自动薄板测量装置

Info

Publication number: CN203405179U
Application number: CN201320485950.9U
Authority: CN
Inventors: 夏发平
Original assignee: Kunshan Yunco Precision Co Ltd
Current assignee: Kunshan Yunco Precision Co Ltd
Priority date: 2013-08-09
Filing date: 2013-08-09
Publication date: 2014-01-22
Anticipated expiration: 2023-08-09

Abstract

一种具有复合测量功能的自动薄板测量装置，包括测量平台，所述的测量平台包括调整垫脚、平台、工控机和固定横梁；所述的工控机设在调整垫脚上；所述的平台设在工控机上；所述的固定横梁设在平台上；安装座，所述的安装座设在固定横梁上；Z轴，所述的Z轴及Z轴动板安装在安装座的上横条上；Y轴，所述的Y轴及Y轴动板安装在平台上；X轴，所述的X轴固定在固定横梁上、与Y轴运动方向相互垂直；上测头，所述的上测头安装在Z轴动板上；下测头，所述的下测头通过安装座固定在安装座的下横条上；薄板承载台，所述的薄板承载台固定在Y轴动板上。本实用新型进一步提高了测量精度和测量效率，为薄板平面度、厚度等精密测量提供了优化解决方案。

Description

一种具有复合测量功能的自动薄板测量装置

技术领域

本实用新型涉及测量设备领域，具体涉及一种具有复合测量功能的自动薄板测量装置。

背景技术

在表面贴装技术（SMT）、精密薄板制造等领域，大量制造或使用精密薄板。如表面贴装行业使用的网板基材，材料种类涉及不锈钢、镍、镍合金等，厚度一般在1mm内，且在其加工工艺过程中，需要经过电铸、电镀、抛光、蚀刻、激光切割等工序，中间产生的半成品及最终的成品，均需要进行厚度均匀性的测量，以确保最终的产品符合客户要求；精密薄板制造方面，如大型钢厂为表面贴装行业提供的各种不锈钢等提供的板材，以及铜箔、镍片等精密薄板的制造，这类板材均有共同特点，材料薄（一般在2mm厚度以内）、对厚度均匀性及平面度有严格要求，否则会影响其后端以此为基材的各类产品的品质要求。随着市场对精密薄板性能提出越来越高的要求，这些基础材料平面度、厚度等重要形状特征的质量控制越来越严格，以确保最终成品的性能和可靠性。

尽管精密薄板肉眼观察均是光滑的平整表面，但在显微镜下，其表面均呈现不同程度的锯齿状特征，这是由其表面微观结构所决定，传统对薄板的厚度和平面度进行测量的方式一般采用非接触式的光学测量方法来实现，平面度测量时仅需要使用一个激光位移传感器，而厚度测量有采用一个或两个激光位移传感器的实现方式，这取决于客户提出的具体需求，采取非接触的光学测量方式对薄板进行平面度或厚度的测量，在测量过程中，激光位移传感器不会直接与薄板表面接触，而是通过激光位移传感器发出一束光，打在材料表面，以与入射光束呈一定角度反射，被激光位移传感器信号接收窗口接收，再根据因材料表面凸凹不平，则会直接反映到接收窗口，并通过内部标尺，实时测量所反馈光束因材料表面高低不平所产生的位移变化量，通过机器视觉和图像处理技术，即可计算出这个变化量的具体数值，最终由测量软件计算出薄板厚度或平面度，这种测量方式可在测量过程中不导致薄板表面损伤，但由于薄板表面均存在不同程度的锯齿状微观结构，这种微观结构尺寸一般在10um甚至更小范围内，其所产生的反光效应，足以对激光光束反射角度造成较大影响，直接导致测量精度下降，且不同材料间反光效应影响不同，而即使是同一种材料的同一批产品，所测量的结果也不尽相同，导致重复测量精度不高，另外，由于机器视觉和图像处理技术发展到今天，最小分辨率还只能到亚微米级，使得最终精密薄材的测量精度难有突破，而高端电子产品市场对产品性能越来越高，从而对用于电路基材的各类薄板也提出了更高的质量要求，因此，传统针对薄板平面度、厚度的测量方法难以满足市场提出越来越高的测量需求。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种仅需测量前和测量后由测量员上料和下料、测量过程中无需人工干预的自动薄板测量装置。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案，一种具有复合测量功能的自动薄板测量装置，包括测量平台，所述的测量平台包括调整垫脚、平台、工控机和固定横梁；所述的工控机设在调整垫脚上；所述的平台设在工控机上；所述的固定横梁设在平台上；安装座，所述的安装座设在固定横梁上；Z轴，所述的Z轴及Z轴动板安装在安装座的上横条上；Y轴，所述的Y轴及Y轴动板安装在平台上，设于Z轴的正下方、垂直安装于Z轴；X轴，所述的X轴固定在固定横梁上、与Y轴运动方向相互垂直；上测头，所述的上测头安装在Z轴动板上；下测头，所述的下测头通过安装座固定在安装座的下横条上；薄板承载台，所述的薄板承载台固定在Y轴动板上，薄板的夹持位置处于上、下测头之间。

作为优选，所述的测头包括探针、弹性装置、方形空气导轨、空气导轨进气座、激光位移传感器、顶板、光栅尺、空气导轨导芯供气接头、测头安装座、测头安装底板和底板，所述的方形空气导轨安装在测头安装底板上，探针连接方形空气导轨导芯的下端、贯穿底板，导芯下端与底板之间设有弹性装置，空气导轨进气座设在方形空气导轨的上方，激光位移传感器设在空气导轨进气座的上方，与传感器相连接的数据线贯穿顶板，光栅尺设置在激光位移传感器的左侧，空气导轨导芯供气接头设在空气导轨进气座的左侧、连接进气座，测头安装座设在测头安装底板的左侧。

作为优选，所述的光栅尺平行安装于激光位移传感器。

作为优选，所述的弹性装置为精密弹簧。

作为优选，所述方形空气导轨的导芯内部为空芯结构，顶部连接方形导轨进气座。

作为优选，所述的方形导轨进气座侧面连接方形空气导轨供气接头。

作为优选，所述的薄板承载台包括：装置主体，所述的装置主体包括型材架、型材架固定件和型材架角连接件；所述的型材架由若干根型材连接构成长方体；所述的型材架固定件用于固定型型材的位置；所述的型材架角连接件用于固定型材之间的角度；导轨，所述的导轨固定在前后方向的型材上；滑块，所述的滑块设有两个，设在导轨上；压块，所述的压块固定在前后同向的各两个滑块上；气缸，所述的气缸通过压块底部的气缸固定座安装在压块上，气缸在同一压块上前后各分布两个；滑杆，所述的滑杆安装在压块内表面；限位销钉，所述的限位销钉设在压块的上表面，限位销钉分为前限位销钉和后限位销钉，分别设在压块的左部和右部；固定板，所述的固定板设在压块的两端。

作为优选，所述的型材为铝合金。

作为优选，所述气缸固定座的上端和下端分别设有气缸上进气接头和下进气接头。

作为优选，所述压块的右侧设有限位块。

本实用新型提出了一种具有复合测量功能的自动薄板测量装置，不需要依赖机器视觉和图像处理技术，测头直接与薄板接触，通过精密气动技术精确控制与材料表面接触的测量力，确保不损伤被测对象前提下，最大程度地提高了测量精度，同时，通过将薄板利用丝印方式或是拉压方式有效夹持，并在薄板上、下各安装一个精密测头，采取花岗岩固定龙门结构布局和精密三自由度轴系的运动系统，实现对薄板平面度、厚度自动复合测量功能，仅需测量前和测量后由测量员上料和下料，测量过程中无需人工干预，进一步提高了测量精度和测量效率，为表面贴装技术、精密薄板制造等领域的薄板平面度、厚度等精密测量提供了综合优化解决方案。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为测头的结构示意图；

图3为测头的结构示意图；

图4为方形空气导轨的结构示意图；

图5为薄板承载台的结构示意图。

图中：1.测量员；2.键盘；3.鼠标；4.显示器；5.Z轴；6.薄板承载台；7.气动模块安装箱；8.安装座；9.固定横梁；10.X轴；11.平台；12.Y轴；13.调整垫脚；14.控制器；15.工控机；16.停止按钮；17.启动按钮；18.紧急停止按钮；19.显示器支架；20.下测头安装座；21.下测头；22.上测头；23.探针；24.精密弹簧；25.方形空气导轨；26.空气导轨进气座；27.激光位移传感器；28.顶板；29.光栅尺；30.空气导轨导芯供气接头；31.测头安装座；32.测头安装底板；33.底板；34.空气导轨供气接头；35.导芯；36、数据线；37.铝合金型材架；38.型材架固定件；39-1.气缸；39-2.气缸固定座；40.气缸下进气接头；41.气缸上进气接头；42.导轨；43.限位块；44.压块；45-1.前限位销钉；45-2.后限位销钉；46.滑杆；47.滑块；48.固定板；49.型材架角连接件。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

参见图1至图5所示，一种具有复合测量功能的自动薄板测量装置，包括测量平台，所述的测量平台包括调整垫脚13、平台11、工控机15和固定横梁9；所述的工控机15设在调整垫脚13上；所述的平台11设在工控机15上；所述的固定横梁9设在平台11上；安装座8，所述的安装座8设在固定横梁9上；Z轴5，所述的Z轴5及Z轴动板安装在安装座8的上横条上；Y轴12，所述的Y轴12及Y轴动板安装在平台11上，设于Z轴5的正下方、垂直安装于Z轴5；X轴10，所述的X轴10固定在固定横梁9上、与Y轴12运动方向相互垂直；上测头22，所述的上测头22安装在Z轴动板上；下测头21，所述的下测头21通过安装座8固定在安装座8的下横条上；薄板承载台6，所述的薄板承载台6固定在Y轴动板上，薄板的夹持位置处于上、下测头之间。

所述的薄板承载台6包括铝合金型材架37、型材架固定件38、气缸固定座39-2、气缸下进气接头40、气缸上进气接头41、导轨42、限位块43、压块44、前后限位销钉、滑杆46、滑块47、固定板48和型材架角连接件49，主体由铝合金型材架37通过型材架固定件38和型材架角连接件49装配而成，在前后方向的铝合金型材上固定有导轨42，每根导轨42上有两个滑块47，在前后同向的各两个滑块47上分别固定一根压块44，压块44底部通过气缸固定座39-2安装有气缸39-1，气缸39-1在同一根压块44上前后各分布两个，而压块44内表面安装有滑杆46，当安装有薄板的丝印框或拉压铝框放置到该滑杆46上时，滑杆46对其起到支撑作用，并顺着滑杆46向后移动，直到碰到后定位销钉45-2为止，放置到位置后，给前后气缸供气，通过气缸39-1的向上运动将将薄板的丝印框或拉压铝框向上顶，直到其碰到压块44的下表面为止，通过这种方式可将薄板的丝印框或拉压铝框牢靠地固定在薄板承载台上。

所述的测头包括探针23、精密弹簧24、方形空气导轨25、空气导轨进气座26、激光位移传感器27、顶板28、光栅尺29、空气导轨导芯供气接头30、测头安装座31、测头安装底板32和底板33，所述的方形空气导轨25安装在测头安装底板32上，所述方形空气导轨25的导芯35内部为空芯结构，顶部连接方形导轨进气座26，方形导轨进气座26侧面连接方形空气导轨供气接头34，探针23连接方形空气导轨导芯35的下端、贯穿底板33，导芯35下端与底板33之间设有精密弹簧24，空气导轨进气座26设在方形空气导轨25的上方，激光位移传感器27设在空气导轨进气座26的上方，与传感器27相连接的数据线36贯穿顶板，光栅尺29平行安装于激光位移传感器27的左侧，空气导轨导芯供气接头30设在空气导轨进气座26的左侧、连接进气座26，测头安装座31设在测头安装底板32的左侧。

当向方形空气导轨25供气时，则压缩空气会通过气流孔传递到方形导轨25“口”字形的各内导向面，这些导向面上分布有导气槽，通过导气槽将具有一定气压的压缩空气供应到导芯35与方形导轨25“口”字形的各内导向面之间，形成具有一定压力的气膜层，从而形成空气导轨，导芯35仅能在方形导轨25中上下精确运动，导芯35内部为空芯结构，顶部连接着方形导轨进气座26，该进气座26侧方安装有供气接头34，顶部安装有光栅尺29，通过与光栅尺29平行安装的激光位移传感器27来测定探针23随工件表面形貌变化而导致导芯35上下垂直运动的位移量，从激光位移传感器27读到的位移量值通过数据线36实时传输到测量系统，并及时在测量软件中显示测量结果。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、 “示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims

1.一种具有复合测量功能的自动薄板测量装置，其特征在于，包括：

测量平台，所述的测量平台包括调整垫脚、平台、工控机和固定横梁；

所述的工控机设在调整垫脚上；

所述的平台设在工控机上；

所述的固定横梁设在平台上；

安装座，所述的安装座设在固定横梁上；

Z轴，所述的Z轴及Z轴动板安装在安装座的上横条上；

Y轴，所述的Y轴及Y轴动板安装在平台上，设于Z轴的正下方、垂直安装于Z轴；

X轴，所述的X轴固定在固定横梁上、与Y轴运动方向相互垂直；

上测头，所述的上测头安装在Z轴动板上；

下测头，所述的下测头通过安装座固定在安装座的下横条上；

薄板承载台，所述的薄板承载台固定在Y轴动板上，薄板的夹持位置处于上、下测头之间。

2.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述的测头包括探针、弹性装置、方形空气导轨、空气导轨进气座、激光位移传感器、顶板、光栅尺、空气导轨导芯供气接头、测头安装座、测头安装底板和底板，所述的方形空气导轨安装在测头安装底板上，探针连接方形空气导轨导芯的下端、贯穿底板，导芯下端与底板之间设有弹性装置，空气导轨进气座设在方形空气导轨的上方，激光位移传感器设在空气导轨进气座的上方，与传感器相连接的数据线贯穿顶板，光栅尺设置在激光位移传感器的左侧，空气导轨导芯供气接头设在空气导轨进气座的左侧、连接进气座，测头安装座设在测头安装底板的左侧。

3.根据权利要求2所述的测量装置，其特征在于，所述的光栅尺平行安装于激光位移传感器。

4.根据权利要求2所述的测量装置，其特征在于，所述的弹性装置为精密弹簧。

5.根据权利要求2所述的测量装置，其特征在于，所述方形空气导轨的导芯内部为空芯结构，顶部连接方形导轨进气座。

6.根据权利要求2所述的测量装置，其特征在于，所述的方形导轨进气座侧面连接方形空气导轨供气接头。

7.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述的薄板承载台包括：装置主体，所述的装置主体包括型材架、型材架固定件和型材架角连接件；所述的型材架由若干根型材连接构成长方体；所述的型材架固定件用于固定型型材的位置；所述的型材架角连接件用于固定型材之间的角度；导轨，所述的导轨固定在前后方向的型材上；滑块，所述的滑块设有两个，设在导轨上；压块，所述的压块固定在前后同向的各两个滑块上；气缸，所述的气缸通过压块底部的气缸固定座安装在压块上，气缸在同一压块上前后各分布两个；滑杆，所述的滑杆安装在压块内表面；限位销钉，所述的限位销钉设在压块的上表面，限位销钉分为前限位销钉和后限位销钉，分别设在压块的左部和右部；固定板，所述的固定板设在压块的两端。

8.根据权利要求7所述的测量装置，其特征在于，所述的型材为铝合金。

9.根据权利要求7所述的测量装置，其特征在于，所述气缸固定座的上端和下端分别设有气缸上进气接头和下进气接头。

10.根据权利要求7所述的测量装置，其特征在于，所述压块的右侧设有限位块。