CN206787512U - 一种在线检测平面粗糙度的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种在线检测平面粗糙度的装置，包括：支架；横向运动单元，其设在支架上；光电式粗糙度传感器，其设于横向运动单元上，且在运输机以预定速度运输被测物体时检测被测物体的表面粗糙度；纵向运动单元，其设于光电式粗糙度传感器与横向运动单元之间；速度传感器，其设于支架、横向运动单元或纵向运动单元上，用于检测被测物体的平移速度；以及控制系统，其与光电式粗糙度传感器、横向运动单元、速度传感器和纵向运动单元相连；其中，控制系统构造成当速度传感器的检测的平移速度不等于预定速度时，能够通过纵向运动单元控制光电式粗糙度传感器沿着纵向进行速度补偿，使得光电式粗糙度传感器与被测物体之间的相对速度等于预定速度。

Description

一种在线检测平面粗糙度的装置

技术领域

本实用新型涉及粗糙度检测领域，尤其涉及一种在线检测平面粗糙度的装置。

背景技术

表面粗糙度是指加工表面具有的较小间距和微小峰谷的不平度。表面粗糙度是通过其两波峰或两波谷之间的距离来描述，表面粗糙度越小，则表面越光滑。表面粗糙度与机械零件的配合性质、耐磨性、疲劳强度、接触刚度、振动和噪声等有密切关系，对机械产品的使用寿命和可靠性有重要影响。

现有的检测平面粗糙度装置是通过设在支架上的横向运动单元驱动粗糙度传感器来获知运输机上被测物体的表面粗糙度。通常情况下，运输机能够以预定速度运输被测物体，使得光电式粗糙度传感器与被测物体之间的相对速度等于预定速度，光电式粗糙度传感器能够准确地检测被测物体的表面粗糙度。但如果运输机出现故障或被测物体在运输机上出现打滑现象，光电式粗糙度传感器与被测物体之间的相对速度将不等于预定速度，影响粗糙度传感器检测物体的表面粗糙度的准确度，影响后续工艺，例如冲压工艺或喷漆工艺的生产效率，从而无法满足现代化生产的生产需求。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型提供了一种在线检测平面粗糙度的装置，其可以在运输机出现故障或被测物体在运输机上打滑时，能够保证光电式粗糙度传感器与被测物体之间的相对速度等于预定速度，进而确保光电式粗糙度传感器能够准确检测被测物体的表面粗糙度。

本实用新型提供一种在线检测平面粗糙度的装置，包括：支架；横向运动单元，包括设在所述支架上的横向导轨和设在所述横向导轨的横移滑块，以及用于驱动所述横移滑块沿着所述横向导轨移动的横向驱动组件；光电式粗糙度传感器，其设于所述横移滑块上，其中当运输机以预定速度运输被测物体时，所述光电式粗糙度传感器能够检测所述被测物体的表面粗糙度，所述运输机的辊或筒的轴线与所述横向导轨相平行；纵向运动单元，其设于所述光电式粗糙度传感器与横移滑块之间；速度传感器，其设于所述支架、横向运动单元或纵向运动单元上，用于检测被测物体的平移速度；以及控制系统，其与所述光电式粗糙度传感器、横向驱动组件、速度传感器和纵向运动单元相连；其中，所述控制系统构造成当所述速度传感器的检测的平移速度不等于所述预定速度时，能够通过所述纵向运动单元控制所述光电式粗糙度传感器沿着纵向进行速度补偿，使得所述光电式粗糙度传感器与被测物体之间的相对速度等于所述预定速度。

本实用新型的在线检测平面粗糙度的装置通过控制系统控制设在支架上的横向运动单元的横向驱动组件和光电式粗糙度传感器来获知物体的表面粗糙度，生产线中的运输机能够以预定速度将被测物体或被测物体的待测区域不断地送入光电式粗糙度传感器的检测区，而横向运动单元能够驱动光电式粗糙度传感器沿着运输机的辊或筒的轴线的平行方向移动，以提高光电式粗糙度传感器对被测物体的检测范围，其中运输机的运动与横向运动单元的运动的配合能够大幅度提高光电式粗糙度传感器的检测范围，使得该装置能够对被测物体的朝向光电式粗糙度传感器的表面进行检测，尤其是对板状的被测物体(例如带钢)的一个目标表面进行全面检测。该装置可直接安装于生产线的运输机的附近，并能够在被测物体进入下一工序前对其表面粗糙度进行在线检测，判断被测物体是否符合下一工序的需求，在此期间该装置可以在生产线(尤其是运输机)不停机的情形下准确检测物体表面的粗糙度，使得生产线可以进行高速、高效的生产。

此外，本实用新型的在线检测平面粗糙度的装置还通过控制系统控制速度传感器检测被测物体的平移速度，当运输机故障或被测物体在运输机上打滑时，该平移速度不等于预定速度，控制系统能够通过纵向运动单元带动光电式粗糙度传感器沿着纵向进行速度补偿，使得光电式粗糙度传感器与被测物体之间的相对速度等于预定速度，以保证光电式粗糙度传感器能够准确检测被测物体的表面粗糙度。通过这种方式，可以有效降低对后续工艺的影响，例如可以有效地有效降低对冲压工艺或喷漆工艺的生产效率的影响，从而尽可能地满足现代化生产的生产需求。

另外，本实用新型的在线检测平面粗糙度的装置的结构简单，制造容易，使用安全稳定，具有广阔的市场前景和应用推广价值。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本实用新型实施例的在线检测平面粗糙度的装置结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

图1显示了本实用新型实施例的在线检测平面粗糙度的装置100结构示意图。如图1所示，该装置100包括支架1、横向运动单元2、光电式粗糙度传感器3、纵向运动单元4、速度传感器(图中未示)、控制系统(图中未示)。支架1用于承载该装置100的各个部件、组件和单元等，并能够调节该装置100与生产线中的运输机相互配合，以使运输机运输的被测物体进入光电式粗糙度传感器3所检测的范围。被测物体可以是形状不规则的物体，但最好是板状的物体，例如带钢。其中，所涉及的控制系统一般由逻辑控制器(CPU或PLC)、信号放大器、数模转换器等电子电器元件组成，属于本领域技术人员熟知的常规技术，在此不再详述。该速度传感器既可以机械式速度传感器，也可以是非接触形式的光电式速度传感器，当然也可以其他能够检测被测物体的平移速度的传感器。

横向运动单元2包括设在支架1上的横向导轨21和设在横向导轨21的横移滑块22，以及用于驱动横移滑块22沿着横向导轨21移动的横向驱动组件23，横向驱动组件23与控制系统相连，控制系统能够控制横向驱动组件23带动横移滑块22沿着横向导轨21进行往返运动。光电式粗糙度传感器3设于横移滑块22上，用于检测正被运输机运输的被测物体的表面粗糙度，其中运输机的辊或筒的轴线与横向导轨21相平行。控制系统与光电式粗糙度传感器3和横向驱动组件23相连，控制系统不仅能够通过横向驱动组件23控制横移滑块22，以带动光电式粗糙度传感器3沿着横向导轨21移动，而且还能够通过光电式粗糙度传感器3来获知被测物体的表面粗糙度。

纵向运动单元4设于光电式粗糙度传感器3与横移滑块22之间，纵向运动单元4用于带动光电式粗糙度传感器3沿着纵向进行运动。当运输机以预定速度运输被测物体时，光电式粗糙度传感器3能够准确检测被测物体的表面粗糙度。而速度传感器设于支架1、横向运动单元2或纵向运动单元4上，用于检测被测物体的平移速度。优选地，该速度传感器设于横向运动单元2的横移滑块22或纵向运动单元4的纵移滑块(下文详述)上；更优选地，速度传感器通过悬挂结构设于支架1，悬挂结构例如选为悬挂拉杆。

本实用新型实施例的在线检测平面粗糙度的装置100通过控制系统能够控制设在支架1上的横向运动单元2的横向驱动组件23和光电式粗糙度传感器3来获知物体的表面粗糙度，生产线中的运输机能够以预定速度将被测物体或被测物体的待测区域不断地送入光电式粗糙度传感器3的检测区，而横向运动单元2能够驱动光电式粗糙度传感器3沿着运输机的辊或筒的轴线的平行方向移动，以提高光电式粗糙度传感器3对被测物体的检测范围，其中运输机的运动与横向运动单元2的运动的配合能够大幅度提高光电式粗糙度传感器3的检测范围，使得该装置100能够对被测物体的朝向光电式粗糙度传感器3的表面进行检测，尤其是对板状的被测物体(例如带钢)的一个目标表面进行全面检测。该装置100可直接安装于生产线的运输机的附近，并能够在被测物体进入下一工序前对其表面粗糙度进行在线检测，判断被测物体是否符合下一工序的需求(即预设条件)，在此期间该装置100可以在生产线(尤其是转向辊)不停机的情形下准确检测物体表面的粗糙度，使得生产线可以进行高速、高效的生产。

本实用新型的在线检测平面粗糙度的装置100还通过控制系统控制速度传感器检测被测物体的平移速度，当运输机故障或被测物体在运输机上打滑时，该平移速度不等于预定速度，控制系统能够通过纵向运动单元4带动光电式粗糙度传感器3沿着纵向进行速度补偿，使得光电式粗糙度传感器3与被测物体之间的相对速度等于预定速度，以保证光电式粗糙度传感器3能够准确检测被测物体的表面粗糙度。通过这种方式，可以有效降低对后续工艺的影响，例如可以有效地有效降低对冲压工艺或喷漆工艺的生产效率的影响，从而尽可能地满足现代化生产的生产需求。

控制系统以V_补＝V_物-V_预这一公式来换算需要补偿的速度，并在以下详细说明。当被测物体在运输机上出现打滑时，可导致被测物体的平移速度V_物低于预定速度V_预，纵向运动单元4在控制系统的控制下带动光电式粗糙度传感器3以补偿速度V_补(与运输方向的反向)移动，以维持光电式粗糙度传感器3与被测物体之间的相对速度等于预定速度。同理，当运输机故障，且被测物体的平移速度低于预定速度V_预时，纵向运动单元4在控制系统的控制下带动光电式粗糙度传感器3以补偿速度V_补(与运输方向的反向)移动，以维持光电式粗糙度传感器3与被测物体之间的相对速度等于预定速度。当运输机故障，且被测物体的平移速度大于预定速度V_预时，纵向运动单元4在控制系统的控制下带动光电式粗糙度传感器3以补偿速度V_补(与运输方向的相同)移动，以维持光电式粗糙度传感器3与被测物体之间的相对速度等于预定速度。

在该优选的实施例中，横向驱动组件23包括：可转动地设于支架1上的皮带组件；以及设于支架1上的用于驱动皮带组件的转动源，转动源与控制系统相连。其中，皮带组件包括：可转动地设于横向导轨21右端的第一皮带辊；可转动地设于横向导轨21左端的第二皮带辊；绕在第一皮带辊与第二皮带辊上且与横移滑块22固定配合的转动皮带，转动源驱动第一皮带辊的转动，转动源优选地包括电机和连接在电机与皮带组件之间的减速器。容易理解的是，该转动源也可是发动机或液压马达等能够输出转矩的元件。在一个未示出的实施例中，横向驱动组件23也可选为设于支架1上的且与横向导轨21相平行的丝杠，以及设于横移滑块22上且与丝杠相配合的丝杠螺母，由电机驱动丝杠旋转，带动横移滑块22在横向导轨21做往复运动。在又一个未示出的实施例中，横向驱动组件23也可选为设于支架1上的且由电机驱动的连杆机构，电机通过该连杆机构带动横移滑块22在横向导轨21做往复运动。

纵向运动单元4包括设于横移滑块22上的纵向导轨41和设在纵向导轨41的纵移滑块42，以及用于驱动纵移滑块42沿着纵向导轨41移动的纵移驱动组件43。纵移驱动组件43可包括：可转动地设于横移滑块22上的皮带组件；以及设于横移滑块22上的用于驱动皮带组件的转动源，转动源与控制系统相连。其中，皮带组件包括：可转动地设于纵向导轨41后端的第一皮带辊；可转动地设于纵向导轨41前端的第二皮带辊；绕在第一皮带辊与第二皮带辊上且与纵移滑块42固定配合的转动皮带，转动源驱动第一皮带辊的转动，转动源优选地包括电机和连接在电机与皮带组件之间的减速器。容易理解的是，该转动源也可是发动机或液压马达等能够输出转矩的元件。在一个未示出的实施例中，纵移驱动组件43也可选为设于横移滑块22上的且与纵向导轨41相平行的丝杠，设于纵移滑块42上且与丝杠相配合的丝杠螺母，以及设于横移滑块22上的用于驱动丝杠转动的电机，由电机驱动丝杠旋转，带动纵移滑块42在纵向导轨41做往复运动。在又一个未示出的实施例中，纵移驱动组件43也可选为设于横移滑块22上的且由电机驱动的连杆机构，电机通过该连杆机构带动纵移滑块42在纵向导轨41做往复运动。旋转运动单元6包括电机和/或减速机，使得电机或减速机的转动直接带动光电式粗糙度传感器3旋转。

该装置100还可以包括与控制系统相连的旋转运动单元5和/或竖向运动单元，旋转运动单元5和/或竖向运动单元设于光电式粗糙度传感器3与纵向运动单元4之间，或者纵向运动单元4与横移滑块22之间的(图中未示)。其中，竖向运动单元与纵向运动单元4或横向运动单元2相比，两者之间的结构大致相同，但布置方向不同，竖向运动单元的具体结构详见纵向运动单元4或横向运动单元2。光电式粗糙度传感器3通过旋转运动单元5与纵向运动单元4相连，旋转运动单元5驱动光电式粗糙度传感器3旋转。旋转运动单元5可以直接选为电机、液压马达等输出转矩的装置。各个运动单元易于增加光电式粗糙度传感器3对被测物体的检测范围，使得该装置100对被测物体的表面进行精准检测，以判断被测物体是否符合下一工序的需求。

在该优选的实施例中，装置100还包括设于支架1上的校准机构6，校准机构6上设有已知粗糙度且能被光电式粗糙度传感器3所检测的表面。其中，光电式粗糙度传感器3检测校准机构6上物体的表面粗糙度，再与已知的表面粗糙度对比，确定光电式粗糙度传感器3是否在正常状态。当光电式粗糙度传感器3因污垢等外界原因产生检测偏差时，检测结果与已知的表面粗糙度不同，即可知道光电式粗糙度传感器3处于非正常状态。

在该优选的实施例中，光电式粗糙度传感器3包括一个可投射出的激光与被测物体之间垂直的激光发射器和多个激光接收器，多个激光接收器关于激光发射器呈中心对称分布，优选地是扇形对称分布。投射出的激光在被测物体表面的一点反射，当这一点相对于被测物体不平整时，该反射的激光会被激光发射器周围扇形分布的激光接收器接收，不同位置的激光接收器判断出该点的相对于被测物体整个表面不平整的角度，也就是被测物体的表面粗糙度，这样可以对被测物体的表面粗糙度进行高效、精准的检测。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“竖向”、“前端”、“后端”、“右端”、“左端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或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实用新型的限制。需要特别说明的是，附图中显示了“纵向”、“横向”和“竖向”，“纵向”上的箭头指向定义是“前端”，而反向定义是“后端”，“横向”上的箭头指向定义是“右端”，而反向定义是“左端”。

虽然已经参考优选实施例对本实用新型进行了描述，但在不脱离本实用新型的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本实用新型并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (9)

1.一种在线检测平面粗糙度的装置，其特征在于，包括：

支架；

横向运动单元，包括设在所述支架上的横向导轨和设在所述横向导轨的横移滑块，以及用于驱动所述横移滑块沿着所述横向导轨移动的横向驱动组件；

光电式粗糙度传感器，其设于所述横移滑块上，其中当运输机以预定速度运输被测物体时，所述光电式粗糙度传感器能够检测所述被测物体的表面粗糙度，所述运输机的辊或筒的轴线与所述横向导轨相平行；

纵向运动单元，其设于所述光电式粗糙度传感器与横移滑块之间；

速度传感器，其设于所述支架、横向运动单元或纵向运动单元上，用于检测被测物体的平移速度；以及

控制系统，其与所述光电式粗糙度传感器、横向驱动组件、速度传感器和纵向运动单元相连；

其中，所述控制系统构造成当所述速度传感器的检测的平移速度不等于所述预定速度时，能够通过所述纵向运动单元控制所述光电式粗糙度传感器沿着纵向进行速度补偿，使得所述光电式粗糙度传感器与被测物体之间的相对速度等于所述预定速度。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述横向驱动组件包括：可转动地设于所述支架上的皮带组件；以及设于所述支架上的用于驱动所述皮带组件转动的转动源，其中所述转动源与所述控制系统相连。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述转动源包括电机和连接在所述电机与皮带组件之间的减速器。

4.根据权利要求1到3中任一项所述的装置，其特征在于，所述被测物体是带钢。

5.根据权利要求1到3中任一项所述的装置，其特征在于，所述纵向运动单元包括设于所述横移滑块上的纵向导轨和设在所述纵向导轨的纵移滑块，以及用于驱动所述纵移滑块沿着所述纵向导轨移动的纵移驱动组件。

6.根据权利要求1到3中任一项所述的装置，其特征在于，还包括设于所述光电式粗糙度传感器与纵向运动单元之间或者所述纵向运动单元与横移滑块之间的旋转运动单元和/或竖向运动单元，所述旋转运动单元和/或竖向运动单元与控制系统相连。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述光电式粗糙度传感器通过所述旋转运动单元与所述纵向运动单元相连。

8.根据权利要求1到3中任一项所述的装置，其特征在于，还包括设于所述支架上的校准机构，所述校准机构上设有已知粗糙度且能被所述光电式粗糙度传感器所检测的表面。

9.根据权利要求1到3中任一项所述的装置，其特征在于，所述光电式粗糙度传感器包括一个可投射出的激光与所述被测物体之间垂直的激光发射器和多个激光接收器，多个所述激光接收器关于所述激光发射器呈扇形对称分布。