CN208443348U - 一种用于检测样品厚度与弯曲度的装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及激光检测技术领域，尤其涉及一种用于检测样品厚度与弯曲度的装置，包括样品的输送装置，还包括至少两个激光位移检测组件，激光位移检测组件沿输送装置的输送方向依次排列，每个激光位移检测组件均包括两个激光位移传感器，两个激光位移传感器分别设置于样品的上方与下方，且两个激光位移传感器同时向样品表面发射光束。本实用新型将两个激光位移传感器分别设置于样品的上方与下方，对样品同一检测位置的上下表面同时发射光束，随着输送装置向前运动，上下两个激光位移传感器之间的距离减去实际测得的激光位移传感器分别与样品上下表面距离之和得到的即为样品的厚度，弯曲度也是同样获取多个厚度数据，通过拟合获得。
Description
技术领域
本实用新型涉及激光检测技术领域，尤其涉及一种用于检测样品厚度与弯曲度的装置。
背景技术
在众多行业中，样品的几何参数是生产过程中的重要检测项目，对于许多产品而言，样品厚度与弯曲度的可控极大的影响着产品性能，更多的行业对样品厚度与弯曲度有着严格的精度要求，同时，实现在线测试对于生产而言，可极大提高生产效率，更可以降低人力成本和返货返工成本，实现安全快速、方便、保质保量的检测作业。
目前国内外针对样品的厚度和弯曲度的检测方法主要包括：机械接触式测量、电容式测试法、射线测厚法。
机械接触式检测法是最原始的样品厚度检测方法，即采用机械探头硬接触样品表面，计算出样品厚度，常用的有千分表及原理类似于千分表的电子读数测厚仪器。这种检测方法速度慢、效率低，无法满足高速自动化生产线的需求；另外检测精度低，无法识别微米以及更小尺寸级别的高度差，且误差很大。
电容式测试法是一项发展比较成熟的技术，基本原理是通过测量和计算电容前后的变化来计算两个极板间的厚度。它具有高灵敏度、高稳定性等优点。但是也有其局限性，由于在这种技术中所使用的传感器的极板是固定的，所以在线扫描实现起来有一定困难，且电介质的改变也会给系统带来繁琐的调整。
射线测厚法是最常见的辐射式测厚系统，它的基本原理是：被测物质对放射源发出的同位素吸收或反射，这样射线再在贯穿物体前后，强度具有一定的衰减变化，由此可以通过变化程度推测出被测物体的厚度。这种方法响应速度快且精度高，但由于射线有半衰期，所以示值需要经常的随变化而校正，且射线会对人体造成伤害，在线扫描实现起来有一定困难。上述方法均未实现在线连续且高精度检测，无法将检测方法集成到生产线、解决高精度在线检测样品厚度与弯曲度的问题。
实用新型内容
(一)要解决的技术问题
本实用新型要解决的技术问题是解决现有的样品厚度与弯曲度检测装置难以实现在线连续且高精度检测的问题。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种用于检测样品厚度与弯曲度的装置，包括样品的输送装置，还包括至少两个激光位移检测组件，所述激光位移检测组件沿所述输送装置的输送方向依次排列，每个所述激光位移检测组件均包括两个激光位移传感器，两个所述激光位移传感器分别设置于所述样品的上方与下方，且两个所述激光位移传感器同时向所述样品表面发射光束。
其中，所述激光位移检测组件还包括C字形的支架，两个所述激光位移传感器分别位于所述支架的两端。
其中，还包括驱动装置，所述驱动装置与所述支架连接，以驱动所述支架在水平面上沿与所述输送方向垂直的方向运动。
其中，所述驱动装置包括驱动组件、滑块和导轨，所述导轨在水平面上沿与所述输送方向垂直的方向设置，所述滑块一端与所述支架连接，另一端设置于所述导轨上，所述驱动组件与所述滑块连接，以驱动所述滑块沿所述导轨移动。
其中，所述驱动组件包括电机和丝杠，所述丝杠穿过所述滑块且与所述滑块螺纹配合连接，所述电机驱动所述丝杠转动。
其中，所述输送装置包括多条传送带，相邻两条所述传送带之间具有缝隙，所述样品位于所述传送带上，且所述激光位移检测组件对所述样品的检测位置设置于所述缝隙上。
其中，所述激光位移检测组件为三个，三个所述激光位移检测组件对所述样品的检测位置分别在与所述输送方向垂直的方向上依次排列。
其中，还包括底板，所述导轨固定于所述底板上。
其中，还包括数据处理装置，所述数据处理装置与所述激光位移传感器连接。
其中，所述激光位移传感器包括激光器和CCD，所述激光器向所述样品表面发射光束，所述CCD用于将反射的光信号转换为位移电信号。
(三)有益效果
本实用新型的上述技术方案具有如下优点：本实用新型用于检测样品厚度与弯曲度的装置，通过激光位移传感器发出光束聚焦在样品表面产生反射光束，再由激光位移传感器接收反射光信号并反馈出所需的位移电信号，并经过相应的处理系统进行数据处理，得到检测样品和厚度和弯曲度。当样品随着输送装置移动时，其表面上光斑会随着位置变化而发生变化，相应地，激光位移传感器上检测到的像点的位置也随之发生变化，精确地获取激光位移传感器上的电信号，通过数据处理即可得到激光位移传感器至样品表面的距离，将激光位移检测组件上的两个激光位移传感器分别设置于样品的上方与下方，对样品同一检测位置的上下表面同时发射光束，随着输送装置向前运动，上下两个激光位移传感器之间的距离减去实际测得的激光位移传感器分别与样品上下表面距离之和得到的即为样品的厚度，弯曲度也是同样获取多个距离数据，通过拟合获得的，由此实现对整个样品厚度与弯曲度进行测量。多个激光位移检测组件配合，针对样品上不同的检测位置发射光束，可实现在同一运动方向上样品不同位置的厚度与弯曲度的检测。本实用新型可将输送装置与上一道工序的传送装置集成在一起，通过检测装置对完成上一道工序的样品实现在线检测，无需样品停留，且减少外界力量对样品厚度与弯曲度测试的干扰，完成高效且高精度的检测作业，该装置操作简单，获得的待测样品厚度和弯曲度准确率高。
除了上面所描述的本实用新型解决的技术问题、构成的技术方案的技术特征以及有这些技术方案的技术特征所带来的优点之外，本实用新型的其他技术特征及这些技术特征带来的优点，将结合附图作出进一步说明。
附图说明
图1是本实用新型实施例用于检测样品厚度与弯曲度的装置的结构示意图；
图2是本实用新型实施例用于检测样品厚度与弯曲度的装置的检测原理示意意图。
图中：1：输送装置；2：激光位移检测组件；3：样品；4：驱动装置；5：底板；11：传送带；21：激光位移传感器；22：支架；41：驱动组件；42：滑块；43：导轨；211：激光器；212：CCD；411：电机；412：丝杠。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通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他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
此外，在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”、“多根”、“多组”的含义是两个或两个以上，“若干个”、“若干根”、“若干组”的含义是一个或一个以上。
如图1和图2所示，本实用新型实施例提供的用于检测样品厚度与弯曲度的装置，包括样品3的输送装置1，还包括至少两个激光位移检测组件2，激光位移检测组件2沿输送装置1的输送方向依次排列，每个激光位移检测组件2均包括两个激光位移传感器21，两个激光位移传感器21对称设置于样品3的上方与下方，且两个激光位移传感器21同时向样品3表面发射光束并接收样品3表面的反射光信号，再将反射光信号转换为位移电信号进行处理。
本实用新型用于检测样品厚度与弯曲度的装置，通过激光位移传感器发出光束聚焦在样品表面产生反射光束，再由激光位移传感器接收反射光信号并反馈出所需的位移电信号，并经过相应的处理系统进行数据处理，得到检测样品和厚度和弯曲度。当样品随着输送装置移动时，其表面上光斑会随着位置变化而发生变化，相应地，激光位移传感器上检测到的像点的位置也随之发生变化，精确地获取激光位移传感器上的电信号，通过数据处理即可得到激光位移传感器至样品表面的距离，将激光位移检测组件上的两个激光位移传感器分别设置于样品的上方与下方，对样品同一检测位置的上下表面同时发射光束，随着输送装置向前运动，上下两个激光位移传感器之间的距离减去实际测得的激光位移传感器分别与样品上下表面距离之和得到的即为样品的厚度，弯曲度也是同样获取多个距离数据，通过拟合获得的，由此实现对整个样品厚度与弯曲度进行测量。多个激光位移检测组件配合，针对样品上不同的检测位置发射光束，可实现在同一运动方向上样品不同位置的厚度与弯曲度的检测。本实用新型可将输送装置与上一道工序的传送装置集成在一起，通过检测装置对完成上一道工序的样品实现在线检测，无需样品停留，且减少外界力量对样品厚度与弯曲度测试的干扰，完成高效且高精度的检测作业，该装置操作简单，获得的待测样品厚度和弯曲度准确率高。
其中，激光位移检测组件2还包括C字形的支架22，两个激光位移传感器21件分别位于支架22的两端。C字形支架的两端固定两个激光位移传感器，起到支撑激光位移检测组件的作用，可保证两个激光位移传感器对位，发出的光束照射到样品同一检测位置的上下表面，确保两个激光位移传感器之间的距离固定不变，提高检测的精确度。
其中，本实用新型用于检测样品厚度与弯曲度的装置还包括驱动装置4，驱动装置4与支架22连接，以驱动支架22在水平面上沿与输送装置1的输送方向垂直的方向运动。在面对不同大小的样品时，为确保测量位置的准确性，驱动装置驱动支架移动，改变激光器发射光束入射位置。
其中，驱动装置4包括驱动组件41、滑块42和导轨43，导轨43在水平面上沿与输送装置1的输送方向垂直的方向设置，滑块42一端与支架22连接，滑块42另一端设置于导轨43上，驱动组件41与滑块42连接，以驱动滑块42沿导轨43移动。其中，驱动组件41包括电机411和丝杠412，丝杠412穿过滑块42且与滑块42螺纹配合连接，电机411驱动丝杠412转动。本实施例中采用滑块导轨配合的驱动装置，驱动组件驱动滑块移动，从而带动滑块连接的支架移动，滑块沿导轨滑动，对移动进行导向和稳定。驱动组件可选择气缸、液压缸，伺服电机等。本实施例采用丝杠与滑块螺纹配合，伺服电机驱动丝杠转动作为驱动组件。
其中，输送装置1包括多条传送带11，相邻两条传送带11之间具有缝隙，样品3位于传送带11上，且激光位移检测组件2对样品3的检测位置设置于缝隙上。本实用新型为实现在线检测，利用传送带作为样品输送载体，使样品在扫描方向呈现自然形状，将检测设备与生产线样品传送带集成在一起，最终达到在线检测，无需样品停留，避免了由于离线检测而造成的生产中断，且减少外界量对样品厚度与弯曲度测试的干扰，做到高效且高精度的检测作业，从而避免由于单线扫描而造成的生产效率损失的问题。为保证位于样品下方的激光位移传感器能够发射光束至样品下表面，本实施例采用多条传送带并行，且相邻传送带之间具有缝隙，激光位移传感器发射的光束由缝隙中通过照射到样品表面。
其中，激光位移检测组件2为三个，三个激光位移检测组件2对样品3的检测位置分别为在与输送装置1的输送方向垂直的方向上依次排列。本实施例采用沿输送方向两侧布置的三个激光位移检测组件结合输送装置，在传输样品的过程中，实现对样品同方向不同位置厚度与弯曲度的检测，也可根据样品尺寸与位置需求，选择不同数量的激光位移检测组件，实现更精准的检测，在实际应用中，可设置多个激光位移检测组件，且为了节省工作空间，亦可将多个激光位移检测组件均排列在输送装置的一侧，并使个激光位移检测组件位置不同，如此可以检测样品不同位置的数据，提高了厚度和弯曲度测量的准确性。
其中，本实用新型用于检测样品厚度与弯曲度的装置还包括底板5，导轨43固定于底板5上。本实用新型中导轨设置于底板上，并通过滑块和支架将激光位移检测组件连接，最大程度的将驱动装置与检测装置集成的硬件集成，从而达到避免由于离线检测与单线扫描而造成的生产效率损失的问题。
其中，本实用新型用于检测样品厚度与弯曲度的装置还包括数据处理装置，所述数据处理装置与所述激光位移传感器连接。通过激光位移传感器发出光束聚焦在样品表面产生反射光束，再由激光位移传感器接收反射光信号并反馈出所需的位移电信号，并经过数据处理装置进行数据处理，得到检测样品的厚度和弯曲度。
其中，激光位移传感器21包括激光器211和CCD(电荷耦合器件)212，激光器211向样品3表面发射光束，CCD212用于将反射的光信号转换为位移电信号。两个激光器同时向样品的上下表面发射光束，CCD接收各自对应的激光器发射的并经样品表面反射回的光束。通过光传输时间计算出样品表面到激光位移传感器的距离。由于样品上方和下方CCD的距离恒定，因此，用这个恒定距离减去上下激光位移传感器测量的距离即可得到样品厚度。同时，随着样品的移动，CCD接收到样品表面不同位置的光束，可计算出样品表面各点到激光位移传感器距离，从而拟合得到样品弯曲度。
综上所述，本实用新型用于检测样品厚度与弯曲度的装置，通过激光位移传感器发出光束聚焦在样品表面产生反射光束，再由激光位移传感器接收反射光信号并反馈出所需的位移电信号，并经过相应的处理系统进行数据处理，得到检测样品和厚度和弯曲度。当样品随着输送装置移动时，其表面上光斑会随着位置变化而发生变化，相应地，激光位移传感器上检测到的像点的位置也随之发生变化，精确地获取激光位移传感器上的电信号，通过数据处理即可得到激光位移传感器至样品表面的距离，将激光位移检测组件上的两个激光位移传感器分别设置于样品的上方与下方，对样品同一检测位置的上下表面同时发射光束，随着输送装置向前运动，上下两个激光位移传感器之间的距离减去实际测得的激光位移传感器分别与样品上下表面距离之和得到的即为样品的厚度，弯曲度也是同样获取多个距离数据，通过拟合获得的，由此实现对整个样品厚度与弯曲度进行测量。多个激光位移检测组件配合，针对样品上不同的检测位置发射光束，可实现在同一运动方向上样品不同位置的厚度与弯曲度的检测。本实用新型可将输送装置与上一道工序的传送装置集成在一起，通过检测装置对完成上一道工序的样品实现在线检测，无需样品停留，且减少外界力量对样品厚度与弯曲度测试的干扰，完成高效且高精度的检测作业，该装置操作简单，获得的待测样品厚度和弯曲度准确率高。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种用于检测样品厚度与弯曲度的装置，包括样品的输送装置，其特征在于：还包括至少两个激光位移检测组件，所述激光位移检测组件沿所述输送装置的输送方向依次排列，每个所述激光位移检测组件均包括两个激光位移传感器，两个所述激光位移传感器分别设置于所述样品的上方与下方，且两个所述激光位移传感器同时向所述样品表面发射光束。
2.根据权利要求1所述的用于检测样品厚度与弯曲度的装置，其特征在于：所述激光位移检测组件还包括C字形的支架，两个所述激光位移传感器分别位于所述支架的两端。
3.根据权利要求2所述的用于检测样品厚度与弯曲度的装置，其特征在于：还包括驱动装置，所述驱动装置与所述支架连接，以驱动所述支架在水平面上沿与所述输送方向垂直的方向运动。
4.根据权利要求3所述的用于检测样品厚度与弯曲度的装置，其特征在于：所述驱动装置包括驱动组件、滑块和导轨，所述导轨在水平面上沿与所述输送方向垂直的方向设置，所述滑块一端与所述支架连接，另一端设置于所述导轨上，所述驱动组件与所述滑块连接，以驱动所述滑块沿所述导轨移动。
5.根据权利要求4所述的用于检测样品厚度与弯曲度的装置，其特征在于：所述驱动组件包括电机和丝杠，所述丝杠穿过所述滑块且与所述滑块螺纹配合连接，所述电机驱动所述丝杠转动。
6.根据权利要求5所述的用于检测样品厚度与弯曲度的装置，其特征在于：所述输送装置包括多条传送带，相邻两条所述传送带之间具有缝隙，所述样品位于所述传送带上，且所述激光位移检测组件对所述样品的检测位置设置于所述缝隙上。
7.根据权利要求6所述的用于检测样品厚度与弯曲度的装置，其特征在于：所述激光位移检测组件为三个，三个所述激光位移检测组件对所述样品的检测位置分别在与所述输送方向垂直的方向上依次排列。
8.根据权利要求4所述的用于检测样品厚度与弯曲度的装置，其特征在于：还包括底板，所述导轨固定于所述底板上。
9.根据权利要求1-8任一所述的用于检测样品厚度与弯曲度的装置，其特征在于：还包括数据处理装置，所述数据处理装置与所述激光位移传感器连接。
10.根据权利要求9所述的用于检测样品厚度与弯曲度的装置，其特征在于：所述激光位移传感器包括激光器和CCD，所述激光器向所述样品表面发射光束，所述CCD用于将反射的光信号转换为位移电信号。
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Effective date of registration: 20211027 Address after: Unit 611, unit 3, 6 / F, building 1, yard 30, Yuzhi East Road, Changping District, Beijing 102208 Patentee after: Zishi Energy Co.,Ltd. Address before: 102209 Beijing City, Changping District Beiqijia Town, Tivoli Park No. 15 Patentee before: DONGTAI HI-TECH EQUIPMENT TECHNOLOGY Co.,Ltd. |
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