TWI417510B - 工件尺寸檢測裝置 - Google Patents

Description

工件尺寸檢測裝置

本發明係關於一種工件尺寸檢測裝置，尤其係關於一種可用於快速在線檢測工件尺寸之非接觸式檢測裝置。

在測量領域，常用尺寸測量工具和測量儀器有如下幾種：專用量具，包括極限量規和專用檢驗量具；簡單之測量儀器，如遊標卡尺、外徑千分尺等；儀器設備，如三座標測量機及影像測定機。以上除了使用影像測定機為非接觸式檢測外，其他均為接觸檢測。對於接觸檢測，由於檢測時測量工具或儀器需接觸工件表面才能進行檢測，所以存在易劃傷被測工件，造成工件外觀品質不合格之缺點。

對於電子產品來說，有很多表面光潔度較高之外觀件，或者受力易變形之工件，都不能採用接觸檢測進行尺寸測量。此外，這些工件大多以三維曲面造型為主，給檢測增加了難度。對於這些工件，目前通常採用影像測定機非接觸檢測。但係由於影像測定機體積較大，對環境要求高，而且檢測速度慢，通常只適用於實驗室檢測，無法靈活移動到生產線進行檢測。

為了能將檢測儀器應用於線上檢測，業界亦有嘗試採用其他高精度類感測器應用於尺寸檢測設備，如採用高精度位移感測器、高 精度電荷藕合器件圖像感測器(Charge Coupled Device，CCD)、鐳射感測器等。但，針對表面光潔度較高之鏡面工件之檢測，由於受到鏡面反射光之干擾，採用高精度位移感測器及CCD之檢測儀仍然檢測誤差較大，檢測精度難以提高。習知之採用鐳射感測器之鐳射測量儀，雖然精度高，但量測範圍小，對於尺寸較大之工件就不能直接測量了。而且，對測量結果之顯示僅能根據預設之規格簡單地判斷為合格與否，不能識別工件係偏大還係偏小，亦不能按更多之尺寸範圍段將工件之尺寸進行分類。

有鑒於此，有必要提供一種能夠在線檢測工件尺寸，而且檢測精度高、速度快、量測範圍較大之檢測裝置。

一種工件尺寸檢測裝置，用於檢測一被測工件之尺寸，其包括一機架及設於該機架上用於固定被測工件之一定位模組，該定位模組包括一測試台，該工件尺寸檢測裝置還包括一測量模組、一控制處理模組及一監測模組，該測量模組包括一透過型鐳射探頭組，該鐳射探頭組包括三鐳射探頭，每一鐳射探頭包括分別設置於該測試台兩側之一鐳射發射端子及一鐳射接收端子，該鐳射探頭組對定位於該測試台上之被測工件進行鐳射掃描測量，並將掃描資訊回饋給與該測量模組連接之控制處理模組，該控制處理模組對與該測量模組回饋之資訊進行處理，該監測模組亦與控制處理模組連接，該監測模組監測所述鐳射發射端子與鐳射接收端子之間形成之鐳射檢測空間有無異常情況，從而指示後續檢測步驟之開始或中斷。

相較于習知技術，上述工件測量裝置採用透過型鐳射探頭來對待側工件進行掃描，消除了待側工件之表面反射光之干擾，可以測量表面光潔度較高之待測工件，精度高。而且，當待測工件尺寸較大時，三個鐳射探頭可對待測工件之二維尺寸進行分工測量，從而加大該測量裝置可測量之尺寸範圍。通過控制處理模組以及監測模組，實現該測量裝置之自動監控和資料處理，測量速度快，適用於在線檢測。

1‧‧‧機架

11‧‧‧平台

13‧‧‧支架

131‧‧‧支撐板

2‧‧‧定位模組

21‧‧‧測試台

211‧‧‧透光狹縫

213‧‧‧通孔

23‧‧‧定位夾具

232‧‧‧透光孔

25‧‧‧光纖定位感測器

27‧‧‧支撐腳架

3‧‧‧測量模組

31‧‧‧鐳射探頭組

311‧‧‧鐳射探頭

3112‧‧‧鐳射發射端子

3114‧‧‧鐳射接收端子

32‧‧‧第一控制器

33‧‧‧顯示模組

332‧‧‧顯示幕

334‧‧‧指示燈

4‧‧‧控制處理模組

5‧‧‧監測模組

51‧‧‧紅外對射感測器

511‧‧‧發射端

513‧‧‧接收端

53‧‧‧第二控制器

7‧‧‧被測工件

圖1為本發明較佳實施例工件尺寸檢測裝置之立體圖。

圖2為本發明較佳實施例工件尺寸檢測裝置之立體分解圖。

圖3為本發明較佳實施例工件尺寸檢測裝置之定位模組之放大圖。

圖4為本發明較佳實施例工件尺寸檢測裝置之工作原理方框圖。

請參閱圖1、圖3及圖4，本發明較佳實施例工件尺寸檢測裝置包括一機架1、一定位模組2、一測量模組3、一控制處理模組4及一監測模組5。定位模組2設於機架1上，用於對一被測工件7進行定位。測量模組3包括一透過型鐳射探頭組31，用於對被測工件7進行鐳射掃描測量。控制處理模組4與測量模組3電路連接，用於資料處理和通訊。監測模組5亦與控制處理模組4連接，具有監測所述鐳射探頭組31形成之鐳射檢測空間(圖未示)有無其他異物之功能。

機架1包括一平台11及由該平台11之大致中央位置伸出之一支架13，支架13上設有一與該平台11平行之支撐板131。

請同時參閱圖1、圖2及圖3，定位模組2安裝在平台11上，其包括一矩形測試台21、一定位夾具23及安裝在定位夾具23側旁之二光纖定位感測器25。測試台21由二相對之板狀支撐腳架27支撐在平台上，並與所述支架13上之支撐板131相對。測試台21上設有供鐳射透過之透光狹縫211以及多個通孔213。定位夾具23固定於測試台21之大致中央位置，其用於對被測工件7進行定位。定位夾具23上與被測工件7之測試部位對應之位置開設有透光孔232，該透光孔232與測試台21之透光狹縫211對應。定位夾具23之具體形狀根據被測工件7之需要而設計，本實施例之被測工件7為一矩形框體，定位夾具23設計成大體呈矩形塊狀。所述二光纖定位感測器25分別固定在定位夾具23之二對角位置，其用來監測被測工件7係否放置正確。光纖定位感測器25可發出光束，如果被測工件7放置正確，則光纖定位感測器25發出之光線可照射到被測工件7上，否則，光纖定位感測器25發出之光線照射不到被測工件7上。光纖定位感測器25可連接一蜂鳴器(圖未示)，當被測工件7放置正確時，蜂鳴器鳴叫一聲，提示後續檢測步驟可以繼續。光纖定位感測器25可選擇透過型亦可選擇反射型，其具體類型由所設計之定位夾具23之形狀決定，本實施例光纖定位感測器25為反射型光纖定位感測器。

請同時參閱圖1、圖2及圖4，所述測量模組3還包括一將鐳射探頭組31回饋之信號進行相關處理同時具有通訊功能之第一控制器32 及一顯示模組33。所述鐳射探頭組31包括三鐳射探頭311，該三鐳射探頭311其中之一位於另外二鐳射探頭311之間。每一鐳射探頭311包括一鐳射發射端子3112及一鐳射接收端子3114，且該鐳射發射端子3112與鐳射接收端子3114分別相向地設置在測試台21之兩側，其中鐳射發射端子3112安裝在所述支架13之支撐板131上，鐳射接收端子3114裝設在測試台21下方之平台11上。每一鐳射發射端子3112均可發出平行光束，且位於中間之鐳射發射端子3112發出之平行鐳射所形成之平面與位於其兩側之二鐳射發射端子3112發出之平行鐳射所形成之平面垂直。每一鐳射接收端子3114用來接收與之對應之鐳射發射端子3112發出之鐳射。鐳射探頭組31對處於其鐳射發射端子3112和鐳射接收端子3114之間之被測工件7進行掃描測量，其中該處於中間之鐳射探頭311用於測量被測工件7之短徑，位於兩側之鐳射探頭311分別對被測工件7之長徑兩端進行掃描，從而測出被測工件7之長徑。顯示模組33與第一控制器32連接，其包括二顯示幕332及多個指示燈334，該二顯示幕332用於分別顯示被測工件7之平面二維尺寸值，如長度和寬度，該多個指示燈334則可分別用於指示寬度偏大、寬度偏小、合格、長度偏大、長度偏小。

請參閱圖4，控制處理模組4具有資料獲取和處理以及對其他模組進行控制之功能。控制處理模組4包括一測試程式，通過測試程式可以設置被測工件7之合格尺寸範圍以及其他不同之尺寸段。所述鐳射探頭組31對被測工件7掃描後回饋之信號經測量模組3之第一控制器31處理後輸入控制處理模組4，控制處理模組4之測試 程式將測得之資料與設定之規格或尺寸段比較後，向所述測量模組3之顯示幕332輸出被測工件7之尺寸係否合格或者偏大、偏小。控制處理模組4可為一單片機。

請參閱圖1、圖2及圖4，監測模組5包括多個紅外對射感測器51及一將該多個紅外對射感測器51回饋之信號進行相關處理同時具有通訊功能之第二控制器53。每一紅外對射感測器51包括一發射端511和一接收端513，其中該發射端511嵌設在支架13之支撐板131上，接收端513分別相對應地嵌設在測試台21之所述通孔內213。每一發射端511向與其對應之接收端513發射紅外光束而形成一紅外光牆，用來監測所述鐳射發射端子3112與鐳射接收端子3114之間形成之鐳射檢測空間(圖未示)係否存在異物。每一紅外對射感測器51與第二控制器53連接，第二控制器53又與控制處理模組4連接。當所述鐳射檢測空間存在異物(如操作員之手或者機械手)時，接收端513之紅外光束部分或者全部被遮斷，紅外對射感測器51將該資訊回饋給第二控制器53後，輸入控制處理模組4，控制處理模組4控制測量模組3之掃描測量之開始或者中斷。

使用時，將被測工件7放入定位夾具23，經光纖定位感測器25檢驗擺放正確後，鐳射探測頭組31開始自動對被測工件7掃描測量。鐳射探測頭組31將掃描收集之資訊回饋給其第一控制器32，第一控制器32對收集之資訊進行相關處理後輸入控制處理模組4，控制處理模組4之測試程式將測得之資訊資料與設定之規格或尺寸段比較後，向測量模組3之二顯示幕332輸出被測工件7之二維尺寸，其多個指示燈334則分別指示寬度偏大、寬度偏小、合格 、長度偏大、長度偏小。

上述工件測量裝置，採用透過型鐳射探頭311來對待側工件7進行掃描，消除了待側工件7之表面反射光之干擾，可以測量表面光潔度較高之外觀件，精度高。而且，通過使用兩個鐳射探頭311來分別掃描測量待測工件7某一方向兩個最端點，可以加大該工件測量裝置可測量之尺寸範圍。通過控制處理模組4以及監測模組5，實現該工件測量裝置之自動監控和資料處理，測量速度快，可適用於線上檢測。同時，通過測試程式預先設定被測工件7之合格尺寸範圍以及不同尺寸段，使該工件測量裝置不僅可以判斷待測工件7係否合格，還可對其尺寸大小進行大致之偏小、偏小歸類。

可以理解，根據待測工件7之大小可以調整所述位於兩側之二鐳射探頭311間之距離。

可以理解，所述鐳射探頭組31之鐳射發射端子3112和鐳射接收端子3114相對於測試台21之位置可以調換；所述紅外對射感測器51之發射端511和接收端513相對於測試台21之位置亦可以調換。

1‧‧‧機架

11‧‧‧平台

13‧‧‧支架

131‧‧‧支撐板

21‧‧‧測試台

23‧‧‧定位夾具

25‧‧‧光纖定位感測器

311‧‧‧鐳射探頭

3112‧‧‧鐳射發射端子

3114‧‧‧鐳射接收端子

332‧‧‧顯示幕

334‧‧‧指示燈

51‧‧‧紅外對射感測器

511‧‧‧發射端

513‧‧‧接收端

Claims (10)

1. 一種工件尺寸檢測裝置，用於檢測一被測工件之尺寸，其包括一機架及設於該機架上用於固定被測工件之一定位模組，該定位模組包括一測試台，其改良在於：該工件尺寸檢測裝置還包括一測量模組、一控制處理模組及一監測模組，該測量模組包括一透過型鐳射探頭組，該鐳射探頭組包括三鐳射探頭，每一鐳射探頭包括分別設置於該測試台兩側之一鐳射發射端子及一鐳射接收端子，該鐳射探頭組對定位於該測試台上之被測工件進行鐳射掃描測量，並將掃描資訊回饋給與該測量模組連接之控制處理模組，該控制處理模組對與該測量模組回饋之資訊進行處理，該監測模組亦與控制處理模組連接，該監測模組監測所述鐳射發射端子與鐳射接收端子之間形成之鐳射檢測空間內有無異常情況，並傳輸監測資訊給控制處理模組，該控制處理模組控制測量模組工作之開始或中斷。
2. 如申請專利範圍第1項所述之工件尺寸檢測裝置，其中該三鐳射探頭其中之一位於另外二鐳射探頭之間，該位於中間之鐳射探頭之鐳射發射端子發出之平行鐳射所形成之平面與位於其兩側之二鐳射發射端子發出之平行鐳射所形成之平面垂直。
3. 如申請專利範圍第2項所述之工件尺寸檢測裝置，其中該處於中間之鐳射探頭用於測量被測工件之短徑，位於兩側之鐳射探頭分別對被測工件之長徑方向之兩端進行掃描，從而測出被測工件之長徑。
4. 如申請專利範圍第1項所述之工件尺寸檢測裝置，其中該定位模組還包括一定位夾具及安裝在定位夾具旁側之二光纖定位感測器，定位夾具固定於測試台上，其與被測工件之測試點對應之位置開設有透光孔，所述二光纖定位感測器分別固定在定位夾具之二對角位置。
5. 如申請專利範圍第4項所述之工件尺寸檢測裝置，其中該測試台上設有與該定位夾具上之透光孔相對應之透光狹縫。
6. 如申請專利範圍第1項所述之工件尺寸檢測裝置，其中該測量模組還包括一顯示模組，該顯示模組包括二顯示幕及多個指示燈，其中該二顯示幕分別顯示被測工件之平面二維尺寸值，該多個指示燈分別指示尺寸合格以及平面二維尺寸之偏大、偏小情況。
7. 如申請專利範圍第1項所述之工件尺寸檢測裝置，其中該控制處理模組包括一對資料進行處理之處理器，該處理器包括一測試程式，通過該測試程式來預先設置產品之合格尺寸範圍以及不同之尺寸段。
8. 如申請專利範圍第7項所述之工件尺寸檢測裝置，其中該控制處理模組為一單片機。
9. 如申請專利範圍第1項所述之工件尺寸檢測裝置，其中該監測模組包括多個紅外對射感測器，每一紅外對射感測器包括一發射端和一與該發射端相對設置之接收端。
10. 如申請專利範圍第9項所述之工件尺寸檢測裝置，其中該機架包括一平台及由該平台伸出之一支架，該支架上設有一與該平台平行之支撐板，該測試台還設有多個通孔，其與該支撐板相對，所述鐳射探頭組之鐳射發射端子以及該紅外對射感測器之發射端安 裝在該支撐板上，該紅外對射感測器之接收端嵌設在該測試台之通孔內。