一种用于膜式燃气表皮膜质量检测的装置的制作方法

本申请涉及膜式燃气表皮膜检测设备领域，特别涉及一种用于膜式燃气表皮膜质量检测的装置。

背景技术：

膜式燃气表是一种容积式仪表，是日常生活和工业中都经常使用的仪表，例如厨房安装的天然气表等。模式燃气表的基本工作原理是，在计量箱内安装皮膜，利用气体经过时皮膜体积的变化进行计量。因此，皮膜是膜式燃气表的核心组件，皮膜的质量直接影响膜式燃气表的准确度和转数。

皮膜质量检测主要包括皮膜厚度检测、皮膜深度检测和皮膜漏点检测等。传统的皮膜厚度和深度检测主要是通过人工拿放、压实，再配合检测工具进行人工判断，检测效率低、主观影响大、检测误差大。目前，虽然也有部分企业借助改进的机械设备进行检测；但是，仍然存在诸多不足，自动化程度不高，对检测人员的依赖性较大，检测质量难以保障。

技术实现要素：

本申请的目的是提供一种结构改进的用于膜式燃气表皮膜质量检测的装置。

为了实现上述目的，本申请提供了一种用于膜式燃气表皮膜质量检测的装置，包括上料工位、搬运上料模组、回转工作台和搬运下料模组；上料工位包括可转动的上料工位底座，以及安装在上料工位底座上的至少一个人工放料工位和至少一个机械臂取料工位；回转工作台包括产品定位工位、深度检测工位、厚度检测工位和下料工位；搬运上料模组包括机械手臂和相应的驱动组件，用于将待测皮膜由机械臂取料工位移动至产品定位工位；产品定位工位接收搬运上料模组的待测皮膜后，回转工作台转动至深度检测工位；深度检测工位包括皮膜深度检测组件，用于对皮膜进行深度检测；厚度检测工位在深度检测工位之后，包括皮膜厚度检测组件，用于对待测皮膜进行厚度检测；厚度检测工位还包括喷码模组，喷码模组与皮膜深度检测组件和皮膜厚度检测组件电连接或信号连接，用于接收两个检测组件的检测信息，并通过喷码模组的喷头将两个检测组件的检测结果喷印在相应的待测皮膜上；搬运下料模组包括机械手臂和相应的驱动组件，用于将待测皮膜由下料工位取出，并放置在指定位置。可以理解，本申请各工位都具有放置皮膜的载具，以方便皮膜放置。

本申请的皮膜质量检测装置将皮膜深度检测组件和皮膜厚度检测组件整合在一起，能够方便的对皮膜进行深度和厚度检测，自动化程度高，使用简单方便。其中，喷码模组不仅可以将厚度和深度等检测结果喷印于待测皮膜表面，也可以根据设定将相应的产品信息喷印于皮膜表面，在此不作具体限定。其中，人工放料工位用于人工放置待测皮膜，机械臂取料工位用于方便机械手臂抓取，可以通过转动上料工位底座，将人工放料工位放置的待测皮膜转移到机械臂取料工位，以便于机械手臂抓取。

优选的，上料工位还包括上料工位底座驱动组件，用于驱动上料工位底座转动，将放置在人工放料工位的待测皮膜转动到机械臂取料工位，以便搬运上料模组的机械手臂抓取。

需要说明的是，本申请的上料工位包括人工放料工位和机械臂取料工位，其目的是使得机械臂取料的同时进行人工放料，使得检测可以持续不间断的进行；可以理解，将人工放料工位放置的待测皮膜移动至机械臂取料工位，可以通过人工操作，也可以由上料工位底座驱动组件，实现自动化作业。

优选的，人工放料工位的载具下方设置有上料称重组件，用于对人工放料工位放置的待测皮膜进行称重。

需要说明的是，上料称重组件的作用是通过称重判断其放置的待测皮膜的数量，以方便后续操作；当然，如果每次只放置一个待测皮膜，则不需要上料称重组件。

优选的，上料称重组件包括压力传感器和称重动力气缸；使用时，称重动力气缸向上顶，使压力传感器将待测皮膜或者待测皮膜与载具顶起，实现称重。

需要说明的是，本申请的一种实现方式中，具体是在上料工位底座上人工放料工位的载具相应的位置处开设通孔，压力传感器穿过通孔对皮膜或者皮膜与载具一起进行称重；称重完成后，压力传感器缩回，不影响上料工位底座转动。

优选的，机械臂取料工位的载具下方设置有顶升模组，用于将待测皮膜顶起，便于搬运上料模组的机械手臂抓取。

优选的，顶升模组包括顶升电木组件和顶升伺服驱动组件；使用时，顶升伺服驱动组件提供驱动，使顶升电木组件向上顶，从而使得待测皮膜或者待测皮膜与载具向上移动。

在本申请的一种实现方式中，顶升伺服驱动组件的顶升位移是取决于待测皮膜数量的，即与压力传感器的称重相关联，具体的，待测皮膜的数量越少，需要将顶升电木组件向上顶升越多，以便达到指定位置被搬运上料模组的机械手臂抓取。

同样的，在上料工位底座上机械臂取料工位的载具相应的位置处开设通孔，顶升电木组件穿过该通孔进行顶升，顶升完成后缩回，以免影响上料工位底座转动。

优选的，人工放料工位和机械臂取料工位的载具内设置有至少一个竖立向上的皮膜定位针，以便于将皮膜准确的放置在载具内。

可以理解，皮膜定位针的作用就是固定待测皮膜的放置位置，本申请的一种实现方式中，皮膜定位针有三个，一个位于中轴线上，另外两个对称的位于中轴线的两侧。

优选的，人工放料工位和机械臂取料工位的载具的外侧面设置有至少一对竖立的直线轴承滑动组件；直线轴承滑动组件固定安装于上料工位底座上，载具或者待测皮膜能够相对于直线轴承滑动组件上下滑动。

需要说明的是，直线轴承滑动组件实际上就是两根数量的柱子，以保障顶升时待测皮膜或者载具与待测皮膜整体的位移准确性，避免其歪斜，影响搬运上料模组机械手臂抓取。

优选的，搬运上料模组的驱动组件包括左右动作伺服驱动和上下动作伺服驱动，用于驱动机械手臂左右上下移动。

优选的，搬运上料模组的机械手臂抓取端设置有皮膜吸取模组；皮膜吸取模组包括双层橡胶吸盘、抓取定位针、角度仿形支座和至少一对对称设置的压料弹簧块；双层橡胶吸盘设置于皮膜吸取模组的中轴线上，用于吸附抓取待测皮膜；抓取定位针均匀分散于双层橡胶吸盘周围用于对待测皮膜进行水平定位；角度仿形支座设置于双层橡胶吸盘的外周，为待测皮膜开口端端口的仿形结构，用于将待测皮膜支撑开；压料弹簧块对称设置于角度仿形支座的两侧，用于约束待测皮膜的侧边，以方便抓取。

优选的，搬运上料模组的机械手臂还设置有压力传感器，用于感应双层橡胶吸盘抓取待测皮膜的压力，从而确认是否有吸取待测皮膜。可以理解，如果压力传感器判断没有吸取待测皮膜或者吸取不牢靠，则需要重新进行吸取操作。

优选的，深度检测工位的皮膜深度检测组件包括深度测试驱动和深度测试模组，深度测试驱动驱动深度测试模组沿导轨上下移动，进行深度测试；深度测试模组呈l型，竖立端与深度测试驱动的活动端固定连接，水平端为安装平台设置有第一接触式距离传感器、中心重物压料块和仿形弹簧压料块；仿形弹簧压料块为待测皮膜开口端端口的仿形结构，仿形弹簧压料块的中心具有通孔，用于安装中心重物压料块，仿形弹簧压料块通过弹簧活动安装于安装平台的正下方；中心重物压料块安装于安装平台正下方的中轴线上，初始状态时，仿形弹簧压料块和中心重物压料块在同一水平面或者具有固定的间隔；第一接触式距离传感器固定安装于安装平台的上方，并且与仿形弹簧压料块和中心重物压料块电连接或信号连接，用于感应两者的距离；使用时，深度测试驱动驱动深度测试模组向下移动，仿形弹簧压料块首先与待测皮膜的端口接触，然后深度测试模组继续向下，使中心重物压料块与待测皮膜的底部接触，接触式距离传感器通过感应仿形弹簧压料块与待测皮膜端口接触后，到中心重物压料块与待测皮膜底部接触，这段时间的移动距离，确定待测皮膜的深度。

优选的，厚度检测工位的皮膜厚度检测组件包括第一驱动气缸、第二接触式距离检测传感器、第二驱动气缸和上顶基准块；第一驱动气缸安装于厚度检测工位的正上方，第二接触式距离检测传感器整体安装于第一驱动气缸的活动端，由第一驱动气缸驱动第二接触式距离检测传感器上下移动；第二接触式距离检测传感器具有可更换的检测头；第二驱动气缸安装于厚度检测工位的正下方，上顶基准块安装于第二驱动气缸的活动端，由第二驱动气缸驱动上顶基准块上下移动；上顶基准块与第二接触式距离检测传感器的检测头呈上下对应关系；检测时，两个驱动气缸分别驱动上顶基准块和检测头相向移动，检测头将待测皮膜压紧在上顶基准块上，由此读出待测皮膜的厚度。

优选的，喷码模组安装于皮膜厚度检测组件旁边，喷码模组的喷头指向待测皮膜外壁；并且，喷码模组分别与第一接触式距离传感器和第二接触式距离检测传感器电连接或信号连接，根据两个传感器的检测信号，将待测皮膜的厚度和深度喷印于其侧壁上。

优选的，本申请的装置还包括输出模组，搬运下料模组还包括检测结果判断组件，检测结果判断组件分别与第一接触式距离传感器和第二接触式距离检测传感器电连接或信号连接，根据设计阈值判断待测皮膜的深度或厚度是否合格，并控制驱动组件控制机械手臂将由下料工位取出的待测皮膜放置在指定位置；输出模组包括传送带、第一不良品投放工位和第二不良品投放工位；搬运下料模组的机械手臂根据检测结果判断组件的判断结果，将合格的待测皮膜放置在所述传送带上输出，将深度不合格的待测皮膜放置于第一不良品投放工位或第二不良品投放工位，将厚度不合格的待测皮膜放置于另一个不良品投放工位。

优选的，本申请的装置还包括一个工作平台和具有人机交互界面的微处理器；上料工位、搬运上料模组、回转工作台、搬运下料模组、输出模组和微处理器一起安装在工作平台上；微处理器与各工位的检测组件、驱动组件电连接或信号连接，用于协调控制各组件运行。

优选的，本申请的装置还包括壳体，壳体将上料工位、搬运上料模组、回转工作台、搬运下料模组、输出模组和微处理器罩设其中；壳体的前端开设有人工操作窗口，后端或侧壁开设有传送带的输出窗口，壳体右上方设置所述人机交互界面。

本申请的一种实现方式中，工作台面和壳体为一体结构，将整个皮膜质量检测装置组装为一个整体，方便使用。

优选的，壳体的顶端设置有状态指示灯，用于显示皮膜质量检测装置的运行状态。

因此，本申请的有益效果在于：本申请皮膜质量检测装置，使用简单方便、且安全，自动化程度高，能够快速的对待测皮膜进行深度和厚度检测，并通过喷码模组将检测结果喷印在待测皮膜表面，方便后续使用。

附图说明

图1是本申请的实施例中皮膜质量检测装置的整体外观结构示意图；

图2是本申请的实施例中皮膜质量检测装置的内部构造结构示意图；

图3是本申请的实施例中上料工位的结构示意图；

图4是本申请的实施例中上料工位的机械臂取料工位的结构示意图；

图5是本申请的实施例中上料工位的人工放料工位的结构示意图；

图6是本申请的实施例中上料工位的人工放料工位载具的结构示意图；

图7是本申请的实施例中搬运上料模组的结构示意图；

图8是本申请的实施例中搬运上料模组的皮膜吸取模组的结构示意图；

图9是本申请的实施例中搬运上料模组的皮膜吸取模组另一视角的结构示意图；

图10是本申请的实施例中皮膜深度检测组件的结构示意图；

图11是本申请的实施例中皮膜深度检测组件另一视角的结构示意图；

图12是本申请的实施例中厚度检测组件第一驱动气缸和第二接触式距离检测传感器的装配结构示意图；

图13是本申请的实施例中厚度检测组件第二驱动气缸和上顶基准块的装配结构示意图；

图14是本申请的实施例中搬运下料模组和输出模组的装配结构示意图；

图15是本申请的实施例中搬运下料模组和输出模组另一视角的装配结构示意图。

图中，01为工作平台、02为壳体、03为状态指示灯、04为人机交互界面、1为上料工位、2为搬运上料模组、3为回转工作台、4为搬运下料模组、5为输出模组、11为上料工位底座、12为人工放料工位、13为机械臂取料工位、14为直线轴承滑动组件、15为皮膜定位针、21为左右动作伺服驱动、22为上下动作伺服驱动、23为皮膜吸取模组、24为压力传感器、31为产品定位工位、32为深度检测工位、33为厚度检测工位、34为下料工位、51为传送带、52为第一不良品投放工位、53为第二不良品投放工位、121为上料称重组件、131为顶升模组、321为深度测试驱动、322为深度测试模组、323为深度测试导轨、331为喷码模组、332为第一驱动气缸、333为第二接触式距离检测传感器、334为第二驱动气缸、335为上顶基准块、1211为压力传感器、1212为称重动力气缸、1311为顶升电木组件、1312为顶升伺服驱动组件、3221为第一接触式距离传感器、3222为中心重物压料块、3223为仿形弹簧压料块、3331为检测头。

具体实施方式

为了使审查员能够进一步了解本申请的目的，现附较佳实施例以详细说明如下，本实施例仅用于说明本申请的技术方案，并非限定本申请。

实施例

本例用于膜式燃气表皮膜质量检测的装置，如图1和图2所示，包括上料工位1、搬运上料模组2、回转工作台3、搬运下料模组4和输出模组5。如图2所示，所有组件，包括上料工位1、搬运上料模组2、回转工作台3、搬运下料模组4和输出模组5都统一安装在工作平台01上。另外，为了便于协调控制，本例的装置还配备有一个具有人机交互界面04的微处理器，微处理器与各工位的检测组件、驱动组件电连接或信号连接，用于协调控制各组件运行；同样的，微处理器也安装于工作平台01上。具体的协调控制方式可以通过常规的编程实现，在此不累述。如图1所示，本例的装置上料工位1、搬运上料模组2、回转工作台3、搬运下料模组4和输出模组5整体罩设于一个壳体02中；壳体02的前端开设有人工操作窗口，左侧壁开设有传送带51的输出窗口，壳体02右上方设置人机交互界面04；壳体02的顶端设置有状态指示灯03，用于显示皮膜质量检测装置的运行状态。

本例的皮膜质量检测装置中，上料工位，如图3所示，包括可转动的上料工位底座11，以及安装在上料工位底座11上的一个人工放料工位12和一个机械臂取料工位13；上料工位底座11由驱动组件驱动其转动，从而将人工放料工位12的待测皮膜转移至机械臂取料工位13，以便搬运上料模组2的机械手臂抓取。

本例的上料工位1中，如图5所示，人工放料工位12的载具下方设置有上料称重组件121，用于对人工放料工位12放置的待测皮膜进行称重。一般来说，每个待测皮膜的重量都是确定而一致的，因此，本例通过称重可以判断所放置的待测皮膜的个数。具体的，如图5所示，上料称重组件121包括压力传感器1211和称重动力气缸1212；使用时，称重动力气缸1212向上顶，使压力传感器1211将待测皮膜或者待测皮膜与载具顶起，实现称重。

本例的上料工位1中，如图3所示，机械臂取料工位13的载具下方设置有顶升模组131，用于将待测皮膜顶起，便于搬运上料模组2的机械手臂抓取。具体的，如图4所示，顶升模组131包括顶升电木组件1311和顶升伺服驱动组件1312；使用时，顶升伺服驱动组件1312提供驱动，使顶升电木组件1311向上顶，从而使得待测皮膜或者待测皮膜与载具向上移动。

本例的上料工位1中，如图3和图6所示，人工放料工位12和机械臂取料工位13的载具内设置有三个竖立向上的皮膜定位针15，以便于将皮膜准确的放置在载具内，具体的一个皮膜定位针位于中轴线上，另外两个位于其两侧。并且，人工放料工位12和机械臂取料工位13的载具的外侧面设置有一对竖立的直线轴承滑动组件14；直线轴承滑动组件14固定安装于上料工位底座11上，载具或者待测皮膜能够相对于直线轴承滑动组件14上下滑动，以确保其移动的准确性。

本例的皮膜质量检测装置，如图2所示，回转工作台3包括产品定位工位31、深度检测工位32、厚度检测工位33和下料工位34；搬运上料模组2包括机械手臂和相应的驱动组件，用于将待测皮膜由机械臂取料工位13移动至产品定位工位31；产品定位工位31接收搬运上料模组2的待测皮膜后，回转工作台3转动至深度检测工位32；深度检测工位32包括皮膜深度检测组件，用于对皮膜进行深度检测；厚度检测工位33在深度检测工位32之后，包括皮膜厚度检测组件，用于对待测皮膜进行厚度检测；厚度检测工位33还包括喷码模组331，喷码模组331与皮膜深度检测组件和皮膜厚度检测组件电连接或信号连接，包括用于接收两个检测组件的检测信息，并通过喷码模组331的喷头将两个检测组件的检测结果喷印在相应的待测皮膜上；搬运下料模组4包括机械手臂和相应的驱动组件，用于将待测皮膜由所述下料工位34取出，并放置在指定位置。

本例的皮膜质量检测装置中，搬运上料模组2，如图7至图9所示，其驱动组件包括左右动作伺服驱动21和上下动作伺服驱动22，用于驱动机械手臂左右上下移动。搬运上料模组2的机械手臂抓取端设置有皮膜吸取模组23；皮膜吸取模组23，如图8和图9所示，包括双层橡胶吸盘、抓取定位针、角度仿形支座和一对对称设置的压料弹簧块；双层橡胶吸盘设置于皮膜吸取模组的中轴线上，用于吸附抓取待测皮膜；抓取定位针均匀分散于双层橡胶吸盘周围用于对待测皮膜进行水平定位；角度仿形支座设置于双层橡胶吸盘的外周，为待测皮膜开口端端口的仿形结构，用于将待测皮膜支撑开；压料弹簧块对称设置于角度仿形支座的两侧，用于约束待测皮膜的侧边，以方便抓取。另外，如图7所示，搬运上料模组2的机械手臂还设置有压力传感器24，用于感应双层橡胶吸盘抓取待测皮膜的压力，从而确认是否有吸取待测皮膜。

本例深度检测工位32的皮膜深度检测组件，如图10和图11所示，包括深度测试驱动321和深度测试模组322，深度测试驱动321驱动深度测试模组322沿深度测试导轨323上下移动，进行深度测试；深度测试模组322呈l型，竖立端与深度测试驱动321的活动端固定连接，水平端为安装平台设置有第一接触式距离传感器3221、中心重物压料块3222和仿形弹簧压料块3223；仿形弹簧压料块3223为待测皮膜开口端端口的仿形结构，仿形弹簧压料块3223的中心具有通孔，用于安装中心重物压料块3222，仿形弹簧压料块3223通过弹簧活动安装于安装平台的正下方；中心重物压料块3222安装于安装平台正下方的中轴线上，初始状态时，仿形弹簧压料块3223和中心重物压料块3222在同一水平面或者具有固定的间隔；第一接触式距离传感器3221固定安装于安装平台的上方，并且与仿形弹簧压料块3223和中心重物压料块3222电连接或信号连接，用于感应两者的距离。使用时，深度测试驱动321驱动深度测试模组322向下移动，仿形弹簧压料块3223首先与待测皮膜的端口接触，然后深度测试模组322继续向下，使中心重物压料块3222与待测皮膜的底部接触，接触式距离传感器3221通过感应仿形弹簧压料块3223与待测皮膜端口接触后，到中心重物压料块3222与待测皮膜底部接触，这段时间的移动距离，确定待测皮膜的深度。

本例厚度检测工位33的皮膜厚度检测组件，如图12和图13所示，包括第一驱动气缸332、第二接触式距离检测传感器333、第二驱动气缸334和上顶基准块335。第一驱动气缸332，如图12所示，安装于厚度检测工位33的正上方，第二接触式距离检测传感器333整体安装于第一驱动气缸332的活动端，由第一驱动气缸332驱动第二接触式距离检测传感器333上下移动。第二接触式距离检测传感器333具有可更换的检测头3331。

第二驱动气缸334，如图13所示，安装于厚度检测工位33的正下方，上顶基准块335安装于第二驱动气缸334的活动端，由第二驱动气缸334驱动上顶基准块335上下移动。上顶基准块335与第二接触式距离检测传感器333的检测头3331呈上下对应关系。检测时，两个驱动气缸分别驱动上顶基准块335和检测头3331相向移动，检测头3331将待测皮膜压紧在上顶基准块335上，由此读出待测皮膜的厚度。

本例的喷码模组331，如图12所示，安装于皮膜厚度检测组件旁边，喷码模组331的喷头指向待测皮膜外壁。并且，喷码模组331分别与第一接触式距离传感器3221和第二接触式距离检测传感器333电连接或信号连接，根据两个传感器的检测信号，将待测皮膜的厚度和深度喷印于其侧壁上。

为了对合格或不合格的产品进行分类，本例的搬运下料模组4，还包括检测结果判断组件，检测结果判断组件分别与第一接触式距离传感器3221和第二接触式距离检测传感器333电连接或信号连接，根据设计阈值判断待测皮膜的深度或厚度是否合格，并控制驱动组件控制机械手臂将由下料工位34取出的待测皮膜放置在指定位置。例如，将合格的皮膜放到一个位置，深度不合格的皮膜放到另一位置，厚度不合格的皮膜放到另一位置。

本例输出模组5，如图14和图15所示，包括传送带51、第一不良品投放工位52和第二不良品投放工位53；搬运下料模组4的机械手臂根据检测结果判断组件的判断结果，将合格的待测皮膜放置在所述传送带51上输出，将深度不合格的待测皮膜放置于第一不良品投放工位52或第二不良品投放工位53，将厚度不合格的待测皮膜放置于另一个不良品投放工位。

本例的上料工位通过设置人工放料工位和机械臂取料工位，可以在人工放料的同时，进行机械臂抓取，使得检测能够不间断的进行，提高的了检测效率。本例的搬运上料模组，通过对皮膜吸取模组进行优化改进，使得对皮膜的抓取更加准确，并且，通过压力传感器的设计可以准确判断是否抓取成功，避免了抓取不成功造成的机器空转，提高了检测效率。本例的深度和厚度检测分别由皮膜深度检测组件和皮膜厚度检测组件执行，通过对两个检测组件的优化改进，提高了检测质量和效率。本例用于膜式燃气表皮膜质量检测的装置，经过验证具有如下优点：

1.本例的装置一个操作人员可以看守并操作两台设备，大大降低了皮膜检测的人工成本；

2.设备操作安全，特别是在机械运输等危险位置有壳体保护，不仅保障了操作人员的安全，也保障了装置的正常运行；

3.设备动作c/t：7s/pcs，检测效率高；

4.设备稼动率不小于98％；

5.本例的装置，从开始组装到成品完成，只需要35个自然日，容易组装。

需要声明的是，上述内容及具体实施方式意在证明本申请所提供技术方案的实际应用，不应解释为对本申请保护范围的限定。本领域技术人员在本申请的精神和原理内，当可作各种修改、等同替换或改进。本申请的保护范围以所附权利要求书为准。