一种盘类零件柔性化在线检测装置的制作方法

本实用新型涉及检测系统技术领域，尤其是指一种盘类零件柔性化在线检测装置。

背景技术：

随着近几年来制造业的飞速发展和不断进步，无论是来自客户的要求还是企业自身发展的需求，都对产品的质量提出了越来越严格的要求，“零缺陷”的质量理念也不断地深入人心。要真正做到产品零缺陷除了通过合理的制造工艺以及质量管理进行保证之外，100%的产品全检也是必不可少的一个重要环节。正式基于这一大的行业背景和需求，自动化在线检测设备近几年得到了飞速的发展和应用，越来越多的企业开始在生产过程中采用全自动或半自动的在线检测设备替代传统的人工检验，用于杜绝不合格产品的流出。

现有技术的缺陷和不足：

1.现有的一般盘类零件的专用在线检测设备（通过距离传感器实现检测），只能检测尺寸较为单一的产品不能适应不同尺寸范围的产品，柔性化程度差；

2.现有的柔性化在线检测设备（通过激光扫描方式实现检测），虽然可以适应不同范围的尺寸变化，但是检测效率低，且精度较差，不能满足大规模高速生产的要求。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种测量精度高、具有一定的柔性检测能力、具有防错校验功能的盘类零件柔性化在线检测装置。

为实现上述目的，本实用新型所提供的技术方案为：一种盘类零件柔性化在线检测装置，它包括有三爪卡盘、控制按钮、第一导向板、第二导向板、第一激光测距传感器、第二激光测距传感器、第一导轨、第二导轨、第三激光测距传感器、第四激光测距传感器、第三导轨、第四导轨，三爪卡盘通过旋转轴安装在工作台上，工作台前侧设有控制按钮，三爪卡盘上方设有顶板，三爪卡盘两侧的顶板与工作台之间各设一组竖向安装的导向柱，每组导向柱均为两条，其中一组导向柱上呈水平安装有第一导向板，另一组导向柱上呈水平安装有第二导向板，第一导向板、第二导向板表面均设有导向槽，导向槽正对三爪卡盘，第二导向板的导向槽上活动安装有第一激光测距传感器，第一导向板的导向槽上活动安装有第二激光测距传感器；三爪卡盘两侧的工作台上均安装有第一导轨，两条第一导轨底部分别活动安装在工作台上相应的斜槽内，第一导轨上活动安装有第三导轨，第三导轨上安装有第三激光测距传感器，第一导轨上方的顶板底部安装有第二导轨，第二导轨上活动安装有第四导轨，第四导轨上安装有第四激光测距传感器。

所述的第一导轨垂直于工作台台面，且第一导轨顶部低于三爪卡盘表面；第三导轨通过滑块活动安装在第一导轨上；第三导轨的安装方式与第三导轨的安装方式相同。

所述的两条斜槽呈V形分布在工作台上，V尖正对三爪卡盘。

本方案的优点在于：

（1）测量精度高。对比传统的扫描方式的在线检测设备（主要是线扫描和面扫描），通过高精度的非接触式的激光侧距传感器测量产品表面的若干个点，并通过定制开发的后台软件计算所需的尺寸从而实现高精度的尺寸检测，可以根据不同产品的精度检测需求选择不同精度的传感器，最高可实现±0.001mm的精度检测。

（2）具有一定的柔性检测能力。对比同类采用激光测距的在线检测设备，本发明通过一组由伺服电机、导轨以及光栅尺组成的移动机构带动传感器在指定方向上移动从而实现柔性化的测量。

（3）具有防错校验功能。对于在线检测设备而言其使用频率高，每天可能24小时满负荷工作，同时车间现场的工作环境恶劣，极有可能因为各种因素导致测量误差的产生从使得不合格产品流出。本发明在外径和高度方向均增加了用于校验的传感器，从而杜绝了类似情况的产生。

（4）带有标准样件用于传感器的标定。对于高精度的检测设备，传感器需要定期标定，而委外标定周期长影响生产。通过一组标准的产品样件可再每天生产前对传感器进行标定一方面节省了标定的费用和时间，另一方面对设备的检测精度也是保证。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图。

具体实施方式

下面结合所有附图对本实用新型作进一步说明，本实用新型的较佳实施例为：参见附图1，本实施例所述的一种盘类零件柔性化在线检测装置包括有三爪卡盘1、控制按钮2、第一导向板3、第二导向板4、第一激光测距传感器5、第二激光测距传感器6、第一导轨7、第二导轨8、第三激光测距传感器9、第四激光测距传感器10、第三导轨11、第四导轨12，三爪卡盘1通过旋转轴安装在工作台上，工作台前侧设有控制按钮2，三爪卡盘1上方设有顶板，三爪卡盘1两侧的顶板与工作台之间各设一组竖向安装的导向柱，每组导向柱均为两条，其中一组导向柱上呈水平安装有第一导向板3，另一组导向柱上呈水平安装有第二导向板4，第一导向板3、第二导向板4表面均设有导向槽，导向槽正对三爪卡盘1，第二导向板4的导向槽上活动安装有第一激光测距传感器5，第一导向板3的导向槽上活动安装有第二激光测距传感器6；三爪卡盘1两侧的工作台上均安装有第一导轨7，两条第一导轨7底部分别活动安装在工作台上相应的斜槽内，两条斜槽呈V形分布在工作台上，V尖正对三爪卡盘1，第一导轨7上活动安装有第三导轨11，第三导轨11上安装有第三激光测距传感器9，第一导轨7上方的顶板底部安装有第二导轨8，第二导轨8上活动安装有第四导轨12，第四导轨12上安装有第四激光测距传感器10，第一导轨7垂直于工作台台面，且第一导轨7顶部低于三爪卡盘1表面；第三导轨11通过滑块活动安装在第一导轨7上；第三导轨11的安装方式与第三导轨11的安装方式相同。

本实施例主要检测的内容为盘类零件的内径、外径以及高度，检测的精度为±0.01mm。该检测设备主要包括设备机台、内径定位及测量装置、外径测量高精度传感器组、高度测量高精度传感器组、外径及高度测量柔性调节装置(包括伺服电机、导轨及光栅尺）、传感器标定装置、一套由PLC、工控机和定制开发的控制软件。

其中内径测量用标准的三爪卡盘测量机构，同时具备测量产品内径以及定位的作用。

外径检测传感器组采用标准的2个激光非接触式传感器，单个传感器的检测示值为0.001mm，其中一个传感器用于测量产品的外径，另一个传感器用于防错校验，避免由于传感器位置偏差或者其它原因产生的测量偏差。

高度检测传感器组采用标准的三组，每组一对共6个激光非接触式传感器，单个传感器的检测示值为0.001mm,通过计算产品三个不同位置的厚度得出产品最终的厚度，同时避免由于产品放置不平整导致的测量误差。

外径及高度测量柔性调节装置通过一组伺服电机和导轨带动传感器进行径向和高度方向移动，通过伺服电机的编码器得出实际移动的距离通过计算该距离和检测传感器的距离得出产品的实际厚度和外径，检测精度为±0.05mm，在精测精度高于±0.05mm时可增加光栅尺通过读取光栅尺的数值替代伺服电机编码器的编码器计算出的数值，从而提高产品的检测精度。

传感器标定装置是一组通过高精度加工设备生产制造出来不同尺寸的标准样件，用于定期标定传感器以及伺服电机、光栅尺的检测精度，从而避免设备本身精度而引起的测量误差。

控制系统由PLC、工控机以及一套定制开发的控制软件组成，其中PLC主要负责设备各个测量机构的机械运动以及读取传感器、光栅的测量数值并传递至工控机。工控机读取PLC传递过来的数据后通过定制开发的软件计算出产品的具体数值并进行存储，同时根据测量结果判断产品是否合格。

将产品放置在定位与检测的三爪卡盘1上，然后按下双手控制按钮2，通过三爪卡盘定位产品并找准产品的中心，并同时检测出产品的内径。然后通过伺服电机分别驱动第一导向板3和第二导向板4带动第一激光测距传感器5和第二激光测距传感器6移动并靠近产品，当PLC接收到来自激光测距传感器的信号时，发出指令使得伺服电机驱动导轨继续带动位移传感器向前移动一段距离，使得激光测距传感器位于最佳的测量位置，同时读取光栅尺以及传感器的数据，通过上位机计算得出产品的实际外径值。在数据读取的过程中将第一激光测距传感器5和第二激光测距传感器6的数据进行相互校验，以杜绝因为设备自身原因造成的测量偏差。外径检测完毕后，根据实际的外径值，由伺服电机通过第一导轨7和第二导轨8将第三激光测距传感器9和第四激光测距传感器10移动至水平方向合适位置后再有伺服电机通过第三导轨11和第四导轨12将第三激光测距传感器9和第四激光测距传感器10靠近产品，当PLC接收到来自激光测距传感器的信号时，发出指令使得伺服电机驱动导轨继续带动位移传感器向前移动一段距离，使得激光测距传感器位于最佳的测量位置，同时读取光栅尺以及传感器的数据，通过上位机计算得出产品的实际外厚度。同时通过三对传感器的数据交样和比对确保工件放置凭证以及以杜绝因为设备自身原因造成的测量偏差。全部测量完毕后，工控机记录该产品实际实际并判断该产品是否合格给出信号或者通过指示灯显示，同时重感器复位，三爪卡盘松开，取下工件后准备测量下个零件。

以上所述之实施例只为本实用新型之较佳实施例，并非以此限制本实用新型的实施范围，故凡依本实用新型之形状、原理所作的变化，均应涵盖在本实用新型的保护范围内。