用於測定兩個平坦的工件表面之間的夾角的設備的製作方法

2023-06-04 18:13:01 1

本發明涉及一種用於測定兩個平坦的工件表面之間的夾角的設備，所述設備具有用於雷射束的雷射發射器，所述設備還具有布置在兩個工件表面之間的、與夾角的頂點軸線軸線平行的並且以垂直於轉子軸線的用於雷射束的發射方向連續運轉的導向轉子，所述設備還具有接收裝置，所述接收裝置具有用於沿發射方向在工件表面上反射的雷射束的接收器，並且所述設備還具有連接在接收裝置上的分析電路。

現有技術

為了檢測通過彎邊機彎曲的板材的彎曲角，已知多種不同的測量裝置，其中，通常基於光隙法進行的光學檢測與對板材表面的機械測量相比具有無磨損的優點。除了光隙法還已知一種光學測量方法(EP 0 915 320 A1)，其中，再通過彎邊機彎曲的板材的一個邊的外側上布置有雷射發射器，該雷射發射器圍繞與彎曲角的頂點軸線平行的軸線來回擺動，也就是說圍繞由垂直於板材的側邊的表面的雷射束經過所確定的中間位置擺動。因為雷射發射器對稱地布置在兩個接收器二極體之間，在雷射發生器每次從導向轉子的中間位置向外擺動時，兩個接收器二極體中的一個都會被在側邊表面上反射的雷射束擊中，從而使接收器二極體的信號峰值結合導向轉子和進而雷射發射器相對於規定的參比旋轉位置的所對應的旋轉位置確定被發射的雷射與側邊表面上的法線之間的夾角。由於該夾角與雷射發射器相對於側邊表面的距離有關，因此為了檢測基於參比旋轉位置的、雷射發射器垂直於側邊表面的中間位置的旋轉角，測量雷射發射器的與兩個接收器二極體的信號峰值相對應的旋轉角，從而使垂直於側邊表面的中間位置相對於參比旋轉位置的夾角能夠通過接收器二極體的兩個旋轉角的總和的一半計算得出，並且能夠由此推導出側邊表面與通過參比旋轉位置確定的參比表面之間的夾角。在這種已知的工件表面相對於參比表面光學角測量方法中有利的是，並不用散射光、而是在工件表面上反射的雷射束測定角度。然而不利之處在於所需的費用，尤其為了測量兩個板材的側邊之間的夾角，每個側邊都需要一個測量裝置。

最終為了避免該弊端已知的是(JP 2002-59217 A)，在兩個平坦的工件表面之間設置連續運轉的導向轉子，其具有平行於兩個工件表面之間的夾角的頂點軸線的轉子軸線，從而使與轉子軸線共軸的雷射束通過導向轉子的朝轉子軸線45°傾斜的鏡片沿徑向嚮導向轉子偏轉，並且當被偏轉的雷射束垂直於相應的工件表面時在工件表面上沿偏轉方向反射。通過導向轉子的驅動電機相應的旋轉位置，則可以在分析電路中測算兩個工件表面之間的任何夾角。然而不利之處在於，由於發射裝置和接收裝置所導致的結構複雜性，該結構複雜性在雷射發射器與導向轉子之間的光路中要求半透鏡，用於將反射的雷射束偏轉至接收裝置，並且由此要求彎邊機的彎曲衝頭的特殊結構，以便能夠安置測量設備。

技術實現要素：

由此本發明所要解決的技術問題在於，提供一種用於確定兩個平坦的工件表面之間的夾角的設備，從而能夠以相對簡單的結構件確保高解析度的角度檢測。

基於上述類型的設備，本發明的技術問題由此解決，即，所述雷射發射器具有探測二極體，並且所述探測二極體構成用於被反射的雷射束的接收器。

作為探測二極體應用於雷射發射器中的發光二極體通常用於雷射二極體的功率調節，因為被雷射擊中的探測二極體的光電流與雷射二極體的已發射的光功率有關。在使用探測二極體作為用於反射的雷射束的接收器的情況下，探測二極體在接收到反射的雷射束時不僅被已發射的雷射束而且還被反射的雷射束擊中，這表現在光電流明顯升高時，從而能夠在出現探測二極體的這種電流峰值時使導向轉子的旋轉角作為相應的工件表面上的法線的傾斜的衡量指標。由此不需要用於雷射束的單獨的接收裝置，並且形成簡單、緊湊的結構，這在彎邊機的彎曲衝頭區域中特別侷促的空間條件下是特別重要的。

導向轉子可以容納雷射發射器本身，雷射發射器則通過導向轉子運行。然而對於許多應用場合來說，當導向轉子構成沿轉子軸線的方向延伸的、用於從靜止的雷射發射器發射的雷射束的平坦的反射面時，形成了更簡單的結構關係，因為在此情況下雷射發射器和由此以及用於反射的雷射束的接收器能夠與導向轉子無關地布置。

相對於預定的參比旋轉位置得到導向轉子的旋轉角。為此，導向轉子可以配屬有根據導向轉子的旋轉位置能夠控制的、連接在分析電路上的參比信號發生器，所述參比信號發生器在導向轉子每次旋轉時都示出參比旋轉位置。儘管能夠使用不同的參比信號發生器(這僅僅取決於分析電路在導向轉子的參比旋轉位置中被重複旋轉位置的參比信號加載)，當雷射束本身控制參比信號發生器時還是得到特別有利的結構關係。為此可以使用鏡片，該鏡片將已發出的雷射束朝探測二極體反射，其中，出現與通過在工件表面上反射的雷射束而形成的光電流相比明顯更高的光電流峰值。如果使用具有用於偏轉由靜止的雷射發射器發射的雷射束的鏡面的導向轉子，該鏡面就可以用於形成參比信號。

當分析電路具有通過參比信號發生器能夠控制的、按脈衝節拍或脈衝激發的計數器時，得到了測量數據的特別簡單的計算規則，從而使導向轉子的每個旋轉劃分成多個計數步驟，所述計數步驟分別與導向轉子的每一個旋轉步驟和由此與每一個角增量相對應。由此相應的計數器讀數分別給出導向轉子基於參比旋轉位置的旋轉角，其中，沿著被發射的雷射束的方向接收到的被反射的雷射束的旋轉位置的計數器讀數的差異表示用於兩個工件表面之間的待測量夾角的直接衡量指標。

附圖說明

在附圖中示例性地示出本發明的技術方案。在附圖中：

圖1以示意性正視圖方式示出根據本發明的用於確定兩個平坦的工件表面之間夾角的設備，

圖2以示意性側視圖方式示出所述設備，

圖3示出與圖1相對應的根據本發明的設備的結構變形方案的視圖，和

圖4示出用於根據本發明的設備的分析電路的框圖。

具體實施方式

尤其如圖1和圖2所能看出的，根據本發明的用於確定兩個平坦的工件表面1、2之間的夾角α的設備具有導向轉子3，所述導向轉子的軸線4與待測量的夾角α的頂點軸線5相平行地延伸。在所示實施方式中，可由電機6通過軸7驅動的導向轉子3具有沿轉子軸線4延伸的、用於雷射束9的平坦的反射面8，雷射束由靜止的雷射發射器10發射並且集束地達到導向轉子3的反射面8，以便在反射面8上被反射。由反射面8發射的雷射束9沿著垂直於頂點軸線5延伸、在頂點軸線5上相交的直線經過兩個工件表面1、2，在所述直線之間形成夾角α。投射在工件表面1上的、由導向轉子3的反射面8發射的雷射束9在相應的工件表面1、2上反射。只有沿投射在工件表面1、2上的雷射束9的方向反射的雷射束9才用於通過接收裝置11測定角度，所述接收裝置根據本發明配置於雷射發射器10，以便滿足特別簡單的結構要求。

如圖1直接所示，當雷射束9垂直於工件表面1、2延伸時，投射在工件表面1、2上的雷射束9僅沿投射的雷射束9的方向被反射。因此，導向轉子3在接收從工件表面1、2上反射的雷射束9時的旋轉位置對於工件表面1、2的相應傾斜度來說是具表徵性的。因為在垂直於工件表面1、2延伸的雷射束9之間形成工件表面1、2之間待測量的夾角α，通過導向轉子3的與垂直於工件表面1、2的雷射束9相對應的旋轉位置反應出工件表面1、2之間的夾角α，這能以簡單的方式進行測量技術上的分析計算。

在圖1中示出根據本發明的用於確定板材12的邊之間的彎曲角α的測量設備的應用，所述板材藉助衝頭13被壓進彎邊機的凹模14中。儘管該應用表現為優選的應用領域，但是顯然本發明並不局限於彎邊機，而是可以廣泛地有利地應用於兩個平坦的工件表面1、2之間的夾角的無接觸式的測量。

由於雷射發射器10除了雷射二極體15之外還具有探測二極體16，探測二極體16可以作為用於被反射的雷射束9的接收器使用，如圖4所示。雷射二極體15基本上被看做點狀光源，以至於被發射的雷射以常見方式藉助準直光學元件17聚焦為雷射束9。由於探測二極體16作為用於被反射的雷射束9的接收器使用，在工件表面1、2上反射的雷射束9額外地擊中探測二極體16，以至於由於通過雷射二極體15的加載而形成的光電流出現突躍的光電流峰值，該光電流峰值反映出在工件表面1、2上反射的雷射束9被接收。由此，由導向轉子3的相應的旋轉位置可以以簡單的方式得出工件表面1、2之間的夾角α。

為此，導向轉子3的旋轉位置基於參比旋轉位置給出。為此設置參比信號發生器，所述參比信號發生器能夠以有利的方式被雷射束9本身加載。由於被反射的雷射束9通過探測二極體16檢測，探測二極體16也可以作為參比信號發生器使用。在導向轉子3的一個旋轉位置中，在該旋轉位置中反射面8垂直於由雷射發射器10發射的雷射束9，因此由雷射發射器10發射的雷射束9直接被反射面8(鏡片)原路反射，從而使探測二極體16被與在工件表面1、2上反射的雷射束相比明顯更高的光功率加載。由此導致的光電流峰值因此明顯比與角測量相關的光電流峰值提高。通過具有反射面8的垂直於雷射束9的接收光軸的定向的旋轉位置所確定的參比旋轉位置用作用於測定角度的初始旋轉位置。

特別簡單的分析計算方式規定，根據圖4，控制用於導向轉子3的電機6和雷射發射器10的分析電路18具有通過振蕩器19按脈衝節拍的計數器20，所述計數器分別通過參比信號發生器復位。為此，探測二極體16的輸入信號在相應的增強和編輯後輸入計算單元21，在所述計算單元中確定，由探測二極體16接收的信號是相當於參比信號還是相當於基於接收到的、在工件表面1、2上反射的雷射束9形成的測量信號。隨著參比信號的出現，計數器20重新啟動並且在導向轉子3運行時計算雷射脈衝的計數步驟。當出現測量信號時，讀取相應的計數器讀數，該計數器讀數相當於到當前位置所計數的計數步驟的總和，基於導向轉子3的連續運轉該總和可以等於角增量。為了檢測兩個工件表面1、2之間的夾角α，因此僅需要獲得基於參比旋轉位置的旋轉角的差值，該旋轉角通過被反射的雷射束9的接收被確定。

為了能夠例如將夾角α準確到十分之一度地確定，計數器在導向轉子3的運轉期間至少脈衝7200次。在運轉360°的情況下，十分之一度的檢測需要至少3600個計數步驟。因為由反射面8發射的雷射束9具有相對於導向轉子3的角速度雙倍的角速度，計數步驟的數量也應該加倍，因此對該示例來說至少應需要7200個計數步驟。在計數步驟的數量更大的情況下，計數步驟數量的第7200個部分相當於十分之一度。因此為了確定兩個工件表面1、2之間的夾角α，僅應獲得用於導向轉子3的旋轉位置的計數步驟數量之間的差值，雷射束9在導向轉子中垂直於工件表面1、2延伸。可以通過計算單元21直接通過輸出端22讀取夾角值。

根據圖3的實施方式示出，也可以使用稜鏡作為導向轉子3的反射面8，通過所述稜鏡可以實現被發出的雷射束像被接收的雷射束一樣的額外的偏轉，例如以便能夠設置用於確定的參比旋轉位置的獨立的參比脈衝發生器23。該參比脈衝發生器23被雷射束9在導向轉子3的預設的參比旋轉位置中加載。