板狀工件上下平面的平面度及平行度檢測裝置的製作方法

2023-05-20 01:16:36 1

專利名稱：板狀工件上下平面的平面度及平行度檢測裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種對板狀工件上下平面的平面度及平行度同步進行非接觸式 測量的檢測裝置，特別是一種針對上下平面的平面度及平行度要求很高的薄板狀工件 的專用檢測裝置。
技術背景目前公知的測量工件的平面度及平行度技術是在三維坐標測量機下進行的，這並 不是一種專門測量平面度及平行度的專用設備，其特點是接觸式測量，即用三維坐標 測量機的探針接觸工件實現測量，而且在測量過程中，不能同時釆集工件的兩待測平 面上點的位置數據，即工件必須測完一面上點的數據後再翻轉過來測另一面，再根據 這些點在計算機中重新擬合出兩平面，進一步評價兩平面的平行度，這種測量手段代 價昂貴，而且效率不高，對於一些僅僅嚴格要求上下平面平行度的工件的測量，這種 測量手段就不太實用。研製一種非接觸式的測量平板工件的平面度及平行度的專用檢 測裝置，即測量部分不需要接觸工件即可完成，而且可以對工件兩待測表面同時進行 採集點的數據進行測量平板工件的平面度及平行度的專用檢測裝置，可以降低-一些對 產品測量模式要求單一的生產企業的測量費用，提高測量效率。 實用新型內容本實用新型的目的在於針對現有技術的缺陷，提供一種板狀工件上下平面的平面 度及平行度的檢量裝置，提高測量效率，降低生產成本。 為達到上述目的，本實用新型採用下述技術方案一種板狀工件上下平面的平面度及平行度檢測裝置，包括底座，工件平臺和雷射 傳感器，其特徵在於所述的底座上面一側通過一個固定的垂直側板安裝一個橫向移動 機構，所述的橫向移動機構上固定安裝一個雷射傳感器垂直移動機構，所述的雷射傳 感器垂直移動機構的上下端的垂直移動架上分別固定安裝兩個所述的雷射傳感器；所 述底座另一側安裝一個可水平縱向調位的滑臺，所述滑臺上固定安裝一個工件檢測平 臺，所述工件檢測平臺放置工件的中央處有一條橫向長穿槽；工作時，所述的兩雷射 傳感器分別處於所述的工件平臺的上下方而對準所述的橫向長穿槽。上述的橫向移動機構的結構是 一塊固定基板與所述的垂直側板固定連接，所述 的固定基板的垂直面上下兩側各固定一條橫嚮導軌，兩橫嚮導軌分別與兩塊橫移滑塊 滑動匹配，兩橫移滑塊與一塊固定連接所述雷射傳感器垂直移動機構的蓋板固定連 接，所述的固定基板的一端固定連接一塊端板，該端板上固定安裝一電機； 一根橫向 驅動螺杆由軸承支撐，使其一端連接所述電機的輸出端，另一端與螺母旋配，所述螺 母固定安裝於所述固定基板的內側垂直面上。上述的橫向移動機構的固定基板的上側面安裝一個光柵尺，所述光柵尺的可移動 部件通過連接板固定連接，所述的連接板與雷射傳感器垂直移動機構上連接橫向移動 機構的垂直連接板固定連接。上述的底座的一側裝有兩個接近開關支架，每個接近開關支架上各安裝--個接近 開關，而滑臺的側面上裝有一個與其對應的接近開關塊。上述雷射傳感器垂直機構的結構是一塊豎直基板通過所述的豎直連接板與蓋板 固定連接，豎直基板的垂直面的前後兩側，通過擋塊固定兩根垂直導杆，有上下各兩 塊垂直滑塊分別與上下各一塊小蓋板固定連接，上下兩小蓋板分別各固定連接一個安 裝雷射傳感器的垂直移動架；有一根垂直驅動螺杆由軸承支撐，使其一端連接一個安 裝於豎直基板一端固定端板上的電機的輸出軸，而另一端與兩個驅動螺母旋配，所述 的兩個驅動螺母分別固定安裝在上下兩個小蓋板內側垂直面上；所述的豎直基板的-一 側通過兩個接近開關支架分別各安裝一個接近開關，在所述的上小蓋板的側面上相應 地安裝一個接近感應塊。上述的滑臺機構是兩根水平縱嚮導軌固定安裝在所述的底座上，四塊導軌滑塊 分別與所述兩根水平縱嚮導軌滑動匹配，四塊導軌滑塊固定連接一個支架，支架上面 固定安裝所述的工作平臺，支架的一側裝有限位擋塊和接近感應塊。上述的底座下有電氣安裝盒，電氣安裝盒內裝有兩個電機的驅動器，兩雷射傳感 器和光柵尺的供電單元以及其輸入計算機的數據處理線路，接觸開關的輸入計算機的 通信線路等，並將這些數據線路與一臺控制計算機相連；控制計算機內部配置一塊數 據採集卡，所述除光柵尺以外的電氣元件的信號和數據均通過上述通信線路與該數據 採集卡相連，並於計算機通信、接受計算機控制；所述光柵尺通過計算機的相應接口 與計算機進行數據交換。本實用新型與現有技術相比較，具有如下顯而易見的特點和優點由於本實用新 型採用兩雷射傳感器同時對工件上下平面進行非接觸式數據採集，並可利用計算機自 動控制，從而提高了效率，降低了測量成本。本實用新型結構簡單、操作方便、檢測
速度快，檢測精度高(此精度取決於傳感器的精度)，適用於像射線防護板等專門對板狀工件上下平面的平面度及平行度要求較高的生產行業。


圖1為本實用新型的一個實施例的結構示意立體圖； 圖2為圖1示例中橫向移動機構的結構示意立體圖； 圖3為圖1示例中雷射傳感器垂直移動機構的結構示意立體圖； 圖4為圖1示例中滑臺的結構示意立體圖具體實施方式
本實用新型的一個優選實施例結合附圖說明如下圖1是本板狀工件上下平面的平面度及平行度檢測裝置的結構立體圖，它包括 底座l，其上設置有一個垂直側板2，該垂直側板2位於底座1正上方的一側安裝有 一橫向移動機構3，該橫向移動機構3通過豎直連接板20與雷射傳感器垂直移動機 構7相連接，並驅動雷射傳感器垂直移動機構7橫嚮往復運動，同時，該橫向移動機 構3上方安裝有一光柵尺4，光柵尺4的可移動部件6通過連接板5和豎直連接板20 相連接，從而光柵尺4可以採集到雷射傳感器垂直移動機構7橫向移動的位移值；所 述雷射傳感器垂直移動機構7用於驅動安裝在其上的兩雷射傳感器9、 10上下運動， 並通過所述兩雷射傳感器9、 10採集工件11上下兩平面上的點的豎直方向的位置數 據；底座1上相對於安裝垂直側板2的另一側安裝有一滑臺14，該滑臺14用於放置 平板工件11並在垂直於雷射傳感器9、 IO測量方向和光柵尺測量方向的方向上運動， 使雷射傳感器在工件上的測量點在該方向上移動，以便採集平面上的多個位置的點的 位置數據；底座1的一側安裝有兩個接近開關支架17、 18，接近開關支架17、 18上 分別安裝接近開關16、 19,接近開關16、 19用來檢測滑臺14在底座1上移動的位 置；底座1下的盒子裡可安裝有各個電機的驅動器和數據通訊裝置，這些驅動器和數 據通訊裝置與一臺計算機相連接，並受其控制，該計算機對來自檢測裝置上各個傳感 器的數據進行處理。圖2為圖1示例中橫向移動機構3的結構立體圖，該橫向移動機構3主要由端板 27、電機26、軸承28、橫向驅動螺杆24、螺母21、蓋板22、兩橫向移動滑塊31、 23、兩橫嚮導軌29、 25、以及固定基板30組成。固定基板30的一端安裝垂直其rF. 面的端板27，端板27的外側安裝一電機26，該電機26主軸與橫向驅動螺杆24 —端 相連，所述橫向驅動螺杆24另一端由軸承28支撐，橫向驅動螺杆24上安裝一螺母21，該螺母21上方安裝一蓋板22;固定基板30的另外兩平行側分別安裝兩橫嚮導 軌29、 25，在兩橫嚮導軌29、 25上分別安裝一配套的橫移滑塊31和23，橫移滑塊 31和23都與蓋板22固定連接；該蓋板22是通過圖1中的中間件豎直連接板20與 圖1中的雷射傳感器垂直移動機構7相連的。圖3為圖1示例中雷射傳感器垂直移動機構7的結構立體圖，該雷射傳感器垂直 移動機構7主要由兩垂直導杆35、 37、垂直驅動螺杆36、垂直滑塊33、 51、 38、 41， 驅動螺母43、 53、軸承54、擋塊40、 32、 52、小蓋板34、 39、垂直移動架8、 15、 雷射傳感器9、 10、接近開關45、 48、接近開關支架46、 49、接近感應塊50、電機 56、端板31、安裝板20和豎直基板42組成。豎直基板42的一面上安裝有兩對相同 的垂直滑塊33、 51、 38、 41;在所述兩對垂直滑塊間安裝垂直導杆35、 37，垂直滑 塊33、 51、 38、 41可沿著導杆35、 37來回滑動；在兩對垂直導杆35、 37之間的豎 直基板42上，安裝軸線平行於兩垂直導杆軸線的軸承54;軸承54中安裝垂直驅動 螺杆36;垂直驅動螺杆36上安裝有兩驅動螺母43、 53;兩驅動螺母43、 53上分別 安裝一小蓋板39、 34;所述小蓋板39、 34分別固定連接在兩組垂直滑塊33、 51、 38、 41上，並可以分別和這兩組垂直滑塊33、 51、 38、 41 一起沿垂直導杆軸線方向來回 運動；小蓋板39、 34上面分別安裝兩雷射傳感器9、 10的垂直移動架8、 15;垂直 移動架8、 15上面分別安裝兩雷射傳感器9、 10，雷射傳感器9、 IO分別位於垂直移 動架8、 15的內側，安裝位置應保證發出雷射照射方向相反；豎直基板42上位於垂 直滑塊33、 51、 38、 41的外側，各安裝有一擋塊40、 32、 52，擋塊40、 32、 52分 別與垂直導杆35、 37固定連接，從而將垂直導杆35、 37固定在豎直基板42上；豎 直基板42的一個端面上安裝端板31,端板31外側安裝有一電機56，電機56主軸與 所述垂直驅動螺杆36固定連接；豎直基板42的側邊上安裝兩接近開關支架46、 49， 兩接近丌關支架46、 49上分別安裝接近開關45、 48;此外，豎直基板42的底面上 還安裝一安裝板20，用於把整個雷射傳感器垂直移動機構7安裝固定在所述的橫向 移動機構3上；在滑塊51外側上安裝接近感應塊50。圖4為圖1示例中滑臺14的結構立體圖，該滑臺14主要由導軌滑塊57、 58、 62、 64、水平縱嚮導軌59、 61、限位擋塊63、接近感應塊65、支架60和工件平臺 13組成。所述支架60下底面分別安裝兩對安裝孔軸線平行的導軌滑塊57、 58、 62、 64;每對導軌滑塊各安裝在一水平縱嚮導軌59、 61上並可沿著該導軌滑動，在水平 縱嚮導軌61上還固定一限位擋塊63;支架60上方安裝工件檢測平臺13,工件檢測
平臺13上開有一橫向長穿槽12，工件11放在工件檢測平臺13上橫向長穿槽12正 上方的位置，支架60下端側面安裝限位擋塊63。本實施例的板狀工件上下平面的平面度及平行度檢測裝置工作時，操作者把平板 工件11放在工件檢測平臺13的橫向長穿槽12正上方位置，並把滑臺14推向雷射檢 測裝置的iF下方，使接近感應塊65正對著接近開關16，山於經過事先安裝調整，此 時，兩雷射傳感器9、 10的雷射正好可以打到工作平臺13上平板工件11處於槽12 的位置上，同時，計算機採集到接近開關的狀態，判斷滑臺14位置就緒，啟動計算 機測試程序，電機56帶動垂直驅動螺杆36轉動，垂直驅動螺杆36帶動驅動螺母43、 53—起向工件11的方向運動，驅動螺母43、 53帶動固定安裝在其上的小蓋板34、 39，進而帶動固定安裝在小蓋板34、 39上的接近開關支架49、 46帶著雷射傳感器9、 IO運動到雷射傳感器的量程範圍內，由於雷射傳感器9、 lO不需要接觸工件ll即可 探測工件11到其在雷射束方向的距離，因此，可實現非接觸式測量，此時，接近丌 關45感應到接近感應塊50，並通過通訊裝置傳給計算機信號，計算機判斷雷射傳感 器開始測量位置就緒，計算機通過雷射傳感器9、 IO採集工件11上下表面一點的豎 直方向的位置數據(記為Z方向數據)，同時記錄光柵尺4此時的讀數(記為X方向 數據)，接著，控制電機26帶動螺杆24轉動，螺杆24帶動螺母21，，螺母帶動蓋板 22運動，蓋板22拖動安裝在其上的整個雷射傳感器垂直移動機構7運動一小段固定 的距離，這段距離由程序設定，同時，計算機採集光柵尺4的讀數，得到實際運動距 離的大小，當該距離大小達到設定值時，控制電機26停下，開始通過雷射傳感器9、 10採集平板工件11上下表面第二點的豎直方向的位置數據，循環下去，計算機得到 一組這樣的數據(這組點在三維坐標系下除了上面所述X、Z方向以外的Y方向數據， 全部記為零)，此時，雷射傳感器垂直移動機構7運動到橫向移動機構3的一端，接 著，操作者把滑臺14往前推動，使接近感應塊29正對著接近開關19，計算機判斷 滑臺14進入第二個測量位置，啟動電腦程式進入下一工作步驟，計算機控制電機 26反方向運動，並採集第二排點的Z方向數據，方法同採集第一組點時相同。在三 維坐標系中Y方向數據均記為兩位置之差；兩排X方向數據是程序設定並通過控制 電機運動具體實現的。根據各個點X、 Y、 Z方向的數據，可以在計算機裡擬合出平 板工件的上下平面，進一步可以評價出上下平面的平面度及平行度。
權利要求1.一種板狀工件上下平面的平面度及平行度檢測裝置，包括底座[1]，工件檢測平臺[13]和雷射傳感器[9、10]，其特徵在於所述的底座[1]上面一側通過一個固定的垂直側板[2]安裝一個橫向移動機構[3]，所述的橫向移動機構[3]上固定安裝一個雷射傳感器垂直移動機構[7]，所述的雷射傳感器垂直移動機構[7]的上下端的垂直移動架[8、15]上分別固定安裝兩個所述的雷射傳感器[9、101；所述底座[1]上另一側安裝一個可水平縱向調位的滑臺[14]，所述滑臺[14]上固定安裝一個工件檢測平臺[13]，所述工件檢測平臺[13]上放置工件[11]的中央處有一條橫向長穿槽[12]；工作時，所述的兩雷射傳感器[9、10]分別處於所述的工件[1]的上下方而對準所述的橫向長穿槽[12]。
2. 根據權利要求書1所述的板狀工件上下兩平面的平面度及平行度檢測裝置，其特 徵在於，所述的橫向移動機構[3]的結構是 一塊固定基板[30]與所述的垂直側板 [2]固定連接，所述的固定基板[30]的垂直面上下兩側各固定一條橫嚮導軌[25、29]， 兩橫嚮導軌[25、 29]分別與兩橫移滑塊[23、 31]滑動匹配，兩橫移滑塊[23、 31]與 一塊固定連接雷射傳感器垂直移動機構[7]的蓋板[22]固定連接，所述的固定基板 [30]的一端固定連接一塊端板[27]，該端板上固定安裝伺服電機[26]; —根橫向驅 動螺杆由軸承[28]支撐，使其一端連接所述電機P6]的輸出端，另一端與螺母[21] 旋配，所述螺母[21]固定安裝於所述固定基板[30]的內側垂直面上。
3. 根據權利要求2所述的板狀工件上下平面的平面度及平行度檢測裝置，其特徵在 於所述橫向移動機構[3]的固定基板[30]的上面安裝一個光柵尺[4]，所述光柵尺[4] 的可移動部件[6]通過連接板[5]固定連接，所述的連接板[5]與位於雷射傳感器垂直 移動機構[7]上連接橫向移動機構[3]的垂直連接板[20]固定連接。
4. 根據權利要求1所述的板狀工件上下平面的平面度及平行度檢測裝置，其特徵在 於，所述的底座[1]的一側裝有兩個接近開關支架[17、 18]，每個接近開關支架[17、 18]上各安裝-- 個接近開關[16、 19],而所述的滑臺[14]的側面上裝有一個與其對 應的接近開關塊[65]。
5. 根據權利要求書1所述的板狀工件上下平面的平面度及平行度檢測裝置，其特徵 在於所述雷射傳感器垂直機構[7]的結構是 一塊豎直基板[42]通過所述的豎直連 接板[20]與蓋板[22]固定連接，豎直基板[42]的垂直面的前後兩側上通過擋塊[32、 40、 52]支撐固定兩根垂直導杆[37、 35]，上下各兩塊垂直滑塊[33、 51、 38、 41〗分別與上下各一塊小蓋板[34、 39]固定連接，上下兩小蓋板[34、 39]分別固定連接 安裝雷射傳感器[9、 10]的垂直移動架[8、 15]; —根垂直驅動螺杆[36]由軸承[54] 支撐，使其一端連接安裝於豎直基板[42]—端的固定端板[31]上的電機[56]的輸出 軸，而另一端與兩個驅動螺母[53、 43]旋配，所述的兩個驅動螺母[53、 43]分別 固定安裝在上下兩個小蓋板[34、 39]內側垂直面上；所述的豎直基板[42]的一側通 過兩個接近丌關支架[49、 46]分別各安裝一個接近開關[48、 45]，在所述的上小蓋 板[34]的側面上相應地安裝一個接近感應塊[50]。
6. 根據權利要求書1所述的板狀工件上下平面的平面度及平行度檢測裝置，其特徵 在於所述的滑臺機構[14]的結構是兩根水平縱嚮導軌[59、 61]固定安裝在所述的 底座[1]上，四塊導軌滑塊[57、 58、 62、 64]分別與所述兩根水平縱嚮導軌[59、 61] 滑動匹配，四塊導軌滑塊[57、 58、 62、 64]固定連接一個支架[60]，支架[60]上面 固定安裝所述的工件檢測平臺[13]，支架[60]的一側裝有限位塊[63]和接近感應塊 [65]。
7. 根據權利要求書1所述的板狀工件上下平面的平面度及平行度檢測裝置，其特徵 在於所述的底座[l]下有電氣安裝盒，電氣安裝盒內裝有兩個電機[26、 56]的驅動 器，兩雷射傳感器[9、 10]和光柵尺[4]的供電單元以及輸入計算機的數據處理線路， 接觸開關[16、 19、 48、 45]的輸入計算機的數據通信線路等，並將這些數據線路 與一臺控制計算機相連；控制計算機的內部配置一塊數據採集卡；所述除光柵尺 [4]以外的電氣元件的信號和數據均通過所述數據線路與該數據採集卡相連，並與 計算機通信、接受計算機控制；所述光柵尺[4]通過計算機的相應接口與計算機進 行數據交換。
專利摘要本實用新型涉及一種同時檢測板狀工件上下兩平面的平面度及平行度的檢測裝置，裝置包含一個底座，底座的一側設置一橫向移動機構，該橫向移動機構上設置雷射傳感器垂直移動機構，所述橫向移動機構上安裝一光柵尺，同時，光柵尺的活動部件與雷射傳感器垂直移動機構固定連接；底座的另一側安裝一縱向滑臺，滑臺上安裝工件檢測平臺，工作時，上下安裝的兩個雷射傳感器處於工件檢測平臺的上下方作橫向運動。本裝置結構簡單、操作方便、測量速度快，測量精度高，適用於類似於射線防護板等生產行業對產品上下平面的平面度及平行度需精確檢測的行業。
文檔編號G01B11/00GK201034559SQ20072006931
公開日2008年3月12日 申請日期2007年4月25日 優先權日2007年4月25日
發明者偉 李, 明 李, 李迎偉 申請人:上海大學