专利名称：一种共面度检测装置及共面度检测方法
技术领域：
本发明涉及一种共面度检测装置及共面度检测方法。
背景技术：
屏蔽罩是各类电子设备中不可或缺的零件。屏蔽罩一般是冲压件，在制造 过程中，需要对屏蔽罩焊脚是否处于同一平面内进行共面度检测。
人工^r测的方法是将待检屏蔽罩置于一检测标准平台上并使屏蔽罩焊脚与 平台贴合，然后，人工通过塞规检测焊脚和平台之间的间隙值，从而判断焊脚 的共面度是否达到要求。由于塞规检测需要人工对屏蔽罩的每一条焊脚分别检 测，所以效率非常低下；而且，还容易使工人眼睛疲劳，造成误判和错判，精 度和稳定性存在很大的隐患。
现有的共面度检测设备通常采用激光扫描、三坐标测量机、探测棒等位移 传感器采集足够多的被测点高度坐标，然后用这些高度值拟合成一个平面，以 此来判断屏蔽罩焊脚的共面度。这种方法需要扫描整个屏蔽罩，检测时间漫长、 效率低，不能应用于连续、快速的现代化生产流水线；而且，激光扫描头和三 坐标测量机价格昂贵，成本较高。
此外，业界出现通过CCD ( Charge Coupled Device,电荷耦合器件)采集 被测工件和基准面的距离来判断工件的共面度的技术。然而，这种技术存在以 下缺陷1、需要昂贵的CCD和相应的数据采集处理系统，不利于企业大规模 生产的成本控制；2、需要测得工件与基准面的具体距离数值，涉及数据采集、 处理、判断几个步骤，时间效率不高；3、 CCD表面容易被灰尘、油污玷污， 从而影响系统正常工作，设备维护要求很高。
现有技术中揭示了一种焊脚共平面度误差在线测量仪。所述焊脚共平面度误差在线测量仪由测量光源、反光镜、光电接收器、测量电路、计算机及处理 电路、电机及其驱动电路、测量标准平板、工作平台和电源构成。测量光源通 过测量标准平板中心所安装的反光镜输出平行光的光源，工作平台安装有光电 接收器，光电接收器通过测量电路连接到计算机，电机驱动测量标准平板在工 作平台上旋转。在使用过程中，将屏蔽罩落放在测量仪器的测量标准平板上， 其屏蔽罩的焊脚与测量标准平板贴合形成共面。如果屏蔽罩的某个焊脚扭曲变 形，这个焊脚将与其他焊脚共面之间形成间隙。测量仪器的平行光通过这个间 隙在光电接收器上产生点信号输出，经测量电路和计算机及处理电路的变换在 计算机屏幕上可以显示焊脚的间隙尺寸，如果这个间隙为超差量，计算机输出
报警信号，通过人工或机械手将这个屏蔽罩作为废品剔除掉，以保证产品的合 格率。
上述焊脚共平面度误差在线测量仪中利用电机驱动测量标准平板在工作平 台上旋转，从而利用单一测量光源的光依次检测屏蔽罩的每一个焊脚以判断屏 蔽罩是否为合格产品。因此，这种焊脚共平面度误差在线测量仪存在检测速度 慢、效率较低等缺点。此外，这种焊脚共平面度误差在线测量仪采用激光光源、 电路复杂，成本较高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种检测效率高的共面度检测装置。 本发明所要解决的另 一个技术问题在于提供一种采用上述共面度检测装置 进行共面度^f全测的方法，其^f全测效率高。
对于本发明的共面度检测装置来说，上述技术问题明是这样加以实现的 该共面度检测装置包括具有基准面的基台、光源、信号接收转化单元、处理单 元及显示单元；所述信号接收转化单元用于接收光源产生的光信号并将其转换 成处理单元可接收的信号；所述处理单元用于处理信号接收转化单元所传递的 信号；所述显示单元用于显示处理单元的处理结果；所述光源包括设于基台上的光源定位台和设于光源定位台上的若干光出射部；所述光出射部根据待测工 件上需检测的部分的分布尺寸设置在光源定位台上；所述信号接收转化单元与 光源相对设置以接收光出射部发出的光，且所述光出射部与信号接收转化单元 之间被置于基台上的待测工件上需检测的部分所分隔。
对于本发明的共面度检测方法来说，上述技术问题是这样加以实现的将 待测工件放入检测工位，使待测工件上需检测的部分与基台的基准面接触，并 且使待测工件上需检测的部分位于光出射部与信号接收转化元件之间；信号接 收转化元件将光源发出的光信号传递至处理单元；通过标定接收光强大小和待 测工件上需检测的部分与基台表面之间的缝隙对应关系，判断待测工件上需检 测的部分的共面度。
与现有技术相比较，上述技术方案中的光源具有多个光出射部，并且各光 出射部根据待测工件上需检测的部分的分布尺寸设置在光源定位台上，因此， 可利用多个光出射部同时检测待测工件上需检测的多个部分，测试时间极短， 效率较高。
图1为本发明一实施例的共面度^r测装置中的基台及设于基台上的部分元 件的立体示意图。
图2为可设于图1中的基台上的光源的立体示意图。 图3为一种待测金属屏蔽罩的立体示意图。 图4为图1中光纤的端部;改大示意图。
图5为本发明一实施例的共面度检测装置的光纤定位罩的立体示意图。
图6为图3中光纤定位罩用于固定光纤的侧面示意图。
图7为图1所示共面度检测装置用于检测图3所示金属屏蔽罩的工作示意图。
图8为图7中A部分的放大示意图。
具体实施例方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白， 以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描 述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
图1及图2所示为本发明一实施例的共面度检测装置。该共面度检测装置 包括基台100、光源200、信号接收转化单元300、若干连接器420、 440、放大 单元500、处理单元600和显示单元700。该信号接收转化单元300与光源200 对应，且信号接收转化单元300与处理单元600连接。该共面度4全测装置的具 体结构如下所述。
该基台IOO为一平面度非常高的矩形平台，其上表面作为检测的基准面， 其中部设有一大致呈矩形的定位槽120。
该光源200包括一设于定位槽120内的光源定位台210及设于光源定位台 210上的若干光出射部。该光源定位台210的外形与定位槽120匹配，从而可 将光源定位台210设于定位槽120内。
在本实施例中，每一个光出射部是设置在光源定位台210上的一个贴片式 发光二极管220、 230、 240。这些贴片式发光二极管220、 230、 240由红、绿、 蓝三种颜色的贴片式发光二极管组成，其根据待测工件屏蔽罩800的焊脚820 (如图3所示)的分布尺寸设置在光源定位台210的外周面上，且两相邻贴片 式发光二极管220、 230、 240的颜色不相同，以避免信号干涉和串扰，具有极 好的可靠性。此外，这些贴片式发光二极管220、 230、 240也可以由两种颜色 的贴片式发光二极管组成，只要不同颜色的贴片式发光二极管交叉设在光源定 位台210上即可。
由于贴片式发光二极管具有超小的体积、功耗小、单色性好(有利于提高 测量的精度)、可靠性高、寿命长(可达10万小时)、价格低廉(不到一元钱 一个)等优点，因此，采用贴片式发光二极管可有效减小光源200的体积、提高整个装置的测量精度，并可降低整个装置的成本。
该信号接收转化单元300用于接收光源200产生的光，并将所接收的光转 换成处理单元600可接收的信号。本实施例中，所述信号接收转化单元300包 括与上述贴片式发光二极管220、 230、 240——对应设置的若干光电转换器件， 如光电二级管、光电三级管或者电容光电转换器件等。
为了更好地令所述光电转换器件与上述贴片式发光二极管220、 230、 240 ——对应以增加接收效率和抗干扰，所述信号接收转化单元300还包括设置在 基台100上并与所述光电转化器件连接的若干光纤320。这些光纤320与上述 贴片式发光二极管220、 230、 240——对应设置，且这些贴片式发光二极管220、 230、 240与相应的光纤320之间的距离相同。。
请参考图4，每一光纤320与上述贴片式发光二极管220、 230、 240中的 一个相对设置的一端为接收端322,相对的另一端则通过连接器420、 440与一 放大单元500相连。其中，接收端322为半球状的结构，相当于在接收端322 加装了凸透镜，可以接收更多的光信息，使信号更加稳定。
此外，还可以在半球状的结构的接收端322外表面镀上一层增透膜324， 以提高光的接收效率。其中，可根据每根光纤320接收端322所对应的贴片式 发光二极管220、 230、 240发出的光的波长在接收端322的外表面镀上对应波 长的增透膜324。因此，增透膜324可以是红、绿、蓝三种颜色波长的增透膜 中的一种。
这些连接器420、 440设置在基台100上，并位于定位槽120和光纤320 的四周。本实施例中，这些连接器420、 440包括一对10进10出光纤连接器 420和一对5进5出光纤连接器440。如图1所示，该10进10出光纤连接器 420位于定位槽120的左右两侧，而该5进5出光纤连接器440位于定位槽120 的前后两侧。连接器420、 440的选取与排列取决于待测工件屏蔽罩800的焊脚 820的数目及排列状况。
其中，每一个连接器420、 440针对每根光纤320传输的光波波长装有对应波长的带通滤波器(图中未示出)，如一种滤光片。例如，中心波长为525nm 的绿光带通滤波器，通带500-550nm，平均透射率T>90°/。，截止带 UV-480nm&600-1100nm,平均透射率丁<1%。通过设置带通滤波器，可降低其 他颜色光的干涉，进一步保证测试的可靠性。
该放大单元500 (如光纤放大器)的一端和连接器420、 440相连，另一端 则与处理单元600相接，将光信号转变成电信号，i文大后传输给处理单元600。 该放大单元500可以采用日本KEYENCE (基恩士 )公司的光纤放大器如FS 系列光纤放大器中的FS2-65 (NPN型)、FS2-65P ( PNP型)和FS2-60G等型 号。
该处理单元600可以为单片机或计算机，用于处理放大单元500所传输的 电信号，并通过显示单元700显示出检测结果。
该显示单元700可以为液晶显示屏等具有显示功能的结构，通过图像、声 音或其组合等方式显示出^r测结果。
上述为本发明一实施例的共面度检测装置的具体结构，为方便地将光纤 320固定在基台100上，该共面度检测装置可进一步包括一定位罩900。
如图5和图6所示，该定位罩900为一大致呈矩形的环状平板结构，其中 部具有开口 920,用以供光源定位台210穿过。换言之，该定位罩900套设在 光源定位台210上。该定位罩900与基台IOO相临的一侧设有若干用以定位光 纤320的梯形槽940。这些梯形槽940是才艮据光纤320位置分布状况和光纤320 心径尺寸加工而成，而且其分布位置和贴片式发光二极管220、 230、 240—— 对应。每一个梯形槽940的底面和两个斜面将光纤320固定在基台100上。定 位罩900除了可以固定光纤320外，还起到保护光纤320的作用。
如图1及图7所示，于基台100上设有四对定位柱140，这些定位柱140 分布在定位槽120的四个角对应的位置处，并且每一对定位柱140分别位于两 个连接器420、 440之间，定位罩900可由这些定位柱140定位并固定在基台 100上。每一对定位柱140与定位罩900的一角相互配合，将定位罩900准确地固定在基台100上而保证检测的精度。
下面说明采用上述共面度检测装置进行共面度^r测的方法。
当没有待4全测屏蔽罩800时，贴片式发光二极管220、 230、 240发出的光 通过短距离大气传播至光纤320的接收端322，此时光能衰减很少，光纤320 接收大部分能量，经过放大单元500将光信号放大得出较大的光能量读数。
请参考图7和图8，检测时，人工或机械手将待检测的屏蔽罩800放入检 测工位，使屏蔽罩800焊脚820朝下与基台IOO上表面接触，且接收端322与 屏蔽罩800焊脚820—对一地对应，即贴片式发光二才及管220、 230、 240与相 对应的接收端322之间被屏蔽罩800焊脚820隔开；由于贴片式发光二极管220、 230、 240发出的光与接收端322之间的传播路径被屏蔽罩800焊脚820阻隔， 光只能从屏蔽罩800焊脚820和基台100表面之间的缝隙传输至接收端322， 从而光纤320接收的光能非常少，通过放大单元500放大得到的光信号较小。 通过标定接收光强大小和屏蔽罩800焊脚820与基台100表面之间的缝隙对应 关系，就可以判断屏蔽罩800焊脚820的共面度。例如，如果屏蔽罩800的某 焊脚820扭曲变形，该焊脚820与基台100之间的间隙将大于其它焊脚820与 基台IOO之间的间隙，此处的接收端322接收的光强较大，接收光强和焊脚820 与基台IOO之间的间隙成正比关系，根据接收到的光强和预先设定的阈值的对 比结果，就可以判断出工件的共面度是否达到要求。
其中，上述阈值可才艮据实际生产需求制定，对于不同的共面度要求，有不 同的阈值。以共面度要求为O.lmm为例说明阈值的设定。共面度为0.1mm是 判断标准，如果待检测屏蔽罩800的各焊脚820之间的共面度小于O.lmm就认 为工件是合格的，否则就是不合格。但是实际上真正参与判断的是光纤320接 受的光强大小，判断的依据就是阈值，它是一个预先确定的光强数值，它对应 的就是当共面度为0.1mm时光纤320接受到的光强。也就是说，当待检测屏蔽 罩800的焊脚820与基台IOO之间的间隙为0.1mm时，光纤320接收到的光强。 可预先加工一个共面度正好为0.1mm的屏蔽罩800,将其设为检测标准块。设定阈值时，将该标准块放入检测工位，此时光纤320接受的光强就是阈值，此 后凡是以共面度要求为O.lmm的待检测屏蔽罩800都以这个阈值比较。对于不 同的共面度要求，可制作不同的标准块，例如0.09mm、 0.08mm等等，用不同 的标准块就能得到不同的阈值。在检测过程中，把实际测得的光强和阈值求差， 差值如果大于零，说明接收的光强大于阈值，即待检测屏蔽罩800的焊脚820 与基台100的间隙大于O.lmm,即为不合格品，否则就是合格品。
综上所述，上述实施例中的光源200具有多个光出射部(即贴片式发光二 极管220、 230、 240),并且各光出射部根据待测工件上需检测的部分(即焊 脚820)的分布尺寸设置在光源定位台210上，因此,可利用多个光出射部同 时检测待测工件上需检测的多个部分，测试时间极短，效率较高。
此外，通过更换光源200即发光二极管220、 230、 240的排列方式或密度、 定位罩900、连接器420、 440等元件，可检测各种形状的工件折边的共面度。 另外，可以根据实际状况决定是否使用放大单元500。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发 明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明 的保护范围之内。
权利要求
1、一种共面度检测装置，包括具有基准面的基台、光源、信号接收转化单元、处理单元及显示单元；所述信号接收转化单元用于接收光源产生的光信号并将其转换成所述处理单元可接收的信号；所述处理单元用于处理所述信号接收转化单元所传递的信号；所述显示单元用于显示所述处理单元的处理结果；其特征在于，所述光源包括设于所述基台上的光源定位台和设于所述光源定位台上的若干光出射部；所述光出射部根据待测工件上需检测的部分的分布尺寸设置在所述光源定位台上；所述信号接收转化单元与光源相对设置以接收所述光出射部发出的光，且所述光出射部与信号接收转化单元之间被置于所述基台上的待测工件上需检测的部分所分隔。
2、 如权利要求1所述的共面度检测装置，其特征在于，每一个光出射部是 设置在所述光源定位台上的一个贴片式发光二极管。
3、 如权利要求2所述的共面度^r测装置，其特征在于，所述相邻的贴片式 发光二极管的颜色不同。
4、 如权利要求1所述的共面度检测装置，其特征在于，所述信号接收转化 单元包括与所述光出射部一一对应"i殳置的若干光电转换器件。
5、 如权利要求4所述的共面度^r测装置，其特征在于，所述信号接收转化 单元包括设置在所述基台上的若干光纤，所述光纤与光出射部一一对应设置； 每一光纤与光出射部中相对设置的一端为接收端，另一端与光电转化器件相连 接。
6、 如权利要求5所述的共面度检测装置，其特征在于，所述共面度检测装 置还包括一放大单元；每一光纤的另一端通过所述放大单元与处理单元连接。
7、 如权利要求5所述的共面度;^测装置，其特征在于，所述接收端为半球 状的结构。
8、 如权利要求5或7所述的共面度检测装置，其特征在于，于所述光纤的 接收端外表面设有增透膜。
9、如权利要求6所述的共面度检测装置，其特征在于，所述共面度^r测装置还包括一连接器，所述光纤的另一端通过所述连接器与所述放大单元连接；斜柳-日3兀汰狄i^衣^] " 乂旦汰t^曰'、j ，现〉"
10、 如权利要求5所述的共面度检测装置，其特征在于，所述检测装置还 包括套设在所述光源定位台上的定位罩，所述定位罩与基台相临的 一侧设有若 干用以定位光纤的梯形槽，所述梯形槽的分布位置和光出射部——对应。
11、 如权利要求io所述的共面度检测装置，其特征在于，于所述基台上设 有若干对定位柱，所述定位罩由所述定位柱定位并固定在所述基台上，每一对 定位柱与定位罩的 一 角相互配合而将定位罩固定在基台。
12、 一种采用如权利要求1所述的共面度检测装置进行共面度检测的方法， 将待测工件放入检测工位，使待测工件上需检测的部分与基台的基准面接触， 并且使待测工件上需检测的部分位于光出射部与信号接收转化元件之间；信号 接收转化元件将光源发出的光信号传递至处理单元；通过标定接收光强大小和 待测工件上需检测的部分与基台表面之间的缝隙对应关系，判断待测工件上需 检测的部分的共面度。
全文摘要
本发明提供一种共面度检测装置及共面度检测方法，该检测装置包括基台、光源、信号接收转化单元、处理单元及显示单元；信号接收转化单元接收光源产生的光信号并将其转换成处理单元可接收的信号；处理单元处理信号接收转化单元所传递的信号；显示单元显示处理单元的处理结果；光源包括设于基台上的光源定位台和设于光源定位台上的若干光出射部；光出射部根据待测工件上需检测的部分的分布尺寸设置在光源定位台上；信号接收转化单元与光源相对设置以接收光出射部发出的光，且光出射部与信号接收转化单元之间被置于待测工件上需检测的部分所分隔。采用上述结构，可利用多个光出射部同时检测待测工件上需检测的多个部分，测试时间极短，效率较高。
文档编号G01B11/00GK101619960SQ200810068169
公开日2010年1月6日 申请日期2008年7月1日 优先权日2008年7月1日
发明者陈大军, 雷志辉 申请人:比亚迪股份有限公司