一种板材自动综合检测装置的制作方法

本发明涉及一种检测装置，特别涉及一种陶瓷砖、石材、玻璃等类型的板材的长度、宽度、厚度、边直度、直角度、中心弯曲度、边弯曲度和翘曲度等参数进行测量的综合检测装置。

背景技术：

随着生产工艺技术的提高，机械装备的自动化程度的提高，我国己经跻身为陶瓷墙地砖生产大国。近几年，随着我国陶瓷墙地砖产品质量的不断提高,花色品种的不断丰富,逐渐缩小了和国际先进水平的差距，同时，我国又是世界上最大的陶瓷墙地砖消费市场。然而，陶瓷墙地砖在烧结时由于工艺原因会产生弯曲、翘曲变形；在抛光、磨边等深加工过程中，可能产生大小头、平行四边形误差。为了保证产品质量、防止不合格产品流入市场，必须对产品的各项参数进行严格的检测和控制。

目前市场上已出现了一些可以检测陶瓷砖这类板材参数的装置和仪器，但其存在如下问题，1)检测参数不全面，检测参数不全面，例如只能检测中心弯曲度、边弯曲度和翘曲度，或者不能检测厚度；2)非全自动测量，检测效率低；3)检测范围具有局限性，只能检测某一尺寸，或者检测量范围小。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种可以对不同尺寸下的陶瓷砖、石材、玻璃等类型的板材的长度、宽度、厚度、边直度、直角度、中心弯曲度、边弯曲度和翘曲度进行自动测量的高精度检测装置。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种板材自动综合检测装置，包括倒U型本体、位移传感器单元、定位单元、位移驱动控制单元、编号识别单元、工控机控制和信息处理单元，所述倒U型本体的下部形成底座，所述倒U型本体的上部形成顶盖，在所述底座上设有被测工件的活动支撑销和沟槽，所述定位单元和编码识别单元通过数据线与所述工控机相连。

所述定位单元包括动力源、推杆、滚轮和定位销，所述定位销包括固定定位点第一定位销、固定定位点第二定位销和活动定位点第三定位销，所述动力源、推杆、滚轮设在与第一定位销、第二定位销呈对角位置的底座上，所述动力源为液压推动或气动或电动动力输出形式。

所述活动定位点第三定位销设置在所述底座上的沟槽内，所述沟槽长度方向设有刻度尺。

所述第一定位销、第二定位销和第三定位销定位点的连线为一钝角三角形，钝角三角形的钝角顶点为第一定位销或第二定位销的定位点。

所述位移驱动控制单元包括安装在底座上的下层电控导轨和安装在顶盖上内侧的上层电控导轨。

所述下层电控导轨包括平行被测工件AB边设置的左双滑块电控直线导轨和平行被测工件AD边设置的下单滑块电控直线导轨，平行被测工件CD边设置的右双滑块电控直线导轨，安装固定于底座上的底单滑块电控直线导轨，在所述左、右双滑块电控直线导轨之间底座上的底二维电控导轨；所述上层二维电控导轨包括在顶盖上安装的顶二维电控导轨、顶双滑块电控直线导轨和顶单滑块电控直线导轨。

所述底二维电控直线导轨由可移动导轨和支撑导轨构成，所述顶二维电控直线导轨由可移动导轨和支撑导轨构成。

所述顶双滑块电控直线导轨和顶单滑块电控直线导轨的轨迹搭建为双滑块二维电控直线导轨I，所述右双滑块电控直线导轨和底单滑块电控直线导轨的轨迹搭建为双滑块二维电控直线导轨II。

右双滑块电控直线导轨的下表面高于底二维导轨的支撑导轨的上表面，所述底二维导轨的可移动导轨的下表面高于底单滑块电控直线导轨的上表面；顶双滑块电控直线导轨的下表面高于顶二维导轨的支撑导轨的上表面，所述顶二维导轨的可移动导轨的下表面高于顶单滑块电控直线导轨的上表面。

所述左双滑块电控直线导轨平行工件的AB边放置，用来驱动位移传感器相应到达A₂、A₃测量点；顶双滑块电控直线导轨平行工件的BC边放置，用来驱动传感器相应到达B₂、B₃测量点；右双滑块电控直线导轨平行工件CD边放置，用来驱动传感器相应到达C₂、C₃测量点；下单滑块电控直线导轨平行工件AD边放置，用来驱动位移传感器到达D₂测量点；底单滑块电控直线导轨带动右双滑块电控直线沿AD或DA方向移动；顶单滑块直线导轨带动导轨沿AB或BA方向移动；底二维电控直线导轨放置在被测样品的下方，用来驱动传感器到达点P₁、P₂、P₃、P₄、P₅、P₆、P₇、P₈，以及扫描线段AO、BO、CO、DO上各点；顶二维电控直线导轨置在被测样品的上方，用来驱动位移传感器扫描线段AO、BO、CO、DO上各点。

所述底二维电控导轨、顶二维电控导轨为十字式或龙门式。

所述位移传感单元包括位移传感器和传感器支架，所述位移传感器对应安装在所述左双滑块电控直线导轨的滑块上，所述位移传感器安装在所述顶双滑块电控直线导轨上正对测量点B₁处，所述位移传感器对应安装在所述顶双滑块电控直线导轨的滑块上，所述位移传感器对应安装在所述右双滑块电控直线导轨的滑块上，所述位移传感器安装在所述右双滑块电控直线导轨上的正对测量点C₁处，所述位移传感器安装在所述下单滑块电控直线导轨的滑块上，所述位移传感器安装在所述底二维电控直线导轨的滑块上，所述位移传感器安装在所述顶二维电控直线导轨的滑块上。

所述左双滑块电控直线导轨的滑块一和滑块二、顶双滑块电控直线导轨的滑块一和滑块二、右双滑块电控直线导轨的滑块一和滑块二的移动速比为1:2。

所述编号识别单元安装在第二定位销右侧的底座上。

所述板材为陶瓷砖或石材或玻璃。

本发明的有益效果是：(1)测量参数全面，可以测量样品的长度、宽度、厚度、边直度、直角度、中心弯曲度、边弯曲度和翘曲度，解决了以往只能检测部分参数的问题；

(2)测量范围广，可以测量不同尺寸的样品，解决了以往只能测量尺寸单一的问题；

(3)适用范围广：可以测量陶瓷砖、石材、玻璃等类型的板材；

(4)测量过程自动化，可提高陶瓷、石材类板材生产企业自的动化水平，降低工人劳动强度，也为产品自动分级提供了基础。

附图说明

图1是本发明检测装置整体三维示意图；

图2是图1局部放大三维示意图；

图3是本发明检测装置透视三维示意图；

图4是本发明检测装置中底座上导轨位置示意图；

图5是本发明检测装置中顶盖上导轨位置示意图；

图6是本发明工件测量点位置示意图；

图7是本发明工件在导轨不同位置测量示意图；

图8是本发明工件在导轨不同位置测量示意图；

图9是本发明工件在导轨不同位置测量示意图；

图10是本发明工件在导轨不同位置测量示意图；

图11是本发明工件被定位过程示意；

图12是本发明参数测量流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明：

如图1至6所示，一种板材自动综合检测装置，包括倒U型本体、位移传感器单元、定位单元、位移驱动控制单元、编号识别单元、工控机控制和信息处理单元。倒U型本体的下部形成底座1，所述倒U型本体的上部形成顶盖2，U型口4用于被测件的进出。在所述底座1上设有被测工件13的活动支撑销和沟槽12，定位单元和编码识别单元通过数据线与工控机相连，其中底座1上设有工件支撑销601-603；位移传感单元包括位移传感器3101——3111和传感器支架3201——3211，位移传感器3101——3111可以是接触式或者非接触式位移传感器，所述传感器3102、3103、3105、3106、3108用以测量工件的长度和宽度，所述传感器3110和3111用以测量工件的厚度，所述传感器3101、3102、3103、3104、3105、3106、3107、3108、3109用以测量工件的边直度和直角度，所述传感器3110用以测量工件的中心弯曲度、边弯曲度和翘曲度；

定位单元包括动力源81、推杆82、滚轮83、定位销501-503，动力源81可以是液压推动、气动、电动等动力输出形式；位移驱动控制单元包括导轨71-78；编号识别单元包括相机91和相机支架92；工控机控制及信息处理单元包括工控机10和控制软件；底座上安装有定位销501、502、503，每个定位销提供一个定位点，其中501、502位置不可变，固定安装于底座1上，503安装于沟槽12内，并可在沟槽内移动和固定；所述沟槽12安装于底座上，并且平行于沟槽12方向有长度刻度线；第一定位销501、第二定位销502和第三定位销503定位点的连线为一钝角三角形，钝角三角形的钝角顶点为第一定位销501第二定位销502的定位点；动力源81、推杆82、滚轮83安装在与第一定位销501、第二定位销502呈对角位置的底座上，编号识别单元安装在第二定位销502右侧的底座上。

位移驱动控制单元包括安装在底座1上的下层电控导轨和安装在顶盖2上内侧的上层电控导轨。所述下层电控导轨包括平行被测工件AB边设置的左双滑块电控直线导轨71和平行被测工件AD边设置的下单滑块电控直线导轨74，平行被测工件CD边设置的右双滑块电控直线导轨73，安装固定于底座上的底单滑块电控直线导轨75，在所述左、右双滑块电控直线导轨71、73之间底座上的底二维电控导轨77；所述上层二维电控导轨包括在顶盖2上安装的顶二维电控导轨78、顶双滑块电控直线导轨72和顶单滑块电控直线导轨76。底二维电控直线导轨77由可移动导轨771和支撑导轨772构成，所述顶二维电控直线导轨78由可移动导轨781和支撑导轨782构成。在左双滑块电控直线导轨71的对立侧，平行放置有右双滑块电控直线导轨73；所述右双滑块电控直线导轨73安装于底单滑块电控直线导轨75的滑块之上，所述底单滑块电控直线导轨75安装固定于底座之上；在所述的左、右双滑块电控直线导轨71、73之间的底座上，安装有底二维电控导轨77，所述的底二维电控导轨中的可移动导轨771的下表面要高于底单滑块电控直线导轨75的上表面，所述的右双滑块电控直线导轨(73)的下表面高于底二维导轨的支撑导轨(772)的上表面；所述的底二维电控导轨77正上方的顶盖2上，安装有顶二维电控导78和顶单滑块直线导轨76，所述的顶二维电控导轨78中的可移动导轨781的下表面要高于顶单滑块电控直线导轨76的上表面；顶双滑块电控直线导轨72通过支架7601安装于顶单滑块电控直线导轨76的滑块之上，所述的顶双滑块电控直线导轨(72)的下表面高于顶二维导轨的支撑导轨(782)的上表面。位移传感器单元3固定于所述的左双滑块电控直线导轨71、顶双滑块电控直线导轨72、右双滑块电控直线导轨73、下单滑块电控直线导轨74、底二维电控导轨77、顶二维电控导轨78的滑块上。

顶双滑块电控直线导轨72和顶单滑块电控直线导轨75可以用另外一套双滑块二维电控直线导轨I代替；右双滑块电控直线导轨73和底单滑块电控直线导轨76可以用另外一套双滑块二维电控直线导轨II代替。

二维电控导轨77、78可以为十字式、龙门式、或其他形式。定位销501、502呈对角位置的底座上，安装有动力源81、推杆82、滚轮83；在所述的定位销502右侧的底座上，安装有编号识别单元9；所述导轨71——78、位移传感器3101——3111、定位单元8和编码识别单元9通过数据线11与工控机10相连。

左双滑块电控直线导轨71的滑块一711和滑块二712、顶双滑块电控直线导轨72的滑块一721和滑块二722、右双滑块电控直线导轨73的滑块一731和滑块二732的移动速比为1:2。

位移传感器采集的数据通过工控机10的处理计算，得到被测样品的长度、宽度、厚度、边直度、直角度、中心弯曲度、边弯曲度和翘曲度值。测量准确度范围为±0.05mm。

本发明适于陶瓷砖、石材、玻璃等非金属板材的全参数综合检测。

本发明工作原理和步骤如下：

首先确定标准板和被测试样的尺寸、检测点和检测精度。检测点如下所述各点，每个尺寸的被检测板应选择与相应标准板的尺寸相同，检测点如下所述各点：

在被测样品的参数测量过程中，支撑样品的支撑销、定位样品的定位销，以及传感器需要检测的位置如图11所示，A、B、C、D为被测工件的四个角点，A₂、A₃、B₁、B₂、B₃、C₁、C₂、C₃、D₂、O、P₁——P₈为工件上的被测点。定位销501、定位销502的定位点分别位于工件AB边、AD边上距离A点5mm处，定位销503的定位点位于工件AD边上距离D点5mm处，A₃、B₁分别位于工件AB边、BD边上距离B点5mm处，B₃、C₁分别位于工件BC边、CD边上距离C点5mm处，C₃位于工件CD边上距离D点5mm处，A₂、B₂、C₂、D₂分别为位于工件AB边、BC边、CD边、DA边上的中点处，P₁位于离工件AB边和AD边10mm处，P₃位于离工件AB边和BC边10mm处，P₅位于离工件BC边和CD边10mm处，P₇位于离工件BC边和DA边10mm处，P₂、P₄、P₆、P₈分别位于线段P₁P₃、P₃P₅、P₅P₇、P₈P₁的中点处，O点为工件平面的中心处。

本发明是利用相对测量的方法来检测被测样品的长度、宽度、边直度、直角度，即先将某一尺寸的标准板作为被测件，记录此时A₂、A₃、B₁、B₂、B₃、C₁、C₂、C₃、D₂、O、P₁——P₈测量点处传感器的测量值，作为零位值，将不同尺寸下的A₂、A₃、B₁、B₂、B₃、C₁、C₂、C₃、D₂、O、P₁——P₈测量点处传感器的测量值整理成零位值数据库，当测量某一尺寸样品的参数时，将被测样品与数据库中同尺寸、同测量点的零位值相减，利用所得差值，可计算出测样品的长度、宽度、边直度、直角度、中心弯曲度、边弯曲度和翘曲度。

测量被测样品的厚度时，不需要标准板的参与，只需要通过对被测样品规定线段AO、BO、CO、DO上的各点进行测量，就可以得出被测样品的厚度值。

如图7至10所示，左双滑块电控直线导轨71平行工件的AB边放置，用来驱动位移传感器3101、3102相应到达A₂、A₃测量点；顶双滑块电控直线导轨72平行工件的BC边放置，用来驱动传感器3104、3105相应到达B₂、B₃测量点；右双滑块电控直线导轨73平行工件CD边放置，用来驱动传感器3107、3106相应到达C₂、C₃测量点；下单滑块电控直线导轨74平行工件AD边放置，用来驱动位移传感器3109到达D₂测量点；底单滑块电控直线导轨75带动右双滑块电控直线73沿AD或DA方向移动；顶单滑块直线导轨76带动导轨72沿AB或BA方向移动；底二维电控直线导轨77放置在被测样品的下方，用来驱动传感器3110到达点P₁、P₂、P₃、P₄、P₅、P₆、P₇、P₈，以及扫描线段AO、BO、CO、DO上各点；顶二维电控直线导轨78放置在被测样品的上方，用来驱动位移传感器3111扫描线段AO、BO、CO、DO上各点。

本发明的样品参数测量分两个阶段，第一阶段，测量不同尺寸的标准，制作零位值数据库；第二阶段，测量被测样品，给出参数结果。

第一阶段步骤如下：

①从U型口4处，将一种尺寸的标准板放置到支撑销601、602、603上，调整定位销503至规定位置，让标准板的正面与三个支撑销接触；

②根据控制指令，控制定位单元8推动样品移动，当样品与定位销501、502、503平稳接触后，推杆82会退回初始位置，至此定位完成。实线框为被测样品定位前初始位置，虚线框为样品定位完成后的位置；

③然后电控导轨71——77，根据接收到的指令驱动传感器3101——3110，至规定测量点位置，驱动各位移传感器至A₂、A₃、B₁、B₂、B₃、C₁、C₂、C₃、D₂、O、P₁——P₈处，并采集当前传感器数据，传送至工控机10，

④更换不同尺寸的标准板，重复步骤①——③，将步骤③采集到的传感器值作为该尺寸下、该位置处的测量零位值。建立尺寸与各位置处的测量零位值的对应关系库，；

第二阶段步骤如下：

①从U型口4处，将被测样品放入检测装置中的支撑销601、602、603上；

②打开10工控机中的控制软件，输入样品的规格等信息，并运行测量系统，工控机10就会发出控制指令，控制系统的运行；

③首先定位单元8会接收到控制指令，根据指令信息推动样品移动，当样品与定位销501、502、503平稳接触后，推杆82会退回初始位置，至此定位完成，推动过程示意图如图6所示,实线框为被测样品定位前初始位置，虚线框为样品定位完成后的位置；

④编码识别单元将拍摄到的图像信息传送至工控机，工控机识别和解析编码

信息；

⑤所有导轨根据接收到的控制指令进行工作，底单滑块电控直线导轨75会驱动动右双滑块电控直线73，使导轨73上的传感器与被测工件的CD边接触，顶单滑块电控直线导轨76会驱动动顶双滑块电控直线导轨72，使导轨72上的传感器与被测工件的BC边接触，左双滑块电控直线导轨71会驱动位移传感器3101、3102相应到达A₂、A₃测量点；顶双滑块电控直线导轨72会驱动传感器3104、3105相应到达B₂、B₃测量点；右双滑块电控直线导轨73会驱动传感器3107、3106相应到达C₂、C₃测量点；下单滑块电控直线导轨74会来驱动位移传感器3109到达D₂测量点；底二维电控直线导轨77会驱动传感器3110到达点P₁、P₂、P₃、P₄、P₅、P₆、P₇、P₈，以及扫描线段AO、BO、CO、DO上各点；顶二维电控直线导轨78会驱动位移传感器3111扫描线段AO、BO、CO、DO上各点。采集各测量点处传感器的值，并传送给工控机；

⑥工控机利用传感器3102、3103、3105、3106、3108检测的数据来计算工件的长度和宽度，利用传感器3110和3111检测的数据来计算工件的厚度，利用传感器3101、3102、3103、3104、3105、3106、3107、3108、3109检测的数据来计算工件的边直度和直角度，利用传感器3110检测的数据来计算工件的中心弯曲度、边弯曲度和翘曲度，并将计算结果实时显示；

⑦检测完成后，将所有传感器移回初始位置，检测结束。