一种聚晶金刚石复合片表面缺陷自动检测装置的制作方法

本实用新型涉及检测技术领域，更具体地说涉及一种聚晶金刚石复合片表面缺陷自动检测装置。

背景技术：

聚晶金刚石复合片(简称PDC)，属于新兴功能材料，如图1所示，包括聚晶金刚石层10a(PDC层)和硬质合金层11a，且PDC层处于硬质合金层11a的上方，PDC既有金刚石的高硬度、高耐磨性与优良导热性，又具有硬质合金的强度与抗冲击韧性，是制造切削刀具、钻井钻头及其他耐磨工具的理想材料。

但是，PDC在生产及加工过程中，表面容易存在PCD层的坑洞、针眼、PCD层倒角的裂纹、崩角、PCD层侧面白边、PCD层与硬质合金结合处的白点、硬质合金侧面的划伤和/或腐蚀点等缺陷，这些缺陷都会影响到产品的质量。目前，对PDC层的表面曲线检测多采用人工检测的方法，检测者凭肉眼或借助体式显微镜产品侧面一周和上下表面的所有缺陷，若检测者长时间工作极易疲劳，检测准确率低，且误检、漏检概率变大。

有鉴于此，本实用新型人在此基础上进行深入的研究，遂有本案的产生。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种聚晶金刚石复合片表面缺陷自动检测装置，其能够自动检测聚晶金刚石复合片的上端面和侧面，结构简单，且减少了误检、漏检的几率，准确率高，同时由于实现了自动化检测，克服了检测者长时间工作而疲劳的问题。

为达到上述目的，本实用新型的解决方案是：

一种聚晶金刚石复合片表面缺陷自动检测装置，包括检测台、用于传送所述聚晶金刚石复合片的传送装置、用于将所述聚晶金刚石复合片转移的吸附移位装置以及用于检测聚晶金刚石复合片的视觉检测装置，所述检测台上划分有旋转检测区和所述上端面检测区，所述传送装置和所述吸附移位装置均设置于所述检测台上，所述吸附移位装置处于所述旋转检测区和所述上端面检测区之间；

所述视觉检测装置包括侧面检测装置和上端面检测装置，所述侧面检测装置包括均于所述检测台上的侧面线阵相机和侧面线阵光源，所述侧面线阵相机和所述侧面线阵光源均朝向所述旋转检测区；所述上端面检测装置包括安装于所述检测台上的相机架以及分别以能够上下移动的方式安装于所述相机架上的端面相机、圆顶光源和环形光源，所述端面相机的摄像头朝向所述上端面检测区。

所述相机架包括支架、套设于所述支架外的三个滑动夹具以及与各所述滑动夹具一对一配对的三个锁紧件，各所述滑动夹具分别通过对应的所述锁紧件固定于所述支架上，且各所述滑动夹具由上至下依次布置，所述端面相机、圆顶光源和环形光源由上至下依次安装于对应的所述滑动夹具，且所述端面相机的摄像头、所述圆顶光源和所述环形光源处于同一轴线上。

所述旋转检测区上安装有旋转装置，所述旋转装置包括旋转台和步进电机，所述步进电机的输出轴与所述旋转台传动连接。

所述传送装置包括以可转动的方式安装于所述检测台上的第一螺杆、与所述第一螺杆传动连接的第一驱动电机以及滑动安装于所述检测台上的第一螺纹套，所述第一螺纹套套设于所述第一螺杆外并与所述第一螺杆螺旋配合，所述第一螺纹套上安装有供所述聚晶金刚石复合片放置的放置台；其中，所述第一螺杆从远离所述吸附移位装置的一端向另一端的方向依次划分为前段、检测段和后段，且所述第一螺杆平行于所述检测台的台面，所述检测段对应处于所述端面检测区内。

自动检测装置还包括剔除装置，所述剔除装置包括推动气缸，所述推动气缸的缸体安装于所述检测台上，所述推动气缸处于所述第一螺杆的一侧外，且所述推动气缸的活塞杆处于所述第一螺杆的上方，并与所述第一螺杆相垂直。

所述吸附移位装置包括回转夹紧气缸和第一真空吸盘，所述回转夹紧气缸具有旋转臂，所述第一真空吸盘安装于所述旋转臂上；

并且，当所述回转夹紧装置的活塞杆收缩后所述第一真空吸盘与所述旋转检测区相对应；当所述回转夹紧装置的活塞杆复位后所述第一真空吸盘与所述第一螺杆的前段相对应。

自动检测装置还包括用于移动所述聚晶金刚石复合片到所述旋转检测区的上料装置和用于移动所述聚晶金刚石复合片离开所述上端面检测区的下料装置，所述上料装置和所述下料装置均安装于所述检测台上，并且，所述上料装置处于所述旋转检测区的外侧，所述下料装置处于所述上端面检测区的外侧。

所述上料装置和所述下料装置均包括滑动装置，所述滑动装置包括同步带滑台、伸缩气缸和第二真空吸盘，所述伸缩气缸的缸体安装于所述同步带滑台的滑动块上，所述伸缩气缸的活塞杆竖向设置，且所述伸缩气缸的活塞杆的自由端朝向所述检测台，所述第二真空吸盘安装于所述活塞杆上；

所述上料装置中，当所述滑动块处于所述同步带滑台靠近所述旋转检测区的一端时，所述活塞杆的自由端朝向所述旋转检测区；在所述下料装置中，当所述滑动块处于所述同步带滑台靠近所述上端面检测区时，所述活塞杆的自由端朝向所述第一螺杆的后段。

所述上料装置和所述下料装置均还包括处于所述滑动装置下方的移动装置，所述移动装置包括第二螺杆、第二驱动电机和用于传送所述聚晶金刚石复合片的传送板，所述第二螺杆以可转动的方式安装于所述检测台上，所述第二螺杆的一端与所述第二驱动电机的输出轴传动连接，所述传送板滑动安装于所述检测台上，并且所述传送板上设置有供所述第二螺杆旋入的第二螺纹套，所述第二螺纹套与所述第二螺杆螺旋配合。

两所述传送板均为沉头孔亚克力传送板。

采用上述结构后，本实用新型具有如下有益效果：

(1)、通过在旋转检测区和上端面检测区分别对应设置侧面检测装置和上端面检测装置，依次对聚晶金刚石复合片的侧面和上端面进行检测，并且，通过传送装置和吸附移位装置将聚晶金刚石复合片从旋转检测区转移到上端面检测区，这样，一次性自动完成对聚晶金刚石复合片的侧面和上端面的检测，结构简单，且准确率高。

(2)、通过剔除装置的设置，无需人工操作，即可实现聚晶金刚石复合片的自动筛选。

(3)、通过上料装置和下料装置的设置，能够自动将聚晶金刚石复合片传送至自动检测装置内，也能够使聚晶金刚石复合片能够自动传送离开自动检测装置。

附图说明

图1为聚晶金刚石复合片的结构示意图。

图2为本实用新型一种聚晶金刚石复合片表面缺陷自动检测装置的结构示意图。

图3为本实用新型中上料装置的结构示意图。

图4为本实用新型中侧面检测装置的检测示意图。

图5为本实用新型中上端面检测装置的检测示意图。

图中：

10a-聚晶金刚石层 11a-硬质合金层

20-检测台 31-侧面线阵相机

32-侧面线阵光源 33-相机架

331-支架 332-套设块

333-安装框 34-端面相机

35-圆顶光源 36-环形光源

41-旋转台 42-步进电机

43-第一螺杆 44-第一螺纹套

45-放置台 51-回转夹紧气缸

511-旋转臂 52-第一真空吸盘

61-推动气缸 71-第二螺杆

72-传送板 81-同步带滑台

82-伸缩气缸 83-第二真空吸盘

91-滑动装置 92-移动装置

具体实施方式

为了进一步解释本实用新型的技术方案，下面通过具体实施例来对本实用新型进行详细阐述。

一种聚晶金刚石复合片表面缺陷自动检测装置，如图1所示，本实用新型是在聚晶金刚石复合片缺陷检测过程中针对PDC层进行检测，缺陷检测时聚晶金刚石复合片按照聚晶金刚石层10a处于硬质合金层11a上方的方式放置，本实用新型检测聚晶金刚石复合片的上端面和侧面，即PDC层的表面。

如图1-5所示，本实用新型包括检测台20以及设置于检测台20上的传送装置、吸附移位装置和视觉检测装置，检测台20上划分有旋转检测区和上端面检测区，吸附移位装置处于旋转检测区和上端面检测区之间。其中，吸附移位装置用于将聚晶金刚石复合片从旋转检测区转移到上端面检测区中，视觉检测装置用于检测PDC层的表面。

视觉检测装置包括侧面检测装置和上端面检测装置，侧面检测装置包括常规的侧面线阵相机31和侧面线阵光源32，此侧面线阵相机31和侧面线阵光源32均安装于检测台上，并且侧面线阵相机31和侧面线阵光源32均朝向旋转检测区；上端面检测装置包括安装在所述检测台上的相机架33以及分别以能够上下移动的方式安装在相机架33上的端面相机34、圆顶光源35和环形光源36，且端面相机34、圆顶光源35和环形光源36由上至下依次布置，端面相机34的摄像头、圆顶光源35和环形光源36处于同一轴线上，且端面相机34的摄像头朝向上端面检测区内。

本实施例中，前述的侧面线阵相机31为常规的线阵CCD相机，例如型号为acA2500-14gm的线阵CCD相机；面阵相机为常规的面阵CMOS相机，例如型号为rat4096-24gm的面阵CMOS相机。

为方便描述，以检测台20的长度方向为横向，宽度方向为纵向。

如图2所示和如图5所示，前述的相机架包括支架331、三个滑动夹具和与三个锁紧件，支架331固定安装在检测台20上，各滑动夹具与各锁紧件分别一对一配设，各滑动夹具分别通过对应的锁紧件锁紧于支架331上，且各滑动夹具由上至下布置，并且，端面相机、圆顶光源和环形光源由上至下依次安装于对应的滑动夹具上。

具体讲，本实施例中支架331呈L字型，各滑动夹具均具有套设块332和与套设块332连接的安装框333，各套设块332分别开设有套设孔，各套设块332分别通过各自的套设孔紧密套设于支杆331上，且各套设块332由上至下依次布置；并且，端面相机34、圆顶光源35和环形光源36由上至下依次安装在对应的安装框333中，并且各套设块332均开设有第一螺杆孔，各锁紧件均为螺钉，各螺钉的外螺纹均与各第一螺杆孔的内螺纹相适配，由于三个滑动夹具的锁紧结构相同，故以其中一个滑动夹具为例，锁紧时螺钉旋入对应的第一螺纹孔内，使螺钉的自由端抵顶在支架331上，以此将滑动夹具定位。并且，装设有端面相机34的这个滑动夹具中的安装框按常规方式以可转动的方式装设于套设块处；其他两个滑动夹具中两安装框均横向布置且分别与对应的套设块固定连接。本实用新型中，此相机架还可以为其他结构的相机架。

如图2所示，所述旋转检测区上安装有旋转装置，此旋转装置包括旋转台41和步进电机42，步进电机42的输出轴按常规方式与旋转台41传动连接，此旋转台41用于放置PDC，且旋转台41可在步进电机42驱动下旋转一周；本实用新型中旋转台41为现有常规的电动旋转台，如型号为Y200RA60的旋转台；步进电机为市面上出售的步进电机，如型号为57HB2401A的步进电机。

优选地，如图4所示，当PDC位于旋转台41上时，侧面线阵相机31和侧面线阵光源32的轴线均与聚晶金刚石复合片的轴线相垂直，以便更好地通过侧面线阵相机31和侧面线阵光源32对PDC的侧面进行拍摄，拍摄图像更加准确。

如图2所示，传送装置包括第一螺杆43、第一驱动电机和第一螺纹套44，第一驱动电机安装于检测台20上，第一螺杆43以可转动的方式安装于检测台20上，且第一螺杆43平行于检测台的台面，第一螺杆43的第一端与第一驱动电机的输出轴传动连接，其中第一螺杆43的第一端远离吸附移位装置，第一螺杆43的第二端靠近于吸附移位装置；螺纹套44按常规方式滑动安装于检测台20上，且第一螺纹套44上开设有第二螺纹孔，第一螺杆43插设于螺纹套44的第二螺杆孔内，并与第二螺杆孔螺旋配合，以此驱动第一螺纹套44沿第一螺杆移动；本实施例中此螺纹套44呈方体状，螺杆套44的上端面安装有放置台45，此放置台45跟随螺纹套44一起移动，此放置台45用于放置PDC，其中此放置台45呈方体状。

此外，前述的相机架的支架处于第一螺杆43的一侧，并且本实施例中此第一螺杆43朝远离吸附移位装置的第二端向第一端的方向依次划分为前段、检测段和后段，后段的一端为前述第一螺杆43的第一端，前段的一端为前述第一螺杆43的第二端，且此检测段对应处于上端面检测区内，端面相机34、圆顶光源35和环形光源36均处于第一螺杆43检测段的正上方，且端面相机34的摄像头朝向此检测段。

优选地，如图5所示，当聚晶金刚石复合片位于放置台45上，且放置台45通过前述的传送装置移动时，当端面相机34的摄像头的轴线、圆顶光源35的轴线、环形光源36的轴线和放置台45上的聚晶金刚石复合片的轴线相重合，放置台45停止滑动，以便更好地通过端面相机34对聚晶金刚石的上端面进行拍摄，拍摄图像更加准确。

如图2所示，此吸附移位装置包括回转夹紧气缸51和第一真空吸盘52，回转夹紧气缸51具有旋转臂511，第一真空吸盘52安装于旋转臂511的下侧面，此第一真空吸盘52和回转夹紧气缸51均按常规方式与气泵相连接。

本实用新型中，旋转臂初始位置时，旋转臂上的第一真空吸盘52与第一螺杆43的前段相对应。当回转夹紧气缸的活塞杆收缩时，旋转臂511转动，使得第一真空吸盘52与旋转检测区相对应；当回转夹紧气缸的活塞杆复位时，旋转臂511重新回到初始位置，使得第一真空吸盘52与第一螺杆43的前段的第二端相对应。具体讲，当放置台45处于第一螺杆43的第二端时，旋转臂511处于放置台45的正上方，且第一真空吸盘52与放置台45的台面相对应；当回转夹紧气缸的活塞杆收缩时，旋转臂411在回转夹紧气缸51的活塞杆的动作下，从放置台45的正上方转动到旋转台41的正上方，此时第一真空吸盘52与旋转台41的台面相对应；当回转夹紧气缸的活塞杆复位后，旋转臂411在回转夹紧气缸的活塞杆的动作下，从旋转台41的正上方转动至放置台45的正上方，使得第一真空吸盘52与放置台45的台面相对应。

本实用新型中，回转夹紧气缸为现有常规的回转夹紧气缸，例如SMC公司出产的型号为MKB32-2LZ的回转夹紧气缸；真空吸盘52为常规的真空吸盘，例如SMC公司生产的型号为ZPT08UNJ10-B5-A8的真空吸盘。

当旋转台41上有聚晶金刚石复合片时，回转夹紧气缸51的活塞杆伸缩，使得旋转臂511转动至旋转台41的正上方，随后第一真空吸盘52产生吸力，并吸附旋转台41上的聚晶金刚石复合片,然后回转夹紧气缸的活塞杆再次动作，使得旋转臂511重新回到放置台45的上方，随后第一真空吸盘52与气泵隔断，使得第一真空吸盘52失去吸力将脱开聚晶金刚石复合片，将聚晶金刚石复合片放置于放置台45上，此过程中放置台45处于第二螺杆43的第二端处。上述吸附移位装置的工作过程中，回转夹紧气缸51的活塞杆的转动以及第一真空吸盘52的吸附或脱开均通过气泵来实现，此实现操作为现有常规的操作，故不再展开叙述。

进一步地，本实用新型还包括安装于检测台20上的剔除装置，此剔除装置用于在检测出PDC表面有缺陷时对放置台45的PDC进行剔除。

此剔除装置包括推动气缸61，推动气缸61的缸体安装于检测台20上，且此推动气缸61处于第一螺杆43的一侧，此推动气缸61可以与相机架的支架分别位于第一螺杆43的两侧，也可以与相机架的支架处于同一侧，本实施例中以两者分别对应位于第一螺杆43的两侧为例，此推动气缸61的活塞杆处于第一螺杆43的上方，并与第一螺杆43相互垂直，并且，推动气缸61的活塞杆处于第一螺杆43的后段。当放置台45载着PDC移动至第一螺杆43的后段的相应位置时，活塞杆伸长刚好与聚晶金刚石复合片的侧面相对应，以便推动气缸动作时活塞杆伸长并将聚晶金刚石复合片推离放置台45。本实用新型中，此剔除装置还可以为常规的油缸或电动推杆。

优选地，检测台20上还安装有收集盒，此收集盒处于第一螺杆43的外侧，并与推动气缸的活塞杆相对设置，以便推动气缸61将聚晶金刚石复合片剔除后，聚晶金刚石复合片可以掉落至收集盒内，避免PDC掉落到检测台上还需人工进行整理。

进一步地，如图2-3所示，本实用新型还包括上料装置和下料装置，上料装置和下料装置均安装于检测台20上，且上料装置靠近于旋转检测区，下料装置靠近于端面检测区，上料装置用于移动PDC到旋转检测区，下料装置用于移动PDC离开上端面检测区。

上料装置和下料装置均包括滑动装置91，此上料装置和下料装置的结构相同，故以上料装置为例，滑动装置91包括同步带滑台81、伸缩气缸82和第二真空吸盘83，伸缩气缸和第二真空吸盘83均与前述的气泵按常规方式连接，伸缩气缸82的缸体安装在同步带滑台81的滑动块上，且伸缩气缸82的活塞杆竖向设置，且伸缩气缸82的活塞杆的自由端朝向检测台20，且第二真空吸盘83安装于伸缩气缸82的活塞杆处。在上料装置中，当滑动块处于靠近于旋转检测区的一端时，伸缩气缸的活塞杆的自由端朝向旋转检测区；在下料装置中，当滑动块处于靠近上端面检测区时，活塞杆的自由端朝向第一螺杆43的后段。

本实用新型中，同步带滑台81为市面出售的同步带滑台，例如型号为DSK45的同步带滑台，其有效行程为300mm；伸缩气缸82为市面出售的双轴双杆气缸，例如型号为CXSM10-25的双轴双杆气缸；第二真空吸盘83也为现有常见的真空吸盘。本实用新型中，滑动装置还可以为常规的螺杆装置，此螺杆装置与前述的移动装置的结构相同。

进一步地，上料装置和下料装置还均包括移动装置92，仍以上料装置为例，此移动装置92包括第二螺杆71、第二驱动电机和用于传送PDC的传送板72，第二螺杆71按常规方式以可转动的方式安装在检测台20上，第二螺杆71的一端与第二驱动电机的输出轴按常规方式传动连接，例如通过联轴器连接，传送板72滑动安装于检测台20上，且传送板72上设置有供第二螺杆71旋入的第二螺纹套，第二螺纹套与第二螺杆71螺旋配合；这样，通过第二驱动电机的驱动，使得传送板72在第二螺杆71的带动下移动。

上料装置和下料装置在检测台20的安装位置不同。

具体讲：(1)、上料装置中，第二螺杆71纵向布置，以第二螺杆71与第二驱动电机的输出轴传动连接的一端为第一端，另一端为第二端，第二螺杆71的第一端远离旋转台41，第二端位于旋转台41旁；同步带滑台81横向布置，且同步带滑台81的第一端位于旋转台41旁，第二端远离旋转台41，其中，第二螺杆71处于同步带滑台81的下方；并且，当同步带滑台81的滑动块处于同步带滑台81的第一端时，第二真空吸盘与旋转台41的台面相对应，且滑动块由第二端向第一端滑动过程中第二真空吸盘处于传送板的上方。(2)、下料装置中，此移动装置与相机架的支架分别对应处于传送装置的两侧，且第二螺杆与第一螺杆平行布置；同步带滑台纵向布置，同步带滑台的第一端位于相机架旁，第二端位于移动装置旁，当同步带滑台处于同步带滑台的第一端时，第二真空吸盘与放置台45的台面相对应，此时放置台45处于第二螺杆的第一端处，并且，当滑动块由第二端向第一端滑动过程中第二真空吸盘处于传送板的上方。

以上料装置为例，上料装置的工作过程为：当PDC位于上料装置的传送板时，上料装置中的移动装置工作，使得上料装置的传送板72朝上料装置的第二螺杆71的第二端方向移动，随后上料装置中的传送板72带动聚晶金刚石复合片经过同步带滑台81，随后上料装置中的第二驱动电机停止动作，此时聚晶金刚石复合片处于上料装置的同步带滑台81的下方，随后此同步带滑台81上的滑动块朝同步带滑台81滑动，直至第二真空吸盘83与聚晶金刚石复合片相对应时同步带滑台81的滑动块停止滑动，随后上料装置中的伸缩气缸82动作且第二真空吸盘83产生负压，使得第二真空吸盘83的活塞杆伸长并靠近聚晶金刚石复合片,然后聚晶金刚石复合片被第二真空吸盘83吸附，而后伸缩气缸82再次动作，使得活塞杆收缩，随后同步带滑台81的滑动块继续朝第一端滑动，带动聚晶金刚石复合片朝旋转台41滑动，直至聚晶金刚石复合片与旋转台41相对应时同步带滑台81上的滑动块停止滑动，随后伸缩式气缸动作使得活塞杆伸长，从而带动聚晶金刚石复合片的下端面与旋转台41相接触，随后第二真空吸盘83断开气，使得第二真空吸盘83无法产生负压，从而将聚晶金刚石复合片从第二真空吸盘83上分离，进而将聚晶金刚石复合片放置于旋转台41上。另，下料装置的工作过程与上料装置的工作过程存在区别，展开来说，下料装置中，先通过下料装置中同步带滑台的滑动块上的第二真空吸盘吸附放置台上的聚晶金刚石复合片,随后下料装置中同步带滑台的滑动块朝同步带滑台的第二端滑动，然后将聚晶金刚石复合片放置于下料装置的传送板上，随后传送板通过第二螺杆和第二螺纹套的配合离开检测台。

本实用新型中，前述的传送板为沉头孔亚克力传送板。

本实用新型的工作过程为：聚晶金刚石复合片首先放置于上料装置的传送板72上，通过上料装置中移动装置和滑动装置的配合，将处于上料装置的传送板72上的聚晶金刚石复合片吸附至旋转检测区上(即旋转台41)，随后侧面检测装置动作对处于旋转台41上的聚晶金刚石复合片的PDC层的侧面进行拍摄，然后吸附位移装置将旋转台41上的聚晶金刚石复合片转移到放置台45上，此过程中放置台45在传送装置的传送下移动到第一螺杆的第二端处，随后传送装置动作带动放置台45移动至上端面检测区内，随后上端面检测装置对放置台45上的聚晶金刚石复合片的上端面进行拍摄，随后传送装置带动放置台45继续移动，此时聚晶金刚石复合片有两种情况，第一种情况为：若聚晶金刚石复合片检测为表面有缺陷，放置台45被移动至与推动气缸的活塞杆相对应，随后通过活塞杆的伸缩将放置台45上的PDC推落至收集盒内；第二种情况：若聚晶金刚石复合片表面无缺陷，则放置台45被移动至第二螺杆的第二端，随后下料装置动作，将处于放置台45上的聚晶金刚石复合片转移至下料装置的传送板上。

需说明的是，自动检测装置还包括PLC控制系统，气泵、各驱动装置的驱动端以及侧面线阵相机31和端面相机34的输出端均连接至PLC控制系统内，并通过PLC控制系统中的图像处理单元对侧面线阵相机31和端面相机34传输的图片进行图像处理和判断，以此确定PDC的侧面和上端面是否有缺陷。本实用新型中，此PLC控制系统为现有常规的控制系统，例如三菱公司生产的型号为FX3U-32MT/ES-A的控制系统。

以上所述仅为本实施例的优选实施例，凡跟本实用新型权利要求范围所做的均等变化和修饰，均应属于本实用新型的权利要求范围。