压电陶瓷蜂鸣片电性能自动检测装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种压电陶瓷蜂鸣片电性能自动检测装置，包括上位机、频谱分析仪、蜂鸣片自动送料系统和测试平台；一种实现所述的压电陶瓷蜂鸣片电性能自动检测装置的检测方法，包括以下步骤：(1)系统上电自检后，系统初始化；(2)蜂鸣片自动送料系统工作，将压电陶瓷蜂鸣片装载到蜂鸣片进料盘；(3)蜂鸣片自动送料吸附装置将待测蜂鸣片送至测试平台；(4)被测蜂鸣片在测试平台上由信号测量探针测量其频率响应特性；(5)电性能智能识别判断系统获取蜂鸣片频率响应特性，计算特征值，进行型号特性判断比较，并显示判断结果；(6)电性能智能识别判断系统分流合格品与不合格产品。具有检测效率高和使用灵活等优点。
【专利说明】压电陶瓷蜂鸣片电性能自动检测装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及压电陶瓷蜂鸣片检测技术，特别涉及一种压电陶瓷蜂鸣片电性能 自动检测装置。
【背景技术】
[0002]随着压电陶瓷蜂鸣片应用的不断扩展，压电陶瓷蜂鸣片的生产量不断增加。压电 陶瓷蜂鸣片的电性能检测是至关重要的质量检测环节，是压电陶瓷蜂鸣片的应用保证。
[0003]目前压电陶瓷蜂鸣片的生产线上采用传统的人工检测的方法。工人通过频谱分 析仪对生产出的每一块压电陶瓷金属片进行电压频率测量，然后凭工人的经验对测得的频 率曲线进行目测，发现出现异常曲线后，人工剔除不合格产品。该质量检测方法存在以下 问题:(1)由于压电陶瓷金属片产量大，故检测需投入的人工多；(2)检测工人工作在持续 不断的生产线上，长期对相同曲线观察造成视觉疲劳，使质量保证系统受到人为主观干扰；
[3]人的视觉形成的标准是一个非量化的、非恒定的尺度，因而造成质量标准的波动，直接 导致产品质量控制不稳定；(4)每个检测工人对于产品质量的鉴定，都是根据幅度频率响 应曲线的趋势凭经验来判别，没有固定的量化标准；(5)人工检测的检测判断速度慢，造成 检测效率低，直接增加了产品的人工成本；(6)压电陶瓷蜂鸣片薄，拿捏移动过程中极易脆 裂损坏，同时其表面的银层在空气里易氧化，易吸附油脂留下指纹，因此人工检测会造成 一定的产品损耗。因此，本实用新型根据压电陶瓷蜂鸣片电性能检测的需要，将上位机与频 谱分析仪和压电陶瓷测试平台相连接，将频谱仪获取的电性能图像经上位机分析判断后， 由自动送料系统将测试后的压电陶瓷蜂鸣片自动分拣，大大提高生产效益。
实用新型内容
[0004]本实用新型的首要目的在于克服现有技术的缺点和不足，提供一种操作简单、使 用方便安全的电性能检测系统，上位机在线获取频谱分析仪测得的频率曲线，智能化检测 和识别曲线的参数和形状，判断压电陶瓷片的电性能。系统可以检测多种规格的压电陶瓷 片的电性能，并将合格品和非合格品进行分流。
[0005]本实用新型的另一目的在于提供一种由上述装置实现的压电陶瓷蜂鸣片电性能 自动检测方法。
[0006]本实用新型的首要目的通过下述方案实现:一种压电陶瓷蜂鸣片电性能自动检测 装置，包括上位机、下位机、蜂鸣片自动送料系统、蜂鸣片进料盘、测试平台、不合格品回收 料盘、合格产品料盘、蜂鸣片自动送料吸附装置和频谱分析仪；所述上位机、频谱分析仪、蜂 鸣片自动送料系统和测试平台依次电气连接；所述上位机、蜂鸣片自动送料系统、测试平台 和频谱分析仪依次电气连接；所述蜂鸣片自动送料吸附装置和不合格品回收料盘分别与下 位机通过电缆电气连接，蜂鸣片进料盘和合格产品料盘独立放置。
[0007]所述上位机具有电性能智能识别判断系统，所述电性能智能识别判断系统用于控 制蜂鸣片自动送料系统和测试平台。[0008]所述电性能智能识别判断系统包括频谱分析仪通信及在线控制模块、型号参数管 理模块、频谱响应数据分析模块、电性能检测判断模块；所述频谱分析仪具有通信接口，所 述通信接口与上位机通过通信电缆连接；所述电性能检测判断模块与下位机相连接。
[0009]一种压电陶瓷蜂鸣片电性能自动检测装置，其特征在于:包括上位机、下位机、蜂 鸣片自动送料系统、蜂鸣片进料盘、测试平台、不合格品回收料盘、合格产品料盘、蜂鸣片自 动送料吸附装置和频谱分析仪；所述上位机、频谱分析仪、蜂鸣片自动送料系统和测试平台 依次电气连接；所述上位机、蜂鸣片自动送料系统、测试平台和频谱分析仪依次电气连接； 所述蜂鸣片自动送料吸附装置和不合格品回收料盘分别与下位机通过电缆电气连接，所述 蜂鸣片进料盘和合格产品料盘均与测试平台固定连接，所述蜂鸣片进料盘位于测试平台的 左边，所述合格产品料盘位于测试平台的右边。
[0010]所述上位机具有电性能智能识别判断系统，所述电性能智能识别判断系统用于控 制蜂鸣片自动送料系统和测试平台。
[0011]所述电性能智能识别判断系统包括频谱分析仪通信及在线控制模块、型号参数管 理模块、频谱响应数据分析模块、电性能检测判断模块；所述频谱分析仪具有通信接口，所 述通信接口与上位机通过通信电缆连接；所述电性能检测判断模块与下位机相连接。
[0012]所述型号参数管理模块包括数据库与数据库管理系统。
[0013]所述电性能检测判断模块包括比较单元、识别单元和运动控制指令单元，所述比 较单元、识别单元和控制指令模块依次相连接，比较单元与型号参数管理模块相连接，运动 控制指令单元与下位机相连接。
[0014]所述上位机通过通信线缆与所述频谱分析仪、下位机分别连接。
[0015]所述蜂鸣片自动送料系统包括蜂鸣片自动送料系统和分流装置，所述蜂鸣片自动 送料系统与分流装置相连接，且所述蜂鸣片自动送料系统、分流装置与下位机分别连接。
[0016]所述压电陶瓷测试平台包括运送分流装置、检测装置。所述运送分流装置包括蜂 鸣片测试进料盘分流装置、蜂鸣片自动送料吸附装置和不合格品回收装置。所述检测装置 包括信号测量探针和通信电缆。所述信号测量探针包括带缓冲装置的信号测量探针组和信 号选路模块。所述信号选路模块分别与下位机和频谱分析仪输入信号端子连接。所述不合 格品回收装置由在导轨上面可运动的滑块以及滑块底端的毛扫组成。所述蜂鸣片测试进料 盘分流装置、蜂鸣片自动送料吸附装置、信号测量探针和不合格品回收装置分别与下位机 相连接。所述测试平台与频谱分析仪的信号发生源的信号端相连接。
[0017]本实用新型的另一目的通过下述方案实现:一种由上述装置实现的压电陶瓷蜂鸣 片的电性能自动检测方法，包括下述步骤:
[0018](I)系统上电自检后，进行压电陶瓷蜂鸣片型号参数设定，频谱分析仪与上位机握 手连接并初始化，电性能智能识别判断系统向下位机发送初始化指令，初始化自动传输系 统和测试平台的机械运动机构，使其进入初始工作工位；
[0019](2)蜂鸣片自动送料系统工作，将压电陶瓷蜂鸣片装载到蜂鸣片进料盘；
[0020](3)蜂鸣片自动送料吸附装置将待测蜂鸣片送至测试平台；
[0021](4)被测蜂鸣片在测试平台上由信号测量探针测量其频率响应特性；
[0022](5)电性能智能识别判断系统获取蜂鸣片频率响应特性，计算特征值，进行型号特 性判断比较，显示判断结果；[0023](6)电性能智能识别判断系统将判断结果发送至下位机，控制蜂鸣片自动送料系统，分流合格品与不合格产品。
[0024]所述步骤(5)中的电性能智能识别系统工作包括下述步骤:
[0025](5-1)上位机系统自检，检查频谱分析仪是否在线；
[0026](5-2)型号参数管理模块根据系统初始化时所确定的蜂鸣片型号自动匹配并调出所适用的参数，向频谱分析仪通信及在线控制模块发送指令，使频谱分析仪的起始频率和终止频率满足待测蜂鸣片型号要求；
[0027](5-3)上位机发送向测试平台送料指令，使自动送料吸附装置将待测的蜂鸣片置于测试平台上，发送开始检测指令；
[0028](5-4)频谱分析仪通信及在线控制模块分别按照探针序号获取对应的压电陶瓷蜂鸣片的幅度频率曲线，再调用频谱响应数据分析模块对获取到的频谱数据进行分析；
[0029](5-5)电性能检测判断模块将分析得到的特征数据与型号参数管理模块中的对应的型号的特征数据范围进行对比，根据误差控制参数，计算并判断产品合格与不合格，将判断信号传送给下位机进行分流。
[0030]所述步骤(5-4)的频谱响应数据分析模块的分析方法包括以下步骤:
[0031](5-4-1)对获取到的幅度频率曲线进行去噪预处理，消除幅度频率曲线中的毛刺干扰；
[0032](5-4-2)从幅度频率曲线最小频率向最大频率扫描，得到第一个极大值点的频率值fr以及第一个极小值fa, fr和fa之间的间隔(fa_fr)须满足设定的频率间隔条件,避免对于fa点的误判；
[0033](5-4-3)分别将fr与fa的频率和幅值传输到电性能检测判断模块；
[0034](5-4-4)根据上述方法，再依次得到第二组极大值点和极小值点的频率、第三组极大值点和极小值点的频率，并将对应的频率和幅值传输到电性能检测判断模块；
·[0035](5-4-5)统计曲线中极大值点的个数以及极小值点的个数，将统计结果传输到电性能检测判断模块。
[0036]所述步骤(5-5)的电性能检测判断模块的检测判断方法包括以下步骤:
[0037](5-5-1)向型号参数管理模块发送请求，获取当前型号蜂鸣片的幅度频率响应曲线特征数值的标准取值范围；
[0038](5-5-2)根据设定的允许误差系数计算曲线特征数值的合格品取值范围；
[0039](5-5-3)调用比较单元，将从频谱响应数据分析模块接收到的数据逐一与相对应的合格品参数取值范围比较，将比较结果发送给识别单元；
[0040](5-5-4)识别单元统计比较结果，当有一个比较结果不符合要求时，做出产品的缺陷标记，并将测试蜂鸣片对应的探针序号的不合格标记设为真，并在幅度频率曲线上标示不合格的参数点，或以文字说明输出给电性能智能识别判断系统的人机交互屏幕；
[0041](5-5-5)运动控制指令单元根据对应探针序号的合格信号标记，向下位机发出合格产品与不合格产品分流指令。
[0042]所述步骤(6)中的合格品与不合格品的分流工作方法包括以下步骤:
[0043](6-1)根据电性能检测判断模块所送出的分选信号，关闭蜂鸣片自动送料吸附装置分选为不合格产品对应的探针的真空吸盘的电磁阀气门；[0044](6-2)蜂鸣片自动送料吸附装置沿导轨运动到检测装置的测试工位上将合格品利 用真空吸起运送至合格品料盘；
[0045](6-3)当测试产品检测为不合格品是，启动不合格品回收装置，通过毛扫将测试平 台上的不合格产品扫到不合格回收料盘，毛扫同时也能附带清洁测试平台上的有碍于测试 的灰尘。
[0046]本实用新型的作用原理是:本实用新型电性能智能识别系统核心内容在于电性能 智能识别判断系统中的频谱响应数据分析模块和电性能检测判断模块。频谱响应数据分析 模块和电性能检测判断模块包括下述算法:幅度频率曲线去噪平滑，分别获取幅度频率曲 线的特征极值点以及极值点的个数统计，幅度频率曲线数字特征提取算法，合格参数比对 算法，电性能定位及缺陷发现算法。当被测蜂鸣片的幅度频率曲线传送至上位机后，位于电 性能智能识别判断系统中的频谱响应数据分析模块对接收到的原始幅度频率数据进行去 噪预处理，消除数据中细小误差，然后从幅度频谱曲线的最小频率开始向最大频率扫描，获 取前三个极大值点和前三个极小值点的频率值和幅度值，并统计极值点的个数。型号参数 管理模块将其数据库中的数据进行误差系数处理，再由电性能检测判断模块将频谱响应数 据分析模块所得到的分析数据与对应数据进行比对，得到比对结果，自动进行合格与不合 格品评判，将不合格品的数据缺陷以及每一个产品的评判结果在显示器上显示出来，同时 将评判结果传送至下位机，控制传送系统将合格产品送到合格品料盘，将不合格品放入回 收料盘。
[0047]本实用新型电性能智能识别判断系统包括两种检测模式:自动模式和半自动模 式。自动模式是自动送料系统根据计算机的评判结果进行合格品和不合格品分流的全自动 操作模式；半自动模式是在评判、送料和分流等环节增加人工暂停功能，使之可由人工参与 检测和送料控制，蜂鸣片测试传送机构可以自动运行也可以暂停在某一个检测状态。
[0048]本实用新型相对于现有技术，具有如下的优点及效果:
[0049](I)本实用新型可以对压电陶瓷蜂鸣片的电性能进行自动检测，安全、准确、可靠， 检测效率高。
[0050](2)本实用新型具有两种检测模式，可根据实际需要选择检测的模式检测，系统使 用灵活。
[0051](3)本实用新型的计算机自动识别系统，可避免人工检测的错漏以及损耗，使之有 更好的客观检测标准并降低产品损耗。
【专利附图】
【附图说明】
[0052]图1是本实用新型压电陶瓷蜂鸣片电性能自动检测装置的结构示意图。
[0053]图2是压电陶瓷蜂鸣片电性能自动检测方法的主流程图。
[0054]图3是电性能智能识别判断系统的工作流程图。
[0055]图4是频谱响应数据分析模块的工作流程图。
[0056]图5是电性能检测判断模块的工作流程图。
[0057]图6是合格品与不合格品分流装置的工作流程图。
【具体实施方式】[0058]下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细说明，但本实用新型的实施方 式不限于此。
实施例
[0059]如图1所示，为本实用新型的压电陶瓷蜂鸣片电性能自动检测装置的结构示意 图，包括上位机1、下位机2、蜂鸣片自动送料系统3、蜂鸣片进料盘4、测试平台5、不合格品 回收料盘6、合格产品料盘7、蜂鸣片自动送料吸附装置8和频谱分析仪9 ;所述上位机1、频 谱分析仪9、蜂鸣片自动送料系统3和测试平台5依次电气连接；所述上位机I设有电性能 智能识别判断系统，用于控制自动送料的上位机系统和蜂鸣片测试控制系统。
[0060]所述电性能智能识别判断系统包括频谱分析仪通信及在线控制模块、型号参数管 理模块、频谱响应数据分析模块和电性能检测判断模块；所述频谱分析仪通信及在线控制 模块由频谱分析仪9实现，所述频谱分析仪9通过通信电缆与上位机I连接。
[0061]所述频谱分析仪通信及在线控制模块用于获取测试平台5上蜂鸣片的幅度频率 曲线、控制测试的频率参数、选择测试样本序号以及与上位机I进行数据通信。
[0062]所述型号参数管理模块包括数据库与数据库管理系统。
[0063]所述频谱响应数据分析模块用于获取蜂鸣片的幅度频率曲线、分析频率特性以及 给出分析判断结果。
[0064]所述电性能检测判断模块包括比较单元、识别单元和运动控制指令单元，所述比 较单元、识别单元和控制指令模块依次连接，比较单元与蜂鸣片型号参数管理模块，运动控 制指令单元与下位机相连接。
[0065]所述上位机1、频谱分析仪9和下位机2通过通信线缆依次电气连接。
[0066]所述蜂鸣片自动送料系统3包括蜂鸣片自动送料吸附装置8、蜂鸣片进料盘4、不 合格品回收料盘6、合格产品料盘7以及测试平台5。
[0067]所述蜂鸣片自动送料吸附装置8包括带缓冲装置的信号测量探针组和信号选路 模块。所述信号选路模块分别与下位机2和频谱分析仪9输入信号端子连接。所述不合格 品回收料盘由在导轨上可运动的滑块以及滑块底端的毛扫组成。所述蜂鸣片自动送料吸附 装置8和不合格品回收料盘6分别与下位机2通过电缆电气连接，所述蜂鸣片进料盘4和 合格产品料盘7均与测试平台5固定连接，所述蜂鸣片进料盘4位于测试平台5的左边，所 述合格产品料盘7位于测试平台5的右边；所述测试平台5与频谱分析仪9的信号发生源 的信号端相连接。
[0068]如图2所示，是压电陶瓷蜂鸣片电性能自动检测方法的主流程图。
[0069]系统上电自检后，进行压电陶瓷蜂鸣片型号参数设定，频谱分析仪9与上位机I握 手连接并初始化，电性能智能识别判断系统向下位机2发送初始化指令，初始化自动传输 系统和测试平台的机械运动机构，使其进入初始工作工位。蜂鸣片自动送料系统工作，将压 电陶瓷蜂鸣片装载到蜂鸣片进料盘4，通过蜂鸣片自动送料吸附装置将待测蜂鸣片送至测 试平台5。被测蜂鸣片在所述测试平台5上由信号测量探针测量其电压频率响应特性。电 性能智能识别判断系统获取蜂鸣片频率响应特性，计算特征值，进行型号特性判断比较，显 示判断结果。电性能智能识别判断系统将判断结果发送至下位机2，控制蜂鸣片自动送料系 统，分流合格品与不合格产品。[0070]如图3所示，是电性能智能识别判断系统的工作流程图。
[0071]所述电性能智能识别系统工作包括下述步骤:上位机I系统自检，检查频谱分析 仪9是否在线；型号参数管理模块根据系统初始化时所确定的蜂鸣片型号自动匹配并调出 所适用的参数，向频谱分析仪9通信及在线控制模块发送指令，使频谱分析仪9的起始频率 和终止频率满足待测蜂鸣片型号要求；下位机发送向测试平台5送料指令，使自动送料吸 附装置将待测的蜂鸣片置于测试平台5上，发送开始检测指令。频谱分析仪9通信及在线 控制模块分别按照探针序号获取对应的压电陶瓷蜂鸣片的幅度频率曲线，再调用频谱响应 数据分析模块对获取到的频谱数据进行分析；电性能检测判断模块将分析得到的特征数据 与型号参数管理模块中的对应的型号的特征数据范围进行对比，根据误差控制参数，计算 并判断产品合格与不合格，将判断信号传送给下位机2进行分流。
[0072]如图4所示，是频谱响应数据分析模块的工作流程图。
[0073]所述频谱响应数据分析模块的分析方法包括以下步骤:对获取到的幅度频率曲线 进行去噪预处理,消除幅度频率曲线中的毛刺干扰；从幅度频率曲线最小频率向最大频率 扫描，得到第一个极大值点的频率值fr以及第一个极小值fa，fr和fa之间的间隔(fa_fr) 须满足设定的频率间隔条件，避免对于fa点的误判；分别将fr与fa的频率和幅值传输到 电性能检测判断模块；根据上述方法，再依次得到第二组极大值点和极小值点的频率、第三 组极大值点和极小值点的频率，并将对应的频率和幅值传输到电性能检测判断模块；统计 曲线中极大值点的个数以及极小值点的个数，将统计结果传输到电性能检测判断模块。
[0074]如图5所示，是电性能检测判断模块的工作流程图。
[0075]所述电性能检测判断模块的检测判断方法包括以下步骤:向型号参数管理模块发 送请求，获取当前型号蜂鸣片的幅度频率响应曲线特征数值的标准取值范围；根据设定的 允许误差系数计算曲线特征数值的合格品取值范围；调用比较单元，将从频谱响应数据分 析模块接收到的数据逐一与相对应的合格品参数取值范围比较，将比较结果发送给识别单 元；识别单元统计比较结果，当有一个比较结果不符合要求时，做出产品的缺陷标记，并将 测试蜂鸣片对应的探针序号的不合格标记设为真，并在幅度频率曲线上标示不合格的参数 点，或以文字说明输出给电性能智能识别判断系统的人机交互屏幕；运动控制指令单元根 据对应探针序号的合格信号标记，向下位机2发出合格产品与不合格产品分流指令。
[0076]如图6所示，是合格品与不合格品分流装置的工作流程图。所述合格品与不合格 品的分流工作方法包括以下步骤:根据电性能检测判断模块所送出的分选信号，关闭蜂鸣 片自动送料吸附装置分选为不合格产品对应的探针的真空吸盘的电磁阀气门；蜂鸣片自动 送料吸附装置沿导轨运动到检测装置的测试工位上将合格品利用真空吸起运送至合格品 料盘；当测试产品检测为不合格品时，启动不合格品回收装置，通过毛扫将测试平台上的不 合格产品扫到不合格回收料盘，毛扫同时也能附带清洁测试平台上的有碍于测试的灰尘。
[0077]上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述 实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替 代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种压电陶瓷蜂鸣片电性能自动检测装置，其特征在于:包括上位机、下位机、蜂鸣 片自动送料系统、蜂鸣片进料盘、测试平台、不合格品回收料盘、合格产品料盘、蜂鸣片自动 送料吸附装置和频谱分析仪；所述上位机、频谱分析仪、蜂鸣片自动送料系统和测试平台依 次电气连接；所述上位机、蜂鸣片自动送料系统、测试平台和频谱分析仪依次电气连接；所 述蜂鸣片自动送料吸附装置和不合格品回收料盘分别与下位机通过电缆电气连接，所述蜂 鸣片进料盘和合格产品料盘均与测试平台固定连接。
2.根据权利要求1所述的压电陶瓷蜂鸣片电性能自动检测装置，其特征在于，所述蜂 鸣片自动送料系统包括蜂鸣片自动送料装置和分流装置，所述蜂鸣片自动送料装置与分流 装置相连接，所述蜂鸣片自动送料装置和分流装置均与下位机连接。
3.根据权利要求1所述的压电陶瓷蜂鸣片电性能自动检测装置，其特征在于，所述测 试平台包括运送分流装置和检测装置；所述运送分流装置包括蜂鸣片测试进料盘分流装 置、蜂鸣片自动送料吸附装置和不合格品回收装置；所述检测装置包括信号测量探针和通 信电缆；所述信号测量探针包括带缓冲装置的信号测量探针组和信号选路模块；所述信号 选路模块分别与下位机和频谱分析仪输入信号端子连接；所述不合格品回收装置包括位于 导轨上面的滑块和滑块底端的毛扫；所述蜂鸣片测试进料盘分流装置、蜂鸣片自动送料吸 附装置、信号测量探针和不合格品回收装置分别与下位机相连接；所述测试平台与频谱分 析仪的信号发生源的信号端相连接。
【文档编号】G01R31/01GK203433066SQ201320529554
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2013年8月28日 优先权日:2013年8月28日
【发明者】黄茜, 黄德龙 申请人:华南理工大学