检测装置、检测方法及存储设备与流程

本发明涉及一种检测装置，特别是一种用于对待加工工件进行检测的检测装置及检测方法。

背景技术：

在数控加工过程中，对工件的尺寸及空间位置等进行测量以对工件进行精确定位而提高对工件的加工良率。对于工件简单的几何量测量，操作者可以在数控机床上直接用量具测量；对于工件的空间位置等比较复杂的测量问题，由于常规量具无法完成，操作者必须使用专用的测量设备。然而，现有的测量设备结构复杂且需要由经过专门训练的专业人员去完成测量过程并对测量结果进行理解和判断，检测用软件的学习和应用较困难，操作复杂。

技术实现要素：

鉴于上述状况，有必要提供一种能够对工件测量方便且操作简单的检测装置。

一种检测装置，用于对待加工的工件的空间位置进行检测，该检测装置包括：

处理器，适于实现各指令；

探针单元，该探针单元与该处理器电性连接；

存储设备，适于存储多条指令，所述指令适于由所述处理器加载并执行：

控制该探针单元，并对该探针单元的探测头进行标定；

控制该探针单元对一工件的水平表面上的多个点进行检测，并根据检测数据进行计算以判断该工件是否放置平整；

控制该探针单元对该工件的侧面上的多个点进行检测，并根据检测数据与上述多个点的理论坐标值计算出工件在第一方向及与该第一方向相垂直的第二方向的偏差值以判断该工件在该第一方向及该第二方向的是否发生偏移；及

控制该探针单元对该工件的一侧面上的多个点进行检测，并根据检测数据以及上述多个点的理论坐标值计算出工件在该第一方向与该第二方向所在的平面上的偏移角度以判断该工件在该第一方向与该第二方向所在的平面上的是否发生角度偏移。

一种检测方法，其包括：

将一工件放置于一加工装置的固定治具上；

对一探针单元的探测头进行标定，并标定出检测坐标原点；

控制该探针单元对该工件的水平表面上的多个点进行检测，并根据检测数据进行计算以判断工件是否放置平整；

控制该探针单元对该工件的侧面上的多个点进行检测，并根据检测数据与上述多个点的理论坐标值计算出工件在第一方向及与该第一方向相垂直的第二方向的偏差值以判断该工件在该第一方向及该第二方向的是否发生偏移；及

控制该探针单元对该工件的一侧面上的多个点进行检测，并根据检测数据以及上述多个点的理论坐标值计算出工件在该第一方向与该第二方向所在的平面上的偏移角度以判断该工件在该第一方向与该第二方向所在的平面上的是否发生角度偏移。

一种存储设备，该存储设备存储多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行：

控制一探针单元，并对该探针单元的探测头进行标定；

控制该探针单元对一工件的水平表面上的多个点进行检测，并根据检测数据进行计算以判断该工件是否放置平整；

控制该探针单元对该工件的侧面上的多个点进行检测，并根据检测数据与上述多个点的理论坐标值计算出工件在第一方向及与该第一方向相垂直的第二方向的偏差值以判断该工件在该第一方向及该第二方向的是否发生偏移；及

控制该探针单元对该工件的一侧面上的多个点进行检测，并根据检测数据以及上述多个点的理论坐标值计算出工件在该第一方向与该第二方向所在的平面上的偏移角度以判断该工件在该第一方向与该第二方向所在的平面上的是否发生角度偏移。

上述检测装置、检测方法及存储设备通过对探针单元的探针进行标定，提高了检测精度。同时，通过控制探针单元对工件的平面度、位置偏差及角度偏移进行检测，操作简单，提高了检测效率。

附图说明

图1是本发明一实施方式的检测装置的模块示意图。

图2是图1所示的检测装置的探针及标定件的立体示意图。

图3是图1所示的检测装置的检测工件是否放置平整的示意图。

图4是图1所示的检测装置的检测工件位置偏差的示意图。

图5是图1所示的检测装置的检测工件偏移角度的示意图。

图6是本发明一实施方式的检测方法的流程示意图。

主要元件符号说明

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，当一个元件或组件被认为是“连接”另一个元件或组件，它可以是直接连接到另一个元件或组件或者可能同时存在居中设置的元件或组件。当一个元件或组件被认为是“设置在”另一个元件或组件，它可以是直接设置在另一个元件或组件上或者可能同时存在居中设置的元件或组件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1，本发明提供一种能够对位于固定治具上的待加工工件400(如图3所示)的尺寸及空间位置进行测量的检测装置100。检测装置100包括处理器10、存储设备20、显示单元30、探针单元40、标定单元50、平面度检测单元60、位置偏差检测单元70、角度检测单元80、自由尺寸检测单元90、提示单元200及校正单元300。存储设备20、显示单元30、探针单元40、标定单元50、平面度检测单元60、位置偏差检测单元70、角度检测单元80、自由尺寸检测单元90、提示单元200及校正单元300分别与处理器10电性连接。

处理器10可以是中央处理器、数字信号处理器或者单片机等。

存储设备20能够存储标定单元50标定探针单元40的相关参数及平面度检测单元60、位置偏差检测单元70、角度检测单元80和自由尺寸检测单元90的检测数据。同时，存储设备20还能够存储各个检测项目的检测路径宏程序代码以及显示单元30输入的控制指令和相关参数。

可理解，存储设备20可为硬盘、软盘、u盘、随机存取存储器等。

在至少一实施方式中，存储设备20可以是内部存储系统，例如闪存、随机读取存储器ram及可读取的存储器rom等。

在至少一实施方式中，存储设备20还可以是一个存储系统，例如影碟、存储卡、或者数据存储媒介等。存储设备20还包括不稳定或者稳定的存储设备。

在至少一实施方式中，存储设备20包括两个或者多个存储设备，例如，其中一个存储设备为记忆体，其中另一个存储设备为驱动器。此外，存储设备20还可以全部或者部分独立于检测装置100。

显示单元30可以为液晶显示面板及oled(organiclight-emittingdiode)显示面板等。显示单元30用于显示标定单元50标定的相关参数、平面度检测单元60、位置偏差检测单元70、角度检测单元80、自由尺寸检测单元90的检测数据及处理器10处理后的数据。显示单元30还用于输入相关指令并将指令传送至处理器10及存储设备20。

请同时参阅图1和图2，探针单元40包括三维驱动件41及探针42。三维驱动件41设置于一加工装置(图未示)上。探针42设置于三维驱动件41上。探针42在三维驱动件41的驱动下移动并接触工件400。探针42具有探测头421。探测头421大致呈球形。

标定单元50具有标定件51。标定件51包括基座511及设置于基座511上的标定部512。基座511设置于加工装置(图未示)上。标定部512大致呈中空的圆柱状，其具有收容孔5121。收容孔5121能够收容探测头421以对探测头421进行标定。探测头421具有一定的体积会影响探针42探测的精度。标定部512能够测量探测头421在x轴方向和y轴方向上的球半径值分别为rx和ry。标定单元50通过标定部512标定检测坐标原点o(x0，y0，z0)并消除探测头421在x轴方向和y轴方向上的球半径的影响。

请同时参阅图1至5，平面度检测单元60用于控制探针42对工件400的水平表面上的多个点进行检测并将检测数据传送至处理器10及显示单元30，由处理器10进行计算以判断工件400是否放置平整，且将计算后的数据传送至显示单元30及存储设备20。

本实施例中，平面度检测单元60控制探针42检测工件400的水平表面上的三个点p1(x1，y1，z1)，p2(x2，y2，z2)及p3(x3，y3，z3)进行检测，并将数据传送至处理器10及显示单元30。处理器10将上述三个点的z值进行比较并计算出最高值和最低值的差值，且将上述差值与预先设定的安全值进行比较。当上述差值大于安全值，则判断工件400并未放置平整；当上述差值小于安全值，则判断工件400放置平整。

位置偏差检测单元70用于控制探针42对工件400的侧面上的多个点进行检测并将检测数据传送至处理器10及显示单元30，由处理器10根据上述数据与上述多个点的理论坐标值计算出工件400在x轴方向及y轴方向的偏差值以判断工件400在x轴方向及y轴方向的是否发生偏移，且将计算后的数据传送至显示单元30及存储设备20。

本实施例中，位置偏差检测单元70控制探针42对工件400的侧面上的四个点进行检测，上述四个点的检测的坐标值分别为p4(x4，y4，z4)，p5(x5，y5，z5)，p6(x6，y6，z6)及p7(x7，y7，z7)，且上述四个点理论坐标值分别为p4(x44，y44，z44)，p5(x55，y55，z55)，p6(x66，y66，z66)及p7(x77，y77，z77)。通过公式((x4-x44)+(x5-x55))/2计算出工件400在x轴方向上的偏差；同理，由公式((y6-y66)+(y7-y77))/2计算出工件400在y轴方向的偏差。

角度检测单元80用于控制探针42对工件400的一侧面上的多个点进行检测并将检测数据传送至处理器10及显示单元30，由处理器10将上述数据根据上述多个点的理论坐标值计算出工件400在xy轴平面上的偏移角度α以判断工件400在xy轴平面上是否发生角度偏移，且将上述计算后的数据传送至显示单元30及存储设备20。

本实施例中，角度检测单元80控制探针42对工件400的一个侧面上的两个点进行检测，上述两个点的检测的坐标值分别为p8(x8，y8，z8)及p9(x9，y9，z9)，且上述两个点理论坐标值分别为p8(x88，y88，z88)及p9(x99，y99，z99)。通过公式α＝artan[|y8-y88|+|y9-y99|/|x9-x8|]计算出工件400在xy轴平面上的偏移角度α。

自由尺寸检测单元90用于控制探针42对工件400上的任一点进行检测并将检测数据传送至处理器10、存储设备20及显示单元30，以便于工件400的加工。

提示单元200在工件400放置出现不平整、位置偏差及角度偏移异常情况时，做出提醒。所述提醒的方式包括但不限于声音提醒、信息提醒、闪灯加警报提醒等，具体可根据实际需要设置。

校正单元300在工件400出现不平整、位置偏差及角度偏移的异常时对工件400进行校正，以便于加工装置对工件400进行精确加工。

请参阅图6，为本发明一实施方式中应用于所述检测装置100的检测方法的流程图。所述检测方法仅是一种示例，因为有很多种实施所述方法的方式。请同时参阅图1至图6，接下来要描述的检测方法能够被图1所示的模块所执行。图6中每一个图块代表的一个或者多个步骤，方法或者子流程等课由示例方法所执行。使用上述检测装置100检测工件400的检测方法包括如下步骤：

s101：将一工件400放置于一加工装置的固定治具上。

s102：标定单元50利用标定件51对探针42的探测头421进行标定，并标定出检测坐标原点o(x0，y0，z0)。具体地，标定单元50利用标定部512检测探测头421在x轴方向和y轴方向上的球半径值分别为rx和ry，上述检测坐标原点o(x0，y0，z0)已消除探测头421在x轴方向和y轴方向上的球半径的影响；

s103：平面度检测单元60控制探针42对工件400的水平表面上的多个点进行检测并将检测数据传送至处理器10，由处理器10进行计算以判断工件400是否放置平整，若否，则进入步骤s104，若是，进入步骤107。

具体地，本实施例中，平面度检测单元60控制探针42检测工件400的水平表面上的三个点p1(x1，y1，z1)，p2(x2，y2，z2)及p3(x3，y3，z3)，并将数据传送至处理器10。接着，处理器10将上述三个点的z值进行比较并计算出最高值和最低值的差值，且将上述差值与预先设定的安全值进行比较。当上述差值大于安全值，则判断工件400并未放置平整；当上述差值小于安全值，则判断工件400放置平整。

s104：位置偏差检测单元70控制探针42对工件400的侧面上的多个点进行检测并将检测数据传送至处理器10，由处理器10根据上述数据与上述多个点的理论坐标值计算出工件400在x轴方向及y轴方向的偏差值以判断工件400在x轴方向及y轴方向的是否发生偏移，若否，则进入步骤s105，若是，进入步骤107。

具体地，本实施例中，位置偏差检测单元70控制探针42对工件400的侧面上的四个点进行检测，上述四个点的检测的坐标值分别为p4(x4，y4，z4)，p5(x5，y5，z5)，p6(x6，y6，z6)及p7(x7，y7，z7)，且上述四个点理论坐标值分别为p4(x44，y44，z44)，p5(x55，y55，z55)，p6(x66，y66，z66)及p7(x77，y77，z77)。通过公式((x4-x44)+(x5-x55))/2计算出工件400在x轴方向上的偏差；同理，由公式((y6-y66)+(y7-y77))/2计算出工件400在y轴方向的偏差。

s105：角度检测单元80控制探针42对工件400的一侧面上的多个点进行检测并将检测数据传送至处理器10，由处理器10根据上述数据及上述多个点的理论坐标值计算出工件400在xy轴所在的平面上的偏移角度α以判断工件400在xy轴所在的平面上方向的是否发生角度偏移，若否，则进入步骤s106，若是，进入步骤107。

具体地，本实施例中，角度检测单元80控制探针42对工件400的一个侧面上的两个点进行检测，上述两个点的检测的坐标值分别为p8(x8，y8，z8)及p9(x9，y9，z9)，且上述两个点理论坐标值分别为p8(x88，y88，z88)及p9(x99，y99，z99)。通过公式α＝artan[|y8-y88|+|y9-y99|/|x9-x8|]计算出工件400在xy轴平面上的偏移角度α。

s106：自由尺寸检测单元90控制探针42对工件400上的任一点进行检测。

s107：提示单元200发出提醒，并由校正单元300对工件400进行相应的校正。

可理解，在至少一个实施方式中，检测装置100还包括输入单元(图未示出)，所述输入单元与处理器10电性连接，所述输入单元能够输入检测项目的检测路径宏程序代码及相关理论数值参数。

可理解，在至少一个实施方式中，显示单元30、提示单元200及校正单元300可以去除，工件400可以通过人工操作进行校正，并未影响检测装置100对工件400进行检测。

上述检测装置100及检测方法通过标定单元50对探针42进行标定，提高了检测精度。同时，通过平面度检测单元60、位置偏差检测单元70及角度检测单元80对工件400的空间位置进行检测，操作简单，提高了检测效率。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施方式中的全部或者部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，所述程序在执行时，可包括如上述各方法的实施方式的流程。

另外，在本发明各个实施方式中的各功能单元可以集成在相同处理器中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在相同单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能模块的形式实现。

上述以软件功能单元的形式实现的集成的单元，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述软件功能单元存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台电子设备(可以是手持式电子设备，如智能手机、笔记本电脑、个人数字助理(personaldigitalassistant，pda)、智能式穿戴式设备等，也可以是桌面式电子设备，如台式机、智能电视等)或处理器(processor)执行本发明各个实施方式所述方法的部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(read-onlymemory，rom)、随机存取存储器(randomaccessmemory，ram)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施方式的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其它的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施方式看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。此外，显然“包括”一词不排除其它单元或步骤，单数不排除复数。系统权利要求中陈述的多个单元或系统也可以由同一个单元或系统通过软件或者硬件来实现。第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。

最后应说明的是，以上实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施方式对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。