一种笔芯书写性能检测装置的制作方法

1.本实用新型涉及笔芯检测领域，具体涉及一种书写性能检测装置。


背景技术：

2.笔芯在装配运输过程中，可能会产生损伤问题，特别是笔头部分，在装配和运输过程中难免会出现磕碰划伤，导致笔头出现球珠掉落、墨水滴漏，笔芯书写不顺畅、断线、缺墨、渗漏、积墨等诸多性能缺陷，严重影响书写体验。此外，影响笔芯质量的因素还包括笔头油墨出墨量和硅油随动性。国内主流的制笔厂，年产笔芯在10亿支以上，为保证笔芯的质量，笔芯的检测至关重要，但如此庞大数量的笔芯需要进行检测，其工作量是非常大的。目前，在实际生产检测环节中，主要依靠人在划线书写时通过肉眼进行识别，效率低下，人力成本高，而且长时间识别笔芯容易产生人眼疲劳和判断出错。
3.因此，有必要提供一种书写性能检测装置，用于对笔芯书写缺陷问题、油墨出墨量、硅油随动性进行高效率图像检测，来确保笔芯成品质量，从而提高检测效率，减少人工成本和检测成本。


技术实现要素：

4.本实用新型目的在于提供一种书写性能检测装置，能够对笔芯书写缺陷问题、油墨出墨量、硅油随动性进行高效率检测。
5.为解决上述技术问题，本实用新型提供一种书写性能检测装置，包括：装夹机构、书写机械臂、纸张供给机构、检测机构，其中，
6.所述装夹机构包括装夹工装，所述装夹工装用于固定待检测的笔芯；
7.所述书写机械臂包括机械臂驱动机构，所述机械臂驱动机构用于驱动所述书写机械臂以模拟书写时的移动动作，所述书写机械臂与所述装夹工装连接，使得在所述书写机械臂进行所述动作时，带动所述装夹工装而使所述笔芯在纸张上书写；
8.所述纸张供给机构，用于提供所述纸张，从而使所述笔芯能够在所述纸张上书写；
9.所述检测机构，用于检测所述笔芯的油墨出墨量和所述笔芯的硅油随动性是否合格以及所述笔芯是否存在书写缺陷。
10.进一步地，所述装夹机构还包括固定旋钮，所述装夹工装能够绕自身横轴转动，所述固定旋钮用于调节所述装夹工装的转动角度，从而使所述笔芯和水平面的夹角能够在0
°
～90
°
的范围内变化。
11.进一步地，所述装夹机构还包括相互配合的调节螺杆和弹簧，所述调节螺杆通过调节所述弹簧的压缩来控制施加至所述笔芯的压力，从而改变笔芯施加至所述纸张的压力。
12.进一步地，所述机械臂驱动机构包括伺服电机和控制器，所述伺服电机用于为所述书写机械臂提供驱动力，所述控制器用于控制所述书写机械臂的动作。
13.进一步地，还包括机械臂书写位置传感器，用于监测所述笔芯的书写位置且提供
书写位置信号，所述纸张供给机构还包括驱动电机，所述纸张供给机构根据所述书写位置信号，控制所述驱动电机，从而控制所述纸张的供给速度。
14.进一步地，所述检测机构，包括第一相机、第二相机、光源、显示屏和工控机，所述第一相机用于采集所述纸张上的文字和/或图形的图像，所述第二相机用于采集所述笔芯内油墨高度位置图像和硅油高度位置图像，所述光源用于对所述纸张和所述笔芯照明，所述显示屏用于显示检测结果以及所述第一相机和所述第二相机分别采集的所述图像，所述工控机用于控制所述图像的输入、计算检测结果、以及控制所述检测结果和所述图像输出至所述显示屏。
15.进一步地，当所述笔芯的油墨出墨量和所述笔芯的硅油随动性检测结果为合格且所述笔芯未检测出书写缺陷时，所述显示屏还用于显示ok信号，当所述笔芯的油墨出墨量或所述笔芯的硅油随动性检测结果为不合格，或所述笔芯检测出书写缺陷时，所述显示屏还用于显示ng信号；
16.所述显示屏还用于显示所述第二相机采集的所述图像上的所述笔芯内油墨位置和硅油位置的标记。
17.进一步地，所述工控机包括计算模块，所述计算模块用于计算油墨出墨量和硅油管壁附着量，所述计算模块还用于根据所述油墨出墨量和所述硅油管壁附着量，分别基于油墨出墨量标准和硅油随动性标准，判定所述笔芯的所述油墨出墨量和所述硅油随动性是否合格。
18.进一步地，所述计算模块根据所述工控机获取的所述第二相机采集的所述笔芯内油墨高度位置图像，获取所述笔芯书写前的油墨长度h1和笔芯书写一定长度后的油墨长度h2，且采用下述公式计算所述笔芯书写一定长度时的所述油墨出墨量，
[0019]v1
＝πr2h1ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0020]v2
＝πr2h2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0021]
油墨出墨量＝(v
1-v2)/v1ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)
[0022]
r为所述笔芯内壁管径，v1为所述笔芯书写前的油墨体积，v2为所述笔芯书写一定长度后油墨体积。
[0023]
进一步地，所述计算模块根据所述工控机获取的所述第二相机采集的所述笔芯内硅油高度位置图像，获取所述笔芯书写前硅油长度h3和所述笔芯书写一定长度后硅油长度h4，且采用下述公式计算所述笔芯书写一定长度时的所述硅油管壁附着量：
[0024]v3
＝πr2h3ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)
[0025]v4
＝πr2h4ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(5)
[0026]
硅油管壁附着量＝(v
3-v4)/v3ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(6)
[0027]
r为所述笔芯内壁管径，v3为所述笔芯书写前的硅油体积，v4为所述笔芯书写一定长度后硅油体积。
[0028]
进一步地，所述工控机包括书写性能判定模块，所述书写性能判定模块用于根据所述工控机获取的所述第一相机采集的文字和/或图形的图像，判定所述笔芯是否存在书写缺陷。
[0029]
这里需要对一些术语进行说明，例如，“横轴”是以与地球表面作为参照而定义的，这些将在下面参照附图的描述中变得更为清楚。
[0030]
本实用新型的有益效果是：
[0031]
1、本实用新型的书写性能检测装置，能够通过一台检测装置完成笔芯的油墨出墨量、硅油随动性和书写缺陷检测。
[0032]
2、本实用新型的书写性能检测装置，能够模拟不同的书写状态，从而在不同书写状态下检测笔芯的书写性能。
[0033]
3、本实用新型的书写性能检测装置，可以减少人工成本和检测成本，同时提高检测效率。
附图说明
[0034]
本实用新型的以上实用新型内容以及下面的具体实施方式在结合附图阅读时会得到更好的理解。需要说明的是，附图仅作为所请求保护的技术方案的示例。在附图中，相同的附图标记代表相同或类似的元素。
[0035]
图1是本实用新型一实施例的书写性能检测装置的示意图；
[0036]
图2是本实用新型一实施例的笔芯的示意图。
[0037]
其中，附图标记说明如下：
[0038]
11装夹工装
[0039]
12固定旋钮
[0040]
13调节螺杆
[0041]
2书写机械臂
[0042]
3纸张供给机构
[0043]
31纸张
[0044]
32驱动电机
[0045]
41第一相机
[0046]
42第二相机
[0047]
43光源
[0048]
44显示屏
[0049]
45工控机
[0050]
5笔芯
[0051]
51油墨
[0052]
52硅油
具体实施方式
[0053]
以下在具体实施方式中详细叙述本实用新型的详细特征以及优点，其内容足以使任何本领域技术人员了解本实用新型的技术内容并据以实施，且根据本说明书所揭露的说明书、权利要求及附图，本领域技术人员可轻易地理解本实用新型相关的目的及优点。
[0054]
在一个实施例中，如图1所示，该实施例的书写性能检测装置，包括：装夹机构、书写机械臂2、纸张供给机构3和检测机构，其中，装夹机构包括装夹工装11，用于固定待检测的笔芯5；书写机械臂2包括机械臂驱动机构，所述机械臂驱动机构用于驱动书写机械臂2以模拟书写时的移动动作，书写机械臂2与装夹工装11连接，使得在书写机械臂2进行动作时，
带动装夹工装11而使笔芯5在纸张上书写；纸张供给机构3，用于提供纸张31，从而使笔芯5能够在纸张31上书写；检测机构，用于检测笔芯5的油墨出墨量和笔芯的硅油随动性是否合格以及所述笔芯是否存在书写缺陷。
[0055]
需说明的是，装夹工装的数量可为任何合适的数量，本实施例中，装夹工装的数量为两个。
[0056]
装夹机构还包括固定旋钮12，装夹工装11能够绕自身横轴转动，固定旋钮12用于调节装夹工装11的转动角度，从而使笔芯5和水平面的夹角能够在0
°
～90
°
的范围内变化。
[0057]
可以理解的是，通过控制固定旋钮，调节装夹工装的转动角度，以调节笔芯与水平面的夹角，从而模拟任意倾斜角度的书写情况。
[0058]
装夹机构还包括相互配合的调节螺杆13和弹簧，调节螺杆13通过调节弹簧的压缩来控制施加至笔芯5的压力，从而改变笔芯5施加至纸张31的压力。
[0059]
可以理解的是，通过调节调节螺杆，控制施加至笔芯的压力，从而模拟不同年龄段人在使用笔芯书写时的力道。
[0060]
机械臂驱动机构包括伺服电机和控制器，伺服电机用于为书写机械臂2提供驱动力，控制器用于控制书写机械臂2的动作。
[0061]
可以理解的是，通过控制器控制机械臂的移动，模拟正常书写时的移动动作，进行文字和/或图案的书写和/或绘制，另外，结合对固定旋钮和/或调节螺杆的控制，调节笔芯与水平面的角度和/或书写压力，从而能够模拟多种书写状态。
[0062]
该实施例的书写性能检测装置还包括机械臂书写位置传感器，用于监测笔芯的书写位置，纸张供给机构3还包括驱动电机32，纸张供给机构3根据书写位置信号，控制驱动电机32，从而控制纸张31的供给速度，以保证笔芯5能够在纸张31上进行正常的文字书写和/或图案绘制。
[0063]
检测机构包括第一相机41、第二相机42、光源43、显示屏44和工控机45。
[0064]
第一相机41用于采集纸张上的文字和/或图形的图像，第二相机42用于采集笔芯内油墨高度位置图像和硅油高度位置图像。
[0065]
需说明的是，第一相机和第二相机可采用任何合适的相机类型，以实时拍摄图像，本实施例中，第一相机和第二相机为工业相机。
[0066]
光源43用于对纸张31和笔芯5照明，以使第一相机、第二相机(41、42)可以拍摄到清晰的图像。
[0067]
需说明的是，光源可为任何合适的光源类型和数量，本实施例中，光源采用两个条形光源。
[0068]
显示屏44用于显示检测结果以及第一相机41和第二相机42分别采集的图像。
[0069]
当笔芯5的油墨出墨量和笔芯的硅油随动性检测结果为合格且笔芯5未检测出书写缺陷时，显示屏44显示ok信号，当笔芯5的油墨出墨量或笔芯的硅油随动性检测结果为不合格，或笔芯5检测出书写缺陷时，显示屏44显示ng信号。
[0070]
显示屏44还用于显示第二相机42采集的图像中的笔芯5内油墨51位置和硅油52位置的标记。可以理解的是，显示屏44上同时显示第二相机42采集的图像，以及标明笔芯5内油墨51位置和硅油52位置的标记，其中，标记可采用方框等任何合适的形式。
[0071]
工控机45用于控制图像的输入、计算检测结果以及控制检测结果和图像输出至显
示屏44。
[0072]
需说明的是，检测结果包括笔芯的油墨出墨量检测结果、硅油随动性检测结果和/或书写缺陷检测结果。
[0073]
工控机45包括计算模块，计算模块用于计算油墨出墨量和硅油管壁附着量，计算模块还用于根据油墨出墨量和硅油管壁附着量，分别基于油墨出墨量标准和硅油随动性标准，判定笔芯的油墨出墨量和硅油随动性是否合格。
[0074]
需说明的是，油墨出墨量标准和硅油随动性标准可采用任何合适的参数值和标准值，本实施例中，油墨出墨量标准如表1所示、硅油随动性标准如表2所示：
[0075]
表1：
[0076]
笔芯管径油墨型号书写长度出墨量2.75mmmb-01400m96％-100％3.3mmmb-01400m74％-80％4.25mmmb-01400m52％-60％5.2mmmb-01400m38％-42％5.88mmmb-01400m32％-35％
[0077]
表2：
[0078]
笔芯管径硅油型号书写长度硅油管壁附着量2.75mmfl819400m40％-50％3.3mmfl819400m30％-40％4.25mmfl819400m20％-30％5.2mmfl819400m18％-25％5.88mmfl819400m15％-20％
[0079]
计算模块根据工控机45获取的第二相机42采集的笔芯内油墨高度位置图像，获取笔芯5书写前的油墨长度h1和笔芯5书写一定长度后的油墨长度h2，且采用下述公式计算笔芯5书写一定长度时的油墨出墨量，
[0080]v1
＝πr2h1ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0081]v2
＝πr2h2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0082]
油墨出墨量＝(v
1-v2)/v1ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)
[0083]
r为笔芯5内壁管径，v1为笔芯5书写前的油墨体积，v2为笔芯5书写一定长度后油墨体积。
[0084]
计算模块根据工控机获取的第二相机采集的笔芯内硅油高度位置图像，获取笔芯5书写前硅油长度h3和笔芯5书写一定长度后硅油长度h4，且采用下述公式计算笔芯5书写一定长度时的硅油管壁附着量：
[0085]v3
＝πr2h3ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)
[0086]v4
＝πr2h4ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(5)
[0087]
硅油管壁附着量＝(v
3-v4)/v3ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(6)
[0088]
r为笔芯5内壁管径，v3为笔芯5书写前的硅油体积，v4为笔芯5书写一定长度后硅油体积。
[0089]
可以理解的是，硅油随动性主要体现在，随油墨下降硅油也会随之下降，但是，由
于硅油有一定粘性，会附着在笔管内壁上，所以硅油随动性检测主要检测硅油在笔管内部的附着量。
[0090]
需说明的是，计算模块可设置为在任何合适的书写长度后，计算油墨出墨量和硅油管壁附着量，并判定笔芯的油墨出墨量和硅油随动性是否合格。
[0091]
工控机45包括书写性能判定模块，书写性能判定模块用于根据工控机获取的第一相机41采集的文字和/或图形的图像，实时判定笔芯5是否存在书写缺陷。
[0092]
需说明的是，书写缺陷包括断笔、漏墨、积墨、划纸等。
[0093]
在另一个实施例中，书写性能检测装置的装夹工装11能够更换，用于固定不同类型的待检测的书写工具，待检测的书写工具包括但不限于毛笔、钢笔等，从而用于判定待检测的书写工具是否存在书写缺陷。
[0094]
这里基于的术语和表述方式只是用于描述，本实用新型并不应局限于这些术语和表述。使用这些术语和表述并不意味着排除任何示意和描述(或其中部分)的等效特征，应认识到可能存在的各种修改也应包含在权利要求范围内。其他修改、变化和替换也可能存在。相应的，权利要求应视为覆盖所有这些等效物。
[0095]
同样，需要指出的是，虽然本实用新型已参照当前的具体实施例来描述，但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本实用新型，在没有脱离本实用新型精神的情况下还可做出各种等效的变化或替换，因此，只要在本实用新型的实质精神范围内对上述实施例的变化、变型都将落在本实用新型的权利要求书的范围内。