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非接触式检测装置

阅读：762发布：2024-01-08

专利汇可以提供非接触式检测装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型实施例涉及自动化技术领域，公开了一种非接触式检测装置，包括距离感测器，测量自身与其正对物体之间的垂直距离；驱动模组，与所述距离感测器相连，所述驱动模组驱动所述距离感测器在预定平面内移动、以使所述距离感测器在移动过程中测量目标物体与预定平面之间的距离；处理器，与所述距离感测器相连，所述处理器接收所述距离感测器在移动过程中测得的距离，并根据所述测得的距离获取待测物体所处位置的边界，获取并处理所述边界内的待测物体的测量数据以获得检测结果。本实用新型提供的非接触式检测装置，能够实现自动检测，具有检测效率高的优点。(ESM)同样的发明创造已同日申请发明专利，下面是非接触式检测装置专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种非接触式检测装置，其特征在于，包括：
距离感测器，测量自身与其正对物体之间的垂直距离；
驱动模组，与所述距离感测器相连，所述驱动模组驱动所述距离感测器在预定平面内移动、以使所述距离感测器在移动过程中测量目标物体与预定平面之间的距离；
处理器，与所述距离感测器相连，所述处理器接收所述距离感测器在移动过程中测得的距离，并根据所述测得的距离获取待测物体所处位置的边界，获取并处理所述边界内的待测物体的测量数据以获得检测结果。
2.根据权利要求1所述的非接触式检测装置，其特征在于，还包括设置在所述驱动模组上的测距组件，在所述距离感测器测得的距离满足预设条件时，所述测距组件测量所述距离感测器的位移量作为所述测量数据。
3.根据权利要求2所述的非接触式检测装置，其特征在于，还包括与所述测距组件相连的控制电路，所述测距组件经由所述控制电路与所述距离感测器相连，所述控制电路接收所述距离感测器回传的电信号、并在所述测得的距离的变化大于第一预设阈值时触发所述测距组件测量所述距离感测器的当前位置作为第一位置数据、在所述测得的距离的变化大于第二预设阈值时触发所述测距组件测量所述距离感测器的当前位置作为第二位置数据，根据所述第一位置数据、所述第二位置数据获取所述位移量。
4.根据权利要求2所述的非接触式检测装置，其特征在于，所述驱动模组包括三轴位移组件、设置在所述三轴位移组件上的测头固定组件，所述距离感测器固定在所述测头固定组件上，所述测距组件设置在所述三轴位移组件上。
5.根据权利要求4所述的非接触式检测装置，其特征在于，所述三轴位移机构包括X轴位移机构、设置在X轴位移机构上的Y轴位移机构、以及设置在Y轴位移机构上的Z轴位移机构；
所述X轴位移机构、Y轴位移机构、以及Z轴位移机构上分别设置有一个所述测距组件；
所述测头固定组件固定在所述Z轴位移机构上。
6.根据权利要求5所述的非接触式检测装置，其特征在于，所述测头固定组件包括连杆、固定件和安装盒，所述固定件设置在所述连杆的一端、并将所述连杆固定在所述Z轴位移机构上，所述安装盒设置在所述连杆的另一端、并容置所述距离感测器。
7.根据权利要求2所述的非接触式检测装置，其特征在于，所述测距组件为光栅尺。
8.根据权利要求1所述的非接触式检测装置，其特征在于，还包括与所述处理器相连的识别模组，所述识别模组用于识别待测物体，所述处理器根据所述识别模组的识别结果确定预设路径，所述驱动模组驱动所述距离感测器在预定平面内沿所述预设路径移动。
9.根据权利要求8所述的非接触式检测装置，其特征在于，还包括分别与所述处理器和所述驱动模组相连的控制器，所述控制器接收所述预设路径、并控制所述驱动模组驱动所述距离感测器沿所述预设路径移动。
10.根据权利要求1所述的非接触式检测装置，其特征在于，所述距离感测器为激光距离传感器。

说明书全文

非接触式检测装置

技术领域

[0001] 本实用新型实施例涉及自动化技术领域，特别涉及一种用于检测待测工件尺寸及外表特征的非接触式检测装置。

背景技术

[0002] 随着工业自动化的高速发展，机械制造中开始出现自动化生产线，最早出现的是组合机床自动化生产线。在二十世纪20年代之前，首先是在汽车工业中出现了流水生产线和半自动生产线，随后发展成为自动化生产线。第二次世界大战后，在工业发达国家的机械制造业中，自动化生产线的数目急剧增加。在大批、大量生产中采用自动化生产线能提高劳动生产率，稳定和提高产品质量，改善劳动条件，缩减生产占地面积，降低生产成本，缩短生产周期，保证生产均衡性，有显著的经济效益。

[0003] 目前制造业的自动化生产线涉及多种不同性质的工序，如毛坯制造、加工、装配、检验和包装等等，发明人发现：自动化生产过程中，检测技术与自动化装置的研究与应用，不仅具有重要的理论意义，符合当前及今后相当长时期内我国科技发展的战略，而且紧密结合国民经济的实际情况，对促进企业技术进步、传统工业技术改造和铁路技术装备的现代化有着重要的意义，而如何为自动化生产线匹配高效率的检测装置，则显得尤为重要。实用新型内容

[0004] 本实用新型实施方式的目的在于提供一种具有高检测效率的检测装置。

[0005] 为解决上述技术问题，本实用新型的实施方式提供了一种非接触式检测装置，包括距离感测器，测量自身与其正对物体之间的垂直距离；驱动模组，与所述距离感测器相连，所述驱动模组驱动所述距离感测器在预定平面内移动、以使所述距离感测器在移动过程中测量目标物体与预定平面之间的距离；处理器，与所述距离感测器相连，所述处理器接收所述距离感测器在移动过程中测得的距离，并根据所述测得的距离获取待测物体所处位置的边界，获取并处理所述边界内的待测物体的测量数据以获得检测结果。

[0006] 本实用新型实施方式相对于现有技术而言，其在距离感测器的移动过程中测量自身与其正对物体之间的垂直距离，用于判断待测物体是否移动至距离感测器的下方，由于从待测物体的斜上方移至/移离待测物体正上方时，距离感测器感测到的自身与正对物体之间的垂直距离会发生明显的变化，因此，根据距离变化的幅度设置所述预设条件，便可使得检测装置依据距离感测器测得的距离，识别出待测物体所处位置的边界，利于后续以待测物体所处位置的边界为测量起点和终点，对边界内的待测物体进行测量，进而利用处理器在距离感测器经过待测物体上方的过程中获取并处理所述待测物体的测量数据，实现自动检测。

[0007] 另外，所述非接触式检测装置还包括设置在所述驱动模组上的测距组件，在所述距离感测器测得的距离满足预设条件时，所述测距组件测量所述距离感测器的位移量作为所述测量数据。

[0008] 另外，所述非接触式检测装置还包括与所述测距组件相连的控制电路，所述测距组件经由所述控制电路与所述距离感测器相连，所述控制电路接收所述距离感测器回传的电信号、并在所述测得的距离的变化大于第一预设阈值时触发所述测距组件测量所述距离感测器的当前位置作为第一位置数据、在所述测得的距离的变化大于第二预设阈值时触发所述测距组件测量所述距离感测器的当前位置作为第二位置数据，根据所述第一位置数据、所述第二位置数据获取所述位移量。

[0009] 另外，所述驱动模组包括三轴位移组件、设置在所述三轴位移组件上的测头固定组件，所述距离感测器固定在所述测头固定组件上，所述测距组件设置在所述三轴位移组件上。

[0010] 另外，所述三轴位移机构包括X轴位移机构、设置在X轴位移机构上的Y轴位移机构、以及设置在Y轴位移机构上的Z轴位移机构；所述X轴位移机构、Y轴位移机构、以及Z轴位移机构上分别设置有一个所述测距组件；所述测头固定组件固定在所述Z轴位移机构上。

[0011] 另外，所述测头固定组件包括连杆、固定件和安装盒，所述固定件设置在所述连杆的一端、并将所述连杆固定在所述Z轴位移机构上，所述安装盒设置在所述连杆的另一端、并容置所述距离感测器。

[0012] 另外，所述测距组件为光栅尺。

[0013] 另外，所述非接触式检测装置还包括与所述处理器相连的识别模组，所述识别模组用于识别待测物体，所述处理器根据所述识别模组的识别结果确定预设路径，所述驱动模组驱动所述距离感测器在预定平面内沿所述预设路径移动。

[0014] 另外，所述非接触式检测装置还包括分别与所述处理器和所述驱动模组相连的控制器，所述控制器接收所述预设路径、并控制所述驱动模组驱动所述距离感测器沿所述预设路径移动。

[0015] 另外，所述距离感测器为激光距离传感器。附图说明

[0016] 一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

[0017] 图1是根据本实用新型第一实施方式的非接触式检测装置的立体结构示意图；

[0018] 图2是根据本实用新型第一实施方式的非接触式检测装置的系统框架示意图；

[0019] 图3是根据本实用新型第一实施方式的非接触式检测装置的夹具结构示意图；

[0020] 图4是根据本实用新型第一实施方式的非接触式检测装置的三轴位移组件结构示意图；

[0021] 图5是根据本实用新型第一实施方式的非接触式检测装置的测头固定组件结构示意图；

[0022] 图6是根据本实用新型第一实施方式的、具有测距组件的非接触式检测装置的系统框架示意图；

[0023] 图7是根据本实用新型第一实施方式的非接触式检测装置的三轴位移组件及识别模组的结构示意图；

[0024] 图8是图7所示识别模组的另一视角的放大结构示意图；

[0025] 图9是根据本实用新型第一实施方式的、具有控制器的非接触式检测装置的系统框架示意图。

具体实施方式

[0026] 为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本实用新型各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。

[0027] 本实用新型的第一实施方式涉及一种非接触式检测装置，本实施方式的核心在于包括：距离感测器，测量自身与其正对物体之间的垂直距离；驱动模组，与所述距离感测器相连，所述驱动模组驱动所述距离感测器在预定平面内移动、以使所述距离感测器在移动过程中测量目标物体与预定平面之间的距离；处理器，与所述距离感测器相连，所述处理器接收所述距离感测器在移动过程中测得的距离，并根据所述测得的距离获取待测物体所处位置的边界，获取并处理所述边界内的待测物体的测量数据以获得检测结果。

[0028] 该种非接触式检测装置在距离感测器的移动过程中测量自身与其正对物体之间的垂直距离，用于判断待测物体是否移动至距离感测器的下方，由于从待测物体的斜上方移至/移离待测物体正上方时，距离感测器感测到的自身与正对物体之间的垂直距离会发生明显的变化，因此，根据距离变化的幅度设置所述预设条件，便可使得检测装置依据距离感测器测得的距离，识别出待测物体所处位置的边界，利于后续以待测物体所处位置的边界为测量起点和终点，对边界内的待测物体进行测量，进而利用处理器在距离感测器经过待测物体上方的过程中获取并处理所述待测物体的测量数据，实现自动检测。

[0029] 下面对本实施方式的非接触式检测装置的实现细节进行具体的说明，以下内容仅为方便理解提供的实现细节，并非实施本方案的必须。

[0030] 参见图1及图2，本实施方式中的非接触式检测装置10，包括机架11、夹具12、驱动模组13、距离感测器14以及处理器15。图1还示出了与非接触式检测装置10配合作业的传送机构20，以及供非接触式检测装置10检测的待测物体30。传送机构20用于传送待测物体30至检测装置10处，供检测装置10对待测物体30进行检测。

[0031] 机架11用于安装夹具12、测头13、距离感测器14、驱动模组15，从而为夹具12、测头13、距离感测器14、驱动模组15提供机械支撑。

[0032] 夹具12用于定位待测物体30。具体的，参见图3，本实施例中的夹具12包括：正反牙丝杆120、电机121、夹臂122、夹头123以及传感器124。正反牙丝杆120在水平面内沿Y轴(图3箭头所示)方向延伸。电机121与正反牙丝杆120传动连接，以带动正反牙丝杆120正转、反转。夹臂122的数量为两个，每个夹臂122的一端与正反牙丝杆120耦合连接、另一端设置有夹头123。两个夹臂122相互正对设置，在电机121带动正反牙丝杆120正转时，两个夹臂122在Y轴方向上相向移动，从而带动夹头123与待测物体30接触、并从待测物体30的两侧实现夹持动作；在电机121带动正反牙丝杆120反转时，两个夹臂122在Y轴方向上相互远离，从而带动夹头123离开待测物体30、释放待测物体30。传感器124用于感测两个夹臂122之间的距离，以利于通过两个夹臂122之间的实时距离，精确控制电机121的启动、停止以及正转和反转。需要说明的是，夹臂122的数量并不仅仅局限为两个，相应的，传感器124的数量多少也可依据夹臂数量的多少、视具体需求而定。

[0033] 优选的，本实施例中的机架11还包括沿Z轴(图3箭头所示)延伸的Z轴直线模16，而夹具12则可滑动地设置在Z轴直线模上，并能被选择性地固定在任一高度。当待测物体30尺寸(Z轴方向上的高度)发生变化时，夹具12的高度可调，便于选择最佳位置对待测物体30的两侧实现夹持动作。更优选的，本实施例中的机架11还包括支撑Z轴直线模16的支撑架17。具体的，支撑架17包括用于接触地面的底板171、以及设置底板171的两个相对的边缘、且沿Z轴方向延伸的两个侧板172。两个侧板172在Z轴直线模16底部，Z轴直线模16底部的两个侧边对Z轴直线模16实现支撑。

[0034] 驱动模组13用于承载距离传感器14，驱动距离感测器14在预定平面内移动、以使距离感测器14在移动过程中测量距离。本实施例中的驱动模组13包括：三轴位移组件130、设置在三轴位移组件130上的测头固定组件131。

[0035] 参见图4，三轴位移组件130包括安装在机架11上的X轴安装基座1301、设置在X轴安装基座1301上的X轴滑轨1302、可滑动地设置在X轴滑轨1302上的Y轴安装基座1303、设置在Y轴安装基座1303上的Y轴滑轨1304、可滑动地设置在Y轴滑轨1304上的Z轴安装基座1305、可滑动地设置在Z轴安装基座1305上的安装座1306。安装座1306可以通过滑轨等装置(图未示)设置在Z轴安装基座1305上。本实施方式中，X轴安装基座1301成对设置，且两个X轴安装基座1301相互正对的设置；相应的，每个X轴安装基座1301都有一个X轴滑轨1302，两个X轴滑轨1302从Y轴安装基座1303的两端支撑起Y轴安装基座1303。从而，X轴安装基座
1301与X轴滑轨1302组成一个X轴位移机构，以驱动Y轴安装基座1303在X轴方向上移动。Y轴安装基座1303与Y轴滑轨1304组成一个Y轴位移机构，以驱动Z轴安装基座1305在Y轴方向上移动。Z轴安装基座1305与安装座1306组成一个Z轴位移机构，以驱动距离感测器14在Z轴方向移动。

[0036] 参见图5，测头固定组件131包括连杆1310、固定件1311和安装盒1312。固定件1311设置在连杆1310的一端、并将连杆1310固定在Z轴位移机构(即，将连杆1310固定在安装座1306)上，安装盒1312设置在连杆1310的另一端、并容置距离感测器14。

[0037] 距离感测器14固定在所述测头固定组件131上，测量自身与其正对物体之间的垂直距离。本实施例中，距离感测器14可以是激光距离传感器。激光距离传感器是利用激光技术进行测量的传感器，由激光器、激光检测器和测量电路组成。是一种新型测量仪表，它的优点是可以实现无接触远距离测量，速度快、精度高、量程大、抗光、电干扰能力强。激光距离传感器工作时，先由激光发射二极管对准目标发射激光脉冲。经目标反射后激光向各个方向散射。部分散射光返回到传感器接收器。被光学系统接收后成像到雪崩光电二极管上。雪崩光电二极管是一种内部具有放大功能的光学传感器，因此它能检测极其微弱的光信号，并将其转化为相应得电信号。激光距离传感器通过记录并处理从光脉冲发出到返回被接收所经历的时间，即可测定目标距离。具体的，距离感测器14可以为单头激光传感器，也可以为双头激光传感器。

[0038] 处理器15与距离感测器14相连，以接收距离感测器14在移动过程中测得的距离，并在所述测得的距离满足预设条件时，获取并处理待测物体30外表的测量数据以获得检测结果。本实施方式中，处理器15可以是整个检测装置10的控制器CPU、或是检测装置10的工控服务器CPU等。

[0039] 以上设计结构，使得驱动模组13可以在X、Y、Z轴方向上驱动距离感测器14移动，距离感测器14在移动过程中测量自身与待测物体30之间的距离，由于从待测物体30的斜上方移至/移离待测物体30正上方时，距离感测器14感测到的自身与正对物体之间的垂直距离会发生明显的变化，因此，根据距离变化的幅度设置所述预设条件(例如，将预设条件设置为“距离感测器14测得的距离变化幅度大于预设阈值”)，便可识别出待测物体30所处位置的边界。确定距离感测器14移动至待测物体30的正上方后，便能够以待测物体30所处位置的边界为测量起点和终点，边界内的待测物体进行测量，处理器15处理此后(距离感测器经过待测物体上方的过程中)检测到的待测物体30的测量数据，便可获取待测物体30的检测结果，实现自动检测。

[0040] 需要说明的是，夹具12和驱动模组13并不局限于前述结构，只要能够实现待测物体30的夹持操作、驱动距离感测器14在预定平面内移动即可。

[0041] 优选的，参见图6，非接触式检测装置10还可以额外配备有测距组件18，测距组件18可以设置在所述三轴位移组件130上(图未示)。具体的，该测距组件18可以为光栅尺，其能够在“识别出待测物体30移至距离感测器14的正下方之时”至“识别出待测物体30移离距离感测器14的正下方之时”，检测距离感测器14在X、Y、Z轴方向上的位置，从而间接获取待测物体30在移动路线上的轮廓尺寸，作为测量数据。本实施方式中，光栅尺的数量可以为三个，X轴安装基座1301、Y轴安装基座1303、Z轴安装基座1305上各设置一个所述光栅尺，分别用来测量距离感测器14在X、Y、Z轴方向上的位移距离。

[0042] 进一步，优选的，非接触式检测装置10还包括与测距组件18相连的控制电路18’，测距组件18经由控制电路18’与距离感测器14相连。本实施方式中，距离感测器14为激光距离传感器、测距组件18为光栅尺。具体的，控制电路18’可以通过雪崩光电二极管与距离感测器14相连，距离感测器14工作时，先由激光发射二极管对准目标发射激光脉冲，经目标反射后激光向各个方向散射，部分散射光返回到传感器接收器，被光学系统接收后成像到雪崩光电二极管上，雪崩光电二极管是一种内部具有放大功能的光学传感器，因此它能检测极其微弱的光信号，并将其转化为相应的电信号，当距离感测器14感测到的距离变化幅度不同时，雪崩光电二极管转化的电信号就不同，相应的，与雪崩光电二极管相连的控制电路18’接收到的电流大小就不同。如此以来，同时与距离感测器14以及测距组件18相连的控制电路18’，便可以根据雪崩光电二极管回传的电信号确定距离感测器14测得的距离是否满足预设条件、并在满足预设条件时触发测距组件18测量数据。例如，控制电路18’根据雪崩光电二极管回传的电信号确定测得的距离变化大于第一预设阈值时，控制电路18’发送触发信号至测距组件18，测距组件18响应该触发信号进行移动、测量距离感测器14的当前位置数据；控制电路18’根据雪崩光电二极管回传的电信号确定测得的距离变化大于第二预设阈值时，控制电路18’再次发送触发信号至测距组件18，测距组件18响应该触发信号再次进行移动、并测量距离感测器14的当前位置数据。根据前后两次接收的“距离感测器14的当前位置数据”便可获知距离感测器14的位移量。需要说明的是，在上述检测过程中，距离感测器14移经待测物体30上方时，会依次扫过待测物体30边缘上的不同位置。如若待测物体
30具有平坦的顶部，那么待测物体30边缘上的不同位置高度相同，如此以来，第一预设阈值与第二预设阈值可以设定为相同的值。如若待测物体30具有不平坦的顶部，由于顶部存在高低起伏，那么会存在“待测物体30边缘上的不同位置高度不同”的情形，如此以来，为了精确识别待测物体30的边缘，前述第一预设阈值和第二预设阈值就需要依据待测物体30边缘上、被距离感测器14扫过的不同位置的具体高度相应调整，也就是说，该种情形下，第一预设阈值和第二预设阈值不同。换句话说，第一预设阈值和第二预设阈值的设定值，可以依据待测物体30的不同而相应调整。

[0043] 此外，参见图7及图8，非接触式检测装置10还可以配备有与处理器15相连的识别模组19，识别模组19用于识别待测物体30的产品类型，处理器15根据识别模组19的识别结果，从数据库中确定与识别结果匹配的预存路径作为预设路径，利于驱动模组13驱动距离感测器14在预定平面内沿预设路径移动。具体的，本实施例中，识别模组19包括设置在X轴安装基座1301上的支架190，以及固定在支架190上并与处理器15相连的摄像头191。如此以来，处理器可以对摄像头191拍摄的待测物体30的影像进行识别并确定与识别结果适配的预设路径。由于一条产线上可能会用于生产不同规格、种类的产品，通过预先识别待测物体30以确定与其匹配的预设路径，能够使非接触式检测装置10具有更广泛的适用性。需要说明的是，摄像头191并不局限于拍摄待测物体30的整体影响以供处理器识别，摄像头191也可以通过拍摄待测物体30上的识别码(如二维码、条形码等)，从而处理器可以通过识别码确定适配的预设路径。

[0044] 当然，可以理解的是，非接触式检测装置10还可以包括与识别模组19相连的控制器19’，如图9所示，该控制器19’还与驱动模组13相连，从而，控制器19’可以经由处理器15接收预设路径、并控制驱动模组13驱动距离感测器14沿预设路径移动。

[0045] 需要说明的是，本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本实用新型的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本实用新型的精神和范围。

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