一种用于棒状物料的检测设备和检测方法技术

本发明专利技术涉及一种用于棒状物料的检测设备和检测方法，包括立柱，两根立柱之间配合安装有输送机构，输送机构的底部固定电机，电机驱动输送机构运动，两根立柱的顶部同时安装横梁，横梁的一个侧端面固定气缸，横梁的底部通过运动机构配合安装有多自由度机械臂，机械臂的工作端配合安装有扫描仪，运动机构与气缸的输出端连接，气缸驱动运动机构带动机械臂沿第二水平方向作直线运动。通过设置机械臂和扫描仪，使得检测设备能够代替人工实现对工件尺寸参数和几何公差的全自动检测，其检测结果准确，误差范围小，检测精度高；同时，自动化的生产方式能够有效节省检测时间，提高检测效率。提高检测效率。提高检测效率。

【技术实现步骤摘要】
一种用于棒状物料的检测设备和检测方法


[0001]本专利技术涉及晶棒检测
，尤其是一种用于棒状物料的检测设备和检测方法。

技术介绍

[0002]在太阳能单晶硅片制造过程中，需要将单晶硅棒磨削切方，制成单晶方棒。单晶方棒在机械加工过程中，因为设备和工艺的限制，会导致每根单晶方棒在尺寸参数和几何公差上存在个性差异，从而出现产品不合格的问题。因此，在单晶方棒机械加工后会经过检测工序，对单晶方棒的尺寸参数和几何公差进行检测，以剔除不良品，保证产品合格率。
[0003]现有技术中，通过人工使用测量仪器对单晶方棒进行尺寸参数和几何公差的检测。人工检测方式存在测量结构不准确，测量误差大，精度低的问题，难以保证后续产品的质量；同时，人工检测的耗费的时间长，速度慢，导致生产效率低下。

技术实现思路

[0004]本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种用于棒状物料的检测设备和检测方法，通过提供一种检测设备，能够对具有个性差异的工件的尺寸参数和几何公差实现自动化、大批量、高精度测量，从而有效提高检测精度，保证产品加工质量；同时，节省检测时间，提高生产效率。
[0005]本专利技术所采用的技术方案如下：
[0006]一种用于棒状物料的检测设备，包括平行间隔布置的两根立柱，两根立柱之间配合安装有输送机构，所述输送机构的底部固定电机，所述电机驱动输送机构运动，从而带动放置在输送机构顶部的工件沿第一水平方向作直线运动；两根立柱的顶部同时安装横梁，所述横梁的一个侧端面固定气缸，横梁的底部通过运动机构配合安装有多自由度机械臂，所述机械臂的工作端配合安装有扫描仪，运动机构与气缸的输出端连接，气缸驱动运动机构带动机械臂沿第二水平方向作直线运动；一根立柱的顶部配合安装有控制柜，检测设备配置有用于处理扫描仪扫描结果的工控机；检测时，电机驱动输送机构将工件输送到位，同时气缸驱动运动机构将机械臂移动到位，从而带动安装在机械臂工作端的扫描仪移动到位，具备多自由度的机械臂带动扫描仪在一定空间范围内移动，从而对工件的表面尺寸参数和几何公差进行扫描。
[0007]作为上述技术方案的进一步改进：
[0008]所述第一水平方向与第二水平方向互相垂直。
[0009]所述输送机构的结构为：包括输送框架，所述输送框架的顶部转动安装有辊轮组，所述辊轮组包括数根平行间隔布置的辊轮，单根辊轮的一个端头配合安装传动链轮，辊轮组的顶部配合安装有用于放置工件的输送底座；
[0010]所述输送框架的底部固定呈盒状的电机安装座，所述电机安装座内配合安装有电机，所述电机的输出端连接主动链轮，所述主动链轮与传动链轮之间配合安装有同步链条，
电机驱动主动链轮旋转，主动链轮通过同步链条带动全部传动链轮同时旋转，从而带动辊轮组内的辊轮同时旋转；
[0011]所述输送框架的顶部配合安装有阻挡器和标点架，阻挡器限制输送底座前进方向的位移，标点架用于检测时布置标识。
[0012]所述运动机构的结构为：包括数根平行间隔布置的滑轨，所述滑轨固定在横梁的底部，单根滑轨上配合安装有数个滑块，所述滑块的底部配合安装有连接板，所述连接板的顶部固定第一连接座，所述第一连接座与固定在横梁一侧的气缸的输出端连接，连接板的顶部还固定撞块，所述撞块与安装在横梁另一侧的限位机构配合安装，连接板的底部固定有用于安装机械臂的第二连接座。
[0013]所述限位机构的结构为：包括两个相对间隔安装的限位安装座，单个限位安装座上配合安装有聚氨酯包胶螺丝与缓冲顶头，所述聚氨酯包胶螺丝与缓冲顶头用于限制撞块的运动行程。
[0014]一种利用上述的用于棒状物料的检测设备的检测方法，包括如下步骤：
[0015]S1.将扫描仪安装在机械臂的工作端，在工件的表面设置反光标记点用作扫描仪识别的标识，扫描仪上集成有两个相机以及激光发射器，对扫描仪上两个相机进行标定，使得两个相机的视野相交形成一个公共视野，同时要保证两个相机的公共视野内存在四个以上标识；
[0016]S2.扫描仪的激光发射器发射多条线束激光，同时机械臂带动扫描仪在一定空间范围内进行运动，在扫描仪的运动过程中通过两个相机捕捉工件表面的标识，从而获取工件表面的三维点云；
[0017]S3.根据扫描仪获取的三维点云，采用数据拼接法将三维点云依次拼接，从而同步生成对应的工件的三维采集数据模型；
[0018]S4.工控机将同步生成的工件的采集数据模型与预先存储的标准数据模型进行比对，从采集数据模型上能够测量出工件的尺寸参数和几何公差。
[0019]S1.中，需要合理布置标识的点密度，且标识布置需要避开工件的明显特征区域，从而防止关键特征数据丢失，三个标识组成的图案避免呈现出等腰三角形或等边三角形状；
[0020]扫描仪扫描标识时，需要分别采用正上方、前、后、左、右、倾斜45
°
的六个方向识别标识。
[0021]S3.中，在数据拼接过程中，当出现数据拼接丢失的情况时，通过机械臂带动扫描仪移回数据丢失的区域停留2S
‑
5S，扫描仪进行重新扫描。
[0022]S4.中，工控机系统内预先存储有工件的标准数据模型，工件包括多种尺寸、多种形状；
[0023]能够测量得到的尺寸参数包括端面边长、对角线长、斜边弦长、直角边长和总长，几何公差包括垂直度和平面度；
[0024]其中端面边长、对角线长和总长的精度范围为
±
0.03mm，斜边弦长和直角边长的精度范围为
±
0.1mm，垂直度的精度范围为
±
0.1
°
，平面度的精度范围为
±
0.1mm。
[0025]当出现初次使用检测设备、长时间未使用检测设备；检测设备经过晃动、检测设备经过运输、检测设备单帧扫描数据量少、数据点无法拼接、标识无法识别的情况时，需要对
两个相机进行重新标定；
[0026]扫描仪扫描工件的过程中，工件需要保持完全静止。
[0027]本专利技术的有益效果如下：
[0028]本专利技术结构紧凑、合理，操作方便，通过设置机械臂和扫描仪，使得检测设备能够代替人工实现对工件尺寸参数和几何公差的全自动检测，其检测结果准确，误差范围小，检测精度高；同时，自动化的生产方式能够有效节省检测时间，提高检测效率。
[0029]本专利技术还具有如下优点：
[0030](1)本专利技术中通过设置限位机构，能够对机械臂的移动路径进行有效限位，保证机械臂带动扫描仪在一定行程内即可实现对工件表面的全范围扫描，提高检测效率。
[0031](2)本专利技术中通过设置阻挡器，能够有效保证输送底座能够被输送到位，防止因工件停止位置不到位导致的检测结果失真的问题。
[0032](3)本专利技术中通过合理布置标识点的位置，能够保证空间三维点云的唯一性，从而提高检测精度。
[0033](4)本专利技术中通过使扫描仪分别采用正上方、前、后、左、右、倾斜45
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于棒状物料的检测设备，其特征在于：包括平行间隔布置的两根立柱(1)，两根立柱(1)之间配合安装有输送机构(2)，所述输送机构(2)的底部固定电机(6)，所述电机(6)驱动输送机构(2)运动，从而带动放置在输送机构(2)顶部的工件(8)沿第一水平方向作直线运动；两根立柱(1)的顶部同时安装横梁(11)，所述横梁(11)的一个侧端面固定气缸(7)，横梁(11)的底部通过运动机构(3)配合安装有多自由度机械臂(4)，所述机械臂(4)的工作端配合安装有扫描仪(5)，运动机构(3)与气缸(7)的输出端连接，气缸(7)驱动运动机构(3)带动机械臂(4)沿第二水平方向作直线运动；一根立柱(1)的顶部配合安装有控制柜(10)，检测设备配置有用于处理扫描仪(5)扫描结果的工控机；检测时，电机(6)驱动输送机构(2)将工件(8)输送到位，同时气缸(7)驱动运动机构(3)将机械臂(4)移动到位，从而带动安装在机械臂(4)工作端的扫描仪(5)移动到位，具备多自由度的机械臂(4)带动扫描仪(5)在一定空间范围内移动，从而对工件(8)的表面尺寸参数和几何公差进行扫描。2.如权利要求1所述的一种用于棒状物料的检测设备，其特征在于：所述第一水平方向与第二水平方向互相垂直。3.如权利要求1所述的一种用于棒状物料的检测设备，其特征在于：所述输送机构(2)的结构为：包括输送框架(201)，所述输送框架(201)的顶部转动安装有辊轮组(202)，所述辊轮组(202)包括数根平行间隔布置的辊轮，单根辊轮的一个端头配合安装传动链轮(205)，辊轮组(202)的顶部配合安装有用于放置工件(8)的输送底座(203)；所述输送框架(201)的底部固定呈盒状的电机安装座(206)，所述电机安装座(206)内配合安装有电机(6)，所述电机(6)的输出端连接主动链轮，所述主动链轮与传动链轮(205)之间配合安装有同步链条，电机(6)驱动主动链轮旋转，主动链轮通过同步链条带动全部传动链轮(205)同时旋转，从而带动辊轮组(202)内的辊轮同时旋转；所述输送框架(201)的顶部配合安装有阻挡器(204)和标点架(207)，阻挡器(204)限制输送底座(203)前进方向的位移，标点架(207)用于检测时布置标识。4.如权利要求1所述的一种用于棒状物料的检测设备，其特征在于：所述运动机构(3)的结构为：包括数根平行间隔布置的滑轨(301)，所述滑轨(301)固定在横梁(11)的底部，单根滑轨(301)上配合安装有数个滑块(302)，所述滑块(302)的底部配合安装有连接板(303)，所述连接板(303)的顶部固定第一连接座(304)，所述第一连接座(304)与固定在横梁(11)一侧的气缸(7)的输出端连接，连接板(303)的顶部还固定撞块(306)，所述撞块(306)与安装在横梁(11)另一侧的限位机构(9)配合安装，连接板(303)的底部固定有用于安装机械臂(4)的第二连接座(305)。5.如权利要求4所述的一种用于棒状物料的检测设备，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄凯，武来军，高兴民，
申请(专利权)人：无锡多恩多自动化有限公司，
类型：发明
国别省市：