專利名稱：易拉罐開啟口壓痕殘余厚度測量裝置及其測量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于幾何量測量設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體是指一種易拉罐開啟口壓痕殘余厚度測量裝置及其測量方法。
背景技術(shù)：
為便于易拉罐開啟，生產(chǎn)時須在罐蓋上沖壓出開啟口痕跡，該痕跡的工作面是一個異形型面，其中開啟口壓痕的殘余厚度是易拉罐生產(chǎn)控制的一項(xiàng)重要指標(biāo)。
目前易拉罐開啟口壓痕殘余厚度的測量方法主要有兩種一種是相對測量法，即利用帶有調(diào)焦讀數(shù)機(jī)構(gòu)的顯微鏡，分別對罐蓋表面和壓痕兩次調(diào)焦后測得壓痕深度，再用罐蓋厚度減去壓痕深度，即可得到罐蓋殘余厚度，其中罐蓋厚度是事先測定的。另一種是直接測量法，該方法在對應(yīng)易拉罐罐蓋壓痕的另一面放置一硬質(zhì)材料制作的支撐點(diǎn)，用讀數(shù)調(diào)焦顯微鏡先對支撐點(diǎn)表面標(biāo)定零位，再將易拉罐罐蓋測量部位置于該支撐點(diǎn)上，調(diào)焦讀數(shù)顯微鏡可直接測量出易拉罐開啟口壓痕殘余厚度。還有使用具有自動調(diào)焦功能的激光探測頭進(jìn)行測量的，其工作原理與上述第一種測量法相同。
現(xiàn)有技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中存在以下問題采用相對測量法時，由于易拉罐罐蓋成形時受沖壓力作用，厚度往往是不均勻的，事先測量的罐蓋厚度只是一個平均值，與壓痕附近的實(shí)際厚度存在一定差異，該差異直接影響殘余厚度的計算結(jié)果；采用直接測量法時，在一定程度上克服了罐蓋或薄板厚度不均引起的誤差，但是測量時支撐點(diǎn)的定位比較麻煩；當(dāng)需要對多點(diǎn)進(jìn)行測量時，工作量大，工作效率低；上述方法均存在重復(fù)精度低的問題。
發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足之處，本發(fā)明的首要目的是提供一種高效、精確的易拉罐開啟口壓痕殘余厚度測量裝置。
本發(fā)明的另一目的是提供上述測量裝置測量易拉罐開啟口壓痕殘余厚度的測量方法。
本發(fā)明的首要目的通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)該易拉罐開啟口壓痕殘余厚度的測量裝置，包括分別位于被測罐蓋兩側(cè)的兩個同軸相向安裝的具有自動調(diào)焦功能的激光測量單元，每個單元由依次構(gòu)成光路的激光器、分光板、調(diào)焦物鏡和調(diào)焦定位光電組件組成；各測量單元通過信號線與計算機(jī)相連。
為了更好地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，所述測量裝置還可包括可放置被測罐蓋的一維或兩維調(diào)整的承物臺；所述承物臺手動或自動調(diào)整。
所述兩激光測量單元相對于罐蓋平面可以對稱也可以不對稱；所述的兩調(diào)焦物鏡的焦距可以相同也可以不同。
利用本發(fā)明的測量裝置測量易拉罐開啟口壓痕殘余厚度的方法，包括下述步驟在兩個激光測量單元中，激光器發(fā)出的光經(jīng)分光板和調(diào)焦物鏡后在被測罐蓋表面形成一個光斑，光斑處反射光經(jīng)調(diào)焦物鏡和分光板后投射在調(diào)焦定位光電組件上，根據(jù)調(diào)焦定位光電組件輸出的調(diào)焦信號輸入驅(qū)動電路并驅(qū)動調(diào)焦物鏡移動，使焦點(diǎn)位于被測罐蓋表面，計算機(jī)接收并處理兩驅(qū)動電壓值或電流值，得到調(diào)焦后兩調(diào)焦物鏡的位移量x1、x2，根據(jù)易拉罐開啟口壓痕殘余厚度的測量公式δ＝t0-x1-x2，計算其殘余厚度δ；式中，t0為一個標(biāo)準(zhǔn)厚度。
所述調(diào)焦定位光電組件是否輸出調(diào)焦信號取決于焦點(diǎn)是否在被測罐蓋表面，當(dāng)焦點(diǎn)在被測罐蓋表面時，調(diào)焦定位光電組件無調(diào)焦信號輸出；當(dāng)離焦時，調(diào)焦定位光電組件的調(diào)焦信號輸入驅(qū)動電路并驅(qū)動調(diào)焦物鏡移動，其中驅(qū)動電路電壓與調(diào)焦物鏡位移量滿足關(guān)系式x1=f(u1)x2=f(u2),]]>上述關(guān)系式可通過標(biāo)定的方法擬合得出，u1和u2分別為兩調(diào)焦驅(qū)動電路的電壓值。
所述標(biāo)準(zhǔn)厚度t0采用塞規(guī)或其它基準(zhǔn)標(biāo)定，標(biāo)準(zhǔn)厚度t0數(shù)值選取盡可能與罐蓋厚度接近或等于罐蓋厚度。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)和效果1、采用浮動測量基準(zhǔn)，測量結(jié)果與罐蓋厚度無直接關(guān)系，有效地消除了系統(tǒng)誤差(或定位粗大誤差)，可以達(dá)到微米級的測量精度，因此測量結(jié)果可靠。
2、實(shí)現(xiàn)完全意義上的光學(xué)非接觸測量，便于實(shí)現(xiàn)測量自動化，壓痕形狀檢測并顯示記錄，誤差可使用計算機(jī)補(bǔ)償。
3、將已成熟的光電定位方式用于壓痕檢測，制造成本相對較低，長期工作穩(wěn)定性好，使用和維護(hù)方便。
4、使用機(jī)算機(jī)實(shí)時測量時，測量效率高，安裝調(diào)試方便。
5、便于推廣應(yīng)用于其他不透明薄板、壓痕深度、微細(xì)形狀等的自動化檢測領(lǐng)域。
圖1是本發(fā)明的裝置原理圖。
圖2是相對測量法的系統(tǒng)原理圖。
圖3是直接測量法的系統(tǒng)原理圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。
圖2是相對測量法的系統(tǒng)原理圖。d0為易拉罐蓋平均厚度，其值預(yù)先通過多點(diǎn)平均測定；Δd為易拉罐開啟口壓痕的深度，其值由調(diào)焦讀數(shù)顯微鏡測得；易拉罐開啟口壓痕的殘余厚度δ由下式計算得出δ＝d0-Δd (1)圖3是直接測量法的系統(tǒng)原理圖。測量時，先由調(diào)焦讀數(shù)顯微鏡對支撐基準(zhǔn)校對零點(diǎn)，再將易拉罐罐蓋放置于支撐基準(zhǔn)上，則可直接從調(diào)焦讀數(shù)顯微鏡獲得易拉罐開啟口壓痕的殘余厚度值δ。
如圖1所示，易拉罐開啟口壓痕殘余厚度測量裝置由激光測量單元A和激光測量單元B構(gòu)成，激光測量單元A由激光器1、分光板2、調(diào)焦物鏡3、調(diào)焦定位光電組件4組成；激光測量單元B由激光器9、分光板7、調(diào)焦物鏡6、調(diào)焦定位光電組件8組成，兩個激光測量單元還分別通過信號線與計算機(jī)相連接，被測罐蓋5放置于承物臺10上。激光測量單元A和激光測量單元B結(jié)構(gòu)上相對獨(dú)立，兩調(diào)焦物鏡相向并同光軸安裝。
該測量裝置測量易拉罐開啟口壓痕殘余厚度的測量方法激光測量單元A在測量過程按下述方法進(jìn)行測量，激光器1發(fā)出的光經(jīng)分光板2和調(diào)焦物鏡3后在被測罐蓋5表面形成一個光斑，光斑處反射光經(jīng)調(diào)焦物鏡3和分光板2后投射在調(diào)焦定位光電組件4上，當(dāng)焦點(diǎn)在被測罐蓋5表面時，調(diào)焦定位光電組件4無調(diào)焦信號輸出，但當(dāng)離焦時，調(diào)焦定位光電組件4調(diào)焦信號輸入現(xiàn)有技術(shù)中的特定的驅(qū)動電路并驅(qū)動調(diào)焦物鏡3移動，此時將驅(qū)動電壓(電流)值u1傳送至計算機(jī)，計算機(jī)在接收到來自激光測量單元A的測量信號后進(jìn)行處理，由公式(6)可得到調(diào)焦后調(diào)焦物鏡3位移量x1。激光測量單元B的測量方法與上述相同，計算機(jī)在接收到來自激光測量單元B的測量信號后進(jìn)行處理，同樣由公式(6)可得到調(diào)焦后調(diào)焦物鏡6位移量x2。最后，根據(jù)公式(5)可計算出易拉罐開啟口壓痕殘余厚度δ。
本發(fā)明的測量原理是在對應(yīng)易拉罐蓋兩表面，分別安裝一套激光測量單元，兩調(diào)焦物鏡相向并同光軸，假定兩單元調(diào)焦物鏡的相對初始距離(位置)l0＝f1+f2+t0(2)式中f1為調(diào)焦物鏡3的焦距，f2為調(diào)焦物鏡6的焦距，t0為一個標(biāo)準(zhǔn)厚度，可由塞規(guī)或其它基準(zhǔn)確定，數(shù)值選取盡可能與罐蓋厚度接近。例如，t0等于罐蓋厚度。
當(dāng)測量被測易拉罐開啟口壓痕厚度，即當(dāng)使用壓痕的殘余厚度δ代替t0時，此時兩單元調(diào)焦物鏡的相對距離(位置)為l＝f1+f2+δ (3)式(2)-(3)，則有l(wèi)0-l＝t0-δ (4)式中l(wèi)0-l＝x1+x2，x1，x2分別為調(diào)焦后調(diào)焦物鏡3、調(diào)焦物鏡6相對初始位置的位移量。
于是可得出測量式δ＝t0-x1-x2(5)式中，x1=f(u1)x2=f(u2)----(6)]]>
(6)式表明，x1和x2分別是u1和u2的函數(shù)，關(guān)系式可在特定的讀數(shù)校準(zhǔn)臺上，事先通過標(biāo)定的方法擬合得出，u1和u2為調(diào)焦驅(qū)動電路的電壓值。
如上所述，即可較好的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種易拉罐開啟口壓痕殘余厚度的測量裝置，其特征在于，它包括分別位于被測罐蓋兩側(cè)的兩個同軸相向安裝的具有自動調(diào)焦功能的激光測量單元，每個單元由依次構(gòu)成光路的激光器、分光板、調(diào)焦物鏡和調(diào)焦定位光電組件組成；各測量單元通過信號線與計算機(jī)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量裝置，其特征在于，所述測量裝置包括可放置被測罐蓋的一維或兩維調(diào)整的承物臺。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的測量裝置，其特征在于，所述承物臺手動或自動調(diào)整。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量裝置，其特征在于，所述兩激光測量單元相對于罐蓋平面對稱或不對稱。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的測量裝置，其特征在于，所述兩調(diào)焦物鏡的焦距相同或不同。
6.權(quán)利要求1所述的測量裝置測量易拉罐開啟口壓痕殘余厚度的方法，其特征在于，該測量方法包括下述步驟在兩個激光測量單元中，激光器發(fā)出的光經(jīng)分光板和調(diào)焦物鏡后在被測罐蓋表面形成一個光斑，光斑處反射光經(jīng)調(diào)焦物鏡和分光板后投射在調(diào)焦定位光電組件上，根據(jù)調(diào)焦定位光電組件輸出的調(diào)焦信號輸入驅(qū)動電路并驅(qū)動調(diào)焦物鏡移動，使焦點(diǎn)位于被測罐蓋表面，計算機(jī)接收并處理兩驅(qū)動電壓值或電流值，得到調(diào)焦后兩調(diào)焦物鏡的位移量x1、x2，根據(jù)易拉罐開啟口壓痕殘余厚度的測量公式δ＝t0-x1-x2，計算其殘余厚度δ；式中，t0為一個標(biāo)準(zhǔn)厚度。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述x1和x2分別是u1和u2的函數(shù)，x1=f(u1)x2=f(u2),]]>u1和u2分別為兩調(diào)焦驅(qū)動電路的電壓值。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述標(biāo)準(zhǔn)厚度t0采用塞規(guī)或厚度已知的薄板作為基準(zhǔn)標(biāo)定。
9.根據(jù)權(quán)利要求6或8所述的方法，其特征在于，所述標(biāo)準(zhǔn)厚度t0為罐蓋厚度。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種易拉罐開啟口壓痕殘余厚度測量裝置，它包括分別位于被測罐蓋兩側(cè)的兩個同軸相向安裝的具有自動調(diào)焦功能的激光測量單元，每個單元由依次構(gòu)成光路的激光器、分光板、調(diào)焦物鏡和調(diào)焦定位光電組件組成；各測量單元通過信號線與計算機(jī)相連。本發(fā)明還提供了一種上述測量裝置測量易拉罐開啟口壓痕殘余厚度的測量方法。該裝置制造成本相對較低，長期工作穩(wěn)定性好，測量效率高，安裝調(diào)試方便，使用和維護(hù)方便。該測量裝置可應(yīng)用于其它不透明薄板等自動化檢測領(lǐng)域。
文檔編號G01B21/08GK1641313SQ20051003267
公開日2005年7月20日 申請日期2005年1月4日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月4日
發(fā)明者馬國欣, 趙小蘭 申請人:華南理工大學(xué)