[發(fā)明專利]多軸聯(lián)動(dòng)的視覺、激光復(fù)合式非接觸測(cè)量裝置及測(cè)量方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710328284.0
• 申請(qǐng)日: 2017-05-11
• 公開（公告）號(hào): CN107289876A
• 公開（公告）日: 2017-10-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張耀;黃文廣
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院
• 主分類號(hào): G01B11/24
• 分類號(hào): G01B11/24;G01B11/00
• 代理公司: 杭州賽科專利代理事務(wù)所(普通合伙)33230
• 代理人: 曹紹文

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于機(jī)械加工件的非接觸式測(cè)量領(lǐng)域，具體是將多軸聯(lián)動(dòng)的精密運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)與機(jī)器視覺、激光等傳感器相結(jié)合的一種非接觸式測(cè)量系統(tǒng)(包括測(cè)量裝置、測(cè)量方法)，適用于生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)復(fù)雜工件的質(zhì)量檢測(cè)。

背景技術(shù)

隨著產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的深入，企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品逐漸由中低端向中高端發(fā)展，生產(chǎn)由粗放式向精細(xì)化轉(zhuǎn)變，具體到生產(chǎn)車間，產(chǎn)品檢驗(yàn)由原來的抽檢到每個(gè)都要檢驗(yàn)，企業(yè)需要大量的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量設(shè)備，特別是非接觸式測(cè)量設(shè)備。目前市場(chǎng)上有多種激光、視覺等構(gòu)成的工件幾何尺寸非接觸式檢測(cè)裝置如在磁性材料領(lǐng)域大量使用的視覺自動(dòng)測(cè)量機(jī)，測(cè)量過程是非接觸全自動(dòng)，具有測(cè)量重復(fù)性能好、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、故障率低、精度高等特點(diǎn)，但存在測(cè)量尺寸范圍受限傳感器限制，大多只能測(cè)量平面尺寸，測(cè)量效率低，難以測(cè)量復(fù)雜工件的部分幾何尺寸如槽、孔等尺寸及形位公差，與自動(dòng)生產(chǎn)線難匹配等問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種基于多軸聯(lián)動(dòng)的視覺、激光復(fù)合式非接觸式測(cè)量裝置與測(cè)量方法，在保證精度的條件下，在同樣的傳感器條件下測(cè)量范圍顯著加大，能測(cè)量工件的缺陷、復(fù)雜工件的三維幾何尺寸及形位公差，操作方便，特別是測(cè)量過程無需先精確定位，就能快速、準(zhǔn)確完成測(cè)量任務(wù)，適合大批量生產(chǎn)自動(dòng)流水線在線測(cè)量。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種多軸聯(lián)動(dòng)的視覺、激光復(fù)合式非接觸式測(cè)量裝置，包括基座，其特征在于所述的基座上設(shè)置兩軸移動(dòng)平臺(tái)，所述的兩軸移動(dòng)平臺(tái)上設(shè)置工件放置轉(zhuǎn)臺(tái)，所述工件放置轉(zhuǎn)臺(tái)上設(shè)置待測(cè)工件；所述工件放置轉(zhuǎn)臺(tái)的上部設(shè)置上下升降機(jī)構(gòu)，所述的上下升降機(jī)構(gòu)上設(shè)置視覺檢測(cè)裝置和非接觸式距離檢測(cè)裝置。

所述的視覺檢測(cè)裝置包括一套高清晰度的相機(jī)及一套低畸變的大范圍鏡頭，所述的視覺檢測(cè)裝置正對(duì)所述的工件放置轉(zhuǎn)臺(tái)。

所述的激光距離檢測(cè)裝置包括一個(gè)激光傳感器安裝座、一個(gè)非接觸式激光傳感器和一個(gè)角度調(diào)節(jié)軸，所述的非接觸式激光傳感器安裝在角度調(diào)節(jié)軸上，所述的角度調(diào)節(jié)軸安裝在非接觸式傳感器安裝座上。非接觸式激光傳感器安裝在角度調(diào)節(jié)軸上，該調(diào)節(jié)軸由高精度伺服電機(jī)帶動(dòng)，用于調(diào)節(jié)測(cè)量角度；角度調(diào)節(jié)軸安裝在傳感器安裝座上；非接觸距離檢測(cè)裝置和上下移動(dòng)機(jī)構(gòu)相連，通過上下移動(dòng)機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)傳感器的測(cè)量點(diǎn)的測(cè)量高度。

所述的工件放置轉(zhuǎn)臺(tái)包括一個(gè)高精度力矩轉(zhuǎn)臺(tái)和一個(gè)帶背光光源平臺(tái)組成。帶背光光源平臺(tái)上放置被測(cè)工件，形成清晰的工件輪廓，配合視覺檢測(cè)裝置形成精確的視覺測(cè)量；通過力矩轉(zhuǎn)臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)工件旋轉(zhuǎn)，將待測(cè)輪廓移動(dòng)至非接觸距離檢測(cè)裝置的測(cè)量點(diǎn)上。

本發(fā)明的非接觸測(cè)量方法，其特征在于先通過視覺檢測(cè)裝置采集被測(cè)工件的圖像，自動(dòng)進(jìn)行缺陷判定，識(shí)別工件形狀，生成適合本裝置測(cè)量機(jī)構(gòu)的測(cè)量運(yùn)動(dòng)程序，驅(qū)動(dòng)兩軸移動(dòng)平臺(tái)和工件放置轉(zhuǎn)臺(tái)運(yùn)動(dòng)使被測(cè)工件與激光配合，實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)工件相關(guān)面激光掃描，獲取到實(shí)際工件輪廓的三維特征坐標(biāo)數(shù)據(jù)，通過這些數(shù)據(jù)擬合出實(shí)際工件輪廓，從而獲得需要測(cè)量的點(diǎn)、線、圓弧要素，再通過長度比較差值測(cè)量計(jì)算方法得到需要測(cè)量的尺寸及形位公差，所述的比較差值測(cè)量計(jì)算方法利用兩點(diǎn)定長的原理，通過測(cè)量一條線段上的兩個(gè)端點(diǎn)a、b 的值來確定工件長度L。

測(cè)量流程或步驟：

●根據(jù)被測(cè)工件的樣件調(diào)節(jié)激光距離檢測(cè)裝置上的角度調(diào)節(jié)軸，確定檢測(cè)角度符合工件要求；

●將待測(cè)工件任意放置到工件放置臺(tái)上，通過視覺檢測(cè)裝置獲得當(dāng)前工件在工件放置臺(tái)上的位置和工件形狀及缺陷數(shù)據(jù)；

●系統(tǒng)軟件根據(jù)視覺軟件獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行激光測(cè)量軌跡運(yùn)算，輸出4軸聯(lián)動(dòng)自動(dòng)檢測(cè)程序，驅(qū)動(dòng)激光測(cè)量傳感器對(duì)待測(cè)工件進(jìn)行掃描，獲取工件的三維輪廓數(shù)據(jù)；

●根據(jù)三維輪廓數(shù)據(jù)計(jì)算并生成待測(cè)工件的三維輪廓并計(jì)算出相關(guān)尺寸、形為公差；

●最后根據(jù)工件的實(shí)際檢測(cè)結(jié)果輸出控制信號(hào)并自動(dòng)生成檢測(cè)報(bào)告。

本發(fā)明的有益效果在于：

1.通過控制軟件、測(cè)量軟件，將多軸聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)與視覺傳感器、激光傳感器組合成有機(jī)系統(tǒng)，自動(dòng)、快速、精確、可靠的完成被測(cè)工件檢測(cè)缺陷、三維幾何尺寸、形位公差等測(cè)量。

2.被測(cè)工件只要進(jìn)入指定測(cè)量區(qū)域，測(cè)量裝置就能完成測(cè)量任務(wù)，測(cè)量效率高，非常適合集成到產(chǎn)品自動(dòng)生產(chǎn)線上，實(shí)現(xiàn)工件在線實(shí)時(shí)檢測(cè)。

3.用一個(gè)激光傳感器與轉(zhuǎn)臺(tái)的旋轉(zhuǎn)配合，完成長大規(guī)格尺寸的測(cè)量，拓展測(cè)量范圍，節(jié)省費(fèi)用。

4.測(cè)量過程對(duì)被測(cè)工件的表面質(zhì)量要求低，測(cè)量精度高，測(cè)量一致性高。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖。