[發明專利]具有定位補償功能的數字化卡板及其測量方法

有效

• 申請號: 201810057277.6
• 申請日: 2018-01-22
• 公開（公告）號: CN108344382B
• 公開（公告）日: 2019-07-16
• 發明（設計）人: 陶衛;趙輝;李智;陳瀟;楊紅偉;尹小恰;劉凱媚;趙昱東
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G01B11/245
• 分類號: G01B11/245;G01B21/02;G01B21/04
• 代理公司: 上海恒慧知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31317
• 代理人: 徐紅銀

本發明提供了一種具有定位補償功能的數字化卡板及其測量方法，包括：基板、定位機構、位移傳感器、視覺傳感器、控制器，所述基板通過定位機構橫跨在被測車體的表面上；其中：所述定位機構位于所述基板的下方，用于支撐基板，并限定所述基板與被測車體的相對位置；所述位移傳感器安裝在基板的內部，并與被測車體上的預設測量點所在表面保持垂直，用于測量被測車體的預設測量點；所述視覺傳感器位于基板的兩側，用于測量被測車體的兩側邊緣；所述控制器安裝在基板的內容，并與所述位移傳感器、視覺傳感器電連接，用于接收和處理所述位移傳感器、視覺傳感器測量得到的數據。本發明定位精度高，可在生產現場實時測量車體輪廓偏差，測量速度快。

技術領域

本發明涉及列車車體輪廓測量技術領域，具體地，涉及具有定位補償功能的數字化卡板及其測量方法。

背景技術

在列車車廂制造過程中，需要對車廂車體的車頂、側墻等部件進行在線檢測，以獲取準確的形狀參數。

目前，在列車生產現場采用的車體輪廓檢測方法一般是以金屬卡板為模板，利用直尺人工測量車體與卡板之間的間隙大小的方式來獲取形狀偏差信息。這種檢測方式測量精度低、效率低、可靠性差，而且生產過程的相關數據無法自動保存，不能實現產品質量追溯，無法滿足現代化生產需求。針對這一問題，又提出了自動化測量技術。對于一般的大尺寸目標輪廓三維測量，現場自動化測量方式主要有：雙目立體成像法、數字投影光柵法以及偏差測量法。

雙目立體成像法是采用兩個視覺探頭同時瞄準被測目標的同一區域，通過特征匹配和計算得出特征點的空間位置坐標。但是，雙目立體成像法測量過程復雜，特征匹配容易出錯、深度測量精度低，不適宜車體輪廓測量。數字投影光柵法是利用數字投影儀想被測表面透射一組光柵條紋，利用一側的攝像機獲取光柵條紋的圖像，最后對圖像數據處理，得到被測表面的三維輪廓。但是，數字投影光柵法的測量精度受測量范圍影響較大，尤其在表面出現較大傾角時，測量誤差顯著增大，無法滿足車體輪廓測量需求。偏差測量法是在一個剛性卡板上安裝若干位移傳感器，形成一個數字化卡板，直接測量卡板與被測車體之間的距離偏差，從而實現卡板輪廓的測量。但是，偏差測量法是一種相對測量方法，數字卡板與被測車體之間的定位精度直接影響輪廓測量精度，而在生產現場卡板的定位精度往往得不到保證，因此實際測量精度低。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種具有定位補償功能的數字化卡板及其測量方法。

第一方面，本發明提供的一種具有定位補償功能的數字化卡板，包括：基板、定位機構、位移傳感器、視覺傳感器、控制器，所述基板通過定位機構橫跨在被測車體的表面上；其中：

所述定位機構位于所述基板的下方，用于支撐基板，并限定所述基板與被測車體的相對位置；利用定位機構與被測車體保持穩定而可靠的相對位置關系，從而保證每次測量的位置一致性、提高測量重復性；

所述位移傳感器安裝在基板的內部，并與被測車體上的預設測量點所在表面保持垂直，用于測量被測車體的預設測量點；其中，位移傳感器為多個非接觸位移傳感器，位移傳感器的數量與測量點數量一致；而測量點數量根據實際情況設定；

所述視覺傳感器位于基板的兩側，用于測量被測車體的兩側邊緣輪廓；

所述控制器安裝在基板的內部，并與所述位移傳感器、視覺傳感器電連接，用于接收和處理所述位移傳感器、視覺傳感器測量得到的數據。

可選地，所述基板內部設置有多個縱橫交錯的剛性骨架，所述基板的外部設置有輕質金屬材料支撐的防護板。基板采用輕質金屬材質制作，以保證卡板具有足夠高的剛性、減小變形、保證測量精度；為了降低基板的自重，基板內部采用類似于飛機翅膀的空心蜂窩結構，基板外部為輕質薄形防護板、實現防水防塵功能。

可選地，所述定位機構包括：兩組縱向定位機構和兩組橫向定位機構，其中：