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一种标志安装孔的轮廓度和位置度的自动测量设备的制作方法
【专利摘要】本发明涉及测量设备领域，尤其是涉及一种标志安装孔轮廓度和位置度自动测量设备，包括一个处理装置以及受控于所述处理装置的三套精密伺服运动平台和五个相机，其中，第一套的精密伺服运动平台带动第一、第二相机可以对待测产品的长方形外壳的两条长边进行拍照扫描，第二套的精密伺服运动平台带动第三、第四相机可以对待测产品的长方形外壳的两条短边进行拍照扫描，第三套的精密伺服运动平台带动第五相机可以对待测产品的标志安装孔进行拍照扫描，所述处理装置可以根据所述五个相机提供的测量数据，计算出所述的标志安装孔的轮廓度和位置度。本发明能够很好地适用于产品批量制造的应用情形。
【专利说明】一种标志安装孔的轮廓度和位置度的自动测量设备

【技术领域】
[0001]本发明涉及测量设备领域，尤其涉及到一种非接触式光学自动测量设备。

【背景技术】
[0002]现阶段电子产品在功能性方面同质化现象比较严重，这就促使消费者会更加注重产品外观的吸引力。基于此，作为产品外观重要组成部分的LOGO(标志)，其设计、加工及组装必然要精益求精，才能满足消费者越来越高的审美要求。
[0003]现有的一种金属材质的电子产品，其具有一长方形外壳，该长方形外壳上设置有LOGO的安装孔，该LOGO的安装孔分为上下两部分，位于长方形外壳的中间位置。由于该LOGO的安装孔的外形为复杂曲线造型，为了确保加工质量合格，在加工完成后需要对该LOGO的安装孔进行轮廓度和位置度的测量，并且。在测量时需要防止对产品外观面造成碰刮伤。其中，轮廓度定义为安装孔轮廓实际大小相对于理论值的偏差量，位置度定义为安装孔上下两部分的中心点分别相对于长方形外壳四个侧边的相对距离。
[0004]现有的测量手段，通常要借助采用光学测量技术的设备。例如:光学三坐标测量仪作为通用测量装置配合定制夹具与光源，可以实现上述的测量，但其成本很高；另外，其对使用环境:空气洁净度、噪音、温度等均有较高要求，不适合在普通生产车间环境使用；并且，其一般只配置一个测量头，只能逐步扫描测量，效率较低，不能满足快速生产的需求。可见，光学三坐标测量仪不能很好地适用于产品批量制造的应用情形。


【发明内容】

[0005]本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种标志安装孔的轮廓度和位置度的自动测量设备，能够很好地适用于产品批量制造的应用情形。
[0006]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:提供一种标志安装孔的轮廓度和位置度的自动测量设备，包括一个处理装置以及受控于所述处理装置的三套精密伺服运动平台和五个相机，其中，第一套的精密伺服运动平台带动第一、第二相机可以对待测产品的长方形外壳的两条长边进行拍照扫描，第二套的精密伺服运动平台带动第三、第四相机可以对待测产品的长方形外壳的两条短边进行拍照扫描，第三套的精密伺服运动平台带动第五相机可以对待测产品的标志安装孔进行拍照扫描，所述处理装置可以根据所述五个相机提供的测量数据，计算出所述的标志安装孔的轮廓度和位置度。
[0007]本发明的更进一步优选方案是:所述自动测量设备包括一个机柜组件和装设在所述机柜组件的一个夹具组件，所述夹具组件用以对应收容所述待测产品，所述夹具组件具有相对的第一侧和第二侧；其中，所述第一套的精密伺服运动平台及第一、第二相机设置在所述夹具组件的第一侧，所述第二套的精密伺服运动平台及第三、第四相机设置在所述夹具组件的第二侧。
[0008]本发明的更进一步优选方案是:所述机柜组件包括水平设置的一个桌板，所述夹具组件水平地装设在所述桌板上；其中，所述第一套的精密伺服运动平台及第一、第二相机装设在所述桌板上侧；所述第二套的精密伺服运动平台及第三、第四相机装设在所述桌板下侧；所述第三套的精密伺服运动平台及第五相机装设在所述桌板上侧。
[0009]本发明的更进一步优选方案是:所述第三套的精密伺服运动平台配置有光栅尺，所述夹具组件还包括为所述第五相机提供背光的一个面光源。
[0010]本发明的更进一步优选方案是:所述第一套的精密伺服运动平台配置有光栅尺，所述夹具组件包括两件分别为所述第一、第二相机提供背光的第一条形光源；所述第二套的精密伺服运动平台配置有光栅尺，所述夹具组件还包括两件分别为所述第三、第四相机提供背光的第二条形光源。
[0011]本发明的更进一步优选方案是:所述夹具组件还包括第一气缸活动组件，用以驱动所述两件第一条形光源相对所述待测产品的长边水平移动。
[0012]本发明的更进一步优选方案是:所述夹具组件还包括第一弹性气缸顶紧组件，用以抵紧待测产品的长方形外壳的长边。
[0013]本发明的更进一步优选方案是:所述夹具组件还包括第二气缸活动组件，用以驱动所述两件第二条形光源相对所述待测产品的短边水平移动。
[0014]本发明的更进一步优选方案是:所述夹具组件还包括第二弹性气缸顶紧组件，用以水平抵紧待测产品的长方形外壳的短边。
[0015]本发明的更进一步优选方案是:所述处理装置包括电器控制组件，用以控制所述三套精密伺服运动平台和五个相机；和，与所述电器控制组件相配合的显示输出组件，用以显示测量结果。
[0016]本发明的有益效果在于，采用多测量头同步扫描，极大地提高了测量效率，可以满足快速生产的需求；可以较低的设备造价，减小使用单位的成本压力，适于批量投入使用；在普通生产车间环境下即可稳定运行，无需其它配套装置，降低了使用成本；从而能够很好地适用于产品批量制造的应用情形。

【专利附图】

【附图说明】
[0017]下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中:
[0018]图1为本发明自动测量设备实施例的整体结构示意。
[0019]图2为本发明自动测量设备实施例中机架组件的结构示意。
[0020]图3为本发明自动测量设备实施例中第一检测组件的结构示意。
[0021]图4为本发明自动测量设备实施例中第二检测组件的结构示意。
[0022]图5为本发明自动测量设备实施例中第三检测组件的结构示意。
[0023]图6为本发明自动测量设备实施例中夹具组件的结构示意。

【具体实施方式】
[0024]现结合附图，对本发明的较佳实施例作详细说明。
[0025]本发明提出一种标志安装孔的轮廓度和位置度的自动测量设备，采用多套配置有光栅尺的精密伺服运动平台，带动多个配置有定制光源的工业相机拍照，通过定制软件进行数据分析，从而实现高精度高效率的非接触式测量。
[0026]本发明采用工控机作为设备的核心控制单元，通过兼容运动控制卡、I/O卡、图像采集卡等对执行单元进行控制，如平台运动、光源通断、相机拍照等；采用运动控制卡驱动精密伺服运动平台，通过光栅尺实时反馈信号给控制系统建立闭环运动控制单元，提高运动精度；采用友好的人机交互，可以进行参数设置、数据保存、打印等；可以通过局域网和服务器建立通讯进行数据传输、下载和远程控制。
[0027]本发明设置5个测量头，以实现同步扫描。其中，5个测量头的布局方式为:在夹具组件的上方设置3个测量头，其中两个测量头由一单轴运动平台带动扫描产品的长方形外壳的两个长边，另一个测量头由X/Y轴运动平台带动扫描产品的标志安装孔；在夹具组件的下方设置2个测量头，由一单轴运动平台带动扫描产品的长方形外壳的两个短边。
[0028]本发明的夹具定位方式:通过X/Y两套弹性气缸顶紧组件实现产品的X方向和Y方向靠边定位。
[0029]本发明的光源的布局方式:在夹具组件的下方设置两个条形光源，光照方向对应产品的长方形外壳的两个短边，作为第三CCD检测组件的背光源；在夹具组件5的上方设置两个条形光源和一个面光源，光照方向分别对应产品的长方形外壳的两个长边和标志安装孔，分别作为第一 CXD检测组件和第二 CXD检测组件的背光源。
[0030]图1为本发明自动测量设备实施例的整体结构示意。图2为本发明自动测量设备实施例中机架组件的结构示意。图3为本发明自动测量设备实施例中第一检测组件的结构示意。图4为本发明自动测量设备实施例中第二检测组件的结构示意。图5为本发明自动测量设备实施例中第三检测组件的结构示意。图6为本发明自动测量设备实施例中夹具组件的结构示意。
[0031]如图1所示，本发明的自动测量设备主要包括:机柜组件1、第一 CXD检测组件2、第二 CXD检测组件3、第三CXD检测组件4、夹具组件5、电气控制组件6和显示输出组件7。其中，机架组件I包括有机柜组件11和桌板12。第一 CXD检测组件2、第二 CXD检测组件3以及夹具组件5均位于机架组件I内部，并机械连接到桌板12上侧。第三CXD检测组件4位于机架组件I内部，并机械连接到桌板12下侧。电气控制组件6，除键盘鼠标组件62与按钮组件63是位于机架组件I的外部之外，其余位于机架组件I内部，整个电气控制组件6均机械连接到机柜组件11。显示输出组件7位于机架组件I顶部，与机架组件I机械连接。
[0032]如图2所示，机架组件I为整个设备的骨架和基�。渌榧胫盗�。机架组件I主要包括机柜组件11、桌板12和上罩组件13。其中，机柜组件11为机架组件I的支撑部分。桌板12机械连接到机柜组件11的上面。上罩组件13机械连接到桌板12上面。机柜组件11外部配置有对开门和可拆卸封板(图未示)，以方便调试和维修。机柜组件11内部配置有安装支架和安装板等，以方便布置管线及安装板卡等电气控制元器件。机柜组件11的门上安装排气扇，后面封板安装电源接头、气管接头及空气开关等。桌板12的材质可以采用钢板，也可以采用大理石。上罩组件13为前侧开口方式，外侧配置对开门，以方便查看和调试、维修。上罩组件13的前侧开口处机械安装有安全光幕组件73，以防止设备运行时误操作给操作者造成伤害。
[0033]如图3所示，第一 C⑶检测组件2主要包括精密伺服运动平台21、光栅尺组件22、拖链组件23、车载连接组件24、第一相机组件25和第二相机组件26。其中，精密伺服运动平台21、光栅尺组件22机械连接到桌板12上面。车载连接组件24机械连接到精密伺服运动平台21上面。拖链组件23、第一相机组件25和第二相机组件26机械连接到车载连接组件24。第一 C⑶检测组件20通过一单轴运动平台带动两个测量头(第一相机组件25和第二相机组件26)即对产品的长方形外壳的两个长边拍照扫描，所得数据主要用来建立测量坐标系的Y轴。
[0034]如图4所示，第二 CXD检测组件3主要包括精密伺服运动平台31、光栅尺组件32、精密伺服运动平台33、光栅尺组件34、X/Y轴连接板35、车载连接组件36、第五相机组件37和拖链组件38。其中，精密伺服运动平台31和光栅尺组件32机械连接到桌板12上面。X/Y轴连接板35机械连接到精密伺服运动平台31上面。精密伺服运动平台33、光栅尺组件34、车载连接组件36和拖链组件38机械连接到Χ/Υ轴连接板35上面。相机组件37机械连接到车载连接板36上。第二 CCD检测组件30通过Χ/Υ轴运动平台带动一个测量头(即第五相机组件37)对产品的标志安装孔进行拍照扫描，所得数据主要用来计算标志安装孔的轮廓度。
[0035]如图5所示，第三C⑶检测组件4主要包括安装板组件41、精密伺服运动平台42、车载连接组件43、第三相机组件44、第四相机组件45、光栅尺组件46和拖链组件47。其中，安装板组件41机械连接吊装到桌板12下面。精密伺服运动平台42和光栅尺组件46机械连接到安装板组件41上面。车载连接组件43机械连接到精密伺服运动平台42上面。第三相机组件44、第四相机组件45和拖链组件47机械连接到车载连接组件43。第三CXD检测组件4通过一单轴运动平台带动两个测量头(即第三相机组件44和第四相机组件45)对产品的长方形外壳的两个短边拍照扫描，所得数据主要用来建立测量坐标系的X轴。
[0036]如图6所示，夹具组件5主要安装板组件51、夹具板52、第一弹性气缸顶紧组件53、第二弹性气缸顶紧组件54、第一条形光源55、面光源56、第二条形光源57、第一气缸活动组件58和第二气缸活动组件(图未示)。其中，安装板组件51通过支撑板机械连接到桌板12上面。夹具板52、第一弹性气缸顶紧组件53和第二弹性气缸顶紧组件54机械连接到安装板组件51上面。第一气缸活动组件58机械连接到安装板组件51的右侧支撑板外面。其中，第一弹性气缸顶紧组件53可以抵紧待测产品的长方形外壳的长边。第二弹性气缸顶紧组件54可以水平抵紧待测产品的长方形外壳的短边。第一条形光源55包括两件，机械连接到气缸活动组件58，光照方向分别对应产品的长方形外壳的两个短边。第一气缸活动组件58可以驱动两件第一条形光源55相对所述待测产品的长边水平移动。面光源56机械连接到安装板组件51背侧，光照方向对应待测产品的标志安装孔。第二条形光源57包括两件，机械连接到安装板组件51背面，光照方向分别对应产品的长方形外壳两个长边。第二气缸活动组件可以驱动两件第二条形光源57相对所述待测产品的短边水平移动。夹具组件5用来对产品进行定位夹紧，其中第一条形光源55为第一相机组件44和第二相机组件45的背光源。面光源56为相机组件37的背光源。第二条形光源57为第三相机组件25和第四相机组件26的背光源。
[0037]如图2所示，电气控制组件6主要包括工控机61、键盘鼠标组件62、按钮组件63、传感器、板卡和风扇等。其中，工控机61设置在机柜组件11前侧，机械连接到机柜组件11内部的安装支架。键盘鼠标组件62通过滑轨滑动连接到机柜组件11前上侧，可拉出、缩回，用来放置鼠标、键盘，并通过电缆连接到工控机61。按钮组件63机械连接到机柜组件11的前上侧，通过电缆连接到机柜组件11内部的板卡。电气控制组件6通过电缆、气管等连接管线将其它组件串联起来，可以收集数据输送到控制系统和发送数据控制执行机构的动作。
[0038]如图2所示，显示输出组件7主要包括显示器组件71、三色灯组件72、安全光幕组件73、照明灯和蜂鸣器等。其中，显示器组件71、三色灯组件72均机械连接到上罩组件13顶部。安全光幕组件73机械连接到上罩组件13前开口内侧边缘。显示器组件71主要用来将测量结果只观的呈现在显示器上，方便操作者查看。另外，通过三色灯组件72可将设备运行状态实时的显示出来安全光幕组件73配合蜂鸣器可以在误操作时及时提醒操作者。
[0039]可见，本发明的设备主要包括处理装置(即电器控制组件6和显示输出组件7)和受控于处理装置的三个检测单元(即第一 CXD检测组件2、第二 CXD检测组件3和第三CXD检测组件4)。其中，三个检测单元进一步包括三套运动模组和5个测量头。测量前，需要通过一标准板标定，将三套运动模组和测量头的偏差值进行补偿，从而构成一个统一的设备坐标系。测量时，第一、第二相机组件25、26对产品的两个长边拍照扫描，经数据分析后可拟合出两条直线L1、L3 ;第三、第四相机组件44、45对产品的两个短边拍照扫描，经数据分析后可拟合出两条直线L2、L4 ;将直线LI和直线L2的交点作为本次测量的原点，将直线LI作为本次测量的Y轴，然后通过图形转换可得出本次测量的X轴，至此本次测量的坐标系建立完成。这种单次测量坐标系的建立方式以产品自身为参考基准，有助于减小设备本身的误差对测量精度的影响。
[0040]本发明的设备进行测量的工作过程大致包括:首先，将待测量产品放到夹具组件5上，通过第一弹性气缸顶紧组件53和第二弹性气缸顶紧组件54顶紧产品，完成靠边定位。然后，通过第一套的精密伺服运动平台21带动第一相机组件25和第二相机组件26对产品的两个长边进行拍照扫描。然后，通过第二套的精密伺服运动平台42带动第三相机组件44和第四相机组件45对产品的两个短边进行拍照扫描。然后，通过第三套的精密伺服运动平台31带动第五相机组件37对产品的标志安装孔进行拍照扫描。然后，通过处理装置上运行的图像分析软件综合处理5个测量头的扫描数据，可以得出标志安装孔的轮廓度和位置度，完成本次测量，并将结果以模拟示意图及数据表格的形式在显示器组件71上显示。
[0041]与现有技术相比，本发明通过采用多测量头同步扫描，极大地提高了测量效率，满足了快速生产的需求；较低的设备造价，减小了使用单位的成本压力，可以批量投入使用；普通生产车间环境下即可稳定运行，无需其它配套装置，降低了使用成本。
[0042]应当理解的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，对本领域技术人员来说，可以对上述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改和替换，都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
【权利要求】
1.一种标志安装孔的轮廓度和位置度的自动测量设备，其特征在于，所述自动测量设备包括:一个处理装置以及受控于所述处理装置的三套精密伺服运动平台和五个相机，其中，第一套的精密伺服运动平台带动第一、第二相机可以对待测产品的长方形外壳的两条长边进行拍照扫描，第二套的精密伺服运动平台带动第三、第四相机可以对待测产品的长方形外壳的两条短边进行拍照扫描，第三套的精密伺服运动平台带动第五相机可以对待测产品的标志安装孔进行拍照扫描，所述处理装置可以根据所述五个相机提供的测量数据，计算出所述的标志安装孔的轮廓度和位置度。
2.根据权利要求1所述的自动测量设备，其特征在于:所述自动测量设备包括一个机柜组件和装设在所述机柜组件的一个夹具组件，所述夹具组件用以对应收容所述待测产品，所述夹具组件具有相对的第一侧和第二侧；其中，所述第一套的精密伺服运动平台及第一、第二相机设置在所述夹具组件的第一侧，所述第二套的精密伺服运动平台及第三、第四相机设置在所述夹具组件的第二侧。
3.根据权利要求2所述的自动测量设备，其特征在于:所述机柜组件包括水平设置的一个桌板，所述夹具组件水平地装设在所述桌板上；其中，所述第一套的精密伺服运动平台及第一、第二相机装设在所述桌板上侧；所述第二套的精密伺服运动平台及第三、第四相机装设在所述桌板下侧；所述第三套的精密伺服运动平台及第五相机装设在所述桌板上侧。
4.根据权利要求2所述的自动测量设备，其特征在于:所述第三套的精密伺服运动平台配置有光栅尺，所述夹具组件还包括为所述第五相机提供背光的一个面光源。
5.根据权利要求2所述的自动测量设备，其特征在于:所述第一套的精密伺服运动平台配置有光栅尺，所述夹具组件包括两件分别为所述第一、第二相机提供背光的第一条形光源；所述第二套的精密伺服运动平台配置有光栅尺，所述夹具组件还包括两件分别为所述第三、第四相机提供背光的第二条形光源。
6.根据权利要求5所述的自动测量设备，其特征在于:所述夹具组件还包括第一气缸活动组件，用以驱动所述两件第一条形光源相对所述待测产品的长边水平移动。
7.根据权利要求5所述的自动测量设备，其特征在于:所述夹具组件还包括第一弹性气缸顶紧组件，用以抵紧待测产品的长方形外壳的长边。
8.根据权利要求5所述的自动测量设备，其特征在于:所述夹具组件还包括第二气缸活动组件，用以驱动所述两件第二条形光源相对所述待测产品的短边水平移动。
9.根据权利要求5所述的自动测量设备，其特征在于:所述夹具组件还包括第二弹性气缸顶紧组件，用以水平抵紧待测产品的长方形外壳的短边。
10.根据权利要求1至9任一项所述的自动测量设备，其特征在于:所述处理装置包括电器控制组件，用以控制所述三套精密伺服运动平台和五个相机；和，与所述电器控制组件相配合的显示输出组件，用以显示测量结果。
【文档编号】G01B11/24GK104482883SQ201410828914
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年12月26日 优先权日:2014年12月26日
【发明者】高泽润, 刘建华, 吴顺柏, 王刚, 范小卫, 艾晓国, 刘朋飞, 陈振余, 仝敬烁, 尹建刚, 高云峰 申请人:大族激光科技产业集团股份有限公司