本發(fā)明屬于機(jī)械加工件的非接觸式測量領(lǐng)域，具體是將多軸聯(lián)動的精密運(yùn)動機(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量系統(tǒng)(包括測量裝置、測量方法)，適用于生產(chǎn)現(xiàn)場復(fù)雜工件的質(zhì)量檢測。

背景技術(shù)：

隨著產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的深入，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都要檢驗(yàn)，企業(yè)需要大量的現(xiàn)場測量設(shè)備，特別是非接觸式測量設(shè)備。目前市場上有多種激光、視覺等構(gòu)成的工件幾何尺寸非接觸式檢測裝置如在磁性材料領(lǐng)域大量使用的視覺自動測量機(jī)，測量過程是非接觸全自動，具有測量重復(fù)性能好、實(shí)時性強(qiáng)、故障率低、精度高等特點(diǎn)，但存在測量尺寸范圍受限傳感器限制，大多只能測量平面尺寸，測量效率低，難以測量復(fù)雜工件的部分幾何尺寸如槽、孔等尺寸及形位公差，與自動生產(chǎn)線難匹配等問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

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

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

所述的視覺檢測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，所述的視覺檢測裝置正對所述的工件放置轉(zhuǎn)臺。

所述的激光距離檢測裝置包括一個激光傳感器安裝座、一個非接觸式激光傳感器和一個角度調(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，用于調(diào)節(jié)測量角度；角度調(diào)節(jié)軸安裝在傳感器安裝座上；非接觸距離檢測裝置和上下移動機(jī)構(gòu)相連，通過上下移動機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)傳感器的測量點(diǎn)的測量高度。

所述的工件放置轉(zhuǎn)臺包括一個高精度力矩轉(zhuǎn)臺和一個帶背光光源平臺組成。帶背光光源平臺上放置被測工件，形成清晰的工件輪廓，配合視覺檢測裝置形成精確的視覺測量；通過力矩轉(zhuǎn)臺的轉(zhuǎn)動帶動工件旋轉(zhuǎn)，將待測輪廓移動至非接觸距離檢測裝置的測量點(diǎn)上。

本發(fā)明的非接觸測量方法，其特征在于先通過視覺檢測裝置采集被測工件的圖像，自動進(jìn)行缺陷判定，識別工件形狀，生成適合本裝置測量機(jī)構(gòu)的測量運(yùn)動程序，驅(qū)動兩軸移動平臺和工件放置轉(zhuǎn)臺運(yùn)動使被測工件與激光配合，實(shí)現(xiàn)對被測工件相關(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，從而獲得需要測量的點(diǎn)、線、圓弧要素，再通過長度比較差值測量計(jì)算方法得到需要測量的尺寸及形位公差，所述的比較差值測量計(jì)算方法利用兩點(diǎn)定長的原理，通過測量一條線段上的兩個端點(diǎn)a、b的值來確定工件長度l。

測量流程或步驟：

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

●將待測工件任意放置到工件放置臺上，通過視覺檢測裝置獲得當(dāng)前工件在工件放置臺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)行激光測量軌跡運(yùn)算，輸出4軸聯(lián)動自動檢測程序，驅(qū)動激光測量傳感器對待測工件進(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)際檢測結(jié)果輸出控制信號并自動生成檢測報(bào)告。

本發(fā)明的有益效果在于：

1.通過控制軟件、測量軟件，將多軸聯(lián)動機(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、快速、精確、可靠的完成被測工件檢測缺陷、三維幾何尺寸、形位公差等測量。

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

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

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

附圖說明

圖1為本發(fā)明的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明的立體結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明作進(jìn)一步描述：

如圖1-2所示，包括上下升降機(jī)構(gòu)1、視覺檢測裝置2、非接觸距離檢測裝置3、兩軸移動平臺4、工件放置轉(zhuǎn)臺5，待測工件6，基座7。

視覺檢測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，視覺檢測裝置位于工件轉(zhuǎn)臺上方，從上往下拍攝工件，獲取工件的外形輪廓尺寸。

非接觸距離檢測裝置包括一個非接觸式激光傳感器安裝座、一個非接觸式激光傳感器、一個角度調(diào)節(jié)軸組成。非接觸式激光傳感器安裝在角度調(diào)節(jié)軸上，可調(diào)節(jié)測量角度；角度調(diào)節(jié)軸安裝在傳感器安裝座上；非接觸距離檢測裝置和上下移動機(jī)構(gòu)相連，通過上下移動機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)傳感器的測量點(diǎn)的測量高度。

工件放置轉(zhuǎn)臺包括一個高精度力矩轉(zhuǎn)臺和一個帶背光光源平臺組成。帶背光光源平臺上放置被測工件，形成清晰的工件輪廓，配合視覺檢測裝置形成精確的視覺測量；通過力矩轉(zhuǎn)臺的轉(zhuǎn)動帶動工件旋轉(zhuǎn)，將待測輪廓移動至非接觸距離檢測裝置的測量點(diǎn)上。

工件放置轉(zhuǎn)臺安裝有用于視覺檢測的背光光源并固定在兩軸移動平臺上，視覺檢測裝置的鏡頭與工件放置轉(zhuǎn)臺平面垂直；

被測工件放置在工件放置轉(zhuǎn)臺上，非接觸距離檢測裝置中的激光傳感器可以在一定范圍轉(zhuǎn)動。

測量時，首先，計(jì)算機(jī)根據(jù)需要控制兩軸移動平臺移動，控制工件放置轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動，確定一個合適位置；然后，通過上下升降機(jī)構(gòu)移動帶動非接觸距離檢測裝置到達(dá)檢測位置，非接觸距離檢測裝置激光傳感器旋轉(zhuǎn)使所發(fā)射的測距光與工件放置轉(zhuǎn)臺平面成一定的角度；最后，計(jì)算機(jī)控制兩軸移動平臺移動與工件放置轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)，完成對工件缺陷、需測尺寸、形位公差的自動測量。

本發(fā)明的非接觸式激光傳感器安裝在角度調(diào)節(jié)軸上，整個非接觸距離檢測裝置固定在上下移動機(jī)構(gòu)上，通過上下升降機(jī)構(gòu)、角度調(diào)節(jié)軸使非接觸式激光傳感器的測量光和被測工件的測量面呈一定的角度，可調(diào)節(jié)測量角度及測量點(diǎn)高度，保證被測工件上的槽、孔、角度等尺寸能被測量出。

通過三個直線運(yùn)動再加上二個旋轉(zhuǎn)運(yùn)動結(jié)合，使本裝置在保證精度的條件下，測量范圍顯著加大，并能測量復(fù)雜工件的幾何尺寸。背光光源和轉(zhuǎn)臺相結(jié)合，既能獲得工件的清晰輪廓，還能根據(jù)要求自動調(diào)節(jié)被測工件的測量位置。

以上列舉的僅是本發(fā)明的具體實(shí)施例子，本發(fā)明不限于以上實(shí)施例子，還可以有許多類似結(jié)構(gòu)變化設(shè)計(jì)。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能從本發(fā)明公開的內(nèi)容直接導(dǎo)出或聯(lián)想到的所有變形，均應(yīng)認(rèn)為是本發(fā)明的保護(hù)范圍。