本發(fā)明涉及一種非接觸式汽車車燈面罩三維尺寸測量裝置，特別涉及一種基于光學(xué)掃描鏡的非接觸式車燈面罩尺寸檢測裝置，本發(fā)明屬于測量技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

車燈是車輛照明用的工具，在車輛安全行駛過程中有重要作用。車燈面罩尺寸檢測是車燈質(zhì)量控制的一項主要內(nèi)容，隨著汽車更新速度加快，研發(fā)出新的車燈面罩尺寸檢測方法以替代接觸式測量成為檢測領(lǐng)域研究熱點。采用光學(xué)三維掃描測量裝置可實現(xiàn)快速、精確檢測，已經(jīng)成為汽車零部件外型檢測的發(fā)展趨勢。

目前車燈面罩尺寸檢測采用三坐標(biāo)測量儀檢測車燈面罩表面質(zhì)量，以檢驗車燈裝配精度。測量人員需選擇車燈面罩邊緣局部點及面罩上有限點進(jìn)行測量，無法檢驗車燈面罩整體面型尺寸。進(jìn)行接觸式測量時，首先要校平基準(zhǔn)母線，對于視場中無法直接測得的幾何元素：如圓心、中點、交點、中心線及其相互距離、形狀和位置關(guān)系等，需要進(jìn)行一系列復(fù)雜的計算才能得到。為提高測量精度，車燈制造廠利用與車燈外形相匹配的檢具測量車燈尺寸，每一種檢具只能檢驗對應(yīng)型號的車燈，開發(fā)檢具研發(fā)周期長，成本高。相比于接觸式測量技術(shù)和利用檢具技術(shù)，非接觸式三維掃描系統(tǒng)利用光學(xué)掃描鏡來完成車燈面罩表面測量，經(jīng)由計算機計算得到待測面罩尺寸的坐標(biāo)值，具有掃描時間短，精確度高等特點。

本發(fā)明提出的非接觸三維車燈面罩測量裝置以激光測量技術(shù)為基礎(chǔ)，具有非接觸、自適應(yīng)等特點，可以對車燈面罩進(jìn)行高分辨率檢測。通過傳動系統(tǒng)實現(xiàn)掃描鏡的擺掃運動，掃描鏡的反射面位置不斷發(fā)生變化，改變?nèi)肷涔獾姆瓷浞较?，實現(xiàn)對車燈面罩掃描。隨著光電器件和激光技術(shù)日趨成熟，開發(fā)出非接觸式車燈面罩尺寸測量系統(tǒng)成為可能。

本發(fā)明提出的測量裝置使用自動掃描和識別方式，實現(xiàn)對車燈面罩的自動掃描檢測。從多個視角掃描待測量車燈，完成掃描數(shù)據(jù)融合。整個掃描過程完全自動化，無須用戶干預(yù)，為用戶提供了一種使用方便、操作簡單的檢測手段。掃描車燈面罩按由左到右的順序記錄數(shù)據(jù)，可使車燈面罩輪廓分別以曲面、點云、網(wǎng)格等方式顯示。

系統(tǒng)配置計算機輔助測量操作系統(tǒng)，可以精確計算車燈面罩的三維坐標(biāo)值，保存測試結(jié)果及生成測試報告。測量過程中，在計算機上實時顯示掃描點的坐標(biāo)，并能完成直角坐標(biāo)與極坐標(biāo)間隨時轉(zhuǎn)換，將實際測量面罩?jǐn)?shù)據(jù)與車燈面罩理論數(shù)據(jù)對比，得到檢測結(jié)果。所有測量結(jié)果，計算結(jié)果以及車燈面罩輪廓圖形均以文件形式保存在計算機中，可隨時調(diào)用、編輯和打印。應(yīng)用計算機輔助測量的三維坐標(biāo)測量操作系統(tǒng)，實時完成圖象處理和坐標(biāo)計算，適用于各種車燈面罩尺寸的非接觸測量。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種檢測精度高、成本低、并適合各種類型車燈面罩尺寸檢測裝置，以解決接觸測量法的測量點有限、環(huán)境要求嚴(yán)格和存在測量誤差等問題。

為解決上述問題，本發(fā)明的技術(shù)方案提供了一種基于光學(xué)掃描鏡的非接觸式車燈面罩尺寸檢測裝置，其特征在于：包括以正六邊形均勻分布的六根固定支柱，正六邊形中心與測量臺的中心重合，在每根支柱上安裝有可垂直移動的橫梁，每根橫梁上安裝一臺激光器、一個微型掃描鏡和兩臺CCD相機，微掃描鏡的中心線落在測量臺的中心位置，每根橫梁上的數(shù)字微掃描鏡與激光器相對支柱中心左右對稱放置，橫梁上的兩臺CCD相機左右分別以特定夾角置于微型掃描鏡與激光器的外側(cè)。

本發(fā)明與接觸式測量技術(shù)相比，具有以下顯著優(yōu)勢：采用基于光學(xué)微掃描鏡的測量陣列，通過步進(jìn)電機系統(tǒng)實現(xiàn)微掃描鏡的擺掃動作，進(jìn)而改變激光出射方向，實現(xiàn)對面罩區(qū)域掃描。具有體積小、精度高、并能實現(xiàn)對車燈面罩整體連續(xù)測量等特點。檢測者將待測車燈面罩放置在儀器指定區(qū)域，只要求在掃描過程中車燈面罩和轉(zhuǎn)臺保持相對固定即可。本發(fā)明操作簡便、精度高，可以滿足各種汽車車燈面罩測量要求。

附圖說明

圖1為本發(fā)明提供的基于數(shù)字微掃描鏡的非接觸式車燈面罩掃描儀的結(jié)構(gòu)俯視圖。

圖2為本發(fā)明所采用的CCD相機對車燈面罩的視場覆蓋示意圖。

圖3為本發(fā)明采用的數(shù)字微掃描鏡反射出的激光掃描線對車燈面罩的視場覆蓋示圖。

圖4為本發(fā)明所采用的步進(jìn)電機驅(qū)動的微掃描鏡原理圖。

圖5為本發(fā)明提供的基于數(shù)字微掃描鏡的非接觸式車燈面罩掃描儀的電氣連接圖。圖6為本發(fā)明提供的汽車車燈面罩尺寸測量裝置結(jié)構(gòu)簡圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明實施更明顯易懂，配合附圖作詳細(xì)說明如下：

如圖1至圖3所示，本發(fā)明提供的一種基于光學(xué)掃描鏡的非接觸式車燈面罩尺寸檢測裝置，主要包括六根固定支柱1、橫梁2、六臺線激光發(fā)生器3、六個光學(xué)掃描鏡4、12臺CCD相機5，一個測量臺6。

六根固定支柱以正六邊形均勻分布，正六邊形中心與測量臺中心重合，在每根支柱上安裝有可移動的橫梁2，橫梁2上安裝一臺激光器3、一個微型掃描鏡4和兩臺CCD相機5，光學(xué)掃描鏡4的中心線落在被測車燈面罩的中間位置，每根橫梁上的光學(xué)掃描鏡與激光器相對支柱中心左右對稱放置，CCD相機5左右分別以特定夾角置于微型掃描鏡與激光器的外側(cè)。

本發(fā)明中激光擺掃動作由光學(xué)掃描鏡4來實現(xiàn)，光學(xué)掃描鏡4偏轉(zhuǎn)角范圍是±25°，反射出的激光束的偏轉(zhuǎn)角度范圍為±50°。設(shè)被測車燈面罩的長度為L，由于光學(xué)掃描鏡4 反射出的激光束的最大張角為50°，為了保證光學(xué)掃描鏡4能自上而下完整掃描車燈面罩，被測車燈面罩與支柱之間的距離X>L/2tan25°。

本發(fā)明中光學(xué)掃描鏡4初始偏轉(zhuǎn)角度相同，均與水平方向呈30°，來自六個不同方向的線激光發(fā)生器3產(chǎn)生六束線激光，經(jīng)由掃描鏡反射到被測車燈面罩表面形成激光光環(huán)，分別位于六根支柱上的CCD相機5從不同角度獲取激光光環(huán)的影像。通過改變光學(xué)掃描鏡 4的鏡面擺掃角度14，進(jìn)而依次改變?nèi)肷渚€激光的反射角度15。當(dāng)光學(xué)掃描鏡4擺角達(dá)到指定值，觸發(fā)線激光發(fā)生器3，實現(xiàn)一個位置的激光掃描，在一次完整的激光掃描車燈面罩過程中，所有的CCD相機5曝光時間均大于掃描時間，掃描過程中CCD相機5固定不動。測量裝置中CCD相機5對車燈面罩的視場覆蓋13如圖2所示，激光掃描線對車燈面罩的視場覆蓋15如圖3所示。利用圖像處理程序提取激光光環(huán)的中心曲線，結(jié)合CCD相機5的標(biāo)定模板，依據(jù)三角測量法，重建車燈面罩表面幾何信息，計算得出測量點的三維坐標(biāo)。

本發(fā)明中所采用的光學(xué)掃描4結(jié)構(gòu)如圖4所示。它主要由傳動軸7、擺動構(gòu)件8、反射鏡9、步進(jìn)電機10和基座11組成。步進(jìn)電機10通過傳動軸7將運動傳遞到擺動構(gòu)件8，反射鏡9固定在擺動構(gòu)件8上，反射鏡9隨擺動構(gòu)件8轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動。通過脈沖控制步進(jìn)電機 10轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)傳動軸7轉(zhuǎn)動角度，即改變擺動構(gòu)件8的擺角大小，從而控制擺動構(gòu)件8的偏轉(zhuǎn)角度，即反射鏡9的偏轉(zhuǎn)角度。

結(jié)合圖5，本發(fā)明所提供的車燈面罩測量裝置由計算機12啟動控制單元13并指導(dǎo)其完成各項控制工作，控制單元13控制步進(jìn)電機10轉(zhuǎn)動的角度，通過傳動環(huán)節(jié)實現(xiàn)光學(xué)掃描鏡4擺掃到指定角度時觸發(fā)線激光發(fā)生器3，以實現(xiàn)一個位置的激光掃描。激光掃描線光信號經(jīng)由CCD相機5傳送至圖像采集卡，圖像采集卡將形成圖像返回至計算機12。

本發(fā)明采用光學(xué)三角測量法，利用邊緣檢測技術(shù)提取激光中心線，結(jié)合CCD相機5 的標(biāo)定模板重構(gòu)車燈面罩表面輪廓，通過計算獲得車燈面罩測量點坐標(biāo)。通過對車燈面罩激光測量，快速生成車燈面罩表面的坐標(biāo)數(shù)據(jù)，克服了接觸式測量方法存在的數(shù)據(jù)采集點有限、標(biāo)定過程繁瑣等缺點，本發(fā)明提供的測量裝置操作簡便、測量時間短、精度高，可滿足各種類型車燈面罩尺寸檢測要求。