一種基于線激光三維測(cè)量的零部件質(zhì)量檢驗(yàn)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型屬于三維光學(xué)測(cè)量及零部件質(zhì)量檢測(cè)領(lǐng)域，具體涉及一種基于線激光 三維測(cè)量的零部件質(zhì)量檢驗(yàn)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著機(jī)械制造業(yè)的快速發(fā)展，許多制造業(yè)對(duì)其所加工零部件的質(zhì)量控制提出了越 來越高的要求。但是，目前大多數(shù)企業(yè)由于技術(shù)、成本等問題在零部件質(zhì)量檢測(cè)方面做得不 夠好。在零部件檢驗(yàn)時(shí)，一種是使用感覺檢驗(yàn)的方法，即檢驗(yàn)人員只憑借視、聽、觸覺等直觀 感覺而基本不用檢驗(yàn)設(shè)備來檢驗(yàn)零件技術(shù)狀況的方法。這種方法簡(jiǎn)便、費(fèi)用低，但此法不能 進(jìn)行定量檢驗(yàn)，不能用于檢驗(yàn)精度要求較高的零件，并且要求檢驗(yàn)人員具有豐富的經(jīng)驗(yàn)。另 一種是儀器、工具檢驗(yàn)法，即使用一些量具、機(jī)械儀器等對(duì)零件進(jìn)行檢驗(yàn)的方法?？傊?，質(zhì)量 檢測(cè)通常由工人師傅根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選用合適的量具、確定合理的測(cè)量方法進(jìn)行測(cè)量檢測(cè)，這樣 不僅測(cè)量速度慢、測(cè)量精度也無法保證。另外，對(duì)于一大批零部件，不可能全部測(cè)量，只能 隨機(jī)抽取部分零部件進(jìn)行測(cè)量，然后以抽取樣本中零部件的質(zhì)量情況來估計(jì)總體的質(zhì)量情 況，質(zhì)量檢測(cè)效果較差?？偨Y(jié)現(xiàn)有對(duì)汽車零部件進(jìn)行檢測(cè)的方法，存在以下不足：1)零部件 質(zhì)量檢驗(yàn)需要人為的干預(yù)，自動(dòng)化程度不高，效率較低。2)依靠工人師傅用量具及經(jīng)驗(yàn)檢 測(cè)，不確定因素較大，檢驗(yàn)精度較低。3)抗干擾性較弱、測(cè)量不穩(wěn)定。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003] 本實(shí)用新型的目的在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中的問題，提供一種基于線激光三維測(cè) 量的零部件質(zhì)量檢驗(yàn)裝置，在汽車零部件質(zhì)量檢測(cè)過程中，能夠在確保檢測(cè)精度及效率的 前提下，不需要人為的干預(yù)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、流水線生產(chǎn)，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。
[0004] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案為：
[0005] 包括安裝在導(dǎo)軌上能夠沿導(dǎo)軌勻速滑動(dòng)的移動(dòng)平臺(tái)，移動(dòng)平臺(tái)上固定待測(cè)零部 件，所述的導(dǎo)軌上方通過支架安裝有攝像機(jī)以及若干個(gè)用于向待測(cè)零部件投射等間距線性 條紋的激光發(fā)射器；所述的攝像機(jī)采集激光發(fā)射器投影到待測(cè)零部件表面并經(jīng)表面調(diào)制后 變形的圖像，攝像機(jī)將采集到的圖像數(shù)據(jù)傳輸至計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析處理。
[0006] 所述的激光發(fā)射器采用六個(gè)沿直線等間距布置的激光發(fā)射器。
[0007] 攝像機(jī)與激光發(fā)射器的光心連線與未放置待測(cè)零部件的移動(dòng)平臺(tái)上表面平行。
[0008] 通過置于移動(dòng)平臺(tái)中央的標(biāo)定板調(diào)節(jié)激光發(fā)射器和攝像機(jī)，使光線完整投射到標(biāo) 定板并確保攝像機(jī)能拍攝到完整光線。
[0009] 所述的標(biāo)定板采用500mmX 500mm的黑白格子板，每個(gè)黑白格子的尺寸為 10_X 10_，黑白格子板的一個(gè)頂角上設(shè)有用于標(biāo)定的原點(diǎn)作為方位點(diǎn)。
[0010] 所述的攝像機(jī)為(XD相機(jī)。
[0011] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有的有益效果如下：
[0012] 1)本實(shí)用新型針對(duì)零部件生產(chǎn)線設(shè)計(jì)，能夠?qū)崿F(xiàn)零部件生產(chǎn)過程中自動(dòng)地進(jìn)行質(zhì) 量檢測(cè)，并能迅速將合格的零件篩選出來，提高了零部件的檢測(cè)效率；
[0013] 2)本實(shí)用新型激光發(fā)射器和攝像機(jī)固定不動(dòng)，待測(cè)零部件隨移動(dòng)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)，只需 標(biāo)定一個(gè)光平面，標(biāo)定較簡(jiǎn)單，數(shù)據(jù)冗余少，工作效率較高；
[0014] 3)本實(shí)用新型使用激光發(fā)射器投射光線，攝像機(jī)采集圖像，質(zhì)量檢驗(yàn)精度高；
[0015] 4)本實(shí)用新型在測(cè)量過程中不需保持測(cè)頭與待測(cè)零部件相對(duì)靜止，對(duì)振動(dòng)不敏 感，抗干擾性和穩(wěn)定性較好。
【附圖說明】
[0016] 圖1本實(shí)用新型零部件質(zhì)量檢驗(yàn)平臺(tái)結(jié)構(gòu)圖；
[0017] 圖2本實(shí)用新型激光三維快速測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018] 圖3本實(shí)用新型攝像機(jī)采集到的經(jīng)物體表面調(diào)制變形的線形圖；
[0019] 圖4本實(shí)用新型三角測(cè)量的原理圖；
[0020] 圖5本實(shí)用新型黑白格子標(biāo)定版不意圖；
[0021] 圖6本實(shí)用新型測(cè)量方法的工作流程圖；
[0022] 附圖中：1-導(dǎo)軌；2_移動(dòng)平臺(tái)；3_支架；4_攝像機(jī)；5_激光發(fā)射器；6_標(biāo)定板。
【具體實(shí)施方式】
[0023] 下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0024] 參見圖1，本實(shí)用新型基于線激光三維測(cè)量的零部件質(zhì)量檢驗(yàn)裝置，包括激光發(fā)射 器5、攝像機(jī)4、導(dǎo)軌1、移動(dòng)平臺(tái)2、支架3、標(biāo)定板6以及計(jì)算機(jī)；
[0025] 激光發(fā)射器5,采用六個(gè)直線布置的激光發(fā)射器5,相鄰兩個(gè)間距為H，用于向待測(cè) 零部件投射六條等間距H的線性條紋；攝像機(jī)4即高速CCD相機(jī)，與六個(gè)激光發(fā)射器5共線 布置，用于采集激光發(fā)射器5投影到待測(cè)汽車零部件表面，并經(jīng)表面調(diào)制后變形的圖像；計(jì) 算機(jī)圖像信號(hào)輸入端與CCD相機(jī)的圖像信號(hào)輸出端相連接，用于分析處理攝像機(jī)獲取的圖 形信息；導(dǎo)軌1，用于安裝移動(dòng)平臺(tái)2,通過控制導(dǎo)軌上的移動(dòng)平臺(tái)2以特定的速度勻速移 動(dòng)，便于線激光對(duì)待測(cè)零部件進(jìn)行掃描；移動(dòng)平臺(tái)2,用于放置待測(cè)零部件，由計(jì)算機(jī)控制 其移動(dòng)速度；支架3,用于安裝激光發(fā)射器5和攝像機(jī)4,并且可以調(diào)節(jié)激光發(fā)射器5和攝像 機(jī)4的高度；標(biāo)定板6,用于標(biāo)定測(cè)量系統(tǒng)中攝像機(jī)4和光源的參數(shù)。
[0026] 本實(shí)用新型基于線激光三維測(cè)量的零部件質(zhì)量檢驗(yàn)裝置工作原理為：
[0027] 本實(shí)用新型中將激光發(fā)射器5發(fā)出的線性條紋投射到待測(cè)零部件表面，在表面形 成由待測(cè)零部件表面形狀所調(diào)制三維光條圖像，然后通過控制載有待測(cè)零部件的移動(dòng)平臺(tái) 3以設(shè)定速度勻速運(yùn)動(dòng)，對(duì)待測(cè)零部件表面進(jìn)行線性掃描，利用CCD相機(jī)連續(xù)采集待測(cè)零部 件上的圖像信息，并將其傳給計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析處理，獲得世界坐標(biāo)系下待測(cè)零部件的三維 點(diǎn)云數(shù)據(jù)。將三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)利用非均勻有理B樣條構(gòu)造出光滑的曲面，將所測(cè)得的三維點(diǎn) 云數(shù)據(jù)與初始設(shè)計(jì)的三維圖形在同一坐標(biāo)系下進(jìn)行對(duì)比分析，判斷最大誤差是否在最大允 許誤差范圍內(nèi)，若在其設(shè)置的允許范圍內(nèi)，則通過篩選機(jī)構(gòu)將合格的零部件篩選出來。
[0028] 參見圖6,本實(shí)用新型基于線激光三維測(cè)量的零部件質(zhì)量檢測(cè)方法，具體實(shí)施步驟 如下：
[0029] (1)采用500mm*500mm的黑白格子板對(duì)測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)定，如圖5所示，其中黑白 格子尺寸為l〇mm*l〇mm，調(diào)整標(biāo)定板6的位置使六只激光發(fā)射器5發(fā)出的光線能投射到標(biāo)定 板6上，并且調(diào)節(jié)攝像機(jī)4在不同的位置拍攝標(biāo)定板6,拍攝時(shí)保證激光線投射在標(biāo)定板6 中心區(qū)域。然后，通過標(biāo)定板6上尺寸為的黑白格子和攝像機(jī)4采集到的圖片 確定世界坐標(biāo)系下X、Y方向上10mm對(duì)應(yīng)采集到圖像上相應(yīng)方向坐標(biāo)上N xl、Nyl像素，最終 六只激光發(fā)射器5投射到標(biāo)定板6上的線性條紋確定X、Y方向從像素坐標(biāo)系到世界坐標(biāo)系 的轉(zhuǎn)換系數(shù)K xi、Kyi, i = 1、2、3、4、5、6 ;從像素坐標(biāo)系到世界坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換系數(shù)Kxi、Kyi, i = 1、 2、 3、4、5、6,通過以下3個(gè)計(jì)算公式獲得：
[0030] [xcyczc]T=T+R[xyz]T (1)
[0031]
[0032]
[0033] 其中：（x，y，z)為世界坐標(biāo)糸中坐標(biāo)，（x。，y。，z。）為攝像機(jī)坐標(biāo)系中坐標(biāo)，旋轉(zhuǎn)矩 陣為R，平移矩陣為T，圖像坐標(biāo)系對(duì)應(yīng)點(diǎn)的坐標(biāo)為（$，》>，攝像機(jī)焦距為