一种无需精确定位的长度比较差值测量方法与流程

本发明属于非接触式测量领域，具体涉及一种基于激光传感器的无需精确定位的长度比较差值测量方法。

背景技术：

目前非接触式测量工件的几何尺寸有多种方法，如光幕测量法、多点测量法、视觉测量法等。

光幕测量法：从测量工件一端发射一束光，照射工件，从测量工件另外一端接收光，由此测得工件尺寸。此方法快速准确，工件不需要进行准确定位，只要工件在测量范围内即可。受测量光源的宽度限制，该方法检测零件的尺寸受限；受测量方法的限制，该方法无法测量复杂零件的几何尺寸，也无法测量零件的形位公差，价格较高。

激光多点测量法：采用多个激光测头同时测量工件，利用各个测头之间的差值来计算获取工件的几何尺寸，例如高度、厚度、长度等。该方法测量复杂零件的形位公差的过程较繁琐，需要专门人员进行测量，效率较低，价格较高。

视觉测量法：采用数字相机、镜头、光源、处理软件等构成的测量系统，完成对测量工件的尺寸测量，该方法的测量精度受镜头规格、分辨率、焦距、景深、光源、机构等变化影响，安装调试较麻烦，对较大工件的尺寸的测量精度不高，该测量设备价格较高。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种无需精确定位的长度比较差值测量方法，具有测量简单、快速、抗干扰强、精度高且实现装置简单等优点，特别适合生产流水线上工件几何尺寸在线测量。

本发明采用的技术方案是：一种无需精确定位的长度比较差值测量方法，其特征在于首先确定一个长度为l0即lab的标准工件，使测量基准面与被测量基准面垂直，让激光传感器测量到a点，获得基准数据a点(lma,xa)，标准工件旋转180°，让激光传感器测量到b点(lmb,xb)，利用以上方法建立长度为l0的标准工件与a点(lma,xa)，b点(lmb,xb)的关系；然后，利用上述测量方法测得某个未知长度工件选定的两点a1、b1的数据，即测得a1点(lma1,xa1)，b1点(lmb1,xb1)数据；再通过下式计算出该工件的长度：实际工件长度la1b1＝(xa1-xa)+(lma1-lma)+(xb1-xb)+(lmb1-lmb)+lab。

本发明的有益效果在于：

1)该方法突破测量工件先精确定位，再测量的传统测量思路，只要测量工件进入指定的某一区域内且测量基准面与被测量基准面垂直，无需精确定位，就能快速、准确测量出工件长度等尺寸，非常适合产品自动生产线上的在线测量。

2)利用比较差值计算，降低测量条件，提高测量精度，提高测量速度。

3)测量系统利用工件移动来调整检测范围，使测量系统的测量范围不受传感器检测范围的限制，大大降低测量系统成本。

4)利用单个激光传感器精确测量出任意形状的工件上的任意两点间的距离，测量方法简单可行。

附图说明

图1为本发明标准工件的立体结构示意图。

图2为标准工件的a点测量示意图。

图3为标准工件的b点测量示意图。

图4是待测工件的a1点测量示意图。

图5是待测工件的b1点测量示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作进一步描述：

一、标准工件长度定义

如图1所示，依据平面上平行基准面的任意两点的距离就是该平面长度的原理。

1.确定一个长度为l0的标准工件。

2.按要求选择a、b两点，两点间的长度为l0。

3.移动标准工件如图2，首先使测量基准面与被测量基准面垂直，让激光传感器测量到a点，获得一个测量读数lma。以测量台的原点为坐标原点获取a点时x轴的坐标值xa，即a点(lma,xa)。

4.移动标准工件转动180°如图3，让激光传感器测量到b点，获得一个测量读数lmb，同时获取当激光传感器测量到b点时x轴的坐标值xb，即b点(lmb,xb)。

5.利用以上方法测量且当两点的数据分别为a点(lma,xa)，b点(lmb,xb)时，两点间的长度就为l0，即建立长度为l0的标准工件与a点(lma,xa)，b点(lmb,xb)的关系。

二、实际工件长度测量与计算方法

1.实际工件数据测量

利用上述测量方法测量实际工件上两点a1、b1，获得a1，b1两点间的相关数据：a1点(lma1,xa1)；b1点(lmb1,xb1)。

1)移动实际工件如图4，使测量基准面与被测量基准面垂直，让激光传感器测量到a1点，获得一个测量读数lma1。以测量台的原点为坐标原点获取a1点时x轴的坐标值xa1，即a点(lma1,xa1)。

2)实际工件转动180°如图5，移动实际工件，让激光传感器测量到b1点，获得一个测量读数lmb1，同时获取当激光传感器测量到b1点时x轴的坐标值xb1，即b点(lmb1,xb1)。

2.实际工件长度计算

首先，根据标准工件长度l0定义，获得基准数据a点(lma,xa)；b点(lmb,xb)；然后，测得某个未知长度工件选定两点a1、b1的数据，即测得a1点(lma1,xa1)，b1点(lmb1,xb1)数据；再通过式(1)计算出该工件的长度。

实际工件长度la1b1＝(xa1-xa)+(lma1-lma)+(xb1-xb)+(lmb1-lmb)+lab(1)

本发明采用无需精确定位比较差值测量法，利用一个定点激光传感器，通过被测工件旋转180度，测量一条线段上的两个端点a1、b1的值来确定工件长度la1b1，突破了测量工件先精确定位，再测量的传统测量思路，只要测量工件进入指定的某一区域内，无需精确定位，只要保证测量基准面与被测量基准面垂直，就能快速、准确测量出工件长度等尺寸。通过比较差值测量，降低测量条件，提高测量精度。

本发明针对目前自动生产线在线检测设备普遍存在价格高、测量速度慢等弊端，简化了测量方法，降低了成本，提高了测量速度和精度。本发明在产品自动生产线在线检测、离线检测均有广阔的应用前景。该技术已在陶瓷品、金属制品等自动生产线上成功应用。

利用工件移动方式对选定点进行测量，使测量不受传感器本身测量范围影响，使用测量范围较小的传感器也可方便测量尺寸较大的工件，大大降低了测量设备对传感器的依赖程度，降低检测设备成本。

以上列举的仅是本发明的具体实施例子，本发明不限于以上实施例子，还可以有许多类似结构变化设计。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

技术特征：

技术总结
本发明涉及一种基于激光传感器的无需精确定位的长度比较差值测量方法,其特征在于首先确定一个长度为L0即Lab的标准工件，使测量基准面与被测量基准面垂直，让激光传感器测量到a点，获得基准数据a点(Lma,Xa)，标准工件旋转180°，让激光传感器测量到b点(Lmb,Xb)，利用以上方法建立长度为L0的标准工件与a点(Lma,Xa)，b点(Lmb,Xb)的关系；然后，利用上述测量方法测得某个未知长度工件选定的两点a1、b1的数据，即测得a1点(Lma1,Xa1)，b1点(Lmb1,Xb1)数据；再通过下式计算出该工件的长度：实际工件长度La1b1＝(Xa1‑Xa)+(Lma1‑Lma)+(Xb1‑Xb)+(Lmb1‑Lmb)+Lab。本发明利用比较差值计算，降低测量条件，提高测量精度，提高测量速度。

技术研发人员：黄文广;张耀
受保护的技术使用者：浙江机电职业技术学院
技术研发日：2017.05.11
技术公布日：2017.11.10