一种产品的内部尺寸测量方法及测量装置与流程

1.本发明涉及尺寸测量领域，具体涉及一种产品的内部尺寸测量方法及测量装置。


背景技术：

2.产品的内部尺寸精度影响着产品的装配精度、密封性能等，特别是对于手机、笔记本电脑等3c产品来说，其内部尺寸的精度尤为重要，因此需要保证对其内部尺寸的测量精度。目前对笔记本电脑的内部尺寸进行测量时发现，由于笔记本电脑的四周具有向外凸起的边缘，其内部容易产生遮挡，受产品颜色和特征（r角、圆弧、遮挡）的影响，使得成像位置不一定为管控位置，内部尺寸测量的准确性低。


技术实现要素：

3.本发明针对产品内部尺寸测量过程中，内部产生的遮挡容易影响测量的准确性这一技术问题，一方面提供了一种产品的内部尺寸测量方法，另一方面还提供了一种产品的内部尺寸测量装置，其具体技术方案如下。
4.一方面，本发明所提供的一种产品的内部尺寸测量方法，该产品包括相对布置的第一边缘与第二边缘，该获取方法包括如下步骤：对应第一边缘设置第一基准块，对应第二边缘设置第二基准块，所述第一基准块包括第一基准面，所述第二基准块包括第二基准面，第一基准面到第二基准面的距离为d；利用倾斜的3d轮廓仪扫描第一边缘与第二边缘，同步扫描第一基准面与第二基准面；获取3d轮廓仪扫描第一边缘时的第一特征点p1；获取3d轮廓仪扫描第二边缘时的第二特征点p3；获取第一特征点p1到第一基准面的距离a，获取第二特征点p3到第二基准面的距离b；根据距离a、b、d获取第一边缘到第二边缘的距离c。
5.进一步的，所述获取第一特征点p1到第一基准面的距离a包括：获取3d轮廓仪的数值中心点o；获取数值中心点o到第一基准面的距离s1；获取数值中心点o到第一辅助面的距离s2，其中第一辅助面与第一基准面平行且经过第一特征点p1；获取距离a。
6.进一步的，所述获取数值中心点o到第一基准面的距离s1以及获取数值中心点o到第一辅助面的距离s2包括：获取当前3d轮廓仪的倾斜角度θ，其中θ为3d轮廓仪的激光与第一基准块的第三基准面所形成的夹角；获取3d轮廓仪扫描的第一特征点p1的坐标值p1（x1，h1），获取同一时刻扫描第一基
准面时的任意点p2，及点p2的坐标值p2（x2，h2）；获取数值中心点o到第一基准面的距离s1，s1=h1*cosθ+x1*sinθ；获取数值中心点o到第一辅助面的距离s2，s2=h2*cosθ+x2*sinθ。
7.进一步的，所述获取当前3d轮廓仪的倾斜角度θ包括：获取当前3d轮廓仪投影至第三基准面的任意两点的坐标值，利用反正切函数获取倾斜角度θ。
8.进一步的，所述获取距离a包括：当数值中心点o位于第一特征点p1与任意点p2之间时，a=|s1|+|s2|；当数值中心点o位于第一特征点p1与任意点p2两侧时，a=|| s1|
‑
| s2||。
9.进一步的，所述获取第二特征点p3到第二基准面的距离b与所述获取第一特征点p1到第一基准面的距离a的方法原理相同。
10.进一步的，所述第一特征点p1或第二特征点p3，位于产品的易变形区域。
11.进一步的，所述第一特征点p1、第二特征点p3分别位于产品的r角上；第一特征点p1的提取过程包括：在3d轮廓仪扫描第一边缘得到的第一r角轮廓上的第一边获取任意两点b1、b2，并限定出第一直线，在第二边获取任意两点a1、a2，并限定出第二直线；取第一直线与第二直线的交角α的一半向第一r角轮廓做延长线，得到的交点r
‑
m1即为第一特征点p1；第二特征点p3的提取过程包括：在3d轮廓仪扫描第二边缘得到的第二r角轮廓上的第三边获取任意两点c1、c2，并限定出第三直线，在第四边获取任意两点d1、d2，并限定出第四直线；取第一直线与第二直线的交角β的一半向第二r角轮廓做延长线，得到的交点r
‑
m2即为第二特征点p3。
12.进一步的，所述第一特征点p1、第二特征点p3分别位于产品的r角上；第一特征点p1的提取过程包括：在3d轮廓仪扫描第一边缘得到的第一r角轮廓上的第一边获取任意两点e1、e2，并限定出第五直线；建立与第五直线平行的第一辅助线，第五直线与第一辅助线的间距为l1；第一辅助线与第一r角轮廓的交点r
‑
m3即为第一特征点p1；第二特征点p3的提取过程包括：在3d轮廓仪扫描第二边缘得到的第二r角轮廓上的第三边获取任意两点f1、f2，并限定出第六直线；建立与第六直线平行的第二辅助线，第六直线与第二辅助线的间距为l1；第二辅助线与第二r角轮廓的交点r
‑
m4即为第一特征点p3。
13.另一方面，本发明还提供了一种产品的内部尺寸测量装置，包括测量部和计算部；所述测量部包括：测量基台，放置被测产品，所述被测产品包括相对布置的第一边缘与第二边缘；第一基准块，放置于测量基台上且对应第一边缘，包括第一基准面；第二基准块，放置于测量基台上且对应第二边缘，包括第二基准面；
3d轮廓仪，可倾斜一定角度同时对产品、基准块进行扫描；所述计算部包括：获取模块，获取3d轮廓仪扫描第一边缘时的第一特征点p1、以及3d轮廓仪扫描第二边缘时的第二特征点p3；第一计算模块，获取第一特征点p1到第一基准面的距离a、以及第二特征点p3到第二基准面的距离b；第二计算模块，根据距离a、距离b以及第一基准面到第二基准面的距离d获取第一边缘到第二边缘的距离c。
14.有益效果：本发明所提供的测量方法，通过建立基准块，并利用倾斜的3d轮廓仪扫描产品及基准块；通过在第一边缘、第二边缘、第一基准块、第二基准块上取特征点，利用三角函数即可计算出两特征点之间的距离，从而获取产品的内部尺寸，避免了产品内部的遮挡，保证所测量的尺寸即为管控位置的尺寸，提高了对产品内部尺寸的管控精度。
附图说明
15.图1为测量方法的流程示意图；图2为被测产品与基准块的布置示意图；图3为选取特征点的示意图之一；图4为3d轮廓仪扫描第一边缘及第一基准块的示意图；图5为3d轮廓仪扫描第二边缘及第二基准块的示意图；图6为提取r角部分特征点的示意图之一；图7为提取r角部分特征点的示意图之二；图8为测量部的示意图；图9为3d轮廓仪倾斜的示意图。
16.附图标记：1、测量基台；2、x轴移动机构；3、y轴移动机构；4、z轴移动机构；5、角度倾斜机构；6、角度偏转机构 ；10、3d轮廓仪；11、第一边缘；12、第二边缘；13、第三边缘；14、第四边缘；21、第一基准块；22、第二基准块；23、第三基准块；24、第四基准块；111、第一基准面；112、第三基准面；121、第二基准面；122、第四基准面。
具体实施方式
17.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
18.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
19.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可
以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
20.实施例1本实施例提供了一种产品的内部尺寸测量方法，该产品可以是笔记本电脑、手机等电子产品，也可以是模具、型材等工件，该方法适用于由于自身结构限制而导致难以对管控位置进行测量的产品。
21.在本实施例中所测量的对象为笔记本电脑，该笔记本电脑的四周由第一边缘11、第三边缘13、第二边缘12和第四边缘14依次围绕而成，所测量的内部尺寸即为第一边缘11与第二边缘12、以及第三边缘13与第四边缘14之间的尺寸。
22.具体来说测量第一边缘11与第二边缘12的内部尺寸包括如下步骤：对应第一边缘11设置第一基准块21，对应第二边缘12设置第二基准块22，第一基准块21与第二基准块22需要保证其平面度为5
‑
10um，所述第一基准块21包括第一基准面111和第三基准面112；所述第二基准块22包括第二基准面121和第四基准面122；参照图2所示，所述第一基准面111为第一基准块21的右侧面，所述第二基准面121为第二基准块22的左侧面，所述第三基准面112为第一基准块21的顶面，所述第四基准面122为第二基准块22的顶面。布置第一基准块21和第二基准块22时能够直接获取第一基准块21与第二基准块22之间的间距d。
23.利用倾斜的3d轮廓仪10扫描第一边缘11和第二边缘12，同步扫描第一基准面111和第二基准面121。在扫描过程中变换3d轮廓仪10的倾斜角度，从而避免笔记本电脑的内部遮挡，保证对管控位置的准确测量。
24.扫描完成后根据管控位置或者易变形点选取第一特征点p1和第二特征点p3；参照图3所示，所述第一特征点p1位于第一边缘11上，所述第二特征点p3位于第二边缘12上。
25.然后分别获取第一特征点p1到第一基准面111的距离a，以及第二特征点p3到第二基准面121的距离b。
26.最后根据距离a、b、d计算第一边缘11到第二边缘12的距离c，具体来说距离c的计算需要根据基准块的布置位置确定，若基准块布置于第一边缘11与第二边缘12之间，则距离c=a+b+d；若基准块布置于第一边缘11、第二边缘12外侧，则距离c=d
‑
a
‑
b。在本实施例中，基准块分别布置于第一边缘11、第二边缘12外侧。
27.具体来说，获取第一特征点p1到第一基准面111的距离a包括：参照图4所示，先获取3d轮廓仪10的数值中心点o，该数值中心点o为3d轮廓仪10的固有参数，该数值中心点即为3d轮廓仪10坐标轴的原点。
28.获取数值中心点o到第一基准面111的距离s1，获取数值中心点o到第一辅助面的距离s2，其中第一辅助面与第一基准面111平行且经过第一特征点p1。
29.具体来说，获取数值中心点o到第一基准面111的距离s1包括：获取当前3d轮廓仪10的倾斜角度θ，其中θ为3d轮廓仪10的激光与第一基准块21的第三基准面112所形成的夹角；该倾斜角度θ的获取过程包括获取当前3d轮廓仪10投影至第三基准面112的任意两点的坐标值p
a
（x
a
，h
a
）、p
b
（x
b
，h
b
），利用反正切函数获取倾斜角度θ，即
θ=arctan（(x
a
‑
x
b
）
÷
(h
a
ꢀ–
h
b
))。
30.获取3d轮廓仪10扫描的第一特征点p1的坐标值p1（x1，h1），并获取同一时刻扫描第一基准面111时的任意点p2，及点p2的坐标值p2（x2，h2）。
31.参照图4所示，该距离s1即可表示为s1=l1+l2，因此获得数值中心点o到第一基准面111的距离s1，s1=h1*cosθ+x1*sinθ；同理可获得数值中心点o到第一辅助面的距离s2，s2=h2*cosθ+x2*sinθ。
32.根据距离s1以及距离s2获取获取第一特征点p1到第一基准面111的距离a。
33.具体来说，距离a的获取分为两种情况：第一种情况是，当数值中心点o位于第一特征点p1与任意点p2之间时，存在以下关系：s1*s2<=0，此时，a=|s1|+|s2|；第二种情况是，当数值中心点o位于第一特征点p1与任意点p2两侧时，存在以下关系：s1*s2>0，此时a=|| s1|
‑
| s2||。
34.在本实施例中，获取第二特征点p3到第二基准面121的距离b与所述获取第一特征点p1到第一基准面111的距离a的方法原理相同。
35.具体来说，所述获取第二特征点p3到第二基准面121的距离b包括：先获取3d轮廓仪10的数值中心点o，该数值中心点o为3d轮廓仪10的固有参数，该数值中心点即为3d轮廓仪10坐标轴的原点。
36.获取数值中心点o到第二基准面121的距离s3，获取数值中心点o到第二辅助面的距离s4，其中第二辅助面与第二基准面121平行且经过第二特征点p3。
37.具体来说，获取数值中心点o到第二基准面121的距离s3包括：获取当前3d轮廓仪10的倾斜角度θ，其中θ为3d轮廓仪10的激光与第二基准块22的第四基准面122所形成的夹角；该倾斜角度θ的获取过程包括获取当前3d轮廓仪10投影至第四基准面122的任意两点的坐标值p
c
（x
c
，h
c
）、p
d
（x
d
，h
d
），利用反正切函数获取倾斜角度θ，即θ=arctan（(x
c
‑
x
d
）
÷
(h
c
ꢀ–
h
d
))。
38.获取3d轮廓仪10扫描的第二特征点p3的坐标值p3（x3，h3），并获取同一时刻扫描第一基准面111时的任意点p4，及点p4的坐标值p4（x4，h4）。
39.参照图5所示，该距离s3即可表示为s3=l3+l4，因此获得数据中心点o到第二基准面121的距离s3，s3=h3*cosθ+x3*sinθ；同理可获得数据中心点o到第一辅助面的距离s4，s4=h4*cosθ+x4*sinθ。
40.根据距离s3以及距离s4获取获取第二特征点p3到第一基准面111的距离b。
41.具体来说，距离b的获取分为两种情况：第一种情况是，当数值中心点o位于第二特征点p3与任意点p4之间时，存在以下关系：s3*s4<=0，此时，b=|s3|+|s4|；第二种情况是，当数值中心点o位于第二特征点p3与任意点p4两侧时，存在以下关系：s3*s4>0，此时b=|| s3|
‑
| s4||。
42.在本实施例中可以根据管控位置的要求对第一特征点p1以及第二特征点p3进行设定，这些特征点可以是笔记本电脑的易变形区域，也可以是笔记本电脑的其它特定区域。特别是对于笔记本电脑的r角部分，本实施例还提供了两种提取r角部分特征点的方法，需要说明的是r角部分指的是笔记本电脑边缘顶部与侧面所形成的倒角部分，参照图3所示。
43.本实施例所提供的第一种提取r角部分特征点的方法包括：参照图6所示，在3d轮廓仪10扫描第一边缘11得到的第一r角轮廓上的第一边获取任意两点b1、b2，并限定出第一直线，在第二边获取任意两点a1、a2，并限定出第二直线；取第一直线与第二直线的交角α的一半向第一r角轮廓做延长线，得到的交点r
‑
m1即为第一特征点p1；在3d轮廓仪10扫描第二边缘12得到的第二r角轮廓上的第三边获取任意两点c1、c2，并限定出第三直线，在第四边获取任意两点d1、d2，并限定出第四直线；取第一直线与第二直线的交角β的一半向第二r角轮廓做延长线，得到的交点r
‑
m2即为第二特征点p3。
44.本实施例所提供的第二种提取r角部分特征点的方法包括：在3d轮廓仪10扫描第一边缘11得到的第一r角轮廓上的第一边获取任意两点e1、e2，并限定出第五直线；建立与第五直线平行的第一辅助线，第五直线与第一辅助线的间距为l1；第一辅助线与第一r角轮廓的交点r
‑
m3即为第一特征点p1；在3d轮廓仪10扫描第二边缘12得到的第二r角轮廓上的第三边获取任意两点f1、f2，并限定出第六直线；建立与第六直线平行的第二辅助线，第六直线与第二辅助线的间距为l1；第二辅助线与第二r角轮廓的交点r
‑
m4即为第二特征点p3。
45.本实施例通过在r角部分采用上述任一种方式提取特征点，使得所测量的内部尺寸更能够反馈产品r角部分的精度，并且通过本实施例所提供的测量方法测量r角部分的内部尺寸，所测量的内部尺寸精度更高，更加有利于对笔记本电脑r角部分精度的管控，保证笔记本电脑装配精度、密封性能等。
46.需要说明的是，获取第三边缘13至第四边缘14的内部尺寸时，对应第三边缘13布置第三基准块23，对应第四边缘14布置第四基准块24，其获取内部尺寸的方法与获取第一边缘11至第二边缘12的内部尺寸的方法原理相同，在本实施例中就不在进行过多的赘述。
47.实施例2本实施例提供了一种实际测量笔记本电脑内部尺寸的具体实施案例。
48.3d轮廓仪10在扫描第一特征点p1时的倾斜角度θ1=34.783
°
；所提取的第一特征点p1=(
‑
5.732,
‑
7.661)，任意点p3=(6.453,
‑
3.296)；3d轮廓仪10在扫描第二特征点p2时的倾斜角度θ2=132.117
°
；所提取的第二特征点p3=(
‑
4.562,
‑
2.271)，任意点p4=(7.851,
‑
1.45)；第一基准面111到第二基准面121的距离d=90mm。
49.通过计算得到第一特征点p1到第一基准面111的距离，具体包括：s1=
‑
5.732*sin(34.783
°
)+(
‑
7.661)*cos(34.783
°
)=
‑
9.56205s2=6.453*sin(34.783
°
)+(
‑
3.296)*cos(34.783
°
)=0.974176由于s1*s2<0a=|s1|+|s2|=10.53623。
50.通过计算得到第二特征点p3到第二基准面121的距离，具体包括：s3=
‑
4.562*sin(132.117
°
)+(
‑
2.271)*cos(132.117
°
)=
‑
1.86095
s4=7.851*sin(132.117
°
)+(
ꢀ‑
1.45)*cos(132.117
°
)=6.796128由于s3*s4<0b=|s1|+|s2|=8.657076。
51.因此内部尺寸c=d
‑
a
‑
b=90
‑
10.53623
‑
8.657076=70.80669mm。
52.实施例3本实施例提供了一种产品的内部尺寸测量装置，包括测量部和计算部，在本实施例中具体的测量对象也为笔记本电脑。
53.具体来说，参照图8所示，所述测量部包括测量基台1、第一基准块21、第二基准块22和3d轮廓仪10，该测量基台1用于放置被测量的笔记本电脑（图中未示出笔记本电脑，可参照图2所示），该笔记本电脑包括第一边缘11和第二边缘12。
54.第一基准块21放置于测量基台1上且对应第一边缘11，该第一基准块21包括第一基准面111；第二基准块22放置于测量基台1上且对应第二边缘12，该第二基准块22包括第二基准面121；3d轮廓仪10通过移动机构安装于机架上，具体来说移动机构包括x轴移动机构2、y轴移动机构3、z轴移动机构4以及角度倾斜机构5和角度偏转机构6，通过x轴移动机构2、y轴移动机构3以及z轴移动机构4驱动3d轮廓仪10围绕测量基台1移动进行扫描，在扫描不同边缘时利用角度偏转机构6进行角度偏转，对笔记本电脑的内部尺寸进行测量，通过角度倾斜机构5驱动3d轮廓仪10倾斜一定的角度对笔记本电脑进行扫描。
55.具体来说，所述计算部包括获取模块、第一计算模块和第二计算模块，获取模块获取3d轮廓仪10扫描第一边缘11时的第一特征点p1、以及3d轮廓仪10扫描第二边缘12时的第二特征点p3；第一计算模块与获取模块连接，通过第一计算模块获取第一特征点p1到第一基准面111的距离a、以及第二特征点p3到第二基准面121的距离b；第二计算模块与第一计算模块连接，通过第二计算模块计算第一边缘11到第二边缘12的距离c。
56.以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明的保护范围之内。