一种大尺寸产品轮廓检测设备的制作方法

1.本发明涉及表面检测装置的技术领域，具体涉及一种大尺寸产品轮廓检测设备。


背景技术：

2.随着制造业的持续发展，精密光学器件或机械零部件、终端消费类电子产品或中间产品的轮廓和关键尺寸测量的需求日趋扩大，轮廓检测技术也越来越受到重视。轮廓检测是指采用一定的技术和方法来实现目标轮廓提取的过程，是目标检测、形状分析、目标识别和目标跟踪等技术的重要基础。
3.目前轮廓检测的传统方法为接触性测量，例如能够达到实验室级别的cmm，但其通常检测速度较低，并不适合大规模高速度的生产线应用。除此之外，轮廓检测的方法还有非接触性测量，例如基于光学传感器的2.5d测量系统，具有不受干扰、高速传输以及可遥测、遥控等特点。但其测量通常易受制于量程限制，难以对大尺寸产品实现高精度的测量性能。由于现阶段的轮廓检测技术从实现途径来讲是2.5维的检测技术，从原理上来看都会存在盲区的极限，因而不能在360度范围内实现真正意义上的三维轮廓检测，使得生产线上的产品检测效率降低。


技术实现要素：

4.本发明的内容部分用于以简要的形式介绍构思，这些构思将在后面的具体实施方式部分被详细描述。本发明的内容部分并不旨在标识要求保护的技术方案的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求的保护的技术方案的范围。
5.针对现有技术中存在的问题与不足，其目的在于提供一种大尺寸产品轮廓检测设备，本发明通过非接触位移传感器和多轴运动的技术融合，利用传感和坐标数据的处理和重建，可360度全方位轮廓扫描基于玻璃、金属、塑料等多种材料的产品，可无接触、高精度和高准确度地自动检测生产线上大尺寸产品轮廓、产品相关尺寸以及产品表面的缺陷，并提供统计分析和实时反馈，以剔除变形、刮伤、错装和干涉等多种常见的缺陷，提高产品质量和生产线良率，实现持续的设计和工艺的优化。
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：包括基座以及连接于其上方的直线检测机构和旋转夹具机构，被测产品放置于所述旋转夹具机构上方；所述直线检测机构包括背板、第一直线模组和第二直线模组，所述背板支设于所述基座上方，且所述背板一侧连接所述第一直线模组，通过所述第一直线模组外侧滑动连接的第一滑板安装所述第二直线模组，所述第二直线模组外侧滑动连接第二滑板，所述第二滑板外侧通过探头转接板安装直线探头组；所述旋转夹具机构包括第三直线模组和下台板，所述第三直线模组连接于所述基座上方，并通过其外侧滑动连接的第三滑板安装转盘马达，所述转盘马达上方连接所述下台板，并于所述转盘马达与下台板中心处穿过旋转接头连接转动。
7.本发明主要包括设置在基座上方的直线检测机构和旋转夹具机构。直线检测机构中直线探头组为通过探头转接板连接于第二滑板上，即为使用第一直线模组实现直线探头
组横向的运动，使用第二直线模组实现直线探头组竖向的运动。旋转夹具机构中通过第三直线模组外侧的第三滑板连接转盘马达，由转盘马达结合旋转接头带动下台板转动，检测时被测产品放置在下台板上方。因而在旋转夹具机构与直线检测机构的配合下，通过旋转夹具机构带动被测产品旋转一定角度后暂停，利用直线检测机构完成单侧面的轮廓检测，直至被测产品的全部侧面均检测完成后停止。即可实现被测产品360度全方位的轮廓检测，以大大提高被测产品的检测效率。
8.进一步的，还包括顶部检测机构，所述顶部检测机构包括侧板、顶板和第四直线模组，所述侧板支设于所述基座上方，所述侧板顶端连接顶板，所述顶板下方通过模组安装板连接所述第四直线模组，并通过所述第四直线模组外侧滑动连接的第四滑板安装顶部探头组；顶部检测机构中第四直线模组通过模组安装板连接于顶板下方，而第四直线模组外侧滑动连接的第四滑板连接有顶部探头组，通过该顶部探头组对被测产品的顶端部分进行检测。
9.进一步的，所述下台板上端支设短竖板，所述短竖板侧方开孔用于连杆和凸轮随动器穿出连接，且所述连杆至少设为两个连接于气缸的两端，而所述连杆与凸轮随动器则分别连接于活动内板的两侧；在下台板上端的短竖板侧方开孔穿出连接连杆和凸轮随动器，连杆连接气缸的两端在短竖板侧方开孔的限制下做往复运动，带动凸轮随动器也在短竖板侧方开孔的限制下运动。检测时可将被测产品放置在活动内板上，用于实现被测产品位置的微调整作用。
10.进一步的，所述短竖板的顶端连接有上台板，所述活动内板上安装多个万向球，且所述万向球的顶端穿过所述上台板对应位置处的开孔连接活动托板；活动内板上安装多个万向球，万向球的顶端穿过上台板对应位置处的开孔与活动托板连接。由于万向球的灵活性，可使放置在其上方的被测产品能非常灵活的滑移。
11.进一步的，所述活动托板上方连接放置盘，并于所述放置盘上端设置向下凹陷的圆形结构；放置盘上端面的拐角处均设置向下凹陷的圆形结构，用于放置被测产品的底座脚。通过其特殊向下凹陷的圆形结构，能够很好的将被测产品固定在放置盘上。
12.进一步的，所述上台板与活动托板、所述活动托板与放置盘之间均加设锁扣固定，且所述上台板上端边缘处还连接有限位块；上台板与活动托板之间加设锁扣，且活动托板与放置盘之间也加设锁扣，用于辅助提升下台板转动时整个旋转夹具机构的稳定性。而上台板上端的限位块可为活动托板的微调移动起限制作用，在一定程度上降低万向球过高的灵活性，从而提高轮廓检测时的稳定性和安全性。
13.进一步的，所述背板一侧下端连接有导轨，所述导轨上通过滑动连接的直线滑块安装导轨滑板，所述导轨滑板与所述第二直线模组的下端后侧相连接；背板一侧下端连接有导轨，导轨上通过滑动连接的直线滑块安装导轨滑板，导轨滑板连接在第二直线模组的后侧下方，其作用为增强第二直线模组在运动时的稳定性。
14.进一步的，所述顶部探头组和所述直线探头组包括有工业相机、接触检测探头和激光检测探头；通过工业相机、接触检测探头和激光检测探头能够更加全面的获取被测产品的三维影像，更好的识别被测产品外观的瑕疵和缺陷。其中，工业相机具有高的图像稳定性、高传输能力和高抗干扰能力。激光检测探头是非接触式测头其测量速度快、效率高，对于软质、脆性以及易变形的材料，甚至透明覆盖物后面的表面均可测量，测头的测量范围较
大。接触检测探头可以直接接触到被测产品，具有坚固耐用的特性用于测试各种材料。
15.进一步的，所述第一滑板、第二滑板、第三滑板和第四滑板均通过拖动板连接拖链，并将所述拖链放置于拖链槽内部；第一滑板、第二滑板、第三滑板和第四滑板的侧方均通过拖动板连接拖链，再将拖链收纳放置于拖链槽内。拖链用于往复运动的场合，可起到牵引、保护以及延长设备使用寿命的作用。
16.进一步的，所述第一直线模组、第二直线模组、第三直线模组和第四直线模组侧方均设置光电传感器；光电传感器将被测量的变换转换成光信号的变化，然后借助光电元件进一步将非电信号转换成电信号。这里使用光电传感器感应直线模组中滑板运动过程中所处的位置，以便更加全面的对被测产品进行轮廓检测。
17.与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明结构稳定性与安全性较高，并能够对被测产品进行全方位的轮廓检测，使产品的检测效率得到有效提升。可360度全方位、无接触、高精度以及高速度的检测扫描，突破了2.5维度的局限，以呈现实质意义的三维的轮廓检测。其测量原理直接不繁琐，跟实际值吻合度较高。可实现传统结构光和线扫系统实现不了的功能，而且对于产品尺寸的容纳性更好，在大尺寸产品的检测应用中仍能保证微米级的精度。其主要包括基座上方的直线检测机构、旋转夹具机构和顶部检测机构，直线检测机构中通过第一直线模组实现直线探头组横向的运动，第二直线模组实现直线探头组竖向的运动，结合直线探头组完成被测产品单侧面的轮廓检测。顶部检测机构中第四直线模组通过模组安装板连接于顶板下方，第四直线模组外侧滑动连接的第四滑板连接有顶部探头组，通过该顶部探头组实现对被测产品的顶部轮廓进行检测。旋转夹具机构中通过第三直线模组外侧第三滑板连接的转盘马达带动下台板转动，由于下台板的转动则带动放置盘上的被测产品也转动，同时结合短竖板侧方开孔处伸出的连杆和凸轮随动器，能够实现被测产品位置的微调整。
附图说明
18.图1：为本发明整体的结构示意图；图2：为本发明中直线检测机构立体结构示意图；图3：为本发明中直线检测机构正视结构示意图；图4：为本发明中直线检测机构仰视结构示意图；图5：为本发明中旋转夹具机构立体结构示意图；图6：为本发明中旋转夹具机构侧剖视结构示意图；图7：为本发明中旋转夹具机构正视结构示意图；图8：为本发明中旋转夹具机构俯视结构示意图；图9：为本发明中顶部检测机构立体结构示意图；图10：为本发明中顶部检测机构侧视结构示意图；图11：为本发明中所采集被测产品轮廓的坐标数据图；图12：为本发明中所采集被测产品轮廓缺陷的相关性数据图。
19.图中标记为：1、基座；2、直线检测机构；3、旋转夹具机构；4、顶部检测机构；5、被测产品；201、背板；202、第一直线模组；203、第二直线模组；204、第一滑板；205、第二滑板；206、导轨；207、
导轨滑板；208、直线探头组；209、探头转接板；301、下台板；302、短竖板；303、上台板；304、活动托板；305、放置盘；306、锁扣；307、第三直线模组；308、第三滑板；309、转盘马达；310、旋转接头；311、凸轮随动器；312、万向球；313、气缸；314、限位块；315、连杆；316、活动内板；401、顶板；402、侧板；403、第四直线模组；404、第四滑板；405、顶部探头组；406、模组安装板。
具体实施方式
20.下面将参照附图更详细地描述本公开的实施例。虽然附图中显示了本公开的某些实施例，然而应当理解的是，本公开可以通过各种形式来实现， 而且不应该被解释为限于这里阐述的实施例。相反，提供这些实施例是为了更加透彻和完整地理解本公开。应当理解的是，本公开的附图及实施例仅用于示例性作用，并非用于限制本公开的保护范围。
21.另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关发明相关的部分。在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例
22.本实施例提供的一种大尺寸产品轮廓检测设备，参照图1所示，主要包括基座1，基座1上方设置有直线检测机构2、旋转夹具机构3和顶部检测机构4，而被测产品5则被放置于旋转夹具机构3上方。
23.参照图2至图4所示，直线检测机构2包括背板201、第一直线模组202和第二直线模组203，背板201垂直支设于基座1的上方，背板201其中一侧面的上端连接第一直线模组202，第一直线模组202外侧滑动连接第一滑板204，第一滑板204外侧连接第二直线模组203，第二直线模组203外侧也滑动连接第二滑板205，第二滑板205的上端通过探头转接板209连接直线探头组208。而背板201一侧面下端连接导轨206且位于第一直线模组202的下方，导轨206上通过滑动连接的直线滑块连接导轨滑板207，导轨滑板207与第二直线模组203的下端后侧连接，用于确保第二直线模组203在运动过程中的稳定性。直线探头组208包括有工业相机、接触检测探头和激光检测探头，能够更加全面的获取被测产品的三维影像，更好的识别被测产品外观的瑕疵和缺陷。
24.第一直线模组202配套的第一拖动板连接于第一滑板204后侧，第一拖动板连接第一拖链放置于第一拖链槽内部，而第一拖链槽则连接于背板201的顶端。第二直线模组203配套的第二拖动板连接于第二滑板205侧方，第二拖动板连接第二拖链放置于第二拖链槽内部，而第二拖链槽则连接于第一滑板204外侧。
25.参照图5至8所示，旋转夹具机构3包括第三直线模组307和下台板301，基座1上方直接连接第三直线模组307，第三直线模组307外侧滑动连接第三滑板308，第三滑板308上方通过转盘马达309连接下台板301，转盘马达309和下台板301的中心处均开孔穿过连接旋转接头310。下台板301上端两侧对称连接短竖板302，两侧短竖板302的顶端通过上台板303连接，并于短竖板302的侧方开孔用于穿过连杆315安装气缸313，而连杆315分别连接在气缸313的两端。短竖板302侧方还设有开孔用于穿过凸轮随动器311，连杆315和凸轮随动器311均连接于活动内板316两侧，即活动内板316位于下台板301与上台板303之间，活动内板316在气缸313和凸轮随动器311的带动下实现被测产品5位置的微调整。活动内板316上方
连接多个万向球312，万向球312的顶端穿过上台板303对应位置处的圆孔连接活动托板304，活动托板304上方再连接用于放置被测产品5的放置盘305。上台板303与活动托板304之间、活动托板304与放置盘305之间均通过锁扣306连接固定，且上台板303上方侧边缘连接多个限位块314用于进一步限制活动托板304移动的位置，使被测产品5在进行轮廓检测时稳定性更高。而放置盘305的四周拐角处均设置向下凹陷的圆形结构，用于卡接被测产品5的底座脚，可使被测产品5放置的更加平稳，安全性得到有效提升。
26.第三直线模组307配套的第三拖动板连接于第三滑板308侧方，第三拖动板连接第三拖链放置于第三拖链槽内部，而第三拖链槽则连接于基座1上端。
27.参照图9至10所示，顶部检测机构4包括侧板402、顶板401和第四直线模组403，基座1上端两侧边缘分别支设侧板402，两侧板402的顶端通过顶板401连接，顶板401下方通过模组安装板406连接第四直线模组403，第四直线模组403外侧滑动连接第四滑板404，第四滑板404外侧则连接顶部探头组405。第四直线模组403配套的第四拖动板连接于第四滑板404后侧，第四拖动板连接第四拖链放置于第四拖链槽内部，而第四拖链槽则连接于顶板401顶端。
28.第一直线模组202、第二直线模组203、第三直线模组307和第四直线模组403侧方均设置光电传感器，第一滑板204、第二滑板205、第三滑板308和第四滑板404上均连接有挡块，挡块结合光电传感器感应滑板运动过程中所处的位置，以便更加全面的对被测产品5进行轮廓检测。
29.整体工作流程：检测前，将被测产品5放置于旋转夹具机构3中放置盘305上方，开启启动开关对被测产品5进行轮廓检测。检测时，先由旋转夹具机构3中第三滑板308滑动至靠近直线检测机构2的位置处，再由直线检测机构2中第一滑板204和第二滑板205滑动带动直线探头组208运动，对被测产品5完成单侧面的轮廓检测。接着依次由旋转夹具机构3中转盘马达309带动下台板301转动一定角度后暂时停止，再使用直线检测机构2对被测产品5完成下一侧面的轮廓检测，直至所有侧面全部完成轮廓检测后停止。同时还通过顶部检测机构4中第四直线模组403运动对被测产品5的顶部进行轮廓检测。另外被测产品5在旋转、平移的同时，位于直线模组侧方的光电传感器也与之共舞，以保证被测产品表面区域处在传感器量程以内，以收集连续的深度位置信号。
30.当被测产品5在转盘马达309的带动下完成360度旋转，并结合直线检测机构2和顶部检测机构4实时扫描完毕。统一将扫描到的信息汇总至三维数据云进行处理，其中包括深度和编码器数据，参照图11和12所示。通过算法对扫描到的信息中重要特征进行增强、拟合、重建和分析。仅传统算法或ai模型即可实现对各种缺陷的量化和剔除，从而能够在360度范围实现实际意义上的三维轮廓检测，并且测量精度和准确度较高，能够自动检测生产线上产品的轮廓、相关的尺寸以及表面缺陷，剔除工艺流程中的多种安装等缺陷，提高产品质量和生产线良率。相比于ct检测的技术路径，本发明的成本低至90%，检测速度则高一个数量级。
31.在本发明的描述中，需要理解的是，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。
32.除上述实施例外，本发明还可以有其他的实施方式。对于本领域的技术人员来说，依然可以对上述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。