CN106556344A - 一种共焦划痕在线检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种共焦划痕在线检测方法，其中，将共焦位移计测头安装在音圈电机驱动滑台上，使用音圈电机驱动滑台带动共焦位移计测头对被检测物体表面进行高度方向数据扫描测量；将音圈电机驱动滑台的移动坐标，按照预设的固定间距对应每个共焦位移计测头测量的高度值，将此两数值一一对应绘制出扫描物体的表面二维轮廓；在二维轮廓曲线上，通过图形抽取，找出呈三角形的轮廓曲线，三角形底边长度为划痕宽度，三角形底边高度为划痕深度。本发明提供的一种共焦划痕在线检测方法，相比传统视觉检测可以检测更浅的划痕，最小可以检测划痕0.005mm深，0.05宽。

Description

一种共焦划痕在线检测方法

技术领域

本发明涉及一种检测方法，尤其涉及一种测量电子、汽车等行业精密零部件表面共焦划痕在线检测方法。

背景技术

现有技术中，自动化化行业进行划痕检测主要使用视觉检测，就是用机器代替人眼来做测量和判断。视觉检测是指通过机器视觉产品(即图像摄取装置，分CMOS和CCD两种)将被摄取目标转换成图像信号，传送给专用的图像处理***，根据像素分布和亮度、颜色等信息，转变成数字化信号；图像***对这些信号进行各种运算来抽取目标的特征，进而根据判别的结果来控制现场的设备动作。视觉检测是用于生产、装配或包装的有价值的机制，它在检测缺陷和防止缺陷产品被配送到消费者的功能方面具有不可估量的价值。

视觉检测法主要缺陷是精度不够高，且需要复杂的算法对图像进行处理，过度依赖软件理论分析从而影响测量准确度。视觉检测可以检测的划痕的最小极限尺寸一般在0.5mm深，0.25mm宽，检测时对光源照射角度有非常苛刻的要求，如果光源照射角度不合适，无法检测出划痕，并且检测出的划痕只能定义有无，无法准确判断划痕的宽度、尤其是深度完全无法测量。

综上所述，针对现有技术中视觉检测存在的上述缺陷，本发明提出了一种共焦划痕在线检测方法。

发明内容

本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种共焦划痕在线检测方法，其中，

将共焦位移计测头安装在音圈电机驱动滑台上，使用音圈电机驱动滑台带动共焦位移计测头对被检测物体表面进行高度方向数据扫描测量；

将音圈电机驱动滑台的移动坐标，按照预设的固定间距对应每个共焦位移计测头测量的高度值，将此两数值一一对应绘制出扫描物体的表面二维轮廓；

在二维轮廓曲线上，通过图形抽取，找出呈三角形的轮廓曲线，三角形底边长度为划痕宽度，三角形底边高度为划痕深度。

上述的一种共焦划痕在线检测方法，其中：

将共焦位移计测头通过连接板3安装在音圈电机驱动滑台上，音圈电机设置1um以上的间隔步长，音圈电机驱动滑台每移动一个步长可以出一个触发信号；共焦位移计每接到一个触发信号，共焦位移计反馈一个当时位置的高度值。

本发明相对于现有技术具有如下有益效果：

1、对比传统视觉检测可以检测更浅的划痕，最小可以检测划痕0.005mm深、0.05mm宽。

2、可以对检测出的划痕定量给出划痕的深度和宽度，设定公差上、下限值，自动判断是否超过产品规范的要求。

3、用三角形算法计算划痕的深度和宽度，不受表面非平面形状影响，曲面等异性面也可以检测，也不受样品摆放的倾斜角度影响。

4、整个设备体积小巧，检测效率高，可以集成到产线上实现在线划痕检测。

附图说明

图1为共焦位移计的结构示意图。

图2为二维轮廓轮廓曲线。

图3为二维轮廓轮廓曲线。

图4为共焦位移计测头与滑台安装整体结构图。

图中：

1共焦位移计测头 2音圈电机 3连接板

4共焦位移计控制器 5二次仪表 6共焦位移计光纤

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。

首先对本发明中相关技术术语进行解释说明：

共焦位移计：共焦位移计是一种新型的超高精度和超高稳定性的非接触光学位移测量仪器，由光源射出一束宽光谱的复色光(呈白色)，通过色散镜头发生光谱色散，在一条轴线上形成一系列不同波长的单色光，每一个波长都对应一个到被测物体的距离值。物体表面将照射光反射回来，通过共聚焦小孔过滤，只有满足共焦条件的单色光，可以通过小孔被光谱仪感测到。通过计算被感测到的波长，换算获得距离值。

音圈电机：音圈电机(VoiceCoilActuator)是一种特殊形式的直接驱动电机，具有结构简单、体积小、高速、高加速、响应快等特性，其工作原理是通电线圈(导体)放在磁场内产生力，力的大小与施加在线圈上的电流成比例，基于此原理音圈电机运动形式可以实现直线或者圆弧方向的运动。

将共焦位移计测头1通过连接板3安装在滑台上，共焦位移计测头1通过共焦位移计控制器4控制，通过共焦位移计光纤连接，如附图4所示,，滑台用来调节侧头位置使得其进入工作距离范围内。使用音圈电机2驱动滑台水平匀速移动带动共焦位移计测头1进行不同水平位置的高度方向数据扫描测量，传感器在采集高度数据的同时会采集一个音圈电机2光栅尺返回的一个编码器的值，通过该值确定音圈电机2的驱动滑台移动的坐标，将音圈电机驱动滑台的移动坐标，按照预设的固定间距取其对应共焦位移计测量的高度值，将此两数值，一一对应利用数据分析软件绘制出扫描物体的表面二维轮廓轮廓线。在二维轮廓轮廓曲线上，利用数据分析算法通过图形抽取，找出有缺陷轮廓曲线，利用其拐点及凹点抽象做出一个三角形，近似得出三角形底边长度即为划痕宽度，三角形底边高度即为划痕深度，底边长度和高度可通过二次仪表5分析软件测量计算得到，如附图2和附图3所示。

共焦位移计通过USB总线/232总线与上位机通讯传输数据，共焦位移计采集到的高度值和水平位置值通过通讯总线传给上位机软件进行分析处理，划痕扫描分析软件将采集到的点源数据通过回归算法绘制为一条二维轮廓线，反应出被扫描物件的表面线性位置上的二维变化，通过相应算法即可测出划痕的宽度及深度，在线测量中根据相应判别条件即可确定被测件是否合格。上位机通过通讯总线控制共焦位移计进行数据测量，同时上位机可以通过测量软件设置测量参数及测量模式。

音圈电机2利用编码器与共焦位移计的编码器接口相连接实现位置值得反馈，上位机利用电机驱动器控制音圈电机运动，电机驱动器与上位机采用232总线通讯，利用测量软件可以控制电机的运动方式，及反馈方式。

共焦位移计实时监测量程范围内，光谱峰值变化，被扫描物体表面高度变化会使共焦位移感测到光谱峰值的变化，共焦位移计通过测算光谱峰值变化值计算出实际物体表面高度的变化。

音圈电机2滑台带动共焦位移计测头1进行表面二维轮廓扫描，音圈电机2可以设置1um以上的间隔步长，音圈电机2滑台每移动一个步长光栅尺会通过编码器给出一个脉冲信号，共焦位移计采集编码器的值通过内置计数器来为脉冲计数，一个脉冲的距离为0.5um，根据计数器值n得到当时滑台即测通的位置s＝n*0.5um。

共焦位移计具有被触发后测量功能，每接到一个触发信号，共焦位移计反馈一个当时位置的高度值。

音圈电机滑台扫描过程中的每个步长位置值和共焦位移计测量的每个高度值可以相对实际空间一一对应，一一对应的两列数值可以绘制成二维表面轮廓曲线，在轮廓曲线上可以选定任何两个位置，进行高度或宽度的测量。高度值是两个位置上共焦位移计测量值的差值，宽度值是两个位置上音圈电机滑台触发步长差值。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。

Claims (2)

1.一种共焦划痕在线检测方法，其特征在于：

将共焦位移计测头安装在音圈电机驱动滑台上，使用音圈电机驱动滑台带动共焦位移计测头对被检测物体表面进行高度方向数据扫描测量；

将音圈电机驱动滑台的移动坐标，按照预设的固定间距对应每个共焦位移计测头测量的高度值，将此两数值一一对应绘制出扫描物体的表面二维轮廓；

在二维轮廓曲线上，通过图形抽取，找出呈三角形的轮廓曲线，三角形底边长度为划痕宽度，三角形底边高度为划痕深度。

2.如权利要求1所述的一种共焦划痕在线检测方法，其特征在于：

将共焦位移计测头通过夹具安装在音圈电机驱动滑台上，音圈电机设置1um以上的间隔步长，音圈电机驱动滑台每移动一个步长可以出一个触发信号；共焦位移计每接到一个触发信号，共焦位移计反馈一个当时位置的高度值。