CN109931873A - 一种光学检具检测方法 - Google Patents

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涂成生
涂厚泽
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Abstract

本发明公开了一种光学检具检测方法。首先根据被测样品的几何结构和被测特征的位置和方向设计用于固定被测样品和光学影像子***的专用夹具；再采用标准物和合格样品完成对固定在夹具上的光学影像子***的标定，完成光学检具的制作；测量时光学检具通过测量软件控制光学影像子***获得被测样品上的被测特征的影像数据；测量软件对获得的带有被测样件的被测特征的影像数据进行测量和分析，获得被测特征的几何尺寸并保存；光学检具通过多个光学影像子***完成对被测样品的多个方向和位置的不同被测特征的测量，同时通过测得的特征位置实现样品装夹位置偏差的自校正。本发明适合机械零件的圆孔、槽等几何尺寸的快速、精确的批量测量。

Description

一种光学检具检测方法
技术领域
本发明涉及一种用于机械产品几何尺寸测量的光学检具检测方法。
背景技术
多孔、多层次结构、多特征的机械零件非常普遍，如高端卫浴中的水龙头产品，这类产品一般具有三个特征面(方向)，每个特征面有处于不同层面的多个孔特征。目前常用的尺寸检查是采用专用检具结合塞尺的方法，需要大量的人工操作，不仅需要大量人力，而且测量速度慢、精度低、重复性差、结果容易受人为因素影响，无法提供满意的质量保证。
发明内容
本发明要解决的技术问题是一些机械零件尺寸检查测量速度慢、精度低、重复性差、结果容易受人为因素影响，提供一种光机电一体化的光学检具检测***。
为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：
一种光学检具检测方法，包括以下步骤：
S1：根据被测样品的几何结构和被测特征的位置和方向设计用于固定被测样品和光学影像子***的专用夹具；专用夹具用于确保被测样品和光学影像子***的相对位置不变，专用夹具需要方便被测样品的装夹、方便光学影像子***获得合适的影像数据、方便所述光学检具方便维护保养；
S2：采用标准物或合格样品完成对固定在专用夹具上的光学影像子***的标定，完成光学检具的制作；
S3：光学检具通过测量软件控制光学影像子***获得被测样品的被测特征的影像数据；
S4：测量软件对获得的带有被测样件的被测特征的影像数据进行测量和分析，获得被测特征的几何尺寸并保存；
S5：光学检具通过多个光学影像子***完成对被测样品的多个方向和位置的不同被测特征的测量，同时通过测得的特征位置实现样品装夹位置偏差的自校正。
进一步的，S1中所述的光学影像子***包括光学镜头、图像传感器、用于固定光学镜头和图像传感器的支架、信号传输电缆和数据采集和处理电脑，所述数据采集和处理电脑内装载有测量软件，所述图像传感器通过所述信号传输电缆与数据采集和处理电脑通信，测量软件控制图像传感器通过光学镜头获取影像数据并完成测量。
光学影像子***的镜头可以是普通的光学镜头或远心光学镜头。其中远心镜头用于在景深范围内处于不同深度层次(远近)的多层特征的同步测量，普通镜头用于在同一深度层次的平面特征的测量。
进一步的，S2中光学影像子***的标定，是指通过在专用夹具上固定已知几何尺寸的标准物或标准样件，通过测量标准物或标准样件、对比已知特征的几何尺寸，完成对光学影像子***的标定。
进一步的，S2中所述专用夹具是根据被测样件的结构基于被测样件上的被测特征的位置和方向专门设计的固定被测样件和光学影像子***的装置，其目的是确保被测工件装夹方便、确保光学影像子***获得良好的影像数据、确保所述光学检具方便维护保养
进一步的，S2中所述光学检具可以根据被测样品的被测特征的分布情况，包含一个或多个光学影像子***并分别进行标定。
进一步的，S3中所述光学检具通过测量软件控制光学影像子***获得被测样品的被测特征的影像数据，所述影像数据包括一个或多个被测特征、一层或多层结构的特征。
进一步的，S4中所述测量软件对获得的带有被测样件的被测特征的影像数据进行测量和分析，获得被测特征的几何尺寸并保存，被保存的数据用于大数据统计和分析，用于改善产品设计和生产工艺，或用户发现光学检具本身的故障。
进一步的，S5中所述光学检具通过多组光学影像子***完成对被测样品的多个方向和位置的不同被测特征的测量，同时通过测得的特征位置实现样品装夹位置偏差的自校正。
有益效果：本发明采用光机电一体化的光学检具检测***，可以对同一个方向的一组临近被测特征进行快速、高精度、高重复度的自动化测量，并形成被测工件的尺寸大数据，方便工艺的改善、避免大批瑕疵产品的出现。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明中光学影像测量子***的结构示意图；
1、图像传感器；2、支架；3、光学镜头；4、被测工件水龙头开口A；5、被测工件水龙头开口B；6、被测工件水龙头开口C；7、数据采集和处理电脑7；8、信号传输电缆。
具体实施方式
以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例
高端卫浴用的水龙头结构比较复杂，包含较多的几何尺寸，特别是三个开口处的孔直径、孔位置、孔中心等关键尺寸需要精确检测以满足产品质量保证要求。目前多数工厂采用手动测量工具由人工完成，不仅速度慢、容易出错、重复性差，还经常出现漏检、误检的问题。采用自动化的光学检具的可大幅减少测量错误、提升测量速度和精度。
一种用于高端水龙头尺寸测量的光学检具检测方法，包括：
S1：基于水龙头的结构，设计专用夹具固定水龙头和光学影像子***，以方便水龙头的装卸、尽量多的被测尺寸能被测到、方便光学影像子***的维护维修；
S2：采用一个通过高精度三坐标测量机测过的尺寸已知的同款标准水龙头样件对光学影像子***进行标定，以确认光学影像子***中影像数据与真实尺寸的对应关系；
S3：将被测水龙头放在专用夹具上并固定，光学检具通过测量软件控制光学影像子***获得被测样品上的被测特征的影像数据；
如图1所示：光学影像子***包括光学镜头3、图像传感器1、用于固定光学镜头和图像传感器的支架2、信号传输电缆8和数据采集和处理电脑7，数据采集和处理电脑内装载有测量软件，图像传感器1通过信号传输电缆8与数据采集和处理电脑7通信，测量软件控制图像传感器通过光学镜头获取影像数据并完成测量。4为被测工件水龙头开口A；5为被测工件水龙头开口B；6为被测工件水龙头开口C，由于测工件水龙头有三个开口，所以分别在每个龙头开口处均设置了光学影像子***即一组光学镜头、图像传感器及支架，从而同时测量多个方向和位置的不同被测特征。
S4：测量软件完成对获得的所述影像数据的测量和分析，与设计的理论数据进行对比，结果见表1所示，
S5：一套光学检具通过多个光学影像子***完成对被测水龙头样品的三个方向的开口特征组进行测量，在2秒钟内即可完成整个水龙头20多个尺寸的自动化测量和数据记录。而目前工厂常见的人工手工检具测量需要12个人流水线作业，平均每个尺寸需要15秒钟(每件产品的尺寸检测需要5分钟以上)。
表1：本发明的检测数据与高精度三坐标测量机检测的数据的对比
由上表可见，本发明的检测数据与人工手工检具测量的高精度三坐标测量机检测的数据一致，精度高，可重复性强，而且可快速形成被测工件的尺寸大数据，方便工艺的改善、避免大批瑕疵产品的出现。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各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。

Claims (8)

1.一种光学检具检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：根据被测样品的几何结构和被测特征的位置和方向设计用于固定被测样品和光学影像子***的专用夹具；
S2：采用标准物或合格样品完成对固定在专用夹具上的光学影像子***的标定，完成光学检具的制作；
S3：光学检具通过测量软件控制光学影像子***获得被测样品的被测特征的影像数据；
S4：测量软件对获得的带有被测样件的被测特征的影像数据进行测量和分析，获得被测特征的几何尺寸并保存。
2.如权利要求1所述的光学检具检测方法，其特征在于，S1中所述的光学影像子***包括光学镜头、图像传感器、用于固定光学镜头和图像传感器的支架、信号传输电缆和数据采集和处理电脑，所述数据采集和处理电脑内装载有测量软件，所述图像传感器通过所述信号传输电缆与数据采集和处理电脑通信，测量软件控制图像传感器通过光学镜头获取影像数据并完成测量。
3.如权利要求2所述的光学检具检测方法，其特征在于，所述的光学镜头为远心镜头或经过标定的普通镜头；远心镜头用于在景深范围内处于不同深度层次的多层特征的同步测量，普通镜头用于在同一深度层次的单层特征的测量。
4.如权利要求1所述的光学检具检测方法，其特征在于，S2中光学影像子***的标定，是指通过在专用夹具上固定已知几何尺寸的标准物或标准样件，通过测量标准物或标准样件、对比已知特征的几何尺寸，完成对光学影像子***的标定。
5.如权利要求4所述的光学检具检测方法，其特征在于，所述专用夹具是根据被测样件的结构基于被测样件上的被测特征的位置和方向专门设计的固定被测样件和光学影像子***的装置。
6.如权利要求1所述的光学检具检测方法，其特征在于，S2中所述光学检具可以根据被测样品的被测特征的分布情况，包含一个或多个光学影像子***并分别进行标定。
7.如权利要求1所述的光学检具检测方法，其特征在于，S3中光学检具通过测量软件控制光学影像子***获得被测样品的被测特征的影像数据，所述影像数据包括一个或多个被测特征及一层或多层结构的特征。
8.如权利要求1所述的光学检具检测方法，其特征在于，光学检具可通过多组光学影像子***完成对被测样品的多个方向和位置的不同被测特征的测量，同时通过测得的特征位置实现样品装夹位置偏差的自校正。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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