CN114136972A - 一种蓝光扫描零件集成检测工具以及零件质量评价方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种蓝光扫描零件集成检测工具，其包括：底座、支架本体、固定支撑杆和若干靶球定位柱；其中，支架本体通过转轴设于底座上，其能够通过转轴绕着沿高度方向延伸的轴心转动；固定支撑杆设于支架本体上，所述固定支撑杆用于夹持固定待测零件；若干靶球定位柱设置于所述支架本体的竖向平面上不同的位置点，并自支架本体的竖向平面向外伸出，其中各靶球定位柱向外伸出的距离各不相同，并且每一个靶球定位柱的顶端均固定设有靶球；其中，所述支架本体的竖向平面上贴有若干参考点贴片，所述参考点贴片用于蓝光扫描设备识别带待测零件的位置。此外，本发明还公开了一种基于本发明上述的蓝光扫描零件集成检测工具对零件质量进行评价的方法。

Description

一种蓝光扫描零件集成检测工具以及零件质量评价方法

技术领域

本发明涉及一种检测工具，尤其涉及一种零件检测工具。

背景技术

在汽车制造领域中，为了确保车辆的质量以及安全性能，汽车企业通常需要对车辆所采用的零件进行质量检测，以筛选剔除次品零件，避免质量较次的零件流入车辆中。

在现有技术中，目前车企常用的零件评价方法可以包括以下三种：

1.通过操作人员手工触摸，进行零件评价。

2.通过在零件上面进行打油石的方法，对零件进行评价。

3.根据图1所示的流程，通过蓝光对零件进行扫描，以进行零件评价。

但是，上述这三种零件评价方法均存在一定的缺陷与问题：

在采用上述方案1时，不仅需要耗费大量的人力成本，还需要操作人员具有一定的工作经验，对员工技能要求太高，不利于推广和应用。

在采用上述方案2时，采用打油石并不能对于一些注塑件和模型零件进行打磨，其同时还会伤害零件的表面，应用效果不佳。

在采用上述方案3，利用蓝光对零件扫描评价时，对于每一个零件均需要贴参考点贴片，而参考点贴片的费用很高，会大大提高检测成本，每年花销很大；此外，在这种技术方案中，有些小零件通过胶枪的方式进行固定，其容易对零件的表面质量造成损伤，且不容易摘除。

另外，在现有技术中，这种蓝光扫描零件方案每次只能固定和扫描一个零件，其工作效率较低；当需要对零件进行正反面扫描时，要对固定好的零件进行拆卸而后重新固定，其操作十分不变。

由此，为了解决现有的蓝光扫描零件技术所存在的问题，本发明期望获得一种蓝光扫描零件集成检测工具以及零件质量评价方法，其通过结构上的优化设计，可以使零件的正反面蓝光扫描更加方便快捷，降低生产成本，提高检测效率。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种蓝光扫描零件集成检测工具，该蓝光扫描零件集成检测工具通过对结构进行优化设计，可以使零件的正反面蓝光扫描更加方便快捷；该蓝光扫描零件集成检测工具仅需在支架本体上贴附一次参考点贴片，即可重复扫描多个零件，避免了参考点贴纸的浪费，大大提高经济性。

采用本发明所述的蓝光扫描零件集成检测工具能够同时固定多个零件，实现多个零件的同时扫描，提高检测效率，其适用性十分广泛，具有良好的推广应用前景。

为了实现上述目的，本发明提出了一种蓝光扫描零件集成检测工具，其包括：

底座；

支架本体，其通过转轴设于所述底座上，所述支架本体能够通过转轴绕着沿高度方向延伸的轴心转动；

固定支撑杆，其设于所述支架本体上，所述固定支撑杆用于夹持固定待测零件；

若干靶球定位柱，其设于所述支架本体的竖向平面上不同的位置点，并自支架本体的竖向平面向外伸出，其中各靶球定位柱向外伸出的距离各不相同，并且每一个靶球定位柱的顶端均固定设有靶球；

其中，所述支架本体的竖向平面上贴有若干参考点贴片，所述参考点贴片用于蓝光扫描设备识别带待测零件的位置。

进一步地，在本发明所述的蓝光扫描零件集成检测工具中，所述靶球定位柱的数量大于等于6。

在本发明上述技术方案中，为了实现靶球的高精度定位，使投影更好的识别待测零件所在位置的空间深度，在本发明所述的蓝光扫描零件集成检测工具中，可以优选地设置的靶球定位柱的数量大于等于6。

进一步地，在本发明所述的蓝光扫描零件集成检测工具中，参考点贴片为圆形。

进一步地，在本发明所述的蓝光扫描零件集成检测工具中，所述参考点贴片的数量被设置为：使得蓝光扫描设备的扫描头可覆盖的每个扫描面积内至少有三个参考点贴片。

进一步地，在本发明所述的蓝光扫描零件集成检测工具中，靶球定位柱向外伸出的距离大于0且小于等于1000mm。

进一步地，在本发明所述的蓝光扫描零件集成检测工具中，相邻两个靶球定位柱向外伸出的距离差大于100mm。

在本发明上述技术方案中，靶球定位柱向外伸出的距离虽然有随机取值的余地，但为了能够保证后续定位投影的精度，可以进一步地优选地有如下两点要求：1.控制靶球定位柱向外伸出的距离大于0且小于等于1000mm；2.控制相邻两个靶球定位柱向外伸出的距离差大于100mm。

在实际使用过程中，操作人员可以根据实际需求，基于待测零件的平均高度进一步确认靶球定位柱向外伸出距离的具体控制要求。

进一步地，在本发明所述的蓝光扫描零件集成检测工具中，还包括贴设于待测零件上的若干参考点贴片。

需要注意的是，在一些其他的实施方式中，在设计采用本发明所述的蓝光扫描零件集成检测工具时，参考点贴片除了贴附在支架本体的竖向平面上，还可以进一步地贴设于待测零件上，其具体数量可以根据实际需求进行设置。

相应地，本发明另一目的在于提供一种基于上述蓝光扫描零件集成检测工具对零件质量进行评价的方法，该方法基于上述蓝光扫描零件集成检测工具实施，其可以检测判断零件的质量。

为了实现上述目的，本发明提出了一种基于上述蓝光扫描零件集成检测工具对零件质量进行评价的方法，其包括步骤：

100：将至少一个待测零件安装在支架本体上；

200：采用蓝光扫描设备扫描支架本体，获得参考点贴片的空间位置，基于参考点贴片的空间位置获得待测零件的空间位置；

300：采用蓝光扫描设备对待测零件进行扫描，并且通过旋转支架本体使得待测零件的外观面和背向外观面的非外观面均被扫描；

400：将扫描获得的零件表面尺寸点云数据与待测零件的实体三维数据进行比对，以获得偏差数据；

500：基于靶球建立激光投影坐标系，采用激光投影的方法将所述偏差数据以不同的颜色投影到零件上；

600：根据零件上显示的颜色直接判断零件质量。

进一步地，在本发明所述的对零件质量进行评价的方法中，在步骤500中，零件表面尺寸正超差采用第一颜色表示，零件表面尺寸负超差采用不同于第一颜色的第二颜色表示；并且偏差的绝对值越大，颜色越深。

在本发明上述技术方案中，在采用本发明所述的蓝光扫描零件集成检测工具对零件质量进行评价时，还可以通过虚拟现实技术，直接在零件表面展现报告，并可以优选地通过不同颜色标识不同程度的偏差；在一些优选的实施方式中，零件表面尺寸正超差可以采用第一颜色表示，零件表面尺寸负超差可以采用不同于第一颜色的第二颜色表示；并且偏差的绝对值越大，颜色越深。

通过这种设计，可以使工作人员能够根据零件上显示的颜色直接判断待测零件质量，直观、精准分析零件表面质量缺陷的目的。

进一步地，在本发明所述的对零件质量进行评价的方法中，在步骤200中，在支架本体上设置编码点和比例尺，采用摄影定位的方法获得参考点贴片的位置。

在上述技术方案中，在支架本体上还可以进一步地设置有编码点和比例尺，利用编码点、参考点贴片和比例尺，采用摄影定位的方法可以有效获得参考点贴片的空间位置，而后基于参考点贴片的空间位置，可以进一步获得待测零件的空间位置。

相较于现有技术，本发明所述的蓝光扫描零件集成检测工具以及零件质量评价方法具有如下所述的优点和有益效果：

(1)本发明所述的蓝光扫描零件集成检测工具仅需在支架本体的竖向平面上贴附一次参考点贴片，就可以重复扫描多个零件，其避免了参考点贴片的重复粘贴，减少了浪费，具有较高的经济性。

(2)本发明所述的蓝光扫描零件集成检测工具可以同时固定多个零件，实现多个零件同时扫描，其检测效率较高。

(3)在采用本发明所述的蓝光扫描零件集成检测工具对零件进行蓝光扫描时，当零件已经固定好并且需要翻面测量的时候，仅需旋转底座，即可让支架本体通过转轴绕着沿高度方向延伸的轴心转动，以此带动零件转动，实现翻面，其操作方便快捷。

(4)在采用本发明所述的蓝光扫描零件集成检测工具对零件质量进行评价时，还可以通过虚拟现实技术，直接在零件表面展现报告，并可以优选地通过不同颜色标识不同程度的偏差，以使工作人员能够根据零件上显示的颜色直接判断待测零件质量，直观、精准分析零件表面质量缺陷的目的，突破了传统测量报告展示媒介的局限。

相应地，本发明所述的对零件质量进行评价的方法基于本发明上述的蓝光扫描零件集成检测工具进行实施，其可以检测判断得到零件质量。

附图说明

图1示意性地显示了现有技术中通过蓝光扫描的零件评价方法的流程图。

图2为本发明所述的蓝光扫描零件集成检测工具在一种实施方式下的结构示意图。

图3示意性地显示了采用图2所示的蓝光扫描零件集成检测工具对零件质量进行评价的流程图。

具体实施方式

下面将结合说明书附图和具体的实施例对本发明所述的蓝光扫描零件集成检测工具以及零件质量评价方法做进一步的解释和说明，然而该解释和说明并不对本发明的技术方案构成不当限定。

图2为本发明所述的蓝光扫描零件集成检测工具在一种实施方式下的结构示意图。

如图2所示，在本实施方式中，本发明所述的蓝光扫描零件集成检测工具可以包括：支架本体1、固定支撑杆2、若干靶球定位柱3和底座4。其中，支架本体1能够通过转轴(图中未示出)设置在底座4上，该支架本体1能够通过转轴绕着沿高度方向延伸的轴心进行转动。

相应地，在本实施方式中，本发明所述的蓝光扫描零件集成检测工具上安装设置有两个待测零件5；本发明所述的固定支撑杆2对应地设置于支架本体1上，该固定支撑杆2能够将上述待测零件5固定到支架本体1上。

需要说明的是，在本实施方式中，在支架本体1的竖向平面上进一步地贴有若干个圆形的参考点贴片(图中未标出)，参考点贴片可以不规则均匀地粘贴到整个支架本体1的竖向平面上，以保证每个扫描面积(蓝光扫描设备的蓝光扫描头可覆盖的面积)至少有三个参考点贴片；这些参考点贴片能够用于蓝光扫描设备识别带待测零件的位置。

在本实施方式中，可以采用6GOM蓝光扫描头对于两个待测零件5进行蓝光扫描；在本实施方式中，当待测零件5采用的是竖直摆放时，蓝光扫描的扫描范围更广。

进一步参阅图2可以看出，在本实施方式中，设置有9根靶球定位柱3，靶球定位柱3设置于支架本体1的竖向平面上不同的位置点上，设置好的靶球定位柱3能够自支架本体的竖向平面向外伸出。在安装设置时，控制各靶球定位柱3向外伸出的距离各不相同，并且每一个靶球定位柱3的顶端均固定设有靶球(图中未示出)。

基于上述对于蓝光扫描零件集成检测工具的结构描述，可以看出，在本发明中，通过固定支撑杆2即可将待测零件5固定到支架本体1上，通过旋转底座4即可使支架本体1通过转轴绕着沿高度方向延伸的轴心转动，以此带动待测零件5转动，从而实现待测零件5的翻面操作。

需要说明的是，在本实施方式中，靶球可以选用直径为1.5英寸的半圆形球状体，发明人创新性地在支架本体1上利用靶球定位柱3定位设计了靶球，其能够进一步利用虚拟现实技术，可以解决没有固定孔的待测零件5的虚拟现实质量评价方法的实现。

虚拟现实质量评价方法：通过工业激光投影，用虚拟现实的方法，可以将待测零件5的表面的尺寸偏差情况通过不同的颜色表示出来；避免了用油石或者手摸等方式对待测零件5进行质量评价；对于所有的人都可以直观地看出待测零件5的尺寸偏差，直观掌握待测零件5的偏差位置及大小。

本发明所采用的虚拟现实技术，可以突破传统现有技术的测量报告展示媒介的局限性，其能够直接在待测零件5表面展现检测结果，达到直观、精准分析待测零件5表面质量缺陷的目的。

需要注意的是，在一些其他的实施方式中，在设计采用本发明所述的蓝光扫描零件集成检测工具时，参考点贴片除了贴附在支架本体1的竖向平面上，还可以进一步地贴设于待测零件5上，其具体数量可以根据实际需求进行设置。

图3示意性地显示了采用图2所示的蓝光扫描零件集成检测工具对零件质量进行评价的流程图。

参阅图3，基于上述图2所公开的内容，在本发明中，采用上述图2所示的蓝光扫描零件集成检测工具可以对待测零件5进行检测，以对其质量进行评价，其具体可以包括以下步骤流程：

步骤100：采用固定支撑杆2将两个待测零件5安装在支架本体1上。

步骤200：采用蓝光扫描设备扫描支架本体1，获得参考点贴片的空间位置，基于参考点贴片的空间位置获得待测零件5的空间位置。

需要说明的是，在本实施方式中，在支架本体1上还进一步地设置有编码点和比例尺，采用摄影定位的方法获得参考点贴片的空间位置，而后基于参考点贴片的空间位置，可以进一步获得待测零件5的空间位置。

在本发明中，获得待测零件5的空间位置可以依赖ATOS Professional软件、照相机、比例尺、参考点贴片、编码点进行。其识别方法大体可分为两步：1.通过编码点，使用“摄影定位的方法”确认待测零件5和参考点贴片之间的位置关系，2.蓝光扫描设备在扫描前通过参考点，确定自身与待测零件5之间的位置关系。

在本发明中，“摄影定位的方法”需要在支架本体1的表面放置编码点、参考点和比例尺，然后在不同的角度，环绕待测零件5和支架本体1的扫描区域，通过相机拍摄记录编码点、参考点贴片和比例尺之间的位置关系，随后由电脑ATOS Professional软件换算构建出所有参考点贴片的空间位置。

蓝光扫描设备具备双目摄像头，能够通过图形感知识别出参考点贴片的空间位置，ATOS Professional软件通过比对摄影定位的参考点贴片的空间位置以及蓝光扫描设备识别的参考点空间位置，可自动计算出扫描仪与待测零件5之间的位置关系。

步骤300：采用蓝光扫描设备对待测零件5进行扫描，并且通过旋转支架本体1使得待测零件5的外观面和背向外观面的非外观面均被扫描。

在本发明中，通过旋转支架本体1，以使支架本体1通过转轴绕着沿高度方向延伸的轴心转动，以此带动待测零件5转动，使得待测零件5的外观面(可以理解为图3中的A面)和背向外观面的非外观面(可以理解为图3中的B面)均被扫描。

步骤400：拟合，将扫描获得的零件表面尺寸点云数据与待测零件5的实体三维数据进行比对，以获得偏差数据。

将采用蓝光扫描设备扫描获得的零件表面尺寸点云数据与待测零件5的实体三维数据进行比对，待测零件5的实体三维数据作为设计标准值，扫描获得的零件表面尺寸点云数据与设计标准值的差异部分就是实际零件的偏差。

在本发明中，通过蓝光扫描技术，可以将零件表面尺寸点云数据收集起来，然后与理论设计标准值做出比对分析，得到待测零件5的实际偏差；然后进一步通过虚拟现实技术，利用激光投影将扫描获得的零件表面尺寸点云数据投射到实际待测零件5上面，并通过不同颜色标识不同程度的偏差。

步骤500：基于靶球建立激光投影坐标系，采用激光投影的方法将所述偏差数据以不同的颜色投影到零件上。

需要说明的时，在本实施方式中，靶球本身的设计为常规设计，其选用为直径为1.5英寸的半球形靶球；由于需要保证靶球定位的稳定性和唯一性，需要确保靶球的球心位置固定，因此本发明在支架本体上设计加工靶球定位柱3，其上均有一个用于设置靶球的托槽，以保证靶球在靶球定位柱3上任意角度放置时，靶球圆心位置不变。

在本发明中，采用虚拟现实技术，利用虚拟现实投影通过识别靶球的球心位置可以确定靶球在空间中的位置；基于靶球的空间位置，能够进一步建立激光投影坐标系。

为了实现靶球的高精度定位，使投影更好的识别待测零件5所在位置的空间深度，在本发明所述的蓝光扫描零件集成检测工具中，可以优选地设置的靶球定位柱3的数量大于等于6；例如，在本实施方式中，就设置有9个向外伸出的距离各不相同的靶球定位柱3，其上均有一个托槽，以用于放置直径1.5英寸的9个靶球；通过9根靶球定位柱3上放置的靶球，可以帮助工业激光完成坐标系的建立，对于1m开外的待测零件5，定位准确度可以达到小于1mm高精度的报告投影需求。

需要说明的是，在本实施方式中，9根靶球定位柱3向外伸出的距离虽然有随机取值的余地，但为了能够保证后续定位投影的精度，可以进一步地有如下两点要求：1.控制靶球定位柱3向外伸出的距离大于0且小于等于1000mm；2.控制相邻两个靶球定位柱3向外伸出的距离差大于100mm。

在实际使用过程中，操作人员可以根据实际需求，基于待测零件5的平均高度确认针对靶球定位柱3的具体控制要求。

以上针对靶球定位柱3的两点控制要求可以基于投影镜头、定位镜头、工具平台面大小、物距、投影lcd棱镜和定位镜头传感器尺寸等参数，经trigonometric运算和透镜成像焦距计算公式后确定，在本实施方式中，其具体可以包括以下步骤(1)-步骤(4)：

(1)首先由投影镜头参数确定能实现清晰投影的理想距离：由投影镜头的投影范围和区域确定投影镜头距离投影零件在2.5m～4m，并以30°角斜向下投影时能获得最佳的投影范围和效果；投影仪固定于垂直于地面的支架上，投影仪理想高度取1.25m～1.6m。

(2)计算定位镜头参数确定定位摄像镜头焦距为24mm，定位摄像头感光原件尺寸为二分之一英寸，计算得到感光原件尺寸横向4.8mm，纵向6.4mm。

(3)代入上述(1)、(2)中的定位参数，得到定位镜头在2.5m～4m位置能够覆盖的大小为横向1436mm～2298mm；纵向1044mm～1671mm的范围。

(4)验证定位镜头覆盖范围：得到定位镜头最小横向覆盖尺寸大于底板最大宽度1.2m，可以完成底板处于任何旋转位置下对边缘定位柱的识别，无需增加物距。

(5)由纵向覆盖尺寸可得平台最近处靶球定位柱3向外伸出的距离限制为1044mm，考虑制造偏差及托槽尺寸，取1000mm为靶球定位柱3向外伸出的距离的最大极限尺寸。

由此，在本实施方式中，可以进一步通过GOM Inspect软件计算出9个托槽的虚拟圆心，将虚拟圆心在整车坐标系下的三坐标信息导出至投影软件中，而后布置靶球，完成用于虚拟现实技术的激光投影坐标系建立。

由此，即可完成激光投影坐标系的建立；根据建立好的激光投影坐标系，能够将扫描获得的零件表面尺寸点云数据导入到工业激光投影中，通过虚拟现实的方式，实现在待测零件5表面质量的投影，直观地看出待测零件5的质量缺陷。

步骤600：根据待测零件5上显示的颜色直接判断待测零件质量。

在本发明中，可以进一步通过不同颜色标识不同程度的偏差，根据待测零件5上显示的颜色直接判断待测零件质量。其中，待测零件表面尺寸正超差可以采用第一颜色表示，待测零件表面尺寸负超差可以采用不同于第一颜色的第二颜色表示；并且偏差的绝对值越大，颜色越深。

需要说明的是，在本实施方式中，可以采用深红色表示待测零件表面尺寸正超差，采用深蓝色表示待测零件表面尺寸负超差，颜色越深，偏差的绝对值越大。

由此可见，采用本发明所述的蓝光扫描零件集成检测工具可以同时检测两件待测零件的质量，其实施简单，且工作效率高。

综上所述可以看出，本发明所述的基于蓝光扫描零件集成检测工具通过结构上的优化设计，可以使零件的正反面蓝光扫描更加方便快捷；该蓝光扫描零件集成检测工具仅需在支架本体上贴一次参考点贴片，即可重复扫描多个零件，避免了参考点贴纸的浪费，大大提高经济性。

采用本发明所述的蓝光扫描零件集成检测工具以及零件质量评价方法可以同时固定多个零件，实现多个零件同时扫描，提高效率，其适用性十分广泛，具有良好的推广应用前景。

需要说明的是，本案中各技术特征的组合方式并不限本案权利要求中所记载的组合方式或是具体实施例所记载的组合方式，本案记载的所有技术特征可以以任何方式进行自由组合或结合，除非相互之间产生矛盾。

还需要注意的是，以上所列举的实施例仅为本发明的具体实施例。显然本发明不局限于以上实施例，随之做出的类似变化或变形是本领域技术人员能从本发明公开的内容直接得出或者很容易便联想到的，均应属于本发明保护范围。

Claims (10)

1.一种蓝光扫描零件集成检测工具，其特征在于，包括：

底座；

支架本体，其通过转轴设于所述底座上，所述支架本体能够通过转轴绕着沿高度方向延伸的轴心转动；

固定支撑杆，其设于所述支架本体上，所述固定支撑杆用于夹持固定待测零件；

若干靶球定位柱，其设于所述支架本体的竖向平面上不同的位置点，并自支架本体的竖向平面向外伸出，其中各靶球定位柱向外伸出的距离各不相同，并且每一个靶球定位柱的顶端均固定设有靶球；

其中，所述支架本体的竖向平面上贴有若干参考点贴片，所述参考点贴片用于蓝光扫描设备识别带待测零件的位置。

2.如权利要求1所述的蓝光扫描零件集成检测工具，其特征在于，所述靶球定位柱的数量大于等于6。

3.如权利要求1所述的蓝光扫描零件集成检测工具，其特征在于，参考点贴片为圆形。

4.如权利要求1所述的蓝光扫描零件集成检测工具，其特征在于，所述参考点贴片的数量被设置为：使得蓝光扫描设备的扫描头可覆盖的每个扫描面积内至少有三个参考点贴片。

5.如权利要求1所述的蓝光扫描零件集成检测工具，其特征在于，靶球定位柱向外伸出的距离大于0且小于等于1000mm。

6.如权利要求1所述的蓝光扫描零件集成检测工具，其特征在于，相邻两个靶球定位柱向外伸出的距离差大于100mm。

7.如权利要求1所述的蓝光扫描零件集成检测工具，其特征在于，还包括贴设于待测零件上的若干参考点贴片。

8.一种基于如权利要求1-7中任意一项所述的蓝光扫描零件集成检测工具对零件质量进行评价的方法，其特征在于，包括步骤：

100：将至少一个待测零件安装在支架本体上；

200：采用蓝光扫描设备扫描支架本体，获得参考点贴片的空间位置，基于参考点贴片的空间位置获得待测零件的空间位置；

300：采用蓝光扫描设备对待测零件进行扫描，并且通过旋转支架本体使得待测零件的外观面和背向外观面的非外观面均被扫描；

400：将扫描获得的零件表面尺寸点云数据与待测零件的实体三维数据进行比对，以获得偏差数据；

500：基于靶球建立激光投影坐标系，采用激光投影的方法将所述偏差数据以不同的颜色投影到零件上；

600：根据零件上显示的颜色直接判断零件质量。

9.如权利要求8所述的对零件质量进行评价的方法，其特征在于，在步骤500中，零件表面尺寸正超差采用第一颜色表示，零件表面尺寸负超差采用不同于第一颜色的第二颜色表示；并且偏差的绝对值越大，颜色越深。

10.如权利要求8所述的对零件质量进行评价的方法，其特征在于，在步骤200中，在支架本体上设置编码点和比例尺，采用摄影定位的方法获得参考点贴片的位置。

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