CN116147521A - 非接触式工件尺寸测量装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了非接触式工件尺寸测量装置及方法，属于工件尺寸测量技术领域。该测量装置包括：框架，其上设置有具有测量位姿的工件；第一检测组件，设置于框架上且能够与工件的第一特征点对齐，以能够非接触地获取工件的测量位姿信息；第二检测组件，包括若干个分布式设置于框架上的检测传感器，一个检测传感器与一个测量点对齐，检测传感器用于检测其至工件上的测量点的距离；计算模块，能够根据基准位姿信息和测量位姿信息计算获得测量点处的检测传感器的位姿偏移变化量，以使计算模块能够根据位姿偏移变化量、检测传感器的检测距离、及测量点的基准读数计算出测量点的计算面差数据。本发明的测量装置能够非接触地测量工件的外观尺寸。

Description

非接触式工件尺寸测量装置及方法
技术领域
本发明涉及工件尺寸测量技术领域，尤其涉及非接触式工件尺寸测量装置及方法。
背景技术
压铸件作为一种利用模具铸造而成的零件，在铸造过程中会受到各种因素的影响导致其结构出现问题，例如，在压铸件上会出现向外凸的凸起或者向内凹的凹口，导致压铸件的外观出现凹凸不平的现象，即出现了面形变化；因此在压铸件铸造完成之后需要对其进行细致的外观测量，以判断压铸件的外观尺寸是否合格，避免压铸件的外观出现面形变化的问题。
目前，通常使用三坐标测量仪和测头探针对压铸件上各个容易变形的测量点处的面差数据进行测量，若所有测量点的面差数据均位于预设范围内，则说明该压铸件的外观尺寸合格。其中，面差数据具体指的是压铸件上的造型面因设计或制造需求进行分割并将其中一部分沿某一特定方向进行偏置产生的数值。
然而，由于在实际的测量过程中，需要接触压铸件进行测量，容易出现三坐标测量仪以及测头探针对压铸件的探测误差、以及测量人员的人为测量差异性等会导致测量精度较差；并且，由于需要接触压铸件，容易导致压铸件产生变形的问题，从而损坏压铸件。
针对以上问题，亟需非接触式工件尺寸测量装置及方法来解决以上问题。
发明内容
本发明的一个目的在于提出一种非接触式工件尺寸测量装置，能够在零接触工件的情况下检测并计算出工件上的各个测量点的计算面差数据，测量精度较好且不会损坏工件。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
非接触式工件尺寸测量装置，用于检测并计算工件的计算面差数据，包括：
框架，其上设置有所述工件，所述工件具有测量位姿，所述工件上设置有多个第一特征点和多个测量点；
第一检测组件，设置于所述框架上且能够与所述第一特征点对齐，所述第一检测组件能够非接触地获取所述工件处于所述测量位姿时的测量位姿信息；
第二检测组件，包括若干个检测传感器，若干个所述检测传感器分布式设置于所述框架上，且一个所述检测传感器与一个所述测量点对齐，所述检测传感器用于检测其至所述工件上的所述测量点的距离；
计算模块，其能够根据基准位姿信息和所述测量位姿信息计算获得所述测量点处的所述检测传感器的位姿偏移变化量，以使所述计算模块能够根据所述位姿偏移变化量、所述检测传感器至所述工件上的所述测量点的检测距离、及所述测量点的基准读数计算出所述测量点的所述计算面差数据，所述基准位姿信息和所述基准读数均为常数。
进一步地，所述框架上未设置有所述工件之前设置有标准件，所述标准件与所述工件的结构相同，且所述标准件的制造精度高于所述工件，所述标准件具有基准位姿，所述标准件上设置有多个第二特征点，所述第一检测组件还能够与所述第二特征点对齐，以使所述第一检测组件还能够非接触地获取所述标准件处于所述基准位姿时的所述基准位姿信息。
进一步地，所述标准件上设置有多个所述测量点，所述标准件上的所述测量点与所述工件上的所述测量点一一对应设置，所述检测传感器还用于检测其至所述标准件上的所述测量点的距离；所述非接触式工件尺寸测量装置还包括：
检测件，用于检测所述标准件处于所述基准位姿时的各个所述测量点的补偿面差数据，所述基准读数等于所述检测传感器至所述标准件上的所述测量点的检测距离与所述补偿面差数据之和。
进一步地，所述第一检测组件包括：
至少两个相机，一个所述相机与一个所述第一特征点或者一个所述第二特征点对齐并拍照，以获得所述工件或者所述标准件在X轴上的偏移量、在Y轴上的偏移量以及绕Z轴的偏转角度；
至少三个基准传感器，一个所述基准传感器与一个所述第一特征点或者一个所述第二特征点对齐并检测，以获得所述工件或者所述标准件在Z轴上的偏移量、绕X轴的偏转角度及绕Y轴的偏转角度。
进一步地，在相邻两次检测中，任一个所述基准传感器读数的差值为
Figure SMS_1
，靠近所述任一个所述基准传感器设置的一个所述检测传感器读数的差值为/>
Figure SMS_2
，且/>
Figure SMS_3
的差值的绝对值位于第一阈值范围内。
进一步地，所述非接触式工件尺寸测量装置还包括四个压紧组件，四个所述压紧组件呈方形设置于所述框架上，且所述相机位于四个所述压紧组件内部；所述压紧组件包括：
支撑台，设置于所述框架上；
压板及第一驱动件，所述第一驱动件与所述压板驱动连接，以用于驱动所述压板旋转移动并压设至所述工件上，且所述支撑台支撑所述工件；
定位销，设置于所述框架上，所述定位销用于插至所述工件上的定位孔内。
本发明的另一个目的在于提出一种非接触式工件尺寸测量方法，能够检测并计算出工件上的各个测量点的计算面差数据，测量精度高。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
非接触式工件尺寸测量方法，基于如上所述的非接触式工件尺寸测量装置，包括以下步骤：
S1：获得所述基准位姿信息，所述基准位姿信息包括标准件处于基准位姿时在X轴上的偏移量
Figure SMS_4
、在Y轴上的偏移量/>
Figure SMS_5
、在Z轴上的偏移量/>
Figure SMS_6
、绕X轴的偏转角度/>
Figure SMS_7
、绕Y轴的偏转角度/>
Figure SMS_8
、绕Z轴的偏转角度/>
Figure SMS_9
；
S2：将所述工件以所述测量位姿放置于所述框架上，以使所述第一检测组件获取所述工件的所述测量位姿信息，所述测量位姿信息包括所述工件在X轴上的偏移量
Figure SMS_10
、在Y轴上的偏移量/>
Figure SMS_11
、在Z轴上的偏移量/>
Figure SMS_12
、绕X轴的偏转角度/>
Figure SMS_13
、绕Y轴的偏转角度/>
Figure SMS_14
、绕Z轴的偏转角度/>
Figure SMS_15
；同时，在所述工件处于所述测量位姿下，获取各个所述检测传感器的读数/>
Figure SMS_16
；
S3：所述计算模块将所述基准位姿信息分别与相对应的所述测量位姿信息作差，以获得变化位姿信息，所述变化位姿信息包括在X轴上的变化量
Figure SMS_17
、在Y轴上的变化量/>
Figure SMS_18
、在Z轴上的变化量/>
Figure SMS_19
、绕X轴的变化角度/>
Figure SMS_20
、绕Y轴的变化角度/>
Figure SMS_21
、绕Z轴的变化角度
Figure SMS_22
；
S4：所述计算模块根据以下计算公式：
Figure SMS_23
，
以分别计算得出各个所述测量点处的所述检测传感器的所述位姿偏移变化量
Figure SMS_24
，其中，/>
Figure SMS_25
为所述测量点的位置序号数，同一所述测量点的/>
Figure SMS_26
为定值，不同所述测量点的/>
Figure SMS_27
不同；
S5：所述计算模块根据以下计算公式：
Figure SMS_28
，
分别计算得出各个所述测量点的所述计算面差数据
Figure SMS_29
，且当所有所述测量点的所述计算面差数据/>
Figure SMS_30
均位于预设范围内，则所述工件的外观尺寸合格；其中，/>
Figure SMS_31
为所述测量点的基准读数。
进一步地，在步骤S1与步骤S2之间还包括以下步骤：
S11：获得所述检测传感器至所述标准件上的所述测量点的检测距离
Figure SMS_32
；
S12：使用检测件测出所述标准件上的所述测量点的补偿面差数据
Figure SMS_33
；
S13：所述计算模块使用以下计算公式：
Figure SMS_34
，
以计算获得各个所述测量点的所述基准读数。
进一步地，在同一个所述测量点处，所述工件的所述计算面差数据
Figure SMS_35
与所述标准件的所述补偿面差数据/>
Figure SMS_36
之间的差值的绝对值处于第二阈值范围内。
进一步地，在步骤S1中，将所述标准件以所述基准位姿放置于所述框架上，以使所述第一检测组件获取所述标准件的所述基准位姿信息。
本发明的有益效果为：
通过将工件设置在框架上，在工件上设置有多个第一特征点和多个测量点，将第一检测组件设置在框架上且与第一特征点对齐，以使第一检测组件能够非接触地获得工件处于测量位姿时的测量位姿信息；同时，使第二检测组件的若干个检测传感器分布式设置在框架上，且一个检测传感器与一个测量点对齐，检测传感器能够检测其至工件上的测量点的距离，即检测传感器与工件不接触；再使计算模块根据基准位姿信息和测量位姿信息计算获得检测传感器的位姿偏移变化量，并使计算模块根据位姿偏移变化量、检测传感器至工件上的测量点的检测距离、以及测量点的基准读数计算出测量点的计算面差数据，从而能够获得各个测量点的计算面差数据；当所有测量点的计算面差数据均位于预设范围内时，则说明工件的外观尺寸合格，在工件上并没有明显地出现面形变化；上述方式采用第一检测组件、第二检测组件以及计算模块即可检测并计算出工件的外观尺寸，整个过程不需要接触工件，避免了现有技术中由于接触工件而产生的探测误差、以及测量人员的人为测量差异性而导致的测量精度较差的问题，使测量精度较好；同时，由于不需要接触工件，不会使工件产生变形而损坏。
附图说明
图1是本发明提供的非接触式工件尺寸测量装置的俯视图；
图2是本发明提供的翻板组件（处于打开状态）的结构示意图；
图3是本发明提供的翻板组件（包括遮挡状态和打开状态）的侧视图；
图4是本发明提供的推扫组件的结构示意图；
图5是本发明提供的第三驱动件与第二遮挡板的结构示意图；
图6是本发明提供的相机的结构示意图；
图7是图6的剖视图；
图8是本发明提供的非接触式工件尺寸测量方法的流程示意图一；
图9是本发明提供的非接触式工件尺寸测量装置的流程示意图二。
附图标记说明：
1-框架；
21-相机；211-第四驱动件；212-光源；213-第三遮挡板；214-温度传感器；215-连接板；216-相机安装架；22-基准传感器；
31-检测传感器；
4-压紧组件；
5-翻板组件；51-第二驱动件；52-第一遮挡板；53-第一安装板；54-第一销轴；55-第二销轴；56-第一连杆；57-第三销轴；58-连接块；59-第二连杆；
6-推扫组件；61-第三驱动件；62-第二遮挡板；63-第二传感器安装座；64-第二安装板；
7-挡板；8-扫码机；
9-吹水组件。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而己。在整个说明书中，同样的附图标记指示同样的元件。
为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
实施例一
本实施例中提出了一种非接触式工件尺寸测量装置，用于测量工件的外观尺寸，测量精度和测量效率均较高，且不会损坏工件。其中，测量工件的外观尺寸具体指的是检测并计算出工件上的各个测量点处的计算面差数据，若所有测量点的计算面差数据均位于预设范围内，则说明该工件的外观尺寸合格。本实施例中，工件具体为压铸制成的车身壳体，即工件为异形结构。
具体地，如图1所示，非接触式工件尺寸测量装置包括框架1、第一检测组件、第二检测组件以及计算模块；其中，在框架1上设置有工件，工件具有测量位姿，且在工件上设置有多个第一特征点和多个测量点，工件的测量点为工件上容易发生变形的点；第一检测组件设置在框架1上且能够与第一特征点对齐，第一检测组件能够无接触地获得工件处于测量位姿时的测量位姿信息；第二检测组件包括若干个检测传感器31，若干个检测传感器31分布式设置在框架1上，且一个检测传感器31与一个测量点对齐，检测传感器31用于检测其至工件上的测量点的距离；计算模块能够根据基准位姿信息和测量位姿信息计算获得各个测量点处的检测传感器31的位姿偏移变化量，以使计算模块能够根据位姿偏移变化量、检测传感器31至工件上的测量点的检测距离、以及测量点的基准读数分别计算出各个测量点的计算面差数据。
其中，基准位姿信息和基准读数均为常数，基准读数仅仅只与测量点的位置序号数相关，即基准读数仅仅只与测量点的位置相关，测量点的位置确定后，测量点的序号也确定了，则该测量点的基准读数也确定并保持不变，也即是说，一个位置的测量点对应于一个基准读数，且该位置的测量点的基准读数保持不变。
通过将工件设置在框架1上，在工件上设置有多个第一特征点和多个测量点，将第一检测组件设置在框架1上且与第一特征点对齐，以使第一检测组件能够非接触地获取工件处于测量位姿时的测量位姿信息；同时，使第二检测组件的若干个检测传感器31分布式设置在框架1上，且一个检测传感器31与一个测量点对齐，检测传感器31能够检测其至工件上的测量点的距离，即检测传感器31与工件不接触；再使计算模块根据基准位姿信息和测量位姿信息计算获得各个测量点处的检测传感器31的位姿偏移变化量，并使计算模块根据位姿偏移变化量、检测传感器31至工件上的测量点的检测距离、以及测量点的基准读数计算出测量点的计算面差数据，从而能够获得各个测量点的计算面差数据；当所有测量点的计算面差数据均位于预设范围内，则说明工件的外观尺寸合格，在工件上并没有明显地出现面形变化的现象；上述方式采用第一检测组件、第二检测组件以及计算模块即可检测并计算出工件的外观尺寸，整个过程不需要接触工件，避免了现有技术中由于接触工件而产生的探测误差、以及测量人员的人为测量差异性而导致的测量精度较差的问题，使测量精度较好；同时，由于不需要接触工件，不会使工件产生变形而损坏。其中，测量位姿信息具体指的是工件在空间中的一个状态，包括工件在空间中的六个自由度。
进一步地，在框架1上未设置有工件之前设置有标准件，标准件与工件的结构相同，且标准件的制造精度高于工件，即标准件为制造出的加工精度较为理想的工件；标准件具有基准位姿，在标准件上设置有多个第二特征点，第一检测组件还能够与第二特征点对齐，以使第一检测组件还能够非接触地获取标准件处于基准位姿时的基准位姿信息，从而获得基准位姿信息；也即是说，基准位姿信息仅仅与标准件相关，当标准件确定后，基准位姿信息也确定，即基准位姿所对应的第一检测组件的读数为一个定值，即为常数。其中，在标准件上也设置有多个上述的测量点，且标准件上的测量点与工件上的测量点一一对应设置；例如，在工件上的位置处设置有一个测量点，在标准件上相对应的位置处也设置有一个测量点；并且检测传感器31还能够检测其至标准件上的测量点的检测距离。
具体地，非接触式工件尺寸测量装置还包括检测件，检测件用于测量标准件处于基准位姿时的各个测量点的补偿面差数据，即一个测量点对应于一个补偿面差数据，一个测量点的基准读数等于在该测量点处的检测传感器31至该标准件上的测量点的检测距离与该测量点的补偿面差数据之和，从而能够通过计算模块计算出各个测量点的基准读数。其中，计算模块采用现有技术中常见的计算模块结构即可；检测件具体为现有技术中常见的三维测量（GOM）***，通过GOM***能够直接测量出标准件在各个测量点处的补偿面差数据。其中，由于标准件与工件的3D数模是有差异性，这个差异性数据可以通过GOM***进行获取，即获取得到的即为标准件的补偿面差数据，如此能够保证对工件的3D数模测量出的计算面差数据的准确性。
值得说明的是，在工件外观尺寸的测量过程中，不仅需要考虑工件在各个测量点处的补偿面差数据，还需要考虑各个测量点处的检测传感器31的位姿偏移变化量，从而才能够保证计算得出的计算面差数据能准确地反应工件的外观尺寸；若直接将GOM***测量出的补偿面差数据作为工件外观尺寸的判断标准，则很容易出现判断不准确的问题，因此需要通过计算面差数据能够保证对工件外观尺寸测量的准确性。
值得注意的是，当同一个测量点处的工件的计算面差数据与标准件的补偿面差数据之间的差值的绝对值在第二阈值范围内时，则说明工件的计算面差数据的结果较为准确，即计算面差数据并没有相对于补偿面差数据出现较大的偏差，也即是说，通过本实施例中的非接触式工件尺寸测量装置检测并计算出的工件测量点的计算面差数据的准确性和可靠性较高。其中，第二阈值具体为0-0.2mm。
本实施例中，如图1所示，由于工件上具有二十六个容易产生变形的位置，相对应地，在工件和标准件上分别具有二十六个测量点，且检测传感器31也具有二十六个，在一个测量点处设置有一个检测传感器31。其它实施例中，还可以设置其它数量的检测传感器31，检测传感器31的设置数量和设置位置需要根据工件的具体结构决定。本实施例中，检测传感器31具体为测距传感器。
进一步地，如图1所示，第一检测组件包括至少两个相机21和至少三个基准传感器22；其中，一个相机21与一个第一特征点或者一个第二特征点对齐，多个相机21能够分别对多个第一特征点或者多个第二特征点进行拍照，通过对拍摄得到的多个第一特征点的图像信息或者多个第二特征点的图像信息进行比对分析，从而能够获得工件或者标准件在X轴上的偏移量、在Y轴上的偏移量以及绕Z轴的偏转角度；一个基准传感器22与一个第一特征点或者一个第二特征点对齐，多个基准传感器22能够分别对多个第一特征点或者多个第二特征点进行检测，通过对检测得到的多个第一特征点的图像信息或者多个第二特征点的图像信息进行比对分析，从而能够获得工件或者标准件在Z轴上的偏移量、绕X轴的偏转角度及绕Y轴的偏转角度，进而能够通过第一检测组件无接触地获得工件处于测量位姿时的测量位姿信息、以及标准件处于基准位姿时的基准位姿信息。
本实施例中，设置有两个相机21和三个基准传感器22，且两个相机21和三个基准传感器22均位于工件上的各个第一特征点或者标准件上的各个第二特征点上；第一特征点可以是工件上的基准点或者测量点或者其它任一点，只要能够反映出工件的位姿特征即可，基准点的硬度大于测量点的硬度；第二特征点可以是标准件上的基准点或者测量点或者其它任一点，只要能够反映出标准件的位姿特征即可，在此对于第一特征点和第二特征点的设置位置和数量不作具体限定。其它实施例中，还可以设置三个相机21和四个基准传感器22，以使获得的基准位姿信息和测量位姿信息更为准确，对于相机21和基准传感器22的设置数量不作具体限定。
进一步地，在相邻两次检测中，任一个基准传感器22的读数的差值为
Figure SMS_37
，最靠近该基准传感器22设置的一个检测传感器31的读数的差值为/>
Figure SMS_38
，且/>
Figure SMS_39
的差值的绝对值位于第一阈值范围内，即能够说明各个检测传感器31的检测数值较为准确，能够用于后续的计算面差数据的计算；也即是说，该非接触式工件尺寸测量装置的工作正常，能够起到计算面差数据的测量作用，进而能够进一步保证对计算面差数据测量的准确性，说明本装置和方法在实际应用中还起到了自监控作用。其中，第一阈值具体可以为0.2cm-1cm。
具体地，如图1所示，非接触式工件尺寸测量装置还包括四个压紧组件4，四个压紧组件4呈方形设置在框架1上，且两个相机21间隔位于四个压紧组件4的内部，压紧组件4用于将工件限位设置在框架1上，保证在整个测量过程中工件在框架1上的稳定性。
具体而言，压紧组件4包括支撑台、压板、第一驱动件以及定位销；其中，支撑台沿Z轴设置在框架1上；第一驱动件的固定端设置在框架1上，第一驱动件的驱动端与压板驱动连接，第一驱动件用于驱动压板旋转，以使压板能够移动并压设在工件上，此时支撑台能够对工件提供支撑作用，以避免在压板压设工件时压板出现弯曲或者变形的问题；定位销设置在框架1上，定位销用于插至工件上的定位孔内，以将工件定位在压紧组件4上。
其中，第一驱动件具体可以为旋转气缸，当由上至下将工件放置在框架1上时，旋转气缸能够驱动压板向远离工件的方向旋转，以避免压板对工件的放置产生干涉；当放置好工件后，再使旋转气缸驱动压板向靠近工件的方向旋转并压设在工件上即可。
进一步地，如图1所示，由于工件由上至下且倾斜放置在框架1上，因此，非接触式工件尺寸测量装置还包括挡板7，框架1在Y轴上的一端的相对两侧分别设置有挡板7，挡板7用于在将工件由上至下且倾斜放置在框架1上时抵挡工件，以避免在放置工件的过程中工件出现掉落的问题，保证工件放置的稳定性。
具体而言，当工件由上至下放置在框架1的过程中，工件中容易掉落碎屑的位置会向下掉落碎屑，而掉落的碎屑很容易落在部分检测传感器31上，从而影响检测传感器31的检测精度。
为了解决以上问题，如图1-图3所示，非接触式工件尺寸测量装置还包括翻板组件5，框架1在Y轴上的一端的相对两侧分别设置有翻板组件5，翻板组件5与挡板7相对设置；翻板组件5具有遮挡状态和打开状态；当在放置工件的过程中，此时翻板组件5处于遮挡状态，以能够遮挡住周设在翻板组件5的多个检测传感器31，多个检测传感器31并列设置在翻板组件5的左侧；当工件放置在框架1上之后，翻板组件5处于打开状态，此时翻板组件5不遮挡周设在翻板组件5的多个检测传感器31，以使检测传感器31能够进行正常的检测工作。
通过设置翻板组件5，能够在放置工件的过程中，使翻板组件5保护检测传感器31不受工件上掉落的碎屑的影响，保证检测传感器31的正常使用性能；且在需要检测传感器31进行检测工作时，翻板组件5能够不遮挡检测传感器31，不会影响检测传感器31的使用性能，延长检测传感器31的使用寿命。
进一步地，如图2和图3所示，翻板组件5包括第一安装板53、第二驱动件51、第一遮挡板52、第一销轴54、第二销轴55、第三销轴57、连接块58、第一连杆56和第二连杆59；其中，第一安装板53设置在周设于翻板组件5的多个检测传感器31的第一传感器安装座上，第一传感器安装座固定设置在框架1上；第二驱动件51的固定端设置在第一安装板53上，第二驱动件51的驱动端与第一销轴54驱动连接，且在第一安装板53上固定设置有连接块58；第二销轴55设置在连接块58上，第三销轴57位于第一销轴54与第二销轴55之间，且第一连杆56的两端分别活动设置于第一销轴54和第三销轴57上，第二连杆59的两端分别活动设置于第三销轴57与第二销轴55上，且第一遮挡板52固定设置于第一连杆56上；第二驱动件51用于驱动第一销轴54、第一连杆56、以及第一遮挡板52沿Z轴移动，以使第一连杆56与第二连杆59之间能够相互垂直或者呈锐角设置，从而能够使第一遮挡板52相对于周设于第一遮挡板52的多个检测传感器31水平遮挡或者倾斜打开。其中，第一遮挡板52为折弯板；第二驱动件51具体可以为竖直气缸，且第一遮挡板52能够遮挡周设在第一遮挡板52的四个检测传感器31。
其中，在连接块58的另一侧还可以设置第二连杆59，以使该第二连杆59的两端分别活动设置于第二销轴55和第三销轴57的另一端，从而能够保证第一遮挡板52运动的支撑稳定性。
值得说明的是，对于翻板组件5在框架1上的具体设置位置以及设置数量不作限定，只要将翻板组件5设置在与工件上容易掉落碎屑的位置下方的各个检测传感器31处即可，且翻板组件5周围设置的检测传感器31的数量不作限定，只要保证翻板组件5能够将设置在其周围的各个检测传感器31进行遮挡保护即可。
进一步地，如图1、图4和图5所示，非接触式工件尺寸测量装置还包括推扫组件6，框架1在Y轴上的另一端的相对两侧分别设置有推扫组件6，推扫组件6与挡板7位于框架1的同一侧且设置于挡板7的外侧，且推扫组件6与翻板组件5相对设置在框架1上；推扫组件6具有伸出状态和缩回状态；当在放置工件的过程中，此时推扫组件6处于缩回状态，以能够遮挡周设在推扫组件6的多个检测传感器31，多个检测传感器31并列设置于推扫组件6的前端；当工件放置在框架1上之后，推扫组件6处于伸出状态，此时推扫组件6不遮挡周设在推扫组件6的多个检测传感器31，以使检测传感器31能够进行正常的检测工作。其中，推扫组件6的伸出状态和缩回状态仅仅只是两个相对设置的状态，只要保证在推扫组件6处于缩回状态时，能够遮挡周设在推扫组件6的多个检测传感器31，在推扫组件6处于伸出状态时，不再遮挡周设在推扫组件6的多个检测传感器31即可。
通过设置推扫组件6，能够在放置工件的过程中，使推扫组件6保护检测传感器31不受工件上掉落的碎屑的影响，保证检测传感器31的正常使用性能；且在需要检测传感器31进行检测工作时，推扫组件6能够不遮挡检测传感器31，不会影响检测传感器31的使用性能，从而能够延长检测传感器31的使用寿命。
具体地，如图4和图5所示，推扫组件6包括第二传感器安装座63、第二安装板64、第三驱动件61以及第二遮挡板62；其中，第二传感器安装座63固定设置在框架1上，第二安装板64设置在第二传感器安装座63上，且在第二安装板64上设置有多个检测传感器31；第三驱动件61的固定端设置在第二安装板64上，第三驱动件61的驱动端与第二遮挡板62驱动连接，第三驱动件61用于驱动第二遮挡板62相对于第二安装板64上的多个检测传感器31水平缩回或者伸出。其中，第三驱动件61具体可以为水平气缸，且在第二安装板64上设置有四个检测传感器31，即第二遮挡板62能够遮挡第二安装板64上的四个检测传感器31。
值得说明的是，对于推扫组件6在框架1上的具体设置位置以及设置数量不作限定，只要将推扫组件6设置在与工件上容易掉落碎屑的位置下方的各个检测传感器31处即可，且推扫组件6周围设置的检测传感器31的数量不作限定，只要保证推扫组件6能够将设置在其周围的各个检测传感器31进行遮挡保护即可。
进一步地，如图1所示，非接触式工件尺寸测量装置还包括吹水组件9，吹水组件9设置在框架1上且位于相机21的一侧，吹水组件9用于吹扫工件上的水滴，以使相机21能够清晰地拍照，保证相机21的拍照效果。
具体地，吹水组件9包括气源以及气管，气管的一端与气源连接，气管的另一端设置在工件的上方，气源用于向气管提供吹扫气体，以使气管内的吹扫气体能够将工件上的水滴吹扫干净，有利于相机21的拍照。
进一步地，如图1、图6和图7所示，相机21包括相机本体、第四驱动件211、光源212、第三遮挡板213、温度传感器214、连接板215以及相机安装架216；其中，连接板215能够连接至框架1上，连接板215与相机安装架216连接，温度传感器214、以及光源212均设置在连接板215上，相机本体安装在相机安装架216上；第四驱动件211的固定端设置在连接板215上，第四驱动件211的驱动端与第三遮挡板213驱动连接；第四驱动件211用于驱动第三遮挡板213旋转，以使第三遮挡板213能够进行转动，从而使得第三遮挡板213能够遮挡或者不遮挡光源212和相机本体；光源212用于为相机本体拍照时提供光线；温度传感器214用于检测工件的温度，避免在相机本体拍照工件的过程中工件的温度过高。其中，第四驱动件211具体可以为旋转气缸。其中，相机本体具体为CCD相机。
进一步地，如图1所示，在框架1上还设置有扫码机8，以用于对工件上的二维码进行扫描，从而能够获得工件的信息，以便于对工件进行快速追溯。其中扫码机8采用现有技术中常见的扫码结构即可。
值得说明的是，对于标准件在框架1上的限位设置和工件在框架1上的限位设置相同，具体可以参考上述对于工件在框架1上的限位描述。
实施例二
本实施例中提出了一种非接触式工件尺寸测量方法，基于实施例一中的非接触式工件尺寸测量装置，以用于检测并计算得出工件上二十六个测量点的计算面差数据，如图8所示，非接触式工件尺寸测量方法包括以下步骤：
S1：将标准件以基准位姿放置在框架1上，使框架1上的四个压紧组件4将标准件限位在框架1上；再使第一检测组件中的两个相机21和三个基准传感器22获取标准件的基准位姿信息，标准件的基准位姿信息包括标准件在X轴上的偏移量
Figure SMS_40
、在Y 轴上的偏移量/>
Figure SMS_41
、在Z轴上的偏移量/>
Figure SMS_42
、绕X轴的偏转角度/>
Figure SMS_43
、绕Y轴的偏转角度/>
Figure SMS_44
、绕Z轴的偏转角度/>
Figure SMS_45
。
S2：将工件以测量位姿放置在框架1上，使框架1上的四个压紧组件4将工件限位在框架1上；再使两个相机21和三个基准传感器22获取工件的测量位姿信息，测量位姿信息包括工件在X轴上的偏移量
Figure SMS_46
、在Y 轴上的偏移量/>
Figure SMS_47
、在Z轴上的偏移量/>
Figure SMS_48
、绕X轴的偏转角度
Figure SMS_49
、绕Y轴的偏转角度/>
Figure SMS_50
、绕Z轴的偏转角度/>
Figure SMS_51
；同时，在工件处于测量位姿下，获取各个检测传感器31的读数/>
Figure SMS_52
。
S3：使计算模块将基准位姿信息分别与相对应的测量位姿信息进行作差，以获得变化位姿信息，变化位姿信息包括在X轴上的变化量
Figure SMS_56
、在Y轴上的变化量/>
Figure SMS_59
、在Z轴上的变化量/>
Figure SMS_62
、绕X轴的变化角度/>
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、绕Y轴的变化角度/>
Figure SMS_58
、绕Z轴的变化角度/>
Figure SMS_61
；其中，
Figure SMS_63
，/>
Figure SMS_54
，/>
Figure SMS_57
，/>
Figure SMS_60
，/>
Figure SMS_64
，/>
Figure SMS_53
。
S4：计算模块根据以下计算公式：
Figure SMS_65
，
以能够分别计算得出各个测量点处的检测传感器31的位姿偏移变化量
Figure SMS_66
，其中，
Figure SMS_67
为测量点的位置序号数，/>
Figure SMS_68
均为常数，且一个测量点对应于一组/>
Figure SMS_69
，也即是说，不同的测量点，/>
Figure SMS_70
不同，即不同测量点所对应的/>
Figure SMS_71
为一个定值，即为常数。
S5：计算模块根据以下计算公式：
Figure SMS_72
，
分别计算得出各个测量点的计算面差数据
Figure SMS_73
，且当所有测量点的计算面差数据/>
Figure SMS_74
均位于预设范围内，则工件的外观尺寸合格；其中，/>
Figure SMS_75
为测量点的基准读数。
也即是说，根据计算公式
Figure SMS_76
计算出的二十六个计算面差数据
Figure SMS_77
均位于预设范围内，则说明工件并没有出现明显的面形变化，工件的外观尺寸合格；若/>
Figure SMS_78
中任一个没有位于预设范围内，则说明工件的外观尺寸不合格。其中，预设范围为/>
Figure SMS_79
。
进一步地，如图9所示，在步骤S1与步骤S2之间还包括以下步骤：
S11：获得标准件处于基准位姿时检测传感器31至标准件上的测量点的检测距离
Figure SMS_80
；/>
S12：使用检测件测量出测量点的补偿面差数据
Figure SMS_81
；
S13：使用计算模块使用以下计算公式：
Figure SMS_82
，
以能够计算获得各个测量点的基准读数
Figure SMS_83
，即根据计算公式/>
Figure SMS_84
能够分别计算出二十六个测量点的基准读数/>
Figure SMS_85
，即只要标准件的基准位姿确定后，各个测量点的基准读数/>
Figure SMS_86
也能够确定，也即是说，各个测量点的基准读数
Figure SMS_87
为常数。
下面以第一测量点为例对非接触式工件尺寸测量方法的具体测量过程进行详细赘述：
首先，将标准件由上至下且倾斜放置在框架1上，以将压板旋转移动并压设在标准件上，此时标准件的端部位于支撑台上，且定位销插至标准件上的定位孔内，从而能够通过压紧组件4将标准件限位在框架1上；在放置标准件的过程中，翻板组件5处于遮挡状态，以能够遮挡住周设在翻板组件5的四个检测传感器31；同时，推扫组件6处于缩回状态，以能够遮挡周设在推扫组件6的四个检测传感器31；并且，扫码机8启动，以对标准件的信息进行扫描；此时，标准件以基准位姿设置在框架1上。
之后，再使翻板组件5处于打开状态，不再遮挡周设在翻板组件5的四个检测传感器31；同时，使推扫组件6处于伸出状态，不再遮挡周设在推扫组件6的四个检测传感器31，从而能够使上述八个被遮挡的检测传感器31均能够进行正常的检测工作。
而后，使第四驱动件211驱动第三遮挡板213旋转，以使第三遮挡板213转动至不再遮挡光源212和相机本体，光源212能够为相机本体拍照时提供光线，此时光源212和相机本体能够露至在外进行拍照工作；同时，使气管内的吹扫气体能够将标准件上的水滴吹扫干净，有利于相机21的拍照；从而能够使用两个相机21和三个基准传感器22对标准件进行拍照和检测，以得到三个基准传感器22的读数分别为：103.6785、105.0149、114.0981；同时能够得到两个相机21在XY轴上的读数分别为：-766.5834/6.4381/、-219.5598/11.0778；之后，再对上述各个读数进行分析处理，从而能够获取标准件的基准位姿信息
Figure SMS_88
、/>
Figure SMS_89
、/>
Figure SMS_90
、
Figure SMS_91
、/>
Figure SMS_92
以及/>
Figure SMS_93
。其中，对上述各个读数进行分析处理为现有技术中常见的读数处理手段，在此不再对具体的读数处理过程进行详细赘述。
然后，使用检测件直接且分别测量出标准件上的二十六个测量点处的补偿面差数据，
Figure SMS_94
，此时标准件处于基准位姿；其中，第一测量点处的补偿面差数据/>
Figure SMS_95
=0.32，此时第一测量点处的第一检测传感器31检测到其至标准件上的第一测量点之间的距离为/>
Figure SMS_96
=93.2128；再使计算模块使用公式/>
Figure SMS_97
计算出第一测量点处的基准读数/>
Figure SMS_98
=93.2128+0.32= 93.5328。
之后，再将工件采用上述放置步骤放置在框架1上，以使工件以测量位姿限位设置在框架1上；再使用两个相机21和三个基准传感器22对工件进行拍照和检测，以得到三个基准传感器22的读数分别为：103.5497、104.7200、114.2996；同时能够得到两个相机21在XY轴上的读数分别为：-764.9585/4.8511、-220.7755/13.0837；之后，再对上述各个读数进行分析处理，从而能够获取工件的测量位姿信息
Figure SMS_99
、/>
Figure SMS_100
、/>
Figure SMS_101
、/>
Figure SMS_102
、/>
Figure SMS_103
以及/>
Figure SMS_104
；此时，第一测量点处的检测传感器31检测到其至第一测量点之间的间距/>
Figure SMS_105
=92.9840。
而后，使计算模块将基准位姿信息分别与测量位姿信息进行作差，即三个基准传感器22的变化量分别为：103.6785-103.5497=0.1288、105.0149-104.7200=0.2949、114.0981-114.2996=-0.2015；两个相机21分别在X轴上的变化量：-766.5834-（-764.9585）=-1.6249、-219.5598-（-220.7755）=1.2157；两个相机21分别在Y轴上的变化量：6.4381-4.8511=-1.587、11.0778-13.0837=-2.0059；之后，再对上述各个读数进行分析处理，从而能够获取变化位姿信息，变化位姿信息包括
Figure SMS_106
、/>
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、/>
Figure SMS_108
、/>
Figure SMS_109
、/>
Figure SMS_110
、/>
Figure SMS_111
。
之后，再使计算模块根据以下计算公式：
Figure SMS_112
，
计算得出第一测量点处的检测传感器31的位姿偏移变化量
Figure SMS_113
，由上述计算公式计算得出/>
Figure SMS_114
=0.1657。
最后，再使计算模块根据以下计算公式：
Figure SMS_115
，
计算得出第一测量点处的计算面差数据
Figure SMS_116
=93.5328-92.9840-0.1657=0.3831；从而能够计算得出二十六个测量点出的计算面差数据/>
Figure SMS_117
；当/>
Figure SMS_118
均位于
Figure SMS_119
时，则工件的外观尺寸合格。其中，上述涉及到角度的单位均为°，涉及到面差数据和偏移量的单位均为mm。
而后，将新的待测的工件重新以测量位姿限位放置在框架1上，并重复上述计算步骤，从而能够计算出新的待测工件上的各个测量点的计算面差数据，并判断该工件的外观尺寸是否合格；直至将所有的待测的工件的计算面差数据检测计算结束为止。
以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.非接触式工件尺寸测量装置，用于检测并计算工件的计算面差数据，其特征在于，包括：
框架（1），其上设置有所述工件，所述工件具有测量位姿，所述工件上设置有多个第一特征点和多个测量点；
第一检测组件，设置于所述框架（1）上且能够与所述第一特征点对齐，所述第一检测组件能够非接触地获取所述工件处于所述测量位姿时的测量位姿信息；
第二检测组件，包括若干个检测传感器（31），若干个所述检测传感器（31）分布式设置于所述框架（1）上，且一个所述检测传感器（31）与一个所述测量点对齐，所述检测传感器（31）用于检测其至所述工件上的所述测量点的距离；
计算模块，其能够根据基准位姿信息和所述测量位姿信息计算获得所述测量点处的所述检测传感器（31）的位姿偏移变化量，以使所述计算模块能够根据所述位姿偏移变化量、所述检测传感器（31）至所述工件上的所述测量点的检测距离、及所述测量点的基准读数计算出所述测量点的所述计算面差数据，所述基准位姿信息和所述基准读数均为常数。
2.如权利要求1所述的非接触式工件尺寸测量装置，其特征在于，所述框架（1）上未设置有所述工件之前设置有标准件，所述标准件与所述工件的结构相同，且所述标准件的制造精度高于所述工件，所述标准件具有基准位姿，所述标准件上设置有多个第二特征点，所述第一检测组件还能够与所述第二特征点对齐，以使所述第一检测组件还能够非接触地获取所述标准件处于所述基准位姿时的所述基准位姿信息。
3.如权利要求2所述的非接触式工件尺寸测量装置，其特征在于，所述标准件上设置有多个所述测量点，所述标准件上的所述测量点与所述工件上的所述测量点一一对应设置，所述检测传感器（31）还用于检测其至所述标准件上的所述测量点的距离；所述非接触式工件尺寸测量装置还包括：
检测件，用于检测所述标准件处于所述基准位姿时的各个所述测量点的补偿面差数据，所述基准读数等于所述检测传感器（31）至所述标准件上的所述测量点的检测距离与所述补偿面差数据之和。
4.如权利要求2所述的非接触式工件尺寸测量装置，其特征在于，所述第一检测组件包括：
至少两个相机（21），一个所述相机（21）与一个所述第一特征点或者一个所述第二特征点对齐并拍照，以获得所述工件或者所述标准件在X轴上的偏移量、在Y轴上的偏移量以及绕Z轴的偏转角度；
至少三个基准传感器（22），一个所述基准传感器（22）与一个所述第一特征点或者一个所述第二特征点对齐并检测，以获得所述工件或者所述标准件在Z轴上的偏移量、绕X轴的偏转角度及绕Y轴的偏转角度。
5.如权利要求4所述的非接触式工件尺寸测量装置，其特征在于，在相邻两次检测中，任一个所述基准传感器（22）读数的差值为
Figure QLYQS_1
，靠近所述任一个所述基准传感器（22）设置的一个所述检测传感器（31）读数的差值为/>
Figure QLYQS_2
，且/>
Figure QLYQS_3
的差值的绝对值位于第一阈值范围内。
6.如权利要求4所述的非接触式工件尺寸测量装置，其特征在于，所述非接触式工件尺寸测量装置还包括四个压紧组件（4），四个所述压紧组件（4）呈方形设置于所述框架（1）上，且所述相机（21）位于四个所述压紧组件（4）内部；所述压紧组件（4）包括：
支撑台，设置于所述框架（1）上；
压板及第一驱动件，所述第一驱动件与所述压板驱动连接，以用于驱动所述压板旋转移动并压设至所述工件上，且所述支撑台支撑所述工件；
定位销，设置于所述框架（1）上，所述定位销用于插至所述工件上的定位孔内。
7.非接触式工件尺寸测量方法，其特征在于，基于如权利要求1-6中任一项所述的非接触式工件尺寸测量装置，包括以下步骤：
S1：获得所述基准位姿信息，所述基准位姿信息包括标准件处于基准位姿时在X轴上的偏移量
Figure QLYQS_4
、在Y轴上的偏移量/>
Figure QLYQS_5
、在Z轴上的偏移量/>
Figure QLYQS_6
、绕X轴的偏转角度/>
Figure QLYQS_7
、绕Y轴的偏转角度/>
Figure QLYQS_8
、绕Z轴的偏转角度/>
Figure QLYQS_9
；
S2：将所述工件以所述测量位姿放置于所述框架（1）上，以使所述第一检测组件获取所述工件的所述测量位姿信息，所述测量位姿信息包括所述工件在X轴上的偏移量
Figure QLYQS_10
、在Y轴上的偏移量/>
Figure QLYQS_11
、在Z轴上的偏移量/>
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、绕X轴的偏转角度/>
Figure QLYQS_13
、绕Y轴的偏转角度/>
Figure QLYQS_14
、绕Z轴的偏转角度/>
Figure QLYQS_15
；同时，在所述工件处于所述测量位姿下，获取各个所述检测传感器（31）的读数/>
Figure QLYQS_16
；
S3：所述计算模块将所述基准位姿信息分别与相对应的所述测量位姿信息作差，以获得变化位姿信息，所述变化位姿信息包括在X轴上的变化量
Figure QLYQS_17
、在Y轴上的变化量/>
Figure QLYQS_18
、在Z轴上的变化量/>
Figure QLYQS_19
、绕X轴的变化角度/>
Figure QLYQS_20
、绕Y轴的变化角度/>
Figure QLYQS_21
、绕Z轴的变化角度/>
Figure QLYQS_22
；
S4：所述计算模块根据以下计算公式：
Figure QLYQS_23
，
以分别计算得出各个所述测量点处的所述检测传感器（31）的所述位姿偏移变化量
Figure QLYQS_24
，其中，/>
Figure QLYQS_25
为所述测量点的位置序号数，同一所述测量点的/>
Figure QLYQS_26
为定值，不同所述测量点的/>
Figure QLYQS_27
不同；
S5：所述计算模块根据以下计算公式：
Figure QLYQS_28
，
分别计算得出各个所述测量点的所述计算面差数据
Figure QLYQS_29
，且当所有所述测量点的所述计算面差数据/>
Figure QLYQS_30
均位于预设范围内，则所述工件的外观尺寸合格；其中，/>
Figure QLYQS_31
为所述测量点的基准读数。
8.如权利要求7所述的非接触式工件尺寸测量方法，其特征在于，在步骤S1与步骤S2之间还包括以下步骤：
S11：获得所述检测传感器（31）至所述标准件上的所述测量点的检测距离
Figure QLYQS_32
；
S12：使用检测件测出所述标准件上的所述测量点的补偿面差数据
Figure QLYQS_33
；
S13：所述计算模块使用以下计算公式：
Figure QLYQS_34
，
以计算获得各个所述测量点的所述基准读数。
9.如权利要求8所述的非接触式工件尺寸测量方法，其特征在于，在同一个所述测量点处，所述工件的所述计算面差数据
Figure QLYQS_35
与所述标准件的所述补偿面差数据/>
Figure QLYQS_36
之间的差值的绝对值处于第二阈值范围内。
10.如权利要求7所述的非接触式工件尺寸测量方法，其特征在于，在步骤S1中，将所述标准件以所述基准位姿放置于所述框架（1）上，以使所述第一检测组件获取所述标准件的所述基准位姿信息。
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