TWI485359B - 鐳射平面度量測系統及方法 - Google Patents
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Description
本發明涉及一種影像量測系統及方法,尤其是一種鐳射平面度量測系統及方法。
由於現代生活對產品外觀品質追求較高,因此對產品生產過程就會非常嚴格,當對產品某一平面的形狀要求比較嚴格時就需對此平面做平面度檢測,而現階段的平面度常規檢測方法都是一件一件的檢測,檢測速度慢、效率低。
鑒於以上內容,有必要提出一種鐳射平面度量測系統及方法,可同時量測兩個產品,提高了同種產品測量作業的效率。
一種鐳射平面度量測方法,該方法包括步驟:將量測工件所需的治具裝夾到量測設備的工作台上並固定,建立坐標系,其中,該量測設備帶有兩個鐳射頭,用於量測安裝在治具上的兩個相同工件;於工件的水平方向和垂直方向各設置兩組掃描點,每組掃描點由起始點和結束點組成;將量測設備的工作台分別移動到各組掃描點,控制兩個鐳射頭從各組的起始點掃描至結束點,並記錄各掃描點的X、Y、Z軸坐標值;根據上述各掃描點的X、Y、Z軸坐標值校準所述坐標系;控制所述鐳射頭分別量測上述兩個工件;根據所述校準後的坐標系及量測資料計算各工件的平面度;及根據預設的範圍判斷各工件的平面度是否合格,並提示判斷結果。
一種鐳射平面度量測系統,該系統包括:坐標系建立模組用於在將量測工件所需的治具裝夾到量測設備的工作台上並固定後建立坐標系,其中,該量測設備帶有兩個鐳射頭,用於量測安裝在治具上的兩個相同工件;掃描點設置模組用於在工件的水平方向和垂直方向各設置兩組掃描點,每組掃描點由起始點和結束點組成;控制模組用於將量測設備的工作台分別移動到各組掃描點,控制兩個鐳射頭從各組的起始點掃描至結束點,並記錄各掃描點的X、Y、Z軸坐標值;坐標系校準模組用於根據上述各掃描點的X、Y、Z軸坐標值校準所述坐標系;所述控制模組還用於控制所述鐳射點分別量測上述兩個工件;平面度計算模組用於根據所述校準後的坐標系及量測資料計算各工件的平面度;及量測結果顯示模組用於根據預設的範圍判斷各工件的平面度是否合格,並提示判斷結果。
相較於習知技術,本發明所提供的鐳射平面度量測系統及方法,可在產品量測過程中,同時調整兩個裝夾治具的位置,使兩個鐳射頭同時對準產品的同一位置,即一個鐳射頭對準一個產品,然後固定產品的治具位置,便於產品定位,方便取換工件,提高了同種產品測量作業的效率。
參閱圖1所示,係本發明鐳射平面度量測系統較佳實施例之運行環境示意圖。該鐳射平面度量測系統10運行於一台電子設備1(如電腦)中,該電子設備1與一台量測設備2相連,該量測設備2帶有兩個鐳射頭20和一個工作台,用戶可在鐳射頭20量測工件前將裝有工件的治具裝夾到該工作台上。本實施例中,該治具上可同時安裝兩個工件,所述兩個鐳射頭20分別位於該兩個工件的上方,用於對該兩個工件進行掃描以量測該兩個工件。例如,所述鐳射頭20包括a和b,安裝在治具上的兩個工件分別是c和d,其中,a位於c上方,b位於d上方,a用於掃描c,b用於掃描d。
在本實施例中,所述鐳射平面度量測系統10以軟體程式或指令的形式安裝在儲存裝置12中,並由處理器14執行。在其他實施例中,所述儲存裝置12可以為電子設備1外接的記憶體。所述鐳射平面度量測系統10用於控制所述兩個鐳射頭20量測工件,計算工件的平面度,並將計算出的平面度與預設的範圍進行比較,以判斷工件是否合格。該鐳射平面度量測系統10的功能將在圖2和圖4中詳細描述。
所述電子設備1還內接或外接一台顯示設備3,該顯示設備3提供一個用戶介面,用於顯示所述鐳射平面度量測系統10的運行狀況。
如圖2所示,係本發明鐳射平面度量測系統較佳實施例之功能模組圖。本發明所稱的模組是所述鐳射平面度量測系統10中完成特定功能的各個程式段,比程式本身更適合於描述軟體在電子設備1中的執行過程,因此本發明對軟體的描述都以模組描述。
所述鐳射平面度量測系統10主要包括:坐標系建立模組100、掃描點設置模組102、控制模組104、坐標系校準模組106、平面度計算模組108及量測結果顯示模組110。
在用戶將量測工件所需的治具裝夾到量測設備2的工作台上並固定後,利用坐標系建立模組100建立坐標系。本實施例中,用戶可於工件上任意建立一個坐標系。該工件如掌上電腦或其他電子產品的鍵盤。
所述掃描點設置模組102用於在工件的水平方向和垂直方向各設置兩組掃描點,每組掃描點由起始點和結束點組成。如圖3所示,掃描點設置模組102在工件的垂直方向設置了A、B兩組掃描點,在水平方向設置了C、D兩組掃描點,其中,A組掃描點由起始點1和結束點2組成,B組掃描點由起始點3和結束點4組成,C組掃描點由起始點5和結束點6組成,D組掃描點由起始點7和結束點8組成。
所述控制模組104用於將量測設備2的工作台分別移動到各組掃描點,控制兩個鐳射頭20從各組的起始點掃描至結束點,並記錄各掃描點的X、Y、Z軸坐標值。
所述坐標系校準模組106用於根據上述各掃描點的X、Y、Z軸坐標值校準所述坐標系。具體而言,坐標系校準模組106可根據Z值有無數據來判斷鐳射頭20是否取到點,求取第一個有Z資料的點與最後一個有Z資料的點的中點,並依此方法找出每組掃描點中有Z資料的點的中點,所述中點如圖3中各組掃描點的起始點和結束點間的圓點所示。所述坐標系校準模組106連接水平方向上的兩個中點和垂直方向上的兩個中點後得到一個交點,以該交點為原點,以所連成的兩條線為X軸和Y軸建立坐標系,該坐標系即為校準後的坐標系。如圖3所示,坐標系校準模組106連接垂直方向上的兩個中點得到一條線L1,連接水平方向上的兩個中點得到線L2,以線L1為Y軸,以線L2為X軸,以該兩條線的交點O為原點,可建立一個坐標系。
其中,所述Z值有資料表示鐳射頭20掃描到了鍵盤,所述Z值無數據表示鐳射頭20沒有掃描到鍵盤,而是掃描到鍵盤的間隙。
所述控制模組104還用於控制所述鐳射頭20分別量測上述兩個工件,並記錄量測資料。
所述平面度計算模組108用於根據所述校準後的坐標系及量測資料計算各工件的平面度。例如,為了量測工件,掃描點的數目可以大於3或小於等於3,當掃描點的的數目大於3時,可求取工件的平面度,如利用最小二乘法擬合平面後計算平面度。例如,假設在擬合的平面上有個掃描點()(),理想平面的方程為,根據最小二乘法原理﹐目標函數F(A,B,C)的計算公式如下:
,根據極值原理,欲使為最小值﹐則,解該方程組﹐可以確定該平面的三個參數為:
其中:
該平面的單位法矢()為:
已知,平面度即所擬合平面上方最大距離點與該平面下方距離最大點到擬合平面的距離之和,其中,點到平面距離計算公式為:,由該公式即可計算出工件的平面度。
所述量測結果顯示模組110用於根據預設的範圍判斷各工件的平面度是否合格,並提示判斷結果。具體而言,若所計算的工件的平面度在預設的範圍內,則於顯示設備3的用戶介面上利用一種顏色(如綠色)顯示所計算出的平面度數據,以表示該工件合格,若所計算的工件的平面度不在該預設的範圍內,則於顯示設備3的用戶介面上利用不同於上述的顏色(如紅色)顯示所計算出的平面度數據,以表示該工件不合格。
如圖4所示,係本發明鐳射平面度量測方法較佳實施例之作業流程圖。
步驟S01,用戶將量測工件所需的治具裝夾到量測設備2的工作台上並固定,利用坐標系建立模組100建立坐標系,其中,該量測設備2帶有兩個鐳射頭20,用於同時量測安裝在治具上的兩個相同工件。
步驟S02,掃描點設置模組102於工件的水平方向和垂直方向各設置兩組掃描點,每組掃描點由起始點和結束點組成,如圖3所示,所設置的四組掃描點分別為垂直方向的A、B組掃描點,及水平方向的C、D組掃描點。
步驟S03,控制模組104將量測設備2的工作台分別移動到各組掃描點,控制兩個鐳射頭20從各組的起始點掃描至結束點,並記錄各掃描點的X、Y、Z軸坐標值。
步驟S04,坐標系校準模組106根據上述各掃描點的X、Y、Z軸坐標值校準所述坐標系。具體而言,坐標系校準模組106可根據Z值有無數據來判斷鐳射頭20是否取到點,求取第一個有Z資料的點與最後一個有Z資料的點的中點,並依此方法找出每組掃描點中有Z資料的點的中點,所述中點如圖3中各組掃描點的起始點和結束點間的圓點所示。所述坐標系校準模組106連接水平方向上的兩個中點和垂直方向上的兩個中點後得到一個交點,以該交點為原點,以所連成的兩條線為X軸和Y軸建立坐標系,該坐標系即為校準後的坐標系。
步驟S05,所述控制模組104控制所述鐳射頭20分別量測上述兩個工件,並記錄量測資料,平面度計算模組108根據所述校準後的坐標系及量測資料計算各工件的平面度。
步驟S06,所述量測結果顯示模組110根據預設的範圍判斷各工件的平面度是否合格,並提示判斷結果。具體而言,若所計算的工件的平面度在預設的範圍內,則於顯示設備的用戶介面上利用一種顏色(如綠色)顯示所計算出的平面度數據,以表示該工件合格,若所計算的工件的平面度不在預設的範圍內,則於顯示設備的用戶介面上利用不同於上述的顏色(如紅色)顯示所計算出的平面度數據,以表示該工件不合格。
最後所應說明的是,以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制,儘管參照以上較佳實施例對本發明進行了詳細說明,本領域的普通技術人員應當理解,可以對本發明的技術方案進行修改或等同替換,而不脫離本發明技術方案的精神和範圍。
1...電子設備
10...鐳射平面度量測系統
12...儲存裝置
14...處理器
2...量測設備
20...鐳射頭
3...顯示設備
100...坐標系建立模組
102...掃描點設置模組
104...控制模組
106...坐標系校準模組
108...平面度計算模組
110...量測結果顯示模組
S01...將量測工件所需的治具裝夾到量測設備的工作台上並固定,利建立坐標系
S02...於工件的水平方向和垂直方向各設置兩組掃描點,每組掃描點由起始點和結束點組成
S03...將量測設備的工作台分別移動到各組掃描點,控制兩個鐳射頭從各組的起始點掃描至結束點,並記錄各掃描點的X、Y、Z軸坐標值
S04...根據各掃描點的X、Y、Z軸坐標值校準所述坐標系
S05...控制所述鐳射頭分別量測上述兩個工件,根據所述校準後的坐標系及量測資料計算各工件的平面度
S06...根據預設的範圍判斷各工件的平面度是否合格,並提示判斷結果
圖1係本發明鐳射平面度量測系統較佳實施例之運行環境示意圖。
圖2係本發明鐳射平面度量測系統較佳實施例之功能模組圖。
圖3舉例說明坐標系建立方法。
圖4係本發明鐳射平面度量測方法較佳實施例之作業流程圖。
S01...將量測工件所需的治具裝夾到量測設備的工作台上並固定,利建立坐標系
S02...於工件的水平方向和垂直方向各設置兩組掃描點,每組掃描點由起始點和結束點組成
S03...將量測設備的工作台分別移動到各組掃描點,控制兩個鐳射頭從各組的起始點掃描至結束點,並記錄各掃描點的X、Y、Z軸坐標值
S04...根據各掃描點的X、Y、Z軸坐標值校準所述坐標系
S05...控制所述鐳射頭分別量測上述兩個工件,根據所述校準後的坐標系及量測資料計算各工件的平面度
S06...根據預設的範圍判斷各工件的平面度是否合格,並提示判斷結果
Claims (6)
- 一種鐳射平面度量測方法,該方法包括步驟:
將量測工件所需的治具裝夾到量測設備的工作台上並固定,建立坐標系,其中,該量測設備帶有兩個鐳射頭,用於量測安裝在治具上的兩個相同工件;
於工件的水平方向和垂直方向各設置兩組掃描點,每組掃描點由起始點和結束點組成;
將量測設備的工作台分別移動到各組掃描點,控制兩個鐳射頭從各組的起始點掃描至結束點,並記錄各掃描點的X、Y、Z軸坐標值;
根據上述各掃描點的X、Y、Z軸坐標值校準所述坐標系;
控制所述鐳射頭分別量測上述兩個工件;
根據所述校準後的坐標系及量測資料計算各工件的平面度;及
根據預設的範圍判斷各工件的平面度是否合格,並提示判斷結果。 - 如申請專利範圍第1項所述之鐳射平面度量測方法,其中所述根據上述各掃描點的X、Y、Z軸坐標值校準所述坐標系的步驟包括如下步驟:
根據Z值有無數據判斷鐳射頭是否取到點,求取各組中第一個有Z資料的點與最後一個有Z資料的點的中點;及
連接水平方向上的兩個中點和垂直方向上的兩個中點後得到一個交點,以該交點為原點,以所連成的兩條線為X軸和Y軸建立坐標系。 - 如申請專利範圍第1項所述之鐳射平面度量測方法,其中所述根據預設的範圍判斷各工件的平面度是否合格,並提示判斷結果的步驟包括如下步驟:
若所計算的工件的平面度在預設的範圍內,則於顯示設備的用戶介面上利用一種顏色顯示所計算出的平面度數據,以表示該工件合格;或
若所計算的工件的平面度不在預設的範圍內,則於顯示設備的用戶介面上利用不同於上述的顏色顯示所計算出的平面度數據,以表示該工件不合格。 - 一種鐳射平面度量測系統,該系統包括:
坐標系建立模組,用於在將量測工件所需的治具裝夾到量測設備的工作台上並固定後建立坐標系,其中,該量測設備帶有兩個鐳射頭,用於量測安裝在治具上的兩個相同工件;
掃描點設置模組,用於在工件的水平方向和垂直方向各設置兩組掃描點,每組掃描點由起始點和結束點組成;
控制模組,用於將量測設備的工作台分別移動到各組掃描點,控制兩個鐳射頭從各組的起始點掃描至結束點,並記錄各掃描點的X、Y、Z軸坐標值;
坐標系校準模組,用於根據上述各掃描點的X、Y、Z軸坐標值校準所述坐標系;
所述控制模組,還用於控制所述鐳射點分別量測上述兩個工件;
平面度計算模組,用於根據所述校準後的坐標系及量測資料計算各工件的平面度;及
量測結果顯示模組,用於根據預設的範圍判斷各工件的平面度是否合格,並提示判斷結果。 - 如申請專利範圍第4項所述之鐳射平面度量測系統,其中所述坐標系校準模組透過以下步驟校準所述坐標系:
根據Z值有無數據判斷鐳射頭是否取到點,求取各組中第一個有Z資料的點與最後一個有Z資料的點的中點;及
連接水平方向上的兩個中點和垂直方向上的兩個中點後得到一個交點,以該交點為原點,以所連成的兩條線為X軸和Y軸建立坐標系。 - 如申請專利範圍第4項所述之鐳射平面度量測系統,其中所述量測結果顯示模組透過以下步驟實現工件判斷和提示判斷結果:
若所計算的工件的平面度在預設的範圍內,則於顯示設備的用戶介面上利用一種顏色顯示所計算出的平面度數據,以表示該工件合格;或
若所計算的工件的平面度不在預設的範圍內,則於顯示設備的用戶介面上利用不同於上述的顏色顯示所計算出的平面度數據,以表示該工件不合格。
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