CN105526866A - 一种工件尺寸检测装置及检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种工件尺寸检测装置，其包括有机柜和工控机，所述机柜上嵌设有标定治具，所述标定治具上方设有光源，所述机柜内设有CCD相机和用于驱动CCD相机沿X、Y轴移动的平移机构，所述CCD相机和平移机构分别电性连接于工控机，所述CCD相机的镜头朝向标定治具，所述标定治具上用于放置工件，所述标定治具上对应工件的多个通孔而开设有多个标记孔，所述工控机通过控制平移机构而驱动CCD相机平移至每个标记孔处拍摄图像，所述工控机根据CCD相机拍摄的图像而判断工件的尺寸是否合格。本发明具有测量精度高、测量结果的一致性好、检测效率高、通用性好、便于保存数据和生成报告等有益效果。

Description

一种工件尺寸检测装置及检测方法
技术领域
本发明涉及工件测量技术领域，尤其涉及一种工件尺寸检测装置及检测方法。
背景技术
目前，随着消费者的需求和手机技术的快速进步，手机等朝向大屏幕的方向发展，其主要结构件如铝合金中框经CNC加工后，需要对关键的CNC装夹定位孔、外形长宽等进行尺寸全检，人工全检效率低成本高还严重限制了生产产量，因而非接触式CCD成像检测技术较为适用此行业，同时需对长宽在200x200mm内的工件均能进行高精度检测，且最高精度为±0.02mm。
现有技术中，行业内已采用工业CCD来对加工件进行尺寸测量，如一些非标CCD尺寸检测设备，但受工业CCD本身相素等参数的限制，此类设备主要针对小型工件，如对于超过10x10mm的工件其精度为0.05mm以上，只能适用于工件公差等级较低的场合。另外对于工件尺寸超过10x10mm的高精度检测常采用二次元投影设备，但该类设备检测精度是通过外加光栅尺传感器来控制检测精度，同时该设备受操作者的操作手法影响得出的数据重复精度底，误差大，还有检测单个工件耗时长等缺点。由此可见，现有技术存在如下缺点:首先，对测量尺寸超过10x10mm的工件测量精度低，无法满足精密加工工件的检测需求；其次，测量的重复精度低，二次元投影设备易受操作人员的操作水平和手法的影响，不同的操作人员测得的结果不一，即使是同一个人检测同一个产品每次检测的结果也存在12μm以上的差别；再次，测量效率低，二次元投影设备需要对每次测量的工件手动寻找X轴、Y轴等，操作繁琐效率低下。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足，提供一种测量精度高、测量结果的一致性好、检测效率高、通用性好、便于保存数据和生成报告的工件尺寸检测装置及检测方法。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案。
一种工件尺寸检测装置，其包括有机柜和工控机，所述机柜上嵌设有标定治具，所述标定治具上方设有光源，所述机柜内设有CCD相机和用于驱动CCD相机沿X、Y轴移动的平移机构，所述CCD相机和平移机构分别电性连接于工控机，所述CCD相机的镜头朝向标定治具，所述标定治具上用于放置工件，所述标定治具上对应工件的多个通孔而开设有多个标记孔，所述工控机通过控制平移机构而驱动CCD相机平移至每个标记孔处拍摄图像，所述工控机根据CCD相机拍摄的图像而判断工件的尺寸是否合格。
优选地，所述平移机构包括有X轴平移机构和Y轴平移机构，所述X轴平移机构固定于机柜内，所述Y轴平移机构设于X轴平移机构上，且由X轴平移机构带动Y轴平移机构沿X轴平移，所述CCD相机设于Y轴平移机构上，且由Y轴平移机构带动CCD相机沿Y轴平移。
优选地，所述机柜上还设有检测按钮，所述检测按钮电性连接于工控机，所述检测按钮用于向工控机发送检测指令。
一种基于上述工件尺寸检测装置的检测方法，该方法通过工控机向平移机构发出控制指令，由平移机构驱动CCD相机沿X、Y轴平移，并在每个标记孔处拍摄图像，之后将图像反馈回工控机，所述工控机预设有标定治具的各标记孔的间距，所述工控机结合图像像素对所述图像进行处理，将处理结果与工控机预存的数据进行对比分析，进而判断工件是否满足尺寸要求。
优选地，检测工件之前，还包括设置步骤：向工控机设置温度数据和标定治具参数。
优选地，所述CCD相机的平移轨迹包括有坐标原点，检测工件之前，需控制CCD相机返回至该坐标原点。
优选地，按下检测按钮时，所述工控机自动控制平移机构移动以及控制CCD相机拍摄图像。
本发明公开的工件尺寸检测装置，其相比现有技术而言的有益效果在于，本发明可实现高精度测量，而且检测过程中的重复性好，任何人均能得到一致性的测量结果，消除人为误差；同时，检测效率高，不需要每次人工寻找原点和XY轴等；此外，通用性好，可以对不同的工件或检测内容进行一次编程、重复使用，适应繁多的产品检测需求；再次，本发明具备检测数据记录功能，检测数据可记录保存，可供质检做分析报告。
附图说明
图1为本发明工件尺寸检测装置的立体图。
图2为本发明工件尺寸检测装置的内部结构图。
图3为标定治具与工件的结构示意图。
图4为通孔与标记孔的位置关系示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作更加详细的描述。
本发明公开了一种工件尺寸检测装置，结合图1至图4所示，其包括有机柜1和工控机2，所述机柜1上嵌设有标定治具3，所述标定治具3上方设有光源4，所述机柜1内设有CCD相机5和用于驱动CCD相机5沿X、Y轴移动的平移机构6，所述CCD相机5和平移机构6分别电性连接于工控机2，所述CCD相机5的镜头朝向标定治具3，所述标定治具3上用于放置工件100，所述标定治具3上对应工件100的多个通孔101而开设有多个标记孔30，所述工控机2通过控制平移机构6而驱动CCD相机5平移至每个标记孔30处拍摄图像，所述工控机2根据CCD相机5拍摄的图像而判断工件100的尺寸是否合格。
进一步地，所述平移机构6包括有X轴平移机构60和Y轴平移机构61，所述X轴平移机构60固定于机柜1内，所述Y轴平移机构61设于X轴平移机构60上，且由X轴平移机构60带动Y轴平移机构61沿X轴平移，所述CCD相机5设于Y轴平移机构61上，且由Y轴平移机构61带动CCD相机5沿Y轴平移。
本实施例中，所述X轴平移机构60和Y轴平移机构61可以由电机机构和丝杠机构组合而成。但是这仅是本发明较佳的实施例，并不用于限制本发明，在本发明的其他实施例中，所述X轴平移机构60和Y轴平移机构61还可以是其他结构。
作为一种优选方式，所述机柜1上还设有检测按钮7，所述检测按钮7电性连接于工控机2，所述检测按钮7用于向工控机2发送检测指令。该检测按钮7用以实现一键检测，进而提高自动化性能。
本发明公开的工件尺寸检测装置，其相比现有技术而言的有益效果在于，本发明可实现对200x200mm以下的尺寸进行高精度测量，而且检测过程中的重复性好，任何人均能得到一致性的测量结果，消除人为误差；同时，检测效率高，不需要每次人工寻找原点和XY轴等；此外，通用性好，可以对不同的工件或检测内容进行一次编程、重复使用，适应繁多的产品检测需求；再次，本发明具备检测数据记录功能，检测数据可记录保存，可供质检做分析报告。
基于上述工件尺寸检测装置，本发明还提出一种检测方法，该方法通过工控机2向平移机构6发出控制指令，由平移机构6驱动CCD相机5沿X、Y轴平移，并在每个标记孔30处拍摄图像，之后将图像反馈回工控机2，所述工控机2预设有标定治具3的各标记孔30的间距，所述工控机2结合图像像素对所述图像进行处理，将处理结果与工控机2预存的数据进行对比分析，进而判断工件100是否满足尺寸要求。
进一步地，检测工件100之前，还包括设置步骤：向工控机2设置温度数据和标定治具参数。所述CCD相机5的平移轨迹包括有坐标原点，检测工件100之前，需控制CCD相机5返回至该坐标原点。
作为一种优选方式，按下检测按钮7时，所述工控机2自动控制平移机构6移动以及控制CCD相机5拍摄图像。
具体原理为，先拍摄出高质量的照片，再由工控机通过软件对图片相素等进行处理和计算，得出尺寸测量数据，所测得的数据精度主要与相机的像素和拍摄照片时相机的视野相关，同一个相机相素是固定的，除相机和镜头之外的其它条件相同时，其视野越大单位相素的尺寸单位也越高，也就是系统的检测精度也就越低。因此，可通过采用标定板的方法来实现高精度。
请参照图4，标定板中所有标定点的间距是已知，其数据是通过超高精度仪器进行测量，精度误差在2μm内，图4中A和B标记点间距为已知的数据L1，而A标记点在孔A的孔径内，B标记点也在孔B的孔径内，系统检测两孔孔距时，相机先通过XY轴运行至A点正下方拍得照片1，再运行至B点正下方拍得照片2，工控机通过软件对照片1计算出A孔的圆心与A标记点在X轴的距离ΔA，再过照片2计算出B孔圆心与B标记点的X轴距离ΔB，ΔA和ΔB为正数或负数，则可得出A和B孔在X轴方向上的孔间距L＝L1+ΔA+ΔB，由于ΔA和ΔB和精度为相机视野为10x10mm时的精度，其精度在4μm内，而L1的精度也在2μm内，故此方法检测的精度可达6μm，达到高精度检测需求。
以上所述只是本发明较佳的实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的技术范围内所做的修改、等同替换或者改进等，均应包含在本发明所保护的范围内。

Claims (7)

1.一种工件尺寸检测装置，其特征在于，包括有机柜和工控机，所述机柜上嵌设有标定治具，所述标定治具上方设有光源，所述机柜内设有CCD相机和用于驱动CCD相机沿X、Y轴移动的平移机构，所述CCD相机和平移机构分别电性连接于工控机，所述CCD相机的镜头朝向标定治具，所述标定治具上用于放置工件，所述标定治具上对应工件的多个通孔而开设有多个标记孔，所述工控机通过控制平移机构而驱动CCD相机平移至每个标记孔处拍摄图像，所述工控机根据CCD相机拍摄的图像而判断工件的尺寸是否合格。
2.如权利要求1所述的工件尺寸检测装置，其特征在于，所述平移机构包括有X轴平移机构和Y轴平移机构，所述X轴平移机构固定于机柜内，所述Y轴平移机构设于X轴平移机构上，且由X轴平移机构带动Y轴平移机构沿X轴平移，所述CCD相机设于Y轴平移机构上，且由Y轴平移机构带动CCD相机沿Y轴平移。
3.如权利要求1所述的工件尺寸检测装置，其特征在于，所述机柜上还设有检测按钮，所述检测按钮电性连接于工控机，所述检测按钮用于向工控机发送检测指令。
4.一种如权利要求1至3任一项所述工件尺寸检测装置的检测方法，其特征在于，该方法通过工控机向平移机构发出控制指令，由平移机构驱动CCD相机沿X、Y轴平移，并在每个标记孔处拍摄图像，之后将图像反馈回工控机，所述工控机预设有标定治具的各标记孔的间距，所述工控机结合图像像素对所述图像进行处理，将处理结果与工控机预存的数据进行对比分析，进而判断工件是否满足尺寸要求。
5.如权利要求4所述的检测方法，其特征在于，检测工件之前，还包括设置步骤：向工控机设置温度数据和标定治具参数。
6.如权利要求5所述的检测方法，其特征在于，所述CCD相机的平移轨迹包括有坐标原点，检测工件之前，需控制CCD相机返回至该坐标原点。
7.如权利要求4所述的检测方法，其特征在于，按下检测按钮时，所述工控机自动控制平移机构移动以及控制CCD相机拍摄图像。
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