CN106908014B - 一种3d曲面玻璃用的五轴测量装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种3D曲面玻璃用的五轴测量装置,其提供一种通用的、最大可测折弯90°的、多功能的3D曲面玻璃测量装置,以适应3D曲面玻璃大批量生产的、快速轮廓测量需求。其包括底座,所述底座上布置有治具,所述治具用于定位待检测的3D曲面玻璃,所述治具支承于A轴回转台,所述A轴回转台的支承底座嵌装于Y轴导轨,所述支承底座外接有Y轴驱动装置,所述底座上还设置有一龙门架,所述龙门架的X轴、Z轴的综合输出端固装有回转工作台的安装座,所述回转工作台的B轴输出端连接非接触位移传感器的基座,所述非接触位移传感器的感应端位于所述基座的外端布置,所述感应端相对于所述B轴进行回转动作,所述治具的上方还设置有镜头、相机。

Description

一种3D曲面玻璃用的五轴测量装置
技术领域
本发明涉及玻璃测量的技术领域,具体为一种3D曲面玻璃用的五轴测量装置。
背景技术
3D曲面玻璃是当前智能手机的发展趋势,市场需求量日益升高。曲面轮廓、玻璃厚度、平面度是曲面玻璃的重要精度指标,在生产制程中需求重点管控。对曲面玻璃的测量,当前主要装置是使用三坐标测量机,其测量效率低,只能用于抽检,不满足曲面玻璃大批量生产的全检需求。
发明内容
针对上述问题,本发明提供了一种3D曲面玻璃用的五轴测量装置,其提供一种通用的、最大可测折弯90°的、多功能的3D曲面玻璃测量装置,以适应3D曲面玻璃大批量生产的、快速轮廓测量需求。
一种3D曲面玻璃用的五轴测量装置,其特征在于:其包括底座,所述底座上布置有治具,所述治具用于定位待检测的3D曲面玻璃,所述治具支承于A轴回转台,所述A轴回转台的支承底座嵌装于Y轴导轨,所述支承底座外接有Y轴驱动装置,所述底座上还设置有一龙门架,所述龙门架的X轴、Z轴的综合输出端固装有回转工作台的安装座,所述回转工作台的B轴输出端连接非接触位移传感器,所述非接触位移传感器相对于所述B轴进行回转动作,所述治具的上方还设置有镜头、相机,所述镜头、相机支承于所述支架,X轴、Y轴、Z轴为互相垂直的三个运动轴,A轴回转台的A轴平行于Z轴布置、为回转轴,B轴平行于所述Y轴或X轴布置、为回转轴。
其进一步特征在于:
非接触位移传感器包括但不限于光谱共焦传感器、三角激光测距传感器、激光飞行时间测距传感器中的任意一种;
所述Y轴导轨垂直于所述龙门架的水平横梁布置,所述水平横梁的长度方向上设置有X轴导轨,Z轴底板安装于所述X轴导轨,所述水平横梁上固装有所述X轴伺服电机,所述X轴伺服电机的输出端连接有X轴丝杆,所述X轴丝杆螺纹连接Z轴丝杆螺母,所述Z轴丝杆螺母固装于所述Z轴底板,所述Z轴底板上设置有Z轴伺服电机,所述Z轴伺服电机的输出端连接Z轴丝杆,所述Z轴丝杆螺纹连接Z轴滑台内的Z轴丝杆螺母,所述Z轴滑台的一侧嵌装于Z轴导轨,所述Z轴导轨固装于所述Z轴底板的长度方向,所述Z轴滑台即为所述X轴、Z轴的综合输出端;
所述支架包括支承板,所述支承板上固装有相机安装台,所述相机安装台上布置有所述镜头、相机;
优选地,所述支承板的一侧固装于所述Z轴滑台的下端对应侧,所述支承板的前端面固装有所述相机安装台,所述相机安装台上安装有所述相机,所述相机的镜头朝向治具布置,所述相机和非接触位移传感器之间互不干涉;
优选地,所述支承板平行于所述水平横梁布置,所述水平支承板的两端固装于所述水平横梁的前端面,所述支承板的上端面固装有所述相机安装台,所述镜头、相机自下而上固装于所述相机安装台,所述相机安装台、支承板对应于镜头的位置开有避让孔,确保镜头无遮挡朝向治具进行拍照;
所述Y轴驱动装置包括Y轴伺服电机、Y轴丝杆,所述Y轴伺服电机固装于所述底座,所述Y轴伺服电机的输出端固装有所述Y轴丝杆,所述Y轴丝杆螺纹连接Y轴丝杆螺母,所述Y轴丝杆螺母固装于所述A轴回转台的支承底座,所述A轴回转台的转动输出端固装有所述治具的下部安装台,所述治具固装于所述下部安装台,所述支承底座的两侧分别嵌装于上凸的Y轴导轨;
X轴、Y轴、Z轴的驱动方向上分别设置有对应的X轴拖链、Y轴拖链、Z轴拖链,方便布线。
采用本发明的结构后,利用非接触式非接触位移传感器进行测量、利用影像定位系统进行被测件的定位,非接触位移传感器的驱动系统包括XYZ三个正交轴和两个回转轴A轴、B轴,其使得测量效率高,适用于3D曲面玻璃的大批量生产过程中的全检,其提供一种通用的、最大可测折弯90°的、多功能的3D曲面玻璃测量装置,以适应3D曲面玻璃大批量生产的、快速轮廓测量需求,其通过一次装夹可完成3D曲面玻璃的纵/横、圆角轮廓,外尺寸、耳机孔home键孔的尺寸及位置度等2D尺寸的所有测量。
附图说明
图1为本发明具体实施例一的立体图结构示意图;
图2为本发明具体实施例二的立体图结构示意图(省略底座的下部支腿);
图3为测量流程的框图;
图4为3D轮廓测量过程示意图;
图中序号所对应的名称如下:
底座1、治具2、3D曲面玻璃3、Y轴导轨4、龙门架5、回转工作台6、安装座6-1、B轴6-2、非接触位移传感器7、基座7-1、感应端7-2、镜头8、相机9、支架10、水平横梁12、X轴导轨13、Z轴底板14、X轴伺服电机15、X轴丝杆16、Z轴伺服电机17、Z轴丝杆18、Z轴滑台19、Z轴导轨20、水平支承板21、相机安装台22、Y轴伺服电机23、Y轴丝杆24、下部安装台25、X轴拖链26、Y轴拖链27、Z轴拖链28、A轴回转台29、支承底座30、转动输出端31。
具体实施方式
一种3D曲面玻璃的快速测量装置,见图1:其包括底座1,底座1上布置有治具2,治具2用于定位待检测的3D曲面玻璃3,治具2支承于A轴回转台29,A轴回转台29的支承底座30嵌装于Y轴导轨4,治具2支承于Y轴导轨4,治具2外接有Y轴驱动装置,底座1上还设置有一龙门架5,龙门架5的X轴、Z轴的综合输出端固装有回转工作台6的安装座6-1,回转工作台6的B轴6-2的输出端连接非接触位移传感器7的基座7-1,非接触位移传感器7的感应端7-2位于基座7-1的外端布置,感应端7-2相对于B轴6-2进行回转动作,治具2的上方还设置有镜头8、相机9,镜头8、相机9支承于支架10,X轴、Y轴、Z轴为互相垂直的三个运动轴,B轴平行于X轴或Y轴布置、为回转轴。
具体实施例中,B轴为平行于Y轴布置的回转轴。
非接触位移传感器7包括但不限于光谱共焦传感器、三角激光测距传感器、激光飞行时间测距传感器中的任意一种;
Y轴导轨4垂直于龙门架5的水平横梁12布置,水平横梁12的长度方向上设置有X轴导轨13,Z轴底板14安装于X轴导轨13,水平横梁12上固装有X轴伺服电机15,X轴伺服电机15的输出端连接有X轴丝杆16,X轴丝杆16螺纹连接Z轴丝杆螺母,Z轴丝杆螺母固装于Z轴底板14,Z轴底板14上设置有Z轴伺服电机17,Z轴伺服电机17的输出端连接Z轴丝杆18,Z轴丝杆18螺纹连接Z轴滑台19内的Z轴丝杆螺母,Z轴滑台19的内侧嵌装于Z轴导轨20,Z轴导轨20固装于Z轴底板14的长度方向,Z轴滑台19即为X轴、Z轴的综合输出端;
Y轴驱动装置包括Y轴伺服电机23、Y轴丝杆24,Y轴伺服电机23固装于底座1,Y轴伺服电机23的输出端固装有Y轴丝杆24,Y轴丝杆24螺纹连接Y轴丝杆螺母,Y轴丝杆螺母固装于A轴回转台29的支承底座30,A轴回转台29的转动输出端31固装有治具2的下部安装台25,治具2固装于下部安装台25,支承底座30的两侧分别嵌装于上凸的Y轴导轨4;
X轴、Y轴、Z轴的驱动方向上分别设置有对应的X轴拖链26、Y轴拖链27、Z轴拖链28,方便布线;
支架10包括支承板21,支承板21上固装有相机安装台22,相机安装台22上布置有镜头8、相机9;
具体实施例一、见图1:支承板21的一侧固装于Z轴滑台19的下端对应侧,支承板21的前端面固装有相机安装台22,相机安装台22上安装有相机9,相机9的镜头8朝向治具2布置,相机9和非接触位移传感器7之间互不干涉。
具体实施例二、见图2:支承板21平行于水平横梁12布置,支承板21的两端固装于水平横梁12的前端面,支承板21的上端面固装有相机安装台22,镜头8、相机9自下而上固装于相机安装台22,相机安装台22、支承板21对应于镜头8的位置开有避让孔,确保镜头8无遮挡朝向治具2进行拍照。
其工作原理如下:预先在测量软件中导入设计待测3D玻璃模型,进而根据模型设计出合理的测量路径,之后将待测玻璃放置于对应的治具上定位,通过治具上方的影像定位系统(相机+镜头)拍照获取待测玻璃在XY方向上的位置和姿态,用于进行XY方向上的定位,影像定位系统可集成于X轴上布置或Z轴上布置,只要能够拍照获取待测玻璃在XY方向上的位置和姿态即可,之后通过A轴回转台调整使得被测3D曲面玻璃保持相对于非接触位移传感器的最佳测量姿态,该A轴回转台的设置使得测量装置可测量任意姿态的3D曲面玻璃,非接触位移传感器安装于可相对于B轴绕转的回转工作台,其中B轴为平行于Y轴布置的回转轴,按照设计的测量路径,控制X、Y、Z、A、B五轴运动,通过非接触位移传感器对被测件的整个表面进行扫描。如图4所示,对于四面弯且折边角度达到90度的3D曲面玻璃,使用X、Z、B三轴联动方式完成单轮廓扫描测量,单轮廓测量完成后,Y轴进动,如此往复,实现多轮廓扫描测量。对纵向轮廓的测量,A轴回转90度,继续以XZB联动、Y进动方式完成纵向轮廓扫描;对圆角部分的轮廓测量,A轴回转调整待测玻璃姿态,以XZB三轴联动完成轮廓扫描。将扫描获得的参数和标准参数进行比对,输出测量结果;
为准确获知被测3D曲面玻璃在测量坐标系中的位置与姿态,辅以影像定位系统,影像定位系统与测量系统通过融合标定建立相对坐标关系;
非接触位移传感器相对于待测玻璃的测量路径和姿态由3D曲面玻璃的设计模型生成;
具体实施例中:治具A轴回转台预先调整3D玻璃的姿态,待测玻璃可沿着Y轴单一方向水平向移动,B轴为平行于Y轴布置的回转轴,治具进行Y轴向动作,非接触位移传感器进行Z轴、X轴直线动作和B轴的转动动作,其使得在X、Y、Z、B、A五轴驱动下,实现对3D曲面玻璃的外轮廓扫描测量。由于A轴的存在,当扫描测量方向由横向变成纵向时,不需要手动对曲面玻璃进行二次定位,只需A轴回转台旋转90°即可,而且,可用于四面弯曲面玻璃圆角部分扫描测量时调整被测件姿态。其测量效率高,适用于3D曲面玻璃的大批量生产过程中的全检;
影像定位系统包括镜头、相机、支架,影像定位系统通过捕获治具上3D曲面玻璃被测件的图像,判断被测件的实际位置,指引非接触位移传感器对3D曲面玻璃的轮廓进行全面测量。
其有益效果如下:
1.使用非接触位移传感器进行非接触测量,由于没有接触力,不会引起被测件的变形,测量精度更高;
2.使用非接触位移传感器对3D曲面玻璃进行连续扫描测量,比三坐标测量机效率更高;
3.利用影像定位被测件的位置和姿态并可调整被测件的姿态,比三坐标测量机或单纯使用位移传感器进行定位,效率更高;
4.适用于两面弯、四面弯手机玻璃,弯曲程度可达90°,通用性好;
5.影像部分可对玻璃外尺寸、耳机孔/home孔尺寸和位置度等2D尺寸进行测量,非接触传感器实现3D轮廓测量,满足3D曲面玻璃全尺寸测量需求。
以上对本发明的具体实施例进行了详细说明,但内容仅为本发明创造的较佳实施例,不能被认为用于限定本发明创造的实施范围。凡依本发明创造申请范围所作的均等变化与改进等,均应仍归属于本专利涵盖范围之内。

Claims (6)

1.一种3D曲面玻璃用的五轴测量装置,其特征在于:其包括底座,所述底座上布置有治具,所述治具用于定位待检测的3D曲面玻璃,所述治具支承于A轴回转台,所述A轴回转台的支承底座嵌装于Y轴导轨,所述支承底座外接有Y轴驱动装置,所述底座上还设置有一龙门架,所述龙门架的X轴、Z轴的综合输出端固装有回转工作台的安装座,所述回转工作台的B轴输出端连接非接触位移传感器,所述非接触位移传感器相对于所述B轴进行回转动作,所述治具的上方还设置有镜头、相机,所述镜头、相机支承于支架,X轴、Y轴、Z轴为互相垂直的三个运动轴,A轴回转台的A轴平行于Z轴布置、为回转轴,B轴平行于所述Y轴或X轴布置、为回转轴;
非接触位移传感器包括但不限于光谱共焦传感器、三角激光测距传感器、激光飞行时间测距传感器中的任意一种;
所述Y轴导轨垂直于所述龙门架的水平横梁布置,所述水平横梁的长度方向上设置有X轴导轨,Z轴底板安装于所述X轴导轨,所述水平横梁上固装有所述X轴伺服电机,所述X轴伺服电机的输出端连接有X轴丝杆,所述X轴丝杆螺纹连接Z轴丝杆螺母,所述Z轴丝杆螺母固装于所述Z轴底板,所述Z轴底板上设置有Z轴伺服电机,所述Z轴伺服电机的输出端连接Z轴丝杆,所述Z轴丝杆螺纹连接Z轴滑台内的Z轴丝杆螺母,所述Z轴滑台的一侧嵌装于Z轴导轨,所述Z轴导轨固装于所述Z轴底板的长度方向,所述Z轴滑台即为所述X轴、Z轴的综合输出端。
2.如权利要求1所述的一种3D曲面玻璃用的五轴测量装置,其特征在于:所述支架包括支承板,所述支承板上固装有相机安装台,所述相机安装台上布置有所述镜头、相机。
3.如权利要求2所述的一种3D曲面玻璃用的五轴测量装置,其特征在于:所述支承板的一侧固装于所述Z轴滑台的下端对应侧,所述支承板的前端面固装有所述相机安装台,所述相机安装台上安装有所述相机,所述相机的镜头朝向治具布置,所述相机和非接触位移传感器之间互不干涉。
4.如权利要求2所述的一种3D曲面玻璃用的五轴测量装置,其特征在于:所述支承板平行于所述水平横梁布置,所述水平支承板的两端固装于所述水平横梁的前端面,所述支承板的上端面固装有所述相机安装台,所述镜头、相机自下而上固装于所述相机安装台,所述相机安装台、支承板对应于镜头的位置开有避让孔。
5.如权利要求1所述的一种3D曲面玻璃用的五轴测量装置,其特征在于:所述Y轴驱动装置包括Y轴伺服电机、Y轴丝杆,所述Y轴伺服电机固装于所述底座,所述Y轴伺服电机的输出端固装有所述Y轴丝杆,所述Y轴丝杆螺纹连接Y轴丝杆螺母,所述Y轴丝杆螺母固装于所述A轴回转台的支承底座,所述A轴回转台的转动输出端固装有所述治具的下部安装台,所述治具固装于所述下部安装台,所述支承底座的两侧分别嵌装于上凸的Y轴导轨。
6.如权利要求1所述的一种3D曲面玻璃用的五轴测量装置,其特征在于:X轴、Y轴、Z轴的驱动方向上分别设置有对应的X轴拖链、Y轴拖链、Z轴拖链。
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