CN109520435A - 一种针对表皮的无损测量装置及其无损测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种针对表皮的无损测量装置以及一种无损测量方法，该装置包括：水平延伸的工作平台；固定于工作平台上的电动升降装置；固定于工作平台上的支架，所述支架包括竖直延伸的立柱以及自立柱的顶端水平延伸的横杆；通过电动升降装置水平安装于工作平台上方的产品托盘，该产品托盘在横杆下方延伸，产品托盘上具有一扫描孔；通过支架分别固定于产品托盘上、下两端的激光传感器；以及与激光传感器信号连接的用于实时显示测量数据的显示器。根据本发明提供的无损测量装置以及方法能够在保证产品本身不受任何损伤的前提下准确测量出表皮V型特征槽底部最小厚度，提高表皮特征槽底部厚度测量的工作效率，节约了企业成本，具有良好的推广应用前景。

Description

一种针对表皮的无损测量装置及其无损测量方法

技术领域

本发明涉及汽车内饰仪表板搪塑表皮的测量领域，更具体地涉及一种针对表皮的无损测量装置以及一种无损测量方法。

背景技术

汽车内饰件部分仪表板搪塑表皮采用假缝线结构，具体分单缝线及双缝线两种方式，其中双缝线结构两条缝线中间拼接处有V型特征槽结构，且部分产品特征槽跨越气囊区域弱化线或距离气囊区域弱化线过近，厚度过薄将容易导致气囊爆破时爆破失效的风险，因此搪塑表皮特征槽厚度涉及到安全性能，特征槽底部厚度需要进行监控。而目前的检测方式均为通过显微镜进行破坏性测量，国内外及行业内暂没有任何一款针对类似特征槽形状的无损测量装置，对公司成本造成极大地浪费。

此外，目前我国大部分企业中，为了保证产品的质量，花费在测量上的时间和人员数量也是相当可观的，这严重影响了工厂生产效率、经济效益。而目前传统的接触式测量技术显然跟不上现代工业机械加工、材料加工的非接触要求，相反已成为提高生产效率和加工精度的制约因素。那么，这就需要有一种新的测量方法来代替接触式测量。

近年来，3D成像技术随着传感器、照明以及嵌入式处理技术的创新发展已走出实验室，走向各大企业的自动化应用中。3D成像几种常用技术有：立体视觉、激光三角测量、投射光、飞行时间传感器、激光雷达、光学相干断层扫描技术(OCT)等。如激光3D成像技术的工作原理为激光束投射到物体上，通过相机采集图像并测量激光束在一个物体片上的位移来生成高度轮廓，沿多个物体表面切片进行激光和相机扫描以最终生成3D图像。相较于传统的接触式检测手段，如激光3D成像、立体视觉等技术具有独特的优势，比如非接触、成像面积广、无损等，因此可以满足现代制造型企业对生产制造中的产品厚度测量的要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种针对表皮的无损测量装置及其无损测量方法，从而解决现有技术中缺乏有效的汽车内饰件仪表板无损测量装置以及方法的问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

根据本发明的第一方面，提供一种针对表皮的无损测量装置，包括：水平延伸的工作平台；固定于所述工作平台上的电动升降装置；固定于所述工作平台上的支架，所述支架包括竖直延伸的立柱以及自所述立柱的顶端水平延伸的横杆；通过所述电动升降装置水平安装于所述工作平台上方的产品托盘，所述产品托盘在所述支架的横杆下方延伸，所述产品托盘上具有一扫描孔；通过所述支架分别固定于产品托盘上、下两端的激光传感器；以及与所述激光传感器信号连接的用于实时显示测量数据的显示器。

所述无损测量装置还包括通过所述横杆固定的用于对放置于产品托盘上的待测表皮进行压合的倒“T”形定位板。

所述定位板通过螺栓固定在所述支架上。

所述定位板在竖直方向上的位置可调节，以实现对特征槽两侧表皮的压合。

所述产品托盘具有拼接结构，可以适应不同面积大小的表皮的厚度测量。

所述激光传感器分别位于所述扫描孔的正上方和正下方位置。

优选地，所述电动升降装置是一种电动多级升降装置。

优选地，所述激光传感器是一种三维激光测距仪。

根据本发明的第二方面，还提供一种基于激光扫描三维成像技术的无损测量方法，包括如下步骤：1)提供一种如上所述的针对表皮的无损测量装置；2)将待测表皮水平放置于产品托盘上，并使所述待测表皮的特征槽对准所述产品托盘上的扫描孔位置；3)利用激光传感器发出的激光束对待测表皮的特征槽处的上下表面进行垂直扫描，获得被测件的轮廓数据；4)通过可编程逻辑控制器内置软件进行数据拟合，并通过可编程逻辑控制器计算逻辑完成轮廓数据处理；以及5)将步骤4)所获得的轮廓数据进行测量偏差操作，并直接输出被测件特征槽的最小厚度值。

针对表皮冷刀弱化残厚的测量，在测量前将一个具有三角形截面形状的残厚测量块放置于弱化线下方以撑开弱化线形成V形特征槽，然后进行残厚测量。

所述激光传感器在所述产品托盘的上下方对射安装。

根据本发明提供的无损测量装置结构布置合理，安装方便，操作灵活，对产品保护性好，测量精度高，结合本发明提供的无损测量方法能够在保证产品本身不受任何损伤的前提下准确测量出表皮V型特征槽底部最小厚度，适用于多种不同形状、不同尺寸产品的最小厚度测量，提高了表皮厚度测量的工作效率，节约了企业成本，具有良好的推广应用前景。

附图说明

图1是根据本发明的一个优选实施例提供的无损测量装置的主视图；

图2是如图1所示无损测量装置的侧视图；

图3是如图1所示无损测量装置的立体图；

图4是使用如图1所示无损测量装置进行测量的示意图；

图5是根据本发明提供的方法进行汽车仪表板表皮V型特征槽底部厚度的测量的原理示意图；

图6是根据本发明提供的方法进行汽车仪表板表皮气囊区冷刀弱化残厚的测量的示意图。

其中：

1.工作平台 2.电动升降装置 3.支架 4.产品托盘 5.激光传感器 6.显示器 7.定位板 8.螺栓 31.立柱 32.横杆 41.扫描孔 100.待测产品 101、101’.特征槽 102.弱化线 200.测残厚特征块

具体实施方式

以下结合具体实施例，对本发明做进一步说明。应理解，以下实施例仅用于说明本发明而非用于限制本发明的范围。

结合图1、图2、图3所示，是根据本发明的一个优选实施例提供的无损测量装置，该装置主要包括：工作平台1，电动升降装置2，支架3，产品托盘4，激光传感器5，显示器6以及定位板7。

其中，工作平台1沿水平方向延伸；电动升降装置2分为左右对称两台，分别固定于工作平台1的左侧和右侧；支架3固定于工作平台1上的居中位置，支架3包括竖直延伸的立柱31以及自立柱31的顶端水平延伸的横杆32，参见图2；产品托盘4通过电动升降装置2水平安装于工作平台1上方，并且在支架3的横杆32下方水平延伸，产品托盘4上设有一个扫描孔41；激光传感器5通过支架3分别固定于产品托盘4的上下两端；显示器6与激光传感器5信号连接，用于实时显示测量得到的数据；定位板7为倒“T”形，通过螺栓8固定于支架3的横杆32上，用于对放置于产品托盘4上的待测产品特征槽两侧的表皮进行压合。

如图1所示，产品托盘4具有拼接式结构，可以适应不同面积大小的表皮的厚度测量。

根据该优选实施例，激光传感器5是一种三维激光测距仪，激光传感器5分别位于扫描孔41的正上方和正下方位置。

优选地，电动升降装置2是一种电动多级升降装置，可以根据操作人员身高的不同同步调整产品托盘4的高度，方便操作人员测量。

根据该优选实施例，产品托盘4在支架3的横杆32下方相对横杆32垂直延伸。

激光传感器5在产品托盘4的上下方对射安装，激光传感器5发出的激光束为发散的线状均匀光束。

本发明还提供一种基于激光扫描三维成像技术的无损测量方法，下面结合附图和具体实施例对该无损测量方法做进一步说明：

实施例一、汽车仪表板表皮V型特征槽底部厚度的测量

首先，提供一种根据上述优选实施例提供的针对表皮的无损测量装置，进行现场调试准备，包含设备安装，设备线路连接，可编程逻辑控制器(PLC)内置软件测试；

对激光传感器5的空间坐标进行校准，并在PLC内置软件中生成空间坐标数字模型；

然后，将产品托盘4调整至适合操作人员的高度，将待测产品100平铺于产品托盘4上，并使待测产品100的特征槽101对准产品托盘4上的扫描孔41位置；

利用激光传感器5发出的激光束对待测产品100的特征槽101处的底部厚度T进行垂直轮廓扫描，通过对轮廓扫描的数据进行计算，如图5所示；

通过PLC内置软件进行数据拟合，并通过PLC计算逻辑完成轮廓数据处理；

将上面获得的轮廓数据进行测量偏差操作，提取上表面数据最低点与下表面周围5mm左右位置点进行距离计算，输出最小距离点数据，即为汽车仪表板表皮V型特征槽的最小厚度值t。

对比汽车仪表板表皮V型特征槽接触破坏式显微镜测量值和无损测厚装置测量值，无损测厚装置测量值与显微镜测量值差值在±0.001mm。无损测量装置测量方法和测量精度更加稳定、可靠。

实施例二、汽车仪表板表皮气囊区冷刀弱化残厚的测量

首先，提供一种根据上述优选实施例提供的针对表皮的无损测量装置，进行现场调试准备，包含设备安装，设备线路连接，可编程逻辑控制器(PLC)内置软件测试；

对激光传感器5的空间坐标进行校准，并在PLC内置软件中生成空间坐标数字模型；

然后，将产品托盘4调整至适合操作人员的高度，将待测产品100平铺于产品托盘4上，将具有三角形横截面形状的测残厚特征块200置于待测产品100弱化线102底部(如图6所示)，以撑开弱化线102形成V形特征槽101’；

利用激光传感器5发出的激光束对待测产品100上、下表面进行垂直轮廓扫描，通过轮廓扫描，被测件上下表面各生成2000个点数据，上表面所有点数据依次跟下表面5.0mm内所有点数据进行距离计算；

通过PLC内置软件进行数据拟合，并通过PLC计算逻辑对上、下表面生成的4000个点数据进行PLC程序运算完成轮廓数据处理；

将上面获得的轮廓数据进行测量偏差操作，同时提取上表面数据最低点与下表面周围5.0mm左右位置点进行距离计算，输出最小距离点数据t，即为汽车仪表板表皮气囊区冷刀弱化残厚的最小值。

对比汽车仪表板表皮V型特征槽接触破坏式显微镜测量值和无损测厚装置测量值，无损测厚装置测量值与显微镜测量值差值在±0.001mm。无损测量装置测量方法和测量精度更加稳定、可靠。

以上所述的，仅为本发明的较佳实施例，并非用以限定本发明的范围，本发明的上述实施例还可以做出各种变化。凡是依据本发明申请的权利要求书及说明书内容所作的简单、等效变化与修饰，皆落入本发明专利的权利要求保护范围。本发明未详尽描述的均为常规技术内容。

Claims (10)

1.一种针对表皮的无损测量装置，其特征在于，包括：

水平延伸的工作平台；

固定于所述工作平台上的电动升降装置；

固定于所述工作平台上的支架，所述支架包括竖直延伸的立柱以及自所述立柱的顶端水平延伸的横杆；

通过所述电动升降装置水平安装于所述工作平台上方的产品托盘，所述产品托盘在所述支架的横杆下方延伸，所述产品托盘上具有一扫描孔；

通过所述支架分别固定于产品托盘上、下两端的激光传感器；以及

与所述激光传感器信号连接的用于实时显示测量数据的显示器。

2.根据权利要求1所述的无损测量装置，其特征在于，所述无损测量装置还包括通过所述横杆固定的用于对放置于产品托盘上的待测表皮进行压合的倒“T”形定位板。

3.根据权利要求2所述的无损测量装置，其特征在于，所述定位板通过螺栓固定在所述支架上，并且所述定位板在竖直方向上的位置通过所述螺栓可调节。

4.根据权利要求1所述的无损测量装置，其特征在于，所述产品托盘具有拼接结构。

5.根据权利要求1所述的无损测量装置，其特征在于，所述激光传感器分别位于所述扫描孔的正上方和正下方位置。

6.根据权利要求1所述的无损测量装置，其特征在于，所述电动升降装置是一种电动多级升降装置。

7.根据权利要求1所述的无损测量装置，其特征在于，所述激光传感器是一种三维激光测距仪。

8.一种基于激光扫描三维成像技术的无损测量方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)提供一种根据权利要求1-7中任意一项所述的针对表皮的无损测量装置；

2)将待测表皮水平放置于产品托盘上，并使所述待测表皮的特征槽对准所述产品托盘上的扫描孔位置；

3)利用激光传感器发出的激光束对待测表皮的特征槽处的上下表面进行垂直扫描，获得被测件的轮廓数据；

4)通过可编程逻辑控制器内置软件进行数据拟合，并通过可编程逻辑控制器计算逻辑完成轮廓数据处理；以及

5)将步骤4)所获得的轮廓数据进行测量偏差操作，并直接输出被测件特征槽的最小厚度值。

9.根据权利要求8所述的无损测量方法，其特征在于，针对表皮冷刀弱化残厚的测量，在测量前将一个具有三角形截面形状的残厚测量块放置于弱化线下方以撑开弱化线形成V形特征槽，然后进行残厚测量。

10.根据权利要求8所述的无损测量方法，其特征在于，所述激光传感器在所述产品托盘的上下方对射安装。