CN111735401A - 一种针对大尺寸物体的高精度厚度测量方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种针对大尺寸物体的高精度厚度测量方法及装置，该方法包括采用两组点激光源分别朝被测物体的上、下表面发射斜向的第一激光、斜向的第二激光，进而获取第一激光在被测物体上所对应反射点的第一坐标、第二激光在被测物体上所对应反射点的第二坐标，以及第一激光与水平面所成夹角θ，进而计算第一坐标与预设定原点的水平偏移量△A，以及第二坐标与预设定原点的水平偏移量△B，即得被测物体的厚度H＝|△A‑△B|*tag(θ)，本方法适用于大平面或超大平面的中心点厚度测量、适用于多种形状的物体、厚度检测不会受到微小翘曲的干扰、无须设置相对测试基准。

Description

一种针对大尺寸物体的高精度厚度测量方法及装置

技术领域

本发明涉及厚度检测技术领域，更具体地说，涉及一种针对大尺寸物体的高精度厚度测量方法及装置。

背景技术

生产5G配套产品时，常常会需要在尺寸超过500mmx400mm、厚度为0.12mm-0.15mm的钢片上加工阶梯槽，且阶梯槽深度就是锡膏印刷高度，即阶梯槽的加工品质会直接影响印刷品质。因此，加工时如何准确测量钢片厚度是极为关键的。目前常用方式如下：

一是用大型的千分尺进行测量，该方式需要定制量具，被测物品尺寸越大，量具价格越高，且不方便摆放被测物品，所测尺寸不准确；

二是借助大理石平台，该方式适用于钢片仅单侧带阶梯槽的情况，不适用于钢片两侧都带有阶梯槽的情况；此外，探针的挤压会造成钢网翘曲，使得所测厚度数据不精准；

三是采用侧投影测量方法，该方式要求钢片必须带有开口，不带开口则无法测量。

因此，仍需对现有的厚度测量方式做改进，以解决上述不足。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种针对大尺寸物体的高精度厚度测量方法，以及一种针对大尺寸物体的高精度厚度测量装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一方面，提供了一种针对大尺寸物体的高精度厚度测量方法，其中，包括如下步骤：

采用两组点激光源分别朝被测物体的上、下表面发射斜向的第一激光、斜向的第二激光；其中，被测物体不是透明物体，两组点激光源同轴；

获取第一激光在被测物体上所对应反射点的第一坐标、第二激光在被测物体上所对应反射点的第二坐标，以及第一激光与水平面所成夹角θ；

计算第一坐标与预设定原点的水平偏移量△A，以及第二坐标与预设定原点的水平偏移量△B；

被测物体的厚度H＝|△A-△B|*tag(θ)。

优选的，获取坐标的步骤，包括：

采用两组相机分别获取第一激光在被测物体上所对应反射点的第一图像、第二激光在被测物体上所对应反射点的第二图像；其中，两组相机的镜头正对，两组相机均直立放置，两组相机景深重叠部分的高度不小于被测物体加工前的初始厚度；

根据第一图像、第二图像分别获取第一坐标、第二坐标。

另一方面，提供了一种针对大尺寸物体的高精度厚度测量装置，基于上述的一种针对大尺寸物体的高精度厚度测量方法，其中，所述装置包括：

测量时同轴的两组点激光源；两组所述点激光源，分别朝被测物体的上、下表面发射斜向的第一激光、斜向的第二激光；以及

测量时镜头正对、均直立的两组相机；两组所述相机，分别获取第一激光在被测物体上所对应反射点的第一图像、第二激光在被测物体上所对应反射点的第二图像，还分别获取第一激光在被测物体上所对应反射点的第一坐标、第二激光在被测物体上所对应反射点的第二坐标；两组所述相机景深重叠部分的高度不小于被测物体加工前的初始厚度；以及

用于安装两组所述点激光源和两组所述相机的安装架。

优选的，所述装置还包括与两组所述点激光源一一对应的两组偏振光片。

优选的，所述装置还包括调试时防止两组所述点激光源对射的隔断板。

优选的，一组所述点激光源和一组所述相机构成一组单元；所述安装架包括主架体；所述主架体的上下两侧均滑动连接有沿Y轴运动的第一活动座；所述第一活动座上滑动连接有沿X轴运动的第二活动座；两组所述单元，分别安装在两组所述第二活动座上。

本发明的有益效果在于：

适用于大平面或超大平面的中心点厚度测量。测量时，改变点激光源的照射位置，即可对被测物体的不同位置进行厚度检测，与以往的千分尺检测不同，点激光源并不需要跟被测物体有实际接触。因此，被测物体尺寸增大，并不会对点激光源的移动或照射造成不便，也不会大幅增加检测成本；

适用于多种形状的物体。测量时，被测物体的上、下表面同时被检测，所得到的是上、下表面的相对高度。因此，适用于尚未开口的被测物体、仅单面带阶梯槽的被测物体、双面都带阶梯槽的被测物体的厚度检测，适用性好；

厚度检测不会受到微小翘曲的干扰。弧形可视为由多段直线组成，本方法是基于三角函数进行厚度计算，因此，被检处发生微小翘曲，也不会对厚度检测的准确性造成干扰；

无须设置相对测试基准。测量时，两组点激光源形成了两个方向上的斜方向投影，两组点激光源所连成的直线斜穿被测物体，两个反射点必然是不重合的，因此必然会有横向偏移量，无须特意设置相对测试基准，测量更为方便。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，下面描述中的附图仅仅是本发明的部分实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图：

图1是本发明实施例一提供的一种针对大尺寸物体的高精度厚度测量方法的实现流程图；

图2是本发明实施例一提供的一种针对大尺寸物体的高精度厚度测量方法的使用示意图(此时无被测物体)；

图3是本发明实施例一提供的一种针对大尺寸物体的高精度厚度测量方法的使用示意图(被测物体未开槽，上下两个方框分别为上下两组相机所摄图像)；

图4是本发明实施例一提供的一种针对大尺寸物体的高精度厚度测量方法的使用示意图(被测物体仅上表面开槽，上下两个方框分别为上下两组相机所摄图像)；

图5是本发明实施例一提供的一种针对大尺寸物体的高精度厚度测量方法的使用示意图(被测物体的上、下表面均开槽，上下两个方框分别为上下两组相机所摄图像)；以及

图6是本发明实施例二提供的一种针对大尺寸物体的高精度厚度测量装置的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

实施例一

本发明实施例提供了一种针对大尺寸物体的高精度厚度测量方法，如图1所示，包括如下步骤：

步骤S1：采用两组点激光源分别朝被测物体的上、下表面发射斜向的第一激光、斜向的第二激光；其中，被测物体不是透明物体，两组点激光源同轴。

步骤S2：获取第一激光在被测物体上所对应反射点的第一坐标、第二激光在被测物体上所对应反射点的第二坐标，以及第一激光与水平面所成夹角θ。

其中，获取坐标具体包括：

采用两组相机分别获取第一激光在被测物体上所对应反射点的第一图像、第二激光在被测物体上所对应反射点的第二图像；其中，两组相机的镜头正对，两组相机均直立放置，两组相机景深重叠部分的高度不小于被测物体加工前的初始厚度；

根据第一图像、第二图像分别获取第一坐标、第二坐标。

其中，相机有足够的景深，保证在翘曲范围内可以在很小畸变的情况下正确观测到激光反射点，可以在视野范围内准确测量小于景深范围的厚度，不受被测物体的翘曲或者与被测物体的位置关系影响。

步骤S3：计算第一坐标与预设定原点的水平偏移量△A，以及第二坐标与预设定原点的水平偏移量△B。

步骤S4：被测物体的厚度H＝|△A-△B|*tag(θ)。

本实施例提供的测量方法具备以下优点：

适用于大平面或超大平面的中心点厚度测量。测量时，改变点激光源的照射位置，即可对被测物体的不同位置进行厚度检测，与以往的千分尺检测不同，点激光源并不需要跟被测物体有实际接触。因此，被测物体尺寸增大，并不会对点激光源的移动或照射造成不便，也不会大幅增加检测成本；

适用于多种形状的物体。如图2-图5所示，测量时，被测物体的上、下表面同时被检测，所得到的是上、下表面的相对高度。因此，适用于尚未开口的被测物体、仅单面带阶梯槽的被测物体、双面都带阶梯槽的被测物体的厚度检测，适用性好；

厚度检测不会受到微小翘曲的干扰。弧形可视为由多段直线组成，本方法是基于三角函数进行厚度计算，因此，被检处发生微小翘曲，也不会对厚度检测的准确性造成干扰；

无须设置相对测试基准。测量时，两组点激光源形成了两个方向上的斜方向投影，两组点激光源所连成的直线斜穿被测物体，两个反射点必然是不重合的，因此必然会有横向偏移量，无须特意设置相对测试基准，测量更为方便。

实施例二

本发明实施例提供了一种针对大尺寸物体的高精度厚度测量装置，基于实施例一所提供的一种针对大尺寸物体的高精度厚度测量方法，如图6所示，装置包括：

测量时同轴的两组点激光源10；两组点激光源10，分别朝被测物体的上、下表面发射斜向的第一激光、斜向的第二激光；以及

测量时镜头正对、均直立的两组相机11；两组相机11，分别获取第一激光在被测物体上所对应反射点的第一图像、第二激光在被测物体上所对应反射点的第二图像，还分别获取第一激光在被测物体上所对应反射点的第一坐标、第二激光在被测物体上所对应反射点的第二坐标；两组相机景深重叠部分的高度不小于被测物体加工前的初始厚度；以及

用于安装两组点激光源10和两组相机11的安装架12。

优选的，装置还包括与两组点激光源10一一对应的两组偏振光片(图中未示出)，当被测物体为玻璃尤其为薄玻璃时，对激光的反射效果较为一般，容易出现折射角度偏移太小导致两组点激光源10对射的情况，对射会导致玻璃的发光体被烧坏，通过增设偏振光片(图中未示出)可以避免发光体被烧坏的情况。

优选的，装置还包括调试时防止两组点激光源对射10的隔断板(图中未示出)。

优选的，一组点激光源10和一组相机11构成一组单元13；安装架12包括主架体14；主架体14的上下两侧均滑动连接有沿Y轴运动的第一活动座15；第一活动座15上滑动连接有沿X轴运动的第二活动座16；两组单元13，分别安装在两组第二活动座16上，以便对两组单元13的位置分别进行调节，使用更为灵活。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种针对大尺寸物体的高精度厚度测量方法，其特征在于，包括如下步骤：

采用两组点激光源分别朝被测物体的上、下表面发射斜向的第一激光、斜向的第二激光；其中，被测物体不是透明物体，两组点激光源同轴；

获取第一激光在被测物体上所对应反射点的第一坐标、第二激光在被测物体上所对应反射点的第二坐标，以及第一激光与水平面所成夹角θ；

计算第一坐标与预设定原点的水平偏移量△A，以及第二坐标与预设定原点的水平偏移量△B；

被测物体的厚度H＝|△A-△B|*tag(θ)。

2.根据权利要求1所述的一种针对大尺寸物体的高精度厚度测量方法，其特征在于，获取坐标的步骤，包括：

采用两组相机分别获取第一激光在被测物体上所对应反射点的第一图像、第二激光在被测物体上所对应反射点的第二图像；其中，两组相机的镜头正对，两组相机均直立放置，两组相机景深重叠部分的高度不小于被测物体加工前的初始厚度；

根据第一图像、第二图像分别获取第一坐标、第二坐标。

3.一种针对大尺寸物体的高精度厚度测量装置，基于权利要求1-2任一所述的一种针对大尺寸物体的高精度厚度测量方法，其特征在于，所述装置包括：

测量时同轴的两组点激光源；两组所述点激光源，分别朝被测物体的上、下表面发射斜向的第一激光、斜向的第二激光；以及

测量时镜头正对、均直立的两组相机；两组所述相机，分别获取第一激光在被测物体上所对应反射点的第一图像、第二激光在被测物体上所对应反射点的第二图像，还分别获取第一激光在被测物体上所对应反射点的第一坐标、第二激光在被测物体上所对应反射点的第二坐标；两组所述相机景深重叠部分的高度不小于被测物体加工前的初始厚度；以及

用于安装两组所述点激光源和两组所述相机的安装架。

4.根据权利要求3所述的一种针对大尺寸物体的高精度厚度测量装置，其特征在于，所述装置还包括与两组所述点激光源一一对应的两组偏振光片。

5.根据权利要求3所述的一种针对大尺寸物体的高精度厚度测量装置，其特征在于，所述装置还包括调试时防止两组所述点激光源对射的隔断板。

6.根据权利要求3所述的一种针对大尺寸物体的高精度厚度测量装置，其特征在于，一组所述点激光源和一组所述相机构成一组单元；所述安装架包括主架体；所述主架体的上下两侧均滑动连接有沿Y轴运动的第一活动座；所述第一活动座上滑动连接有沿X轴运动的第二活动座；两组所述单元，分别安装在两组所述第二活动座上。

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