CN111964582A - 基于混合现实的零件测量设备及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于混合现实的零件测量设备及其使用方法，包括工作台，所述工作台下端四角均固定安装有支撑脚，所述工作台上端左部固定安装有计算机模块、竖直板和检测工位，且竖直板位于计算机模块与检测工位之间，所述竖直板右端上部固定安装有补光灯，所述工作台上端右部对称开设有两个滑槽，且两个滑槽内共同滑动连接有移动机构，所述移动机构上端固定安装有拍摄单元，所述工作台上端右部设置有刻度线。本发明所述的基于混合现实的零件测量设备及其使用方法，能够通过添加不同的标准零件三维模型，适用于不同尺寸不同类型的零件测量工作，测量效率高，适用范围广，在零件测量技术领域具有广阔的应用前景。

Description

基于混合现实的零件测量设备及其使用方法

技术领域

本发明涉及零件测量技术领域，特别涉及一种基于混合现实的零件测量设备及其使用方法。

背景技术

目前许多零件制造业公司对产品出货的合格率尤为重视，在工业自动化的时代，尽管产品生产效率非常高，但质量检测环节还处于人工检测阶段。对于生产大批量产品的工厂来说，这种产品质量检测方式不仅增加了人力和成本，而且人工检测速度慢、易发生漏检和错检等问题。虽然市场上有许多高精度的测量仪器，如三坐标测量仪和视觉影像仪等，但这些设备都存在缺陷，难以用于测量所有零件，例如：三坐标测量仪需要通过探针多次接触零件表面来进行测量的，测量速度慢且耗时，此外，这种测量方式是接触式的，探针的磨损会对测量精度造成极大影响，在产品测量过程中也难免会对产品造成磕碰；而视觉影像仪是基于机器视觉技术进行测量的，无需触碰工件便可进行测量，精度高，但其存在视场范围与测量精度的矛盾，由于单一测量视场范围大约不超过20×20mm，视场范围被限制，因此只能应用于零件抽检，不能应用于生产线测量所有零件。若通过增加物距来增大视场范围会导致测量精度降低，若测量比较大的零件时，需要多次手动移动平移台才能测完工件所有位置的零件尺寸。

随着竞争程度的不断加剧，企业对产品的生产成本和生产周期都提出较高的要求，目前的测量技术将越来越难以满足企业的生产需求，故此，本发明人提出了一种基于混合现实的零件测量设备及其使用方法。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种基于混合现实的零件测量设备及其使用方法，可以有效解决背景技术中的问题。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种基于混合现实的零件测量设备，包括工作台，所述工作台下端四角均固定安装有支撑脚，所述工作台上端左部固定安装有计算机模块、竖直板和检测工位，且竖直板位于计算机模块与检测工位之间，所述竖直板右端上部固定安装有补光灯，所述工作台上端右部对称开设有两个滑槽，且两个滑槽内共同滑动连接有移动机构，所述移动机构上端固定安装有拍摄单元，所述工作台上端右部设置有刻度线，所述检测工位包括伺服电机、防护罩和转轴，所述伺服电机固定安装在工作台上端左部位于竖直板右侧的位置，且伺服电机的输出端通过传动轴固定安装有主动齿轮，所述转轴通过轴承转动安装在工作台上端左部位于竖直板右侧的位置，且转轴外表面中部固定安装有从动齿轮，所述从动齿轮与主动齿轮相互啮合在一起，所述防护罩固定安装在竖直板与工作台之间并将伺服电机和转轴包裹在其内部，且防护罩上端开设有上下穿通的通孔，所述转轴上端贯穿通孔延伸至防护罩上方并固定安装有托盘，所述移动机构包括固定板，所述固定板下端前部和下端后部均固定安装有连接板，两个所述连接板下端分别延伸至两个滑槽内，且两个连接板相互远离的一端中部均螺纹连接有螺杆，两个所述螺杆相互远离的一端均固定安装有旋钮，两个所述螺杆相互靠近的一端分别贯穿两个连接板并均固定安装有弹性垫。

优选的，所述防护罩前端通过螺栓固定安装有盖板，所述防护罩右端中部开设有若干个通风孔。

优选的，所述拍摄单元包括安装板，所述安装板上端中部固定安装有两个连杆，且两个连杆上端共同固定安装有摄像机，所述安装板下端对称固定安装有两个电动伸缩杆，且两个电动伸缩杆均固定安装在固定板上端将拍摄单元固定安装在移动机构上端。

一种基于混合现实的零件测量设备的使用方法，包括如下几个步骤：

步骤a：构建标准零件三维模型，通过计算机模块构建标准零件的三维模型图；

步骤b：将标准零件放置在检测工位中的托盘上，采用拍摄单元对待测零件进行拍摄，获取待测零件各个角度的拍摄图像，传输至计算机模块，对所有图像完成拼接，获得待测零件完整轮廓图像；

步骤c：根据待测零件类型通过计算机模块选择预先构建的标准零件三维模型或重新构建新的标准零件三维模型，保证预先构建的标准零件三维模型与待测零件的类型相同；

步骤d：根据拍摄单元与待测零件之间的实际距离，在基于该距离已知的条件下，将步骤b中所获得的待测零件的完整轮廓图像与步骤c中选择的预先构建的标准零件三维模型进行比对，生成比对信息和比对结果；

步骤e：根据步骤d中生成的比对信息和比对结果，判断待测零件尺寸是否在误差允许范围内，即判断待测零件是否合格

优选的，所述步骤b的具体操作步骤为：将待测零件放置在托盘上并尽可能使其位于轴心处，启动伺服电机，伺服电机工作缓慢匀速转动，带动主动齿轮转动，利用齿轮传动原理，即可通过从动齿轮带动转轴转动，进而使得托盘转动，即达到使待测零件缓慢匀速旋转的目的；调节旋钮，使得弹性垫与滑槽槽壁分离，将整个移动机构滑动到合适的位置，通过刻度线获取摄像机与待测零件的实际距离，通过电动伸缩杆将安装板上升到合适的高度，即可进行拍摄。

优选的，所述步骤c的具体操作步骤为：判断计算机模块中是否具有预先构建的与待测零件相同的标准零件三维模型；若有，则选择该预先构建的标准零件三维模型：若无，则通过计算机模块重新构建待测零件的标准零件三维模型。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明公开了一种基于混合现实的零件测量设备及其使用方法，在对零件实际测量的过程中，通过提前构建标准零件三维模型，将标准零件三维模型与实际待测零件相匹配，通过拍摄单元对待测零件进行拍摄，并将各个角度的拍摄图像进行拼接，并与标准零件三维模型进行比对，即可快速得出待测零件与标准零件之间的相差程度，进而能够判断待测零件是否合格，在使用过程中，能够通过添加不同的标准零件三维模型，适用于不同尺寸不同类型的零件测量工作。

附图说明

图1为本发明基于混合现实的零件测量设备的整体结构示意图；

图2为本发明基于混合现实的零件测量设备的检测工位的结构示意图；

图3为本发明基于混合现实的零件测量设备的防护罩的整体结构示意图；

图4为本发明基于混合现实的零件测量设备的移动机构和拍摄单元的整体结构示意图；

图5为本发明基于混合现实的零件测量设备的使用方法流程图；

图6为本发明基于混合现实的零件测量设备的使用方法中步骤c的具体流程图。

图中：1、工作台；2、检测工位；21、伺服电机；22、主动齿轮；23、转轴；24、从动齿轮；25、托盘；26、防护罩；27、盖板；28、通孔；29、通风孔；3、计算机模块；4、支撑脚；5、移动机构；51、固定板；52、连接板；53、旋钮；54、螺杆；55、弹性垫；6、拍摄单元；61、电动伸缩杆；62、安装板；63、连杆；64、摄像机；7、滑槽；8、竖直板；9、补光灯；10、刻度线。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1-6所示，一种基于混合现实的零件测量设备及其使用方法，包括工作台1，工作台1下端四角均固定安装有支撑脚4，工作台1上端左部固定安装有计算机模块3、竖直板8和检测工位2，且竖直板8位于计算机模块3与检测工位2之间，竖直板8右端上部固定安装有补光灯9，工作台1上端右部对称开设有两个滑槽7，且两个滑槽7内共同滑动连接有移动机构5，移动机构5上端固定安装有拍摄单元6，工作台1上端右部设置有刻度线10。

检测工位2包括伺服电机21、防护罩26和转轴23，伺服电机21固定安装在工作台1上端左部位于竖直板8右侧的位置，且伺服电机21的输出端通过传动轴固定安装有主动齿轮22，转轴23通过轴承转动安装在工作台1上端左部位于竖直板8右侧的位置，且转轴23外表面中部固定安装有从动齿轮24，从动齿轮24与主动齿轮22相互啮合在一起，防护罩26固定安装在竖直板8与工作台1之间并将伺服电机21和转轴23包裹在其内部，且防护罩26上端开设有上下穿通的通孔28，转轴23上端贯穿通孔28延伸至防护罩26上方并固定安装有托盘25。

可以看出的是，启动伺服电机21，伺服电机21工作缓慢匀速转动，带动主动齿轮22转动，利用齿轮传动原理，即可通过从动齿轮24带动转轴23转动，进而使得托盘25转动，即达到使待测零件缓慢匀速旋转的目的。

防护罩26前端通过螺栓固定安装有盖板27，防护罩26右端中部开设有若干个通风孔29，通过盖板27，在伺服电机21发生故障时，能够便于对其进行维修，通风孔29能够有效将伺服电机21工作产生的热量进行快速散发。

移动机构5包括固定板51，固定板51下端前部和下端后部均固定安装有连接板52，两个连接板52下端分别延伸至两个滑槽7内，且两个连接板52相互远离的一端中部均螺纹连接有螺杆54，两个螺杆54相互远离的一端均固定安装有旋钮53，两个螺杆54相互靠近的一端分别贯穿两个连接板52并均固定安装有弹性垫55。

拍摄单元6包括安装板62，安装板62上端中部固定安装有两个连杆63，且两个连杆63上端共同固定安装有摄像机64，安装板62下端对称固定安装有两个电动伸缩杆61，且两个电动伸缩杆61均固定安装在固定板51上端将拍摄单元6固定安装在移动机构5上端；电动伸缩杆61工作伸长或者缩短，能够将安装板62连同摄像机64同升起或者降低，达到调整摄像机64高度的目的。

一种基于混合现实的零件测量设备的使用方法，包括如下几个步骤：

步骤a：构建标准零件三维模型，通过计算机模块3构建标准零件的三维模型图；

步骤b：将标准零件放置在检测工位2中的托盘25上，采用拍摄单元6对待测零件进行拍摄，获取待测零件各个角度的拍摄图像，传输至计算机模块3，对所有图像完成拼接，获得待测零件完整轮廓图像；

步骤c：根据待测零件类型通过计算机模块3选择预先构建的标准零件三维模型或重新构建新的标准零件三维模型，保证预先构建的标准零件三维模型与待测零件的类型相同；

步骤d：根据拍摄单元6与待测零件之间的实际距离，在基于该距离已知的条件下，将步骤b中所获得的待测零件的完整轮廓图像与步骤c中选择的预先构建的标准零件三维模型进行比对，生成比对信息和比对结果；

步骤e：根据步骤d中生成的比对信息和比对结果，判断待测零件尺寸是否在误差允许范围内，即判断待测零件是否合格

步骤b的具体操作步骤为：将待测零件放置在托盘25上并尽可能使其位于轴心处，启动伺服电机21，伺服电机21工作缓慢匀速转动，带动主动齿轮22转动，利用齿轮传动原理，即可通过从动齿轮24带动转轴23转动，进而使得托盘25转动，即达到使待测零件缓慢匀速旋转的目的；调节旋钮53，使得弹性垫55与滑槽7槽壁分离，将整个移动机构5滑动到合适的位置，通过刻度线10获取摄像机64与待测零件的实际距离，通过电动伸缩杆61将安装板62上升到合适的高度，即可进行拍摄。

步骤c的具体操作步骤为：判断计算机模块3中是否具有预先构建的与待测零件相同的标准零件三维模型；若有，则选择该预先构建的标准零件三维模型：若无，则通过计算机模块3重新构建待测零件的标准零件三维模型。

需要说明的是，在进行实际测量的过程中，需要将待测零件尽可能放置在托盘25上端轴心处，即尽可能使得待测零件的轴心与转轴23的轴心重合。

需要说明的是，本发明中，计算机模块3与拍摄单元6中的摄像机之间的连接方式为电性连接（图中未示出），摄像机64在工作过程中，通过计算机模块3预设其特定的拍摄时间间隔，其中该拍摄间隔为不固定间隔，可根据实际需要自由调整，摄像机64将多次拍摄的不同角度图像均传输至计算机模块3以进行集中拼接处理。

需要说明的是，本发明中所述的两个电动伸缩杆61均配套设置统一电控开关（图中未示出），且该电控开关通过计算机模块3进行控制。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.基于混合现实的零件测量设备，包括工作台（1），其特征在于：所述工作台（1）下端四角均固定安装有支撑脚（4），所述工作台（1）上端左部固定安装有计算机模块（3）、竖直板（8）和检测工位（2），且竖直板（8）位于计算机模块（3）与检测工位（2）之间，所述竖直板（8）右端上部固定安装有补光灯（9），所述工作台（1）上端右部对称开设有两个滑槽（7），且两个滑槽（7）内共同滑动连接有移动机构（5），所述移动机构（5）上端固定安装有拍摄单元（6），所述工作台（1）上端右部设置有刻度线（10），所述检测工位（2）包括伺服电机（21）、防护罩（26）和转轴（23），所述伺服电机（21）固定安装在工作台（1）上端左部位于竖直板（8）右侧的位置，且伺服电机（21）的输出端通过传动轴固定安装有主动齿轮（22），所述转轴（23）通过轴承转动安装在工作台（1）上端左部位于竖直板（8）右侧的位置，且转轴（23）外表面中部固定安装有从动齿轮（24），所述从动齿轮（24）与主动齿轮（22）相互啮合在一起，所述防护罩（26）固定安装在竖直板（8）与工作台（1）之间并将伺服电机（21）和转轴（23）包裹在其内部，且防护罩（26）上端开设有上下穿通的通孔（28），所述转轴（23）上端贯穿通孔（28）延伸至防护罩（26）上方并固定安装有托盘（25），所述移动机构（5）包括固定板（51），所述固定板（51）下端前部和下端后部均固定安装有连接板（52），两个所述连接板（52）下端分别延伸至两个滑槽（7）内，且两个连接板（52）相互远离的一端中部均螺纹连接有螺杆（54），两个所述螺杆（54）相互远离的一端均固定安装有旋钮（53），两个所述螺杆（54）相互靠近的一端分别贯穿两个连接板（52）并均固定安装有弹性垫（55）。

2.根据权利要求1所述的基于混合现实的零件测量设备，其特征在于：所述防护罩（26）前端通过螺栓固定安装有盖板（27），所述防护罩（26）右端中部开设有若干个通风孔（29）。

3.根据权利要求1所述的基于混合现实的零件测量设备，其特征在于：所述拍摄单元（6）包括安装板（62），所述安装板（62）上端中部固定安装有两个连杆（63），且两个连杆（63）上端共同固定安装有摄像机（64），所述安装板（62）下端对称固定安装有两个电动伸缩杆（61），且两个电动伸缩杆（61）均固定安装在固定板（51）上端将拍摄单元（6）固定安装在移动机构（5）上端。

4.根据权利要求1-3任一项所述的基于混合现实的零件测量设备的使用方法，其特征在于，包括如下几个步骤：

步骤a：构建标准零件三维模型，通过计算机模块（3）构建标准零件的三维模型图；

步骤b：将标准零件放置在检测工位（2）中的托盘（25）上，采用拍摄单元（6）对待测零件进行拍摄，获取待测零件各个角度的拍摄图像，传输至计算机模块（3），对所有图像完成拼接，获得待测零件完整轮廓图像；

步骤c：根据待测零件类型通过计算机模块（3）选择预先构建的标准零件三维模型或重新构建新的标准零件三维模型，保证预先构建的标准零件三维模型与待测零件的类型相同；

步骤d：根据拍摄单元（6）与待测零件之间的实际距离，在基于该距离已知的条件下，将步骤b中所获得的待测零件的完整轮廓图像与步骤c中选择的预先构建的标准零件三维模型进行比对，生成比对信息和比对结果；

步骤e：根据步骤d中生成的比对信息和比对结果，判断待测零件尺寸是否在误差允许范围内，即判断待测零件是否合格。

5.根据权利要求4所述的基于混合现实的零件测量设备的使用方法，其特征在于：所述步骤b的具体操作步骤为：将待测零件放置在托盘（25）上并尽可能使其位于轴心处，启动伺服电机（21），伺服电机（21）工作缓慢匀速转动，带动主动齿轮（22）转动，利用齿轮传动原理，即可通过从动齿轮（24）带动转轴（23）转动，进而使得托盘（25）转动，即达到使待测零件缓慢匀速旋转的目的；调节旋钮（53），使得弹性垫（55）与滑槽（7）槽壁分离，将整个移动机构（5）滑动到合适的位置，通过刻度线（10）获取摄像机（64）与待测零件的实际距离，通过电动伸缩杆（61）将安装板（62）上升到合适的高度，即可进行拍摄。

6.根据权利要求4所述的基于混合现实的零件测量设备的使用方法，其特征在于：所述步骤c的具体操作步骤为：判断计算机模块（3）中是否具有预先构建的与待测零件相同的标准零件三维模型；若有，则选择该预先构建的标准零件三维模型：若无，则通过计算机模块（3）重新构建待测零件的标准零件三维模型。

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