CN113188438B - 一种薄壁螺旋槽类零件的光学检测夹具 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种薄壁螺旋槽类零件光学检测夹具，包括连接底座(1)，装夹定位台(2)、内栅格(3)、外栅格(4)、标记点。连接底座(1)由金属圆盘、把手、连接孔、定位销孔组成，用于对零件进行搬运和固定；装夹定位台(2)由三个均布的支撑块组成，其上均带有拧紧螺钉与定位螺钉，用于对零件装夹、定位；内栅格(3)为空心的台阶型框架结构，外栅格(4)为圆锥形框架结构，内、外栅格(3，4)上按一定规律布满标记点，确保在镜头幅面内，任意方向不少于3个点，用以在测量过程中对空间位置进行定位。该夹具在结构光扫描测量薄壁螺旋槽类零件过程中应用，具有装夹简单、无遮挡、定位精度高等优点。

Description

一种薄壁螺旋槽类零件的光学检测夹具

技术领域

本发明涉及一种薄壁螺旋槽类零件光学检测夹具，属于三维结构光扫描检测领域。

背景技术

薄壁螺旋槽类零件在液体火箭发动机中广泛应用，其上带有几百个螺旋槽，其中槽宽、槽深、剩余壁厚等尺寸，采用专用卡尺等传统方法测量耗时耗力，覆盖性低，利用三维结构光方法可以实现对该类零件快速测量。

对大尺寸、高精度零件进行三维结构光测量时，需采用公共参考点拼接技术，以提高测量精度。目前，业内普遍做法是将点直接贴在零件上，这种方法一是费时费力，二是手工贴点随机性强，无法实现批量、自动化测量，三是零件被贴点位置无法测量，影响产品最终测量结果。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供在一种薄壁螺旋槽类零件光学检测夹具，解决了采用三维结构光对薄壁螺旋槽类零件批量化测量过程中，参考点需稳定、可靠定位，且夹具本身对零件不遮挡的问题。

为实现上述目的，本发明技术方案是：一种薄壁螺旋槽类零件光学检测夹具，包括连接底座，装夹定位台、内栅格、外栅格、标记点；

所述连接底座用于对薄壁螺旋槽类零件进行搬运和固定；装夹定位台用于对放置在连接底座上的薄壁螺旋槽类零件进行装夹、定位；所述内栅格与外栅格均与所述连接底座固连并分别位于所述槽类零件的内外两侧，内栅格、外栅格上布置标记点，确保在光学检测过程中，任一镜头幅面内存在不少于3个不在同一直线上的标记点，所述标记点用以在测量过程中对空间位置进行定位；其中，内栅格上各标记点在水平方向上与薄壁螺旋槽类零件内表面的距离小于结构光扫描镜头景深的一半；外栅格上各标记点在水平方向上与薄壁螺旋槽类零件外表面的距离小于结构光扫描镜头景深的一半，栅格间的距离大于零件螺旋槽宽度而小于结构光扫描镜头幅面。

优选的，所述的连接底座包括金属圆盘、把手、连接孔、定位销孔；

所述的连接孔和定位销孔用于将夹具定位、连接在光学扫描仪的工作转台上，金属圆盘用于固定薄壁螺旋槽类零件以及连接内栅格和外栅格；所述的把手用于搬运薄壁螺旋槽类零件。

优选的，所述的外栅格内表面与薄壁螺旋槽类零件外表面轮廓一致，栅格倾角与薄壁螺旋槽类零件上槽的螺旋升角一致。

优选的，所述的内栅格为空心的台阶型圆锥形框架结构，所述的外栅格为圆锥形框架结构，内栅格与外栅格均通过框架底部带孔的圆环与连接底座连接。

优选的，所述标记点布局要求为：在内栅格上，贴于内栅格台阶顶面上；在外栅格上，贴于栅格外表面及顶面上；标记点随机分布，确保在测量过程中，各个镜头幅面内，任意两个标记点距离均不一致，差值在1mm以上。

优选的，所述的内栅格与外栅格均由型材焊接尾撑，焊接后对定位面及孔进行机械加工，然后时效，之后表面进行喷砂及发黑处理，确保栅格长时间使用无变形、无反光。

优选的，所述的装夹定位台至少3个，相对连接底座周向对称安装。

优选的，所述的装夹定位台包括支撑块、拧紧螺钉、定位螺钉以及垫块；

所述的支撑块用于与连接底座连接，支撑块上端设置凹槽，凹槽内放置垫块；凹槽两端相对安装拧紧螺钉与定位螺钉，螺钉顶端均加装橡胶头,用于对薄壁螺旋槽类零件进行固定，并防止夹伤零件。

优选的，该夹具适用于镜头幅面至少300×300mm，像素为1600万以上的高精度三维扫描仪器。

优选的，所述标记点直径为φ3mm。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

1)将参考点直接贴在夹具上，通过合理的结构设计，提高了参考点长期使用下的定位精度，在实现标记点可靠、稳定定位的同时，避免了测量过程中夹具对结构光的遮挡，实现了薄壁螺旋槽类零件批量化测量。

2)表面喷砂并进行发黑处理，避免反光，便于模型数据后处理过程中，对夹具剔除，排除夹具对零件测量的干扰，仅保留零件的数据模型，可以快速进行匹配、处理。

3)内栅格标记点贴在内栅格台阶上表面上，外栅格标记点贴在外轮廓及顶面上，保证镜头拍摄特别是俯拍过程中，能够对内、外壁进行精准定位，进而将多幅照片高精度拼接，实现零件三维高精度复原，最终可以准确得到剩余壁厚等关键尺寸。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明所应用的薄壁螺旋槽类零件产品示意图；

图3为本发明中连接底座结构示意图；

图4为本发明中外栅格结构示意图；

图5为本发明中内栅格结构示意图；

图6为本发明中装夹定位台结构示意图。

具体实施方式

以下参照附图1-6，对本发明进行详细说明。

本发明提供一种薄壁螺旋槽类零件光学检测夹具，包括连接底座1，装夹定位台2、内栅格3、外栅格4、标记点。连接底座1由金属圆盘1-1、把手1-2、连接孔1-3、定位销孔1-4组成，把手通过螺栓同金属圆盘1-1连接，连接孔1-3与定位销孔1-4用于将夹具定位、连接在三维光学扫描仪的工作转台上；装夹定位台2由三个支撑块2-1组成，支撑块2-1通过螺栓与金属圆盘1-1连接，各支撑块2-1上端设置凹槽，凹槽内放置黄铜垫块2-3；凹槽两端相对安装拧紧螺钉2-2与定位螺钉2-4，螺钉顶端均加装橡胶头,用于对薄壁螺旋槽类零件进行装夹、定位、固定，并防止夹伤零件；

内栅格3为空心的台阶型圆锥形框架结构(即沿圆锥轴向设置台阶，用于安装标记点)，框架为45#钢型材焊接而成，焊接后对定位面及孔进行机械加工，并进行时效与发蓝处理，以防锈蚀与变形，内栅格3通过框架底部带孔的圆环与金属圆盘连接；外栅格4为圆锥形框架结构，加工制造工艺与内栅格3相同，并通过框架底部带孔的圆环与金属圆盘连接，内、外栅格4上贴有专用的标记点，确保在镜头幅面内，任意方向不少于3个点(即至少存在3个点不在同一直线上)，用以在测量过程中对空间位置进行定位。

内栅格上的标记点贴在台阶上表面上，保证俯拍时，对光线无遮挡；外栅格贴在外表面及顶面上，这样除方便定位零件外轮廓外，便于俯拍时，对内外型面进行定位，以便于将内外型面进行高精度拼接；在拍摄方向上，镜头视场范围内，至少存在三个点，各点之间的距离均不相同，差值不少于1mm。

本发明优选标记点大小为3mm，以便于目前采用的300*300以上幅面镜头的识别。

本发明具体使用方法如下：

1、通过连接底座1上的定位销孔及连接螺纹，将夹具固定在测量转台上；

2、将零件放入测量夹具装夹定位台2的黄铜垫块2-3上，通过装夹定位台2上的拧紧螺钉2-2、定位螺钉2-4，对零件进行固定；

3、开启自动化测量程序，进行零件测量。测量后，松开装夹定位台2上的拧紧螺钉2-2，将零件取下，再装上下一件产品进行测量。

本发明未详细说明部分属于本领域技术人员的公知常识。

Claims (8)

1.一种薄壁螺旋槽类零件光学检测夹具，其特征在于：包括连接底座，装夹定位台、内栅格、外栅格、标记点；

所述连接底座用于对薄壁螺旋槽类零件进行搬运和固定；装夹定位台用于对放置在连接底座上的薄壁螺旋槽类零件进行装夹、定位；所述内栅格与外栅格均与所述连接底座固连并分别位于所述槽类零件的内外两侧，内栅格、外栅格上布置标记点，确保在光学检测过程中，任一镜头幅面内存在不少于3个不在同一直线上的标记点，所述标记点用以在测量过程中对空间位置进行定位；其中，内栅格上各标记点在水平方向上与薄壁螺旋槽类零件内表面的距离小于结构光扫描镜头景深的一半；外栅格上各标记点在水平方向上与薄壁螺旋槽类零件外表面的距离小于结构光扫描镜头景深的一半，栅格间的距离大于零件螺旋槽宽度而小于结构光扫描镜头幅面；

所述的外栅格内表面与薄壁螺旋槽类零件外表面轮廓一致，栅格倾角与薄壁螺旋槽类零件上槽的螺旋升角一致；

所述的内栅格为空心的台阶型圆锥形框架结构，所述的外栅格为圆锥形框架结构，内栅格与外栅格均通过框架底部带孔的圆环与连接底座连接。

2.根据权利要求1所述的夹具，其特征在于：所述的连接底座包括金属圆盘、把手、连接孔、定位销孔；

所述的连接孔和定位销孔用于将夹具定位、连接在光学扫描仪的工作转台上，金属圆盘用于固定薄壁螺旋槽类零件以及连接内栅格和外栅格；所述的把手用于搬运薄壁螺旋槽类零件。

3.根据权利要求1所述的夹具，其特征在于：所述标记点布局要求为：在内栅格上，贴于内栅格台阶顶面上；在外栅格上，贴于栅格外表面及顶面上；标记点随机分布，确保在测量过程中，各个镜头幅面内，任意两个标记点距离均不一致，差值在1mm以上。

4.根据权利要求1所述的夹具，其特征在于：所述的内栅格与外栅格均由型材焊接尾撑，焊接后对定位面及孔进行机械加工，然后进行时效处理，之后表面进行喷砂及发黑处理，确保栅格长时间使用无变形、无反光。

5.根据权利要求1所述的夹具，其特征在于：所述的装夹定位台至少3个，相对连接底座周向对称安装。

6.根据权利要求1或5所述的夹具，其特征在于：所述的装夹定位台包括支撑块、拧紧螺钉、定位螺钉以及垫块；

所述的支撑块用于与连接底座连接，支撑块上端设置凹槽，凹槽内放置垫块；凹槽两端相对安装拧紧螺钉与定位螺钉，螺钉顶端均加装橡胶头,用于对薄壁螺旋槽类零件进行固定，并防止夹伤零件。

7.根据权利要求1所述的夹具，其特征在于：该夹具适用于镜头幅面至少300×300mm，像素为1600万以上的高精度三维扫描仪器。

8.根据权利要求7所述的夹具，其特征在于：所述标记点直径为

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