CN1570546A

CN1570546A - 一种机械产品尺寸误差的柔性检具检测方法

Info

Publication number: CN1570546A
Application number: CN 200410018100
Authority: CN
Inventors: 涂成生
Original assignee: Individual
Current assignee: Tu Chengsheng
Priority date: 2004-04-30
Filing date: 2004-04-30
Publication date: 2005-01-26
Anticipated expiration: 2024-04-30
Also published as: CN1250934C

Abstract

一种机械产品尺寸误差的柔性检具检测方法，包括下列步骤：(1)将待测工件固定于工装的特定位置；(2)利用多关节三坐标测量系统测量工件指定型面或区域的空间坐标；(3)将测得的空间坐标与计算机中的理论模型或预先设定值进行比较以确定工件的尺寸误差。或者包括下列步骤：(1)在相对于工装的指定位置上安装若干光学测量探头；(2)将待测工件固定于工装的特定位置；(3)利用所述光学测量探头测量工件指定型面或区域的空间坐标；(4)将测得的空间坐标与计算机中的理论模型或预先设定值进行比较以确定工件的尺寸误差。本发明可避免使用专用检具，不仅减少成本，节约储存空间，还能够提供直接的定量误差数据，提高检测效率，降低检测费用。

Description

一种机械产品尺寸误差的柔性检具检测方法

技术领域

本发明涉及机械产品尺寸误差的检具检测技术，特别涉及一种以非接触方式检测机械产品尺寸误差的柔性检具检测方法。

背景技术

检具是机械产品生产过程中最主要的专用检测工具之一，检具检测技术被广泛用于冲压、焊装、装配等制造过程的产品尺寸检测和质量控制。目前，制造厂家所用检具都为机械式专用检具。专用检具的制造通常根据待测产品的外型特别设计和加工出相匹配的型面、特征点、定位孔等，整个过程相当于制造一个与被检产品外形理论值之差很小的钢性模型。对于大型检具，一般需要将一套检具分成多个模块进行加工制造，因此分散加工的检具模块需要在同一基准上组装并标定后方可使用。

图1示出了利用专用检具对产品进行检测的示意图。如图1所示，专用检具检测型面1安装在工装3上并且处于同一基准上，被检工件2也被固定于工装3上，而被检工件2的型面在检测区1a内被直接扣在检具1上，通过测量被检工件2与检具1型面的一致性即可判定产品的制造误差。这种检测方式决定了传统专用检具与产品之间的一一对应性，即一种产品的检具只能专用于该种产品而不能用作另一种产品的误差测量。此外，传统检具只能对产品的误差进行定性检测，无法提供定量误差数据。最后，由于为了保证产品型面尺寸的误差测量精度，对于检具型面的加工精度要求较高，设计也较复杂，导致检测费用上升，一般情况下，检具成本要占到同一产品模具成本的百分之五十以上。

发明内容

本发明的目的是提供一种制造现场的机械产品尺寸误差的柔性检具检测方法，它避免了使用专用检具，能够提供定量误差数据，并且降低了检测费用。

本发明的上述目的通过下列技术方案实现：

一种机械产品尺寸误差的柔性检具检测方法，包括下列步骤：

(1)将待测工件固定于工装的特定位置；

(2)利用多关节三坐标测量系统测量工件的指定型面或区域的空间坐标；

(3)将测得的空间坐标与预先设定值进行比较以确定工件的尺寸误差。

比较好的是，在上述机械产品尺寸误差的柔性检具检测方法中，所述多关节三坐标测量系统采用非接触式测量探头来测量工件指定型面或区域的空间坐标。

比较好的是，在上述机械产品尺寸误差的柔性检具检测方法中，所述多关节三坐标测量系统采用光学测量探头来测量工件指定型面或区域的空间坐标。

本发明的上述目的还可通过下列技术方案实现：

一种机械产品尺寸误差的柔性检测方法，包括下列步骤：

(1)在相对于工装的指定位置上安装若干光学测量探头；

(2)将待测工件固定于工装的特定位置；

(3)利用所述光学测量探头测量工件的指定型面或区域的空间坐标；

(4)将测得的空间坐标与预先设定值进行比较以确定工件的尺寸误差。

比较好的是，在上述方法中，所述预先设定值为待测工件的CAD模型数据。

与传统的检测方法不同，本发明创造性地提出了柔性三维检测的概念，并将柔性三维检测技术引入产品生产过程中的误差测量。由于柔性三维检测技术不需要设计加工准确的型面、特征、定位孔等，只需要支撑固定工件用的工装和相关夹具，因此一方面节省了成本，另一方面只需调整工装和夹具即可用于不同型面的工件检测。

附图说明

通过以下结合附图对本发明较佳实施例的描述，可以进一步理解本发明的目的、特征和优点，其中：

图1示出了利用专用检具对产品进行检测的示意图。

图2为按照本发明的柔性检具检测方法中工件与工装的关系示意图。

图3为按照本发明第一实施例的柔性检具检测方法示意图。

图4为按照本发明第二实施例的柔性检具检测方法示意图。

具体实施方式

本发明的核心思想是采用柔性三维测量技术(包括基于多关节三坐标测量系统和光学三维测量系统)来测量工件的型面或关键点的坐标，然后将测量结果与设定值进行比较，从而确定产品的尺寸误差。图2为按照本发明的柔性检具检测方法中工件与工装的关系示意图。与图1不同，被检工件2被固定在工装3的特定位置上，并且在工装3上未安装高精度的检具检测型面。

在柔性三维测量技术中可以采用多关节三维测量系统来完成物体坐标的测量，所谓多关节测量系统实际上是类似于人的手臂或机器人的三维测量装置，它可以灵活地定位于三维空间的任意位置，当在其上配备测量探头时，即可对物体型面的空间坐标进行测量。如果测量探头为光学测头，则可完成对物体空间位置的非接触测量。多关节式三坐标测量机是目前市场上较常用的三坐标测量方法，比较常见的有三轴、四轴、六轴、七轴等，有关多关节测量系统的工作原理可以参见相关参考资料，此处不再赘述。在本实施例中，可以采用美国CIMCORE公司生产的3000i系列多关节式三坐标测量系统。柔性三维测量技术还可以通过将光学测头安装在固定支架上实现对物体坐标的非接触式测量，因为通过调整光学测头的安装角度和位置即可对不同目标进行非接触测量，从而实现一机多用的目标。

上述技术的最大特点是“柔性”，其含意主要包括：(1)测量装置本身是高度灵活的多关节三坐标测量系统或可随意调整的固定支架；(2)测量装置可以很方便地移动；(3)测量探头可以是非接触的(光学测头)；(4)用于比较的理论值不是加工出的硬性型面，而是计算机中的CAD设计模型。与传统测量方法相比，采用柔性三维测量技术可以方便、灵活地取得测量范围内的空间三维坐标值。

当采用三维测量技术直接测得物体的指定型面或关键点的坐标后，可以将坐标值与计算机CAD模型参考型面上相应点的坐标进行比较，从而获得误差结果，因此省去了现有专用检具所需的高精度检测型面和定位孔的设计和加工，大大节约了检具的制造和使用成本。此外，由于参考型面为计算中的CAD模型并且由计算机完成比较，所以测量技术还可与工业标识系统(条形码、二维码、点阵标识等)结合，自动将产品数学模型(CAD模型)调入计算机，实现对产品的任意点或面的自动识别和检测，提高检具检测的效率。

以下描述本发明的较佳实施例。

第一实施例

图3为按照本发明第一实施例的柔性检具检测方法示意图。如图3所示，被检工件2和多关节式三坐标测量系统4都被固定在工装3的特定位置，测量系统的关节式测量臂可以在工装3上方的区域内自由地定位并且在关节臂端部安装有接触式测量探头5以感测工件2型面的空间位置，由此获得工件2指定型面或关键点的三维坐标值。由于工件2安装在工装3的特定位置，而多关节式三坐标测量系统4的坐标基准相对于工装3也是已知的，因此测得的工件上的每个坐标都是相对同一基准的相对值，并且通过校正可以使该基准与计算机中的参考值(例如CAD模型)的基准一致，从而可以直接与存储在计算机中的参考值进行比较。在本实施例中，在多关节式三坐标测量系统4的关节式悬臂端部也可安装光学测量探头5，从而以非接触方式测量工件2的指定型面或关键点的三维坐标值，这样即可将本发明的检具检测方法应用于易变形或易碎工件(例如注塑件或冲压件、玻璃制品)上。

以下描述采用柔性检具测量方法对工件的检测过程。首先，在步骤1中，将多关节三坐标测量系统4安装在工装3上，通过测量软件调整测量系统的基准以使测量系统的基准与工装的基准一致。在步骤2中，将待测工件2固定于工装的特定位置(其基准与工装一致)。随后在步骤3中，利用多关节三坐标测量系统4的测量探头5测量工件2的指定型面或关键点在待测区域内的空间坐标从而获得测量数据。最后，在步骤4中，将测得的空间坐标与存储在计算机中的参考值(例如CAD模型数据)一一进行比较以确定工件加工尺寸的误差。

第二实施例

图4为按照本发明第二实施例的柔性检具检测方法示意图。如图4所示，被检工件2固定在工装3的特定位置，感测工件2的光学测量探头4安装在固定支架5的特定位置上以测量工件2的指定型面或关键点的三坐标值，而工装3与固定支架5又具有固定的相对位置关系。由于工件2安装在工装3的特定位置，光学测量探头4安装在固定支架5的特定位置，而工装3与固定支架5的相对位置是固定的，它们间拥有固定的相对位置关系，可以调整在统一的基准下进行测量。因此测得的每个工件的坐标都是相对于同一基准的相对值，从而可以直接与存储在计算机中的参考值(例如CAD模型)进行比较。

以下描述采用本发明对工件的检测过程。首先，在步骤1中，将工装3与固定支架5的固定在同一钢性基座上。接着，在步骤2中，将光学测量探头4安装在固定支架5的特定位置上，通过标定使得光学测量探头与工装的基准一致。在步骤3中，将待测工件2固定于工装的特定位置。随后，在步骤4中，利用光学测量探头4测量工件2型面的空间坐标从而获得测量数据。最后，在步骤5中，将测得的空间坐标与存储在计算机中的参考值(例如CAD模型数据)一一进行比较以确定工件加工尺寸的误差。

当检测不同的工件时，只需在步骤2中调整光学测量探头安装在固定支架不同的特定位置和方向即可适应不同工件的检测要求，因此无需针对每种工件设计制造专门的检具。

由上可见，采用本发明的检测方法至少具有下列优势：

省去传统专用检具的复杂设计，只需要固定工件(产品)用的支架(工装)，大大节约设计难度和成本。

省去传统专用检具的精确型面、定位孔、特征等的加工和组装标定，缩短制造时间，节约制造成本。

传统的专用检具只能对单一零部件进行检测，一个复杂产品需要很多套检具，需要很大的空间放置这些检具。采用本发明的柔性检具检测方法，测量装置可以重复使用，不仅节约成本，还节约传统检具的储藏空间。

传统专用检具通常因放置、运输等会产生变形，为保证检测结果的可靠度，需要对传统专用检具进行定期或不定期的检定。而本发明的测量系统采用直接测量的方式，不存在变形问题。

Claims

1、一种机械产品尺寸误差的柔性检具检测方法，其特征在于，包括下列步骤：

(1)将待测工件固定于工装的特定位置；

(2)利用多关节三坐标测量系统测量工件指定型面或区域的空间坐标；

2、如权利要求1所述的机械产品尺寸误差的柔性检具检测方法，其特征在于，所述多关节三坐标测量系统采用非接触式测量探头来测量工件指定型面或区域的空间坐标。

3、如权利要求1所述的机械产品尺寸误差的柔性检具检测方法，其特征在于，所述多关节三坐标测量系统采用光学测量探头来测量工件指定型面或区域的空间坐标。

4、一种机械产品尺寸误差的柔性检具检测方法，其特征在于，包括下列步骤：

(1)在相对于工装的指定位置上安装若干光学测量探头；

(2)将待测工件固定于工装的特定位置；

5、如权利要求1～4中任意一项所述的机械产品尺寸误差的柔性检具检测方法，其特征在于，所述预先设定值为待测工件的CAD模型数据。