CN203518945U

CN203518945U - 一种段差和缝宽的测量装置

Info

Publication number: CN203518945U
Application number: CN201320608213.3U
Authority: CN
Inventors: 高泽润; 赵志冰; 刘涛; 赵思; 谢文胜; 高云峰
Original assignee: Shenzhen Hans Laser Technology Co Ltd
Current assignee: Han s Laser Technology Industry Group Co Ltd; Shenzhen Hans Semiconductor Equipment Technology Co Ltd
Priority date: 2013-09-29
Filing date: 2013-09-29
Publication date: 2014-04-02
Anticipated expiration: 2023-09-29

Abstract

本实用新型提供了一种段差和缝宽的测量装置，包括支架组件、夹具组件、上XY轴平台组件、上测量组件、ZW轴平台组件、下XY轴平台组件、下测量组件和电气控制组件，所述夹具组件和上XY轴平台组件设置在所述支架组件上部，所述上测量组件通过ZW轴平台组件与上XY轴平台组件机械连接，所述下XY轴平台组件、下测量组件和所述电气控制组件设置在所述支架组件下部，且所述下XY轴平台组件和下测量组件机械连接。本实用新型的技术方案，解决了复杂曲面的电子产品外观的段差和缝宽难以精确测量的问题，具有很好的实用性。

Description

一种段差和缝宽的测量装置

技术领域

本实用新型涉及一种测量装置，尤其涉及一种能够对段差和缝宽进行自动测量的测量装置。

背景技术

随着消费者对电子产品外观的要求越来越高，针对产品外观精确测量的需求就越来越强烈。某曲面造型的产品在装配过程中需要对四个配合部分的缝宽和段差进行测量，例如：分别简称为大LOGO、电源按钮、后盖、小LOGO，其中前三者位于产品同一侧的曲面上，安装法线方向各异；小LOGO位于产品对侧的平面上，另外大、小LOGO的材质为黑色镜面塑胶材料和产品本体的材质、颜色均不同。

目前传统的测量方法如人工使用塞规测量的方式，存在效率低、精度差、不能同时测量指定点的段差等缺点，远不能满足客户需求。如果采用诸如影像三次元等专业测量仪器，由于小LOGO和另外三个配合部分位于相对侧，必须配装至少两套定制夹具进行定位，这样做会造成定位基准不统一影响测量精度；另外因为大小LOGO和产品本体材质及颜色的差异性，还须配装定制视觉测量模组才可测量；总体来看该种方式影响测量精度，在效率上大打折扣且成本相对高昂，对操作者的操作水平要求也较高。

目前急需一种操作简便，测量结果准确的针对曲面的配合部件的缝宽和段差自动进行测量的测量装置。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种测量装置，旨在解决现有的测量装置无法对曲面的配合部件的段差和缝宽进行准确测量的问题。

本实用新型是这样实现的，包括支架组件、夹具组件、上XY轴平台组件、上测量组件、ZW轴平台组件、下XY轴平台组件、下测量组件和电气控制组件；所述夹具组件和上XY轴平台组件设置在所述支架组件上部，所述上测量组件通过ZW轴平台组件与上XY轴平台组件机械连接；所述下XY轴平台组件、下测量组件和所述电气控制组件设置在所述支架组件下部，且所述下XY轴平台组件和下测量组件机械连接。

较优的，所述测量装置还包括用于起到安全防护作用的上罩组件，所述上罩组件固定设置于所述支架组件上部，包括外罩和安全光栅，所述安全光栅安装在所述外罩的前内侧。

较优的，所述支架组件包括机柜组件和基准板，所述基准板水平固定设置于所述机柜组件的正上方。

较优的，所述测量装置还包括显示组件，所述显示组件设置在所述支架组件的外部，且电连接所述电气控制组件。

较优的：所述上XY轴平台组件包括龙门架组件、第一单轴平台组件，所述第一单轴平台组件机械连接所述龙门架组件；所述下XY轴平台组件包括平台支架、平台垫板、第二单轴平台组件，其中，所述平台垫板设置在平台支架上侧，第二单轴平台组件设置在所述平台垫板上侧；所述ZW轴平台组件包括Z轴组件、W轴组件、第三安装板组件，其中所述Z轴组件和W轴组件通过所述第三安装板组件连接，且ZW轴平台组件通过所述第三安装板组件机械连接所述上XY轴平台组件；

较优的，所述上测量组件包括第一光源组件、第一激光测距仪、第一相机组件、第一安装板组件，其中所述第一光源组件、第一激光测距仪、第一相机组件均固定连接在所述第一安装板组件上；且上测量组件通过所述第一安装板组件机械连接所述ZW轴平台组件；所述下测量组件包括微调平台、第二光源组件、第二激光测距仪、第二相机组件、第二安装板组件，其中所述第二光源组件、第二激光测距仪、第二相机组件均固定设置在所述第二安装板上；所述微调平台固定设置于连接板组件上，并与第二安装板机械连接。

较优的，所述第一激光测距仪、第二激光测距仪是点激光测距仪或线激光测距仪。

较优的，所述夹具组件包括底板、标定块、辅助支撑块、定位组件、四周定位块、扫码器，所述标定块、辅助支撑块、四周定位块、定位组件均固定设置在所述底板的上侧，所述扫码器固定设置在所述底板下侧。

较优的，所述基准板为大理石或者钢板制成。

本实用新型所公开的技术方案，实现了对特殊曲面的配合部件设置在不同侧面上的缝宽和段差自动进行精确测量，其结构简单，操作方便，测量效率高，具有很好的实用性。

附图说明

图1是本实用新型实施例所提供的测量装置整体结构示意图；

图2是本实用新型实施例所提供的测量装置另一整体外形图；

图3是本实用新型实施例所提供的测量装置中夹具组件的结构示意图；

图4是本实用新型实施例所提供的测量装置部分结构组装图；

图5是本实用新型实施例所提供的另一部分结构组装图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请参见图1、图2、图3、图4和图5。本实用新型实施例所公开的段差和缝宽的测量装置包括支架组件、夹具组件40、上XY轴平台组件50、ZW轴平台组件60和下XY轴平台组件80、电气控制组件100、上测量组件70和下测量组件90，其中，支架组件包括机柜组件10、基准板20，基准板20水平固定设置于机柜组件10的正上方；上XY轴平台组件50、ZW轴平台组件60和下XY轴平台组件80共同组成了运动平台组件；夹具组件40、上XY轴平台组件50、ZW轴平台组件60和上测量组件70设置在支架组件上部；下XY轴平台组件80、下测量组件90和电气控制组件100设置在支架组件下部，基准板20的材质可以为大理石或者钢板，大理石材质的基准板20定位面平面度可以加工到微米级，提供了稳定的定位效果，避免了桌板定位面不平整造成的安装误差。

进一步的，本实用新型提供的段差和缝宽的测量装置还包括显示组件200，显示组件200设置在机柜组件10的外部，且电连接电气控制组件100。

为了使操作者操作时候增加安全性，还可以为测量装置安装一上罩组件30，上罩组件30固定设置于在基准板20上，具体包括外罩31、前门组件32、后门组件33、安全光栅34。其中外罩31为上罩组件30的基础和支撑部件，前门组件32安装在外罩31的前侧；后门组件33安装在外罩31的后侧；安全光栅34安装在外罩31的前内侧。安全光栅34用来保护操作者的安全。

本实用新型实施例提供的测量装置的机柜组件10包括机架11、按钮板组件12、键盘抽屉组件13、门封板组件14、脚轮15、电气安装板16、脚杯17、后出线板18、工控机支架19（参阅图4）。其中机架11为机柜组件10的基础和支撑部件，按钮板组件12和键盘抽屉组件13安装在机架11的前侧；门封板组件14设于机架11的四周；脚轮15和脚杯17安装在机架11的下部；后出线板18安装在机架11的后侧；电气安装板16和工控机支架19安装在机柜组件10内侧。按钮板组件12主要用来安装电源开关、急停开关、启动按钮等；键盘抽屉组件13可从机柜组件10推进或拉出，主要用来安装键盘、鼠标，方便操作者进行相应操作；脚轮15、脚杯17主要是方便设备移动和平稳放置。

本实用新型实施例提供的测量装置的夹具组件40具体包括：底板41、第一标定块42、辅助支撑块43、第二标定块44、定位组件45、第一四周定位块46、第三标定块47、第二四周定位块48、扫码器49。其中第一标定块42、辅助支撑块43、第二标定块44、定位组件45、第一四周定位块46、第三标定块47、第二四周定位块48均安装在底板41的上侧，扫码器49安装在底板41的下侧。第一标定块42、第二标定块44、第三标定块47均具有间距为0.1mm的窄缝和断差为0.1mm的台阶特征，主要用来标定相机和激光测距仪，使二者的坐标系在空间坐标系中相关联；辅助支撑块43用来防止定位时产品重心位置和夹具组件中心位置不一致造成的翘边现象；定位组件45具有产品定位槽长边方向和短边方向独立自适应定位、配备弹簧机构可上下伸缩的特性，即产品定位槽长边方向和短边方向的定位块为两个相互独立的定位块，可以根据定位槽长度和宽度的微小变动上下调整进行配合，该组件主要用来精确定位待测产品；第一四周定位块46、第二四周定位块48用来进行粗定位；扫码器49用来读取产品的二维码。定位时将待测产品定位槽对准定位组件45的定位块放下，此时第一四周定位块46和第二四周定位块48对产品外框进行粗定位，由于产品自重定位组件45的定位块会被压缩下降，在下降过程中定位组件45的定位块分别和产品定位槽的长边以及短边接触配合，从而实现产品的精确定位。

运动平台组件包括了上XY轴平台组件50、ZW轴平台组件60和下XY轴平台组件80，测量组件包括上测量组件70和下测量组件90，其中，上XY轴平台组件50和ZW轴平台组件60设置于基准板20上方，且ZW轴平台组件60机械连接上XY轴平台组件50和上测量组件70；下XY轴平台组件80设置在机柜组件10内，且机械连接下测量组件90。

具体的，上XY轴平台组件50通过中间过渡连接ZW轴平台组件60进而连接到上测量组件70，可以驱动上测量组件70进行X方向和Y方向运动，其包括龙门架组件51、拖链组件52、第一单轴平台组件53。其中拖链组件52和第一单轴平台组件53通过龙门架组件51连接；第一单轴平台组件53包括三个单轴平台，其中有两个安装在龙门支架组件51左右两侧的下方，且设置在基准板20上，另一个安装在龙门支架的顶部，且ZW轴平台组件60与其机械连接；拖链组件52用来保护电缆线、数据线，防止拉断。上XY轴平台组件50作为驱动单元其主要通过第一单轴平台组件53的直线运动来实现。第一单轴平台组件53其动力源为伺服电机，内部结构为伺服电机和滚珠丝杠连接将旋转运动转换为直线远动，再配以精密导轨导向，从而实现高精度定位。

ZW轴平台组件60用来带动上测量组件70上下移动和旋转以提供不同的测量角度和高度，包括Z轴组件61、W轴组件62、第三安装板组件63，其中Z轴组件61和W轴组件62置于第三安装板组件63上。所述Z轴组件61作为驱动单元，其动力源为伺服电机，内部结构为伺服电机和滚珠丝杠连接将旋转运动转换为直线远动，再配以精密导轨导向，从而实现高精度定位；通过过渡板连接到一配置精密导轨的导滑结构，该导滑机构和W轴组件62机械连接，用来带动W轴组件62上下移动；所述W轴组件62作为驱动单元，其动力源为伺服电机，内部结构为伺服电机和精密减速机配合，可实现高精度旋转定位；用来带动上测量组件70旋转以提供不同的检测角度。ZW轴组件60为上XY轴平台组件50和上测量组件70的过渡连接结构，通过第三安装板组件63机械连接第一单轴平台组件53其中一个安装在龙门支架组件51顶部的单轴平台的车载板，可以随上XY轴平台组件50作X和Y方向的移动；另外还可以通过W轴组件62减速机构的安装法兰和第一安装板组件74机械连接，再配以Z轴组件61，可以带动上测量组件70进行精确旋转定位和上下高度精确调整。

下面结合具体的待测产品，对本实用新型实施例提供的测量装置进行描述。在本实施例中，待测产品为某曲面造型电子产品，其在装配过程中需要对四个配合部分的缝宽和段差进行测量，四个配合部件分别为：第一配合部件、第二配合部件、第三配合部件和第四配合部件，在本实施例中上述四个配合部件可分别简称为大LOGO、电源按钮、后盖、小LOGO，其中前三者位于产品同一侧的曲面上，安装法线方向各异；小LOGO位于产品对侧的平面上，另外大、小LOGO的材质为黑色镜面塑胶材料和产品本体的材质、颜色均不同。

上测量组件70用来测量待测曲面的大LOGO、电源按钮、后盖三个配合部分指定点的缝宽和段差，其包括第一光源组件71、第一激光测距仪72、第一相机组件73、第一安装板组件74。其中第一光源组件71、第一激光测距仪72、第一相机组件73均固定在第一安装板组件74上。第一光源组件71采用一蓝色点光源和一条形组合光源配合使用的方式，通过光源控制器进行开关和亮度的调节以提供不同的打光方式；其中条形组合光源包括四个小条形光源，呈四边形分布，均可单独调整照射角度。上测量组件70的驱动单元包括上XY轴平台组件50和ZW轴平台组件60，其中上XY轴平台组件50提供X方向和Y方向运动，ZW轴平台组件60提供Z向和W方向的运动。

下XY轴平台组件80可以带动下测量组件90进行X方向和Y方向运动，请参阅图5，包括平台支架81、平台垫板82、第二单轴平台组件83、连接板组件84。其中平台垫板82安装在平台支架81上侧；第二单轴平台组件83包括两个单轴平台，垂直上下叠加安装在平台垫板82上侧；连接板组件84安装在第二单轴平台组件83上面一单轴平台车载板上侧。下XY轴平台组件80作为驱动单元其主要通过第二单轴平台组件83的直线运动来实现。第二单轴平台组件83其动力源为伺服电机，内部结构为伺服电机和滚珠丝杠连接将旋转运动转换为直线远动，再配以精密导轨导向，从而实现高精度定位。

下测量组件90用来测量小LOGO配合部分指定点的缝宽和段差，上述基准板20上设有一个开口，下测量组件90可以通过该开口测量支架组件上的待测产品，下测量组件90包括微调平台91、第二光源组件92、第二激光测距仪93、第二相机组件94、第二安装板组件95。其中微调平台91固定设置于连接板组件84上；第二光源组件92、第二激光测距仪93、第二相机组件94均固定在第二安装板95上，并且第二安装板95与微调平台91机械连接。微调平台91用来调节第二相机组件94、第二光源组件92和第二激光测距仪93的Z向位移；第二光源组件92采用一蓝色点光源和一条形组合光源配合使用的方式，通过光源控制器进行开关和亮度的调节以提供不同的打光方式；其中条形组合光源包括四个小条形光源，呈四边形分布，均可单独调整照射角度。下测量组件90的驱动单元为下XY轴平台组件80，当第二单轴平台组件83作X和Y方向移动时，可以带动与之机械连接的连接板组件84运动，同时带动与连接板组件84机械连接的微调平台91运动，进一步地驱动下测量组件90作X方向和Y方向运动。

电气控制组件100包括控制组件101（参阅图4）和电气组件103（参阅图2）。其中控制组件101位于机柜组件10内部；电气组件103安装在机柜组件10内部的电气安装板16上。通常，控制组件101为工控机或运动控制卡或可编程逻辑控制器（PLC，Programmable logic Controller）。

具体操作时候，可以把待测工件放到定位组件45上，上XY轴平台组件50和ZW轴平台组件60带动上测量组件70移动到大LOGO指定位置进行测量，相机组件73提供待测工件实际位置坐标，并将实际位置坐标值反馈给电气控制组件100，调整激光测距仪72测出被测点与系统设定点的高度差，反馈给电气控制组件100，ZW轴平台组件60调整第一相机组件73自动对焦然后拍照得到缝宽和被测点精确坐标值，反馈给电气控制组件100，ZW轴平台组件60调整第一激光测距仪72得到段差。同理测量出电源按钮、后盖指定点的缝宽和段差。在测量大LOGO的同时下XY轴平台组件80带动下测量组件90移动到小LOGO指定位置进行测量，第二相机组件94得到缝宽并提供被测点精确坐标值，反馈给电气控制组件100，调整激光测距仪93测出被测点的段差。四个配合部分的缝宽和段差全都在显示组件200上显示。

通过以上叙述可以看出，本实用新型提供的测量装置，采用非接触式测量方式，避免了产品测量时的接触变形、划伤、扭曲现象，不仅保护产品外观而且使测量结果更加接近真实值；一套定位夹具实现了定位基准的统一，无需进行更换，减轻了操作者的劳动强度的同时还大大降低了定位误差对测量精度造成的负面影响；激光测距仪和视觉装置（即相机组件）关联使用，可以实时调整取点位置和调整相机物距获得最佳拍照效果，保证了重复测量指定点的稳定性；整个测量过程只需进行一次人工取放料，其余可实现全自动测量，效率较高且操作简单；针对某产品定制开发硬件和软件，无须满足其它功能，成本较影像三次元等专业测量仪器大大降低。综合以上特点，该设备实现了某产品四个配合部分缝宽和段差的自动测量，在本实用新型的其他实施例中，配合部件的数量可以是2个或2个以上，只要其中2个配合部件设置在相对侧面上，其余配合部件均设置在所述相对侧面的任一侧，即可实现所有配合部件缝宽和段差的自动测量。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种段差和缝宽的测量装置，其特征在于，包括：

支架组件、夹具组件（40）、上XY轴平台组件（50）、上测量组件（70）、ZW轴平台组件（60）、下XY轴平台组件（80）、下测量组件（90）和电气控制组件（100）；

所述夹具组件（40）和上XY轴平台组件（50）设置在所述支架组件上部，所述上测量组件（70）通过ZW轴平台组件（60）与上XY轴平台组件（50）机械连接；

所述下XY轴平台组件（80）、下测量组件（90）和所述电气控制组件（100）设置在所述支架组件下部，且所述下XY轴平台组件（80）和下测量组件（90）机械连接。

2.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述测量装置还包括用于起到安全防护作用的上罩组件（30），所述上罩组件固定设置于所述支架组件上部，包括外罩（31）和安全光栅（34），所述安全光栅安装在所述外罩的前内侧。

3.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述支架组件包括机柜组件（10）和基准板（20），所述基准板（20）水平固定设置于所述机柜组件（10）的正上方。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的测量装置，其特征在于，所述测量装置还包括显示组件（200），所述显示组件（200）设置在所述支架组件的外部，且电连接所述电气控制组件（100）。

5.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于：所述上XY轴平台组件（50）包括龙门架组件（51）、第一单轴平台组件（53），所述第一单轴平台组件机械连接所述龙门架组件；

所述下XY轴平台组件（80）包括平台支架（81）、平台垫板（82）、第二单轴平台组件（83），其中，所述平台垫板（82）设置在平台支架（81）上侧，第二单轴平台组件（83）设置在所述平台垫板（82）上侧；

所述ZW轴平台组件（60）包括Z轴组件（61）、W轴组件（62）、第三安装板组件（63），其中所述Z轴组件和W轴组件通过所述第三安装板组件连接，且ZW轴平台组件（60）通过所述第三安装板组件（63）机械连接所述上XY轴平台组件（50）。

6.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述上测量组件（70）包括第一光源组件（71）、第一激光测距仪（72）、第一相机组件（73）、第一安装板组件（74），其中所述第一光源组件、第一激光测距仪、第一相机组件均固定连接在所述第一安装板组件（75）上；且上测量组件（70）通过所述第一安装板组件（74）机械连接所述ZW轴平台组件（60）；

所述下测量组件（90）包括微调平台（91）、第二光源组件（92）、第二激光测距仪（93）、第二相机组件（94）、第二安装板组件（95），其中所述第二光源组件、第二激光测距仪、第二相机组件均固定设置在所述第二安装板（95）上；所述微调平台（91）固定设置于连接板组件（84）上，并与第二安装板（95）机械连接。

7.根据权利要求6所述的测量装置，其特征在于，所述第一激光测距仪、第二激光测距仪是点激光测距仪或线激光测距仪。

8.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述夹具组件（40）包括底板（41）、标定块（42、44、47）、辅助支撑块（43）、定位组件（45）、四周定位块（46、48）、扫码器（49），所述标定块、辅助支撑块、四周定位块、定位组件均固定设置在所述底板的上侧，所述扫码器固定设置在所述底板下侧。

9.根据权利要求3所述的测量装置，其特征在于，所述基准板为大理石或者钢板制成。