CN207123261U - 基于3d机器视觉的精密零件尺寸检查设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及基于3D机器视觉的精密零件尺寸检查设备，包括底座、X轴、Y轴和两组Z轴以及3D相机模组，其中，两组Z轴和Y轴都安装在底座上；Y轴由伺服电机驱动并构成为螺杆滑块结构形式，从而滑块能够沿螺杆前后移动，且滑块上装设有可放置精密零件的测量基板模组；X轴高度可调节地安装于该两组Z轴上，与该两组Z轴构成大龙门结构，且在X轴上装设有用于安装3D相机模组的3D相机滑动块；3D相机模组设置成当滑块沿Y轴移动时其能够拍摄位于滑块上的精密零件并生成该精密零件的三维模型。本实用新型能够实现产品的快速尺寸测量，并能够自动存储测量数据，适合于精密零部件如金属手机后壳机械加工后的批量检测。
Description
技术领域
本实用新型属于机器视觉技术领域，具体涉及一种基于3D机器视觉的精密零件尺寸检查设备。
背景技术
3D机器视觉是机器视觉的重要组成部分，机器视觉是人工智能的一个重要分支。机器视觉就是利用机器代替人眼做出测量和判断，使机械手等硬件设备做出相应动作。3D机器视觉具有三维空间的测量和判断功能。机器视觉往往与机器人、自动化等设备配合使用。
目前，随着消费者对产品品质的要求越来越高，工厂对出厂产品的检验也越来越严格。比如高端智能手机的金属材质后壳，加工方式较为复杂，其中一道重要的加工工序为机床机械加工，而机械加工重要的是保证加工尺寸的精度，如果精度不达标，则会影响与玻璃屏幕的装配间隙。如果用传统接触式或激光测量方法，则需要校准、定位、读取数据等一系列复杂工序，非常费时、费力，很难完成所有产品的测量。因此，很多厂家只能是抽检，而抽检的后果是在装配工序的不良率极高。
实用新型内容
为此，本实用新型提供一种能够快速、精确测量精密零件尺寸的基于3D机器视觉的精密零件尺寸检查设备将是有利的。
为实现上述目的，本实用新型提供一种基于3D机器视觉的精密零件尺寸检查设备，包括底座、X轴、Y轴和两组Z轴、以及3D相机模组，其特点在于：
两组Z轴间隔排列地安装在底座上；
Y轴安装在底座上并与两组Z轴连线的垂直平分线位于同一直线上，该Y轴由伺服电机驱动并构成为螺杆滑块结构形式，从而使得滑块能够沿螺杆前后移动，并且滑块上装设有可放置精密零件的测量基板模组；
X轴高度可调节地安装于该两组Z轴上，与该两组Z轴构成大龙门结构，并且在X轴上装设有用于安装3D相机模组的3D相机滑动块；
其中，3D相机模组设置成:当滑块沿Y轴移动从而带动装设于测量基板模组上的精密零件沿Y轴移动时，其能够拍摄该精密零件并生成该精密零件的三维模型。
本实用新型利用3D相机的视觉测量功能，通过获取被测产品的三维模型，提取目标尺寸，实现产品的快速尺寸测量，并能够自动存储测量数据，适合于精密零部件如金属手机后壳机械加工后的批量检测。
进一步，上述测量基板模组包括测量基板、装设于测量基板上的真空吸盘和位置可调节定位块。又进一步，上述真空吸盘为多个并与外部抽真空设备相连接，位置可调节定位块为多个并分布在测量基板的四周。
通过该结构设置，当通过人工将被测的精密零件安装在测量基板上之后，定位块可以通过手动调节，位置调整到位后能够手动锁紧，以实现被测精密零件的准确定位；同时真空吸盘将被测精密零件吸附住、固定牢靠；另，设置多个位置可调节定位块能够适应不同尺寸的被测的精密零件。
再进一步，上述3D相机模组包括上下微调模组、与上下微调模组相连接的旋转轴以及固定于旋转轴上的3D相机。
通过设置上下微调模组,可以更加精确地定位3D相机的高度；旋转轴的设置是为了可以微调3D相机在XZ平面上的角度，使相机位置更加精确。
还进一步，本实用新型的基于3D机器视觉的精密零件尺寸检查设备还包括与3D相机模组中的3D相机电连接的数据处理单元，该数据处理单元适于从3D相机接收精密零件的三维模型并处理生成精密零件的所需尺寸数据。
进一步，每组Z轴都包括2根Z轴并构成为小龙门结构，X轴两端通过可紧固的滑动件装设于Z轴上。
由于该结构设置，可通过调节滑动件在Z轴上的高度位置，实现X轴相对Z轴的高度位置调节，例如可以手动调整滑动件的高度，调整到位后可以手动锁紧，防止滑动。
通过参考下面所描述的实施例，本实用新型的上述这些方面和其他方面将会得到更清晰地阐述。
附图说明
本实用新型的结构以及进一步的目的和优点将通过下面结合附图的描述得到更好地理解，其中，相同的参考标记标识相同的元件：
图1是根据本实用新型的一个具体实施方式的基于3D机器视觉的精密零件尺寸检查设备的立体示意图；
图2是图1所示基于3D机器视觉的精密零件尺寸检查设备的底座和Y轴的部分侧视图；
图3是图1所示基于3D机器视觉的精密零件尺寸检查设备的局部放大视图，图中主要示出了测量基板模组的结构；
图4示意性地示出了图1中3D相机模组的结构。
附图标记说明：
1 Z轴
2 X轴 2.0 滑动件
3 3D相机滑动块 4 3D相机模组
4.1 上下微调模组 4.2 3D相机
4.3 旋转轴 5 测量基板模组
5.1 真空吸盘 5.2 位置可调节定位块
5.3 测量基板 6 操作面板
7 底座 8 Y轴
8.1 螺杆 8.3 滑块
9 伺服电机 10 同步带轮
具体实施方式
下面将结合附图来描述本实用新型的具体实施方式。
如图1至图4所示，根据本实用新型的一个具体实施方式的基于3D机器视觉的精密零件尺寸检查设备包括两组Z轴1、X轴2、3D相机滑动块、3D相机模组4、测量基板模组5、操作面板6、底座7、Y轴8和伺服电机9。
如图1所示并结合图2，底座7由机械加工件、型材组装而成；X轴2、Y轴8以及两组Z轴1分别位于底座7的不同位置，具体地，两组Z轴1间隔排列地安装在底座7上；Y轴8也安装在底座7上，并与两组Z轴1的连线的垂直平分线位于同一直线上，Y轴8为伺服电机9驱动，采用螺杆滑块形式，具体地是伺服电机9经由同步带轮10驱动螺杆8.1，螺杆8.1驱动滑块8.3沿Y轴8前后移动；测量基板模组5安装在Y轴8的滑块8.3上，从而可随滑块8.1一同移动，测量基板模组5起到固定被测精密零件的作用，该被测精密零件例如可以是高端智能手机的金属材质后壳。
如图3所示，测量基板模组5包括测量基板5.3、装设于测量基板5.3上的真空吸盘5.1和位置可调节定位块5.2。测量基板51为机械加工产品并构成为测量基板模组5的主体，其上设置有多个真空吸盘5.1，这些真空吸盘5.1与外部抽真空设备（图未示）相连接，在真空吸盘5.1和外部抽真空设备之间安装有电磁阀（图未示），通过电磁阀可以控制吸盘吸附、释放被测产品即被测精密零件。在本实施方式中有6个位置可调节定位块5.2，它们分布在测量基板5.3的四周。位置可调节定位块5.2通过螺栓固定在测量基板5.3上，在本实施方式中具体是在位置可调节定位块5.2上开有长条孔（图未示），测量基板5.3上开有螺纹孔（图未示），螺栓穿过位置可调节定位块5.2上的长条孔，通过手动调整长条孔的位置来调整位置可调节定位块5.2的位置，位置调整到位后能够手动锁紧，以适应不同尺寸的被测产品。
如图4所示, 3D相机模组4包括上下微调模组4.1、3D相机4.2、旋转轴4.3，其中，3D相机4.2固定于旋转轴4.3上，旋转轴4.3与上下微调模组4.1相连接。上下微调模组4.1可以更加精确地定位3D相机的高度；旋转轴4.3可以微调3D相机4.2在XZ平面上的角度，使相机位置更加精确。整个3D相机模组4通过3D相机滑动块3安装在X轴2上，可以做X向移动。在本实施方式中，3D相机4.2是3D激光相机。
需要说明的是，为了从3D相机4.2接收精密零件的三维模型并处理生成精密零件的所需尺寸数据，本实施方式的基于3D机器视觉的精密零件尺寸检查设备还包括与3D相机4.2电连接的数据处理单元（图未示）。
再回过来如图1所示，每组Z轴1都包括2根Z轴并构成为小龙门结构，X轴2都设置有滑动件2.0，该X轴2借助于滑动件2.0能够沿Z轴1滑动。X轴2高度可调节地安装于两组Z轴1上，与该两组Z轴1构成大龙门结构，X轴2在Z轴1上可以手动调整高度，调整到位后可以手动锁紧，防止滑动，并且在X轴2上装设有用于安装3D相机模组4的3D相机滑动块3。应当理解的是，滑动件2.0也可以设置成属于Z轴1的一部分，并高度可调节地装设在Z轴1上，且X轴2两端分别固定在位于两组Z轴1上的滑动件2.0上。
下面简要介绍一下本实施方式的基于3D机器视觉的精密零件尺寸检查设备的工作过程：
将被测精密零件置于测量基板模组5的测量基板5.3上，调整各位置可调节定位块5.2的位置并锁定，操控操作面板6，来开启控制真空吸盘5.1吸附和释放的电磁阀，从而使得真空吸盘5.1牢牢吸住被测精密零件。操控操作面板6来启动伺服电机9，伺服电机9带动同步带轮10进而带动螺杆8.1转动,从而螺杆8.1带动滑块8.3沿着Y轴8移动，测量基板5.3上的被测精密零件随滑块8.3一同沿Y轴8移动，当移动到3D相机4.2的工作区即扫描区内时，3D相机4.2对被测精密零件进行扫面，取得目标尺寸，然后将数据传送给与3D相机4.2电连接的数据处理单元，通过软件分析，最终得出检测结果。
当在生产中更换被测产品的品种时，可通过手动调整Z轴1和X轴2，使3D相机4.2与被测产品的相对位置保持在适当范围内，同时，调整测量基板5.3上的位置可调节定位块5.2的位置，以适应被测产品。
该专利采用了3D激光机器视觉加自动化的测量方法，是一种非接触式测量。相较接触式及激光测量方式，该方案速度快、精度高，能够取得全息的三维数据。适用于产品的全检。可大幅提高产品的良率，降低生产成本。
本实用新型的技术内容及技术特点已揭示如上，然而可以理解，在本实用新型的创作思想下，本领域的技术人员可以对上述结构作各种变化和改进，包括这里单独披露的或要求保护的技术特征的组合，以及明显地包括这些特征的其它组合。这些变形和/或组合均落入本实用新型所涉及的技术领域内，并落入本实用新型权利要求的保护范围。
Claims (6)
1.一种基于3D机器视觉的精密零件尺寸检查设备，包括底座、X轴、Y轴和两组Z轴、以及3D相机模组，其特征在于：
两组Z轴间隔排列地安装在底座上；
Y轴安装在底座上并与两组Z轴连线的垂直平分线位于同一直线上，该Y轴由伺服电机驱动并构成为螺杆滑块结构形式，从而使得滑块能够沿螺杆前后移动，并且滑块上装设有可放置精密零件的测量基板模组；
X轴高度可调节地安装于该两组Z轴上，与该两组Z轴构成大龙门结构，并且在X轴上装设有用于安装3D相机模组的3D相机滑动块；
其中，3D相机模组设置成:当滑块沿Y轴移动从而带动装设于测量基板模组上的精密零件沿Y轴移动时，其能够拍摄该精密零件并生成该精密零件的三维模型。
2.如权利要求1所述的基于3D机器视觉的精密零件尺寸检查设备，其特征在于，所述测量基板模组包括测量基板、装设于测量基板上的真空吸盘和位置可调节定位块。
3.如权利要求2所述的基于3D机器视觉的精密零件尺寸检查设备，其特征在于，所述真空吸盘为多个并与外部抽真空设备相连接，所述位置可调节定位块为多个并分布在所述测量基板的四周。
4.如权利要求1至3任一项所述的基于3D机器视觉的精密零件尺寸检查设备，其特征在于，所述3D相机模组包括上下微调模组、与上下微调模组相连接的旋转轴以及固定于旋转轴上的3D相机。
5.如权利要求4所述的基于3D机器视觉的精密零件尺寸检查设备，其特征在于，还包括与所述3D相机模组中的所述3D相机电连接的数据处理单元，该数据处理单元适于从所述3D相机接收所述精密零件的所述三维模型并处理生成所述精密零件的所需尺寸数据。
6.如权利要求1所述的基于3D机器视觉的精密零件尺寸检查设备，其特征在于，每组所述Z轴都包括2根Z轴并构成为小龙门结构，所述X轴两端通过可紧固的滑动件装设于所述Z轴上。
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Denomination of utility model: Precision part size inspection equipment based on 3D machine vision Effective date of registration: 20211013 Granted publication date: 20180320 Pledgee: Rizhao Bank Co.,Ltd. Qingdao Branch Pledgor: QINGDAO HAIZHICHEN INDUSTRIAL EQUIPMENT Co.,Ltd. Registration number: Y2021370010101 |
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