CN209085582U - 一种产品外形检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种产品外形检测装置，包括工业机器人、位姿跟踪设备和距离传感器；所述位姿跟踪设备包括跟踪器和跟踪标靶；所述跟踪标靶设置在所述工业机器人末端的法兰上，所述距离传感器与跟踪标靶之间通过连接件进行固定连接；所述跟踪器固定放置在一侧，且其镜头探测范围覆盖工业机器人的工作空间；所述工业机器人带动其末端上的距离传感器与跟踪标靶移动以使所述跟踪标靶和距离传感器对待测工件表面的目标检测点进行非接触式检测；本实用新型通过距离传感器对工件外形进行检测，检测设备无需与产品表面直接接触，避免了检测设备和待检产品之间的摩擦等损害。

Description

一种产品外形检测装置

技术领域

本实用新型属于机器人技术领域，更具体地，涉及一种产品外形检测装置。

背景技术

汽车是由许多零部件和总成装配而成，所谓装配就是将汽车各种零部件及总成按规定的技术条件和质量要求组装成完整产品的生产过程；在汽车装配过程中只有达到装配精度要求，即各零部件、总成的相对位置精度，各相对摩擦运动件之间的配合精度才能保证整车质量；因此要求生产出的各零部件外形符合设计要求，才能顺利的与其它产品进行精准配合。但是，由于生产工艺的限制，不能保证生产出的产品外形均能达到设计要求，为此需要对生产好的零部件外形进行检测，工件外形检测在产品质量检测中具有重要作用。

目前汽车配件产品的外形检测方法主要是使用定制检具进行检测，如对汽车曲面玻璃产品进行检测时，将汽车曲面玻璃产品夹装在定制的检具上，检具上针对每个检测点都装有数显百分表，利用百分表进行多点检测。此方法需要对玻璃产品专门定制检具，并且每个检测点都要对应安装百分表，故会导致检测成本高、效率低；百分表与产品表面接触时，也可能会造成汽车配件产品的质量问题。

实用新型内容

针对现有技术的至少一个缺陷或改进需求，本实用新型提供了一种产品外形检测装置，其目的在于解决现有的专门定制检具存在的检测成本高、接触式检测容易影响产品质量的问题。

为实现上述目的，按照本实用新型的一个方面，提供了一种产品外形检测装置，包括工业机器人、位姿跟踪设备和距离传感器；所述位姿跟踪设备包括跟踪器和跟踪标靶；

所述跟踪标靶设置在所述工业机器人末端的法兰上，所述距离传感器与跟踪标靶之间通过连接件进行固定连接；

所述跟踪器固定放置在一侧，且其镜头探测范围覆盖工业机器人的工作空间；所述工业机器人带动其末端上的距离传感器与跟踪标靶移动以使所述跟踪标靶和距离传感器对待测工件表面的目标检测点进行非接触式检测。

优选的，上述产品外形检测装置，还包括用于固定待测工件的夹具；所述夹具包括基座以及设于所述基座上的若干支座，待测工件设于所述支座上。

优选的，上述产品外形检测装置，其夹具还包括支架；所述支架的一端与支座的顶端相连，其另一端设置有定位销；待测工件的边缘放置在支架上，并通过所述定位销对待测工件的位置进行定位。

优选的，上述产品外形检测装置，其连接件包括支撑组件和卡箍件；

所述支撑组件的一端与跟踪标靶连接，另一端与卡箍件相连；所述卡箍件包括第一箍套和第二箍套，所述第一箍套和第二箍套的槽口相对拼接形成一个允许距离传感器穿过的通孔，第一箍套和第二箍套的第一端均与支撑组件固定连接，第二端均设置有连接耳，所述连接耳上设有供螺栓穿过的固定孔。

优选的，上述产品外形检测装置，其支撑组件包括第一支撑板、第二支撑板以及用于连接所述第一支撑板、第二支撑板的固定架；

所述第一支撑板、第二支撑板上均开设有若干固定孔，螺栓穿过第一支撑板上的固定孔将第一支撑板固定在跟踪标靶上；螺栓穿过第二支撑板上的固定孔将第二支撑板与第一箍套、第二箍套连接。

优选的，上述产品外形检测装置，其卡箍件为一体成型结构。

优选的，上述产品外形检测装置，其距离传感器采用光谱共焦传感器实现。

优选的，上述产品外形检测装置，其位姿跟踪设备采用HyperScan光学追踪3D扫描仪，其包括三维跟踪器和参考球。

总体而言，通过本实用新型所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

(1)本实用新型提供的产品外形检测装置，通过工业机器人执行对工件外形的检测，相比于目前通用的定制检具检测，本实用新型能够在不必更换检测设备的情况下，检测多种形状、多种尺寸的玻璃产品，还能适应复杂多变的工作环境；充分发挥工业机器人的高灵活性和可编程的特点，实现汽车玻璃产品的柔性检测；

(2)本实用新型提供的产品外形检测装置，通过距离传感器对工件外形进行检测，检测设备无需与产品表面直接接触，避免了检测设备和待检产品之间的摩擦等损害；

(3)本实用新型提供的产品外形检测装置，工业机器人通过理论轨迹带动距离传感器进行检测，三维跟踪器对固接在工业机器人末端的参考球的位姿进行高精度的跟踪测量，检测精度不直接依赖工业机器人空间精度，从而可以保证检测结果的精度高于工业机器人的空间精度。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的产品外形检测装置的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的夹具的结构示意图；

图3是本实用新型实施例提供的连接件的结构示意图；

图4是本实用新型实施例提供的卡箍件的结构示意图；

图5是本实用新型实施例提供的支撑组件的结构示意图；

在所有附图中，同样的附图标记表示相同的技术特征，具体为：1-工业机器人；2-位姿跟踪设备；3-距离传感器；4-三维跟踪器；5-参考球；6-法兰；7-连接件；8-待测工件；9-夹具；10-基座，11-支座；12-支架；13-定位销；14-支撑组件；15-卡箍件；16-第一箍套；17-第二箍套；18-通孔；19-连接耳；20-固定孔；21-第一支撑板；22-第二支撑板；23-固定架。

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。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

本实用新型所提供的一种产品外形检测装置，包括工业机器人1、位姿跟踪设备2和距离传感器3；该位姿跟踪设备2包括跟踪器和跟踪标靶；其中，跟踪器用于实时拍摄跟踪标靶上的参考点，通过软件计算跟踪标靶的位姿，由此获得跟踪标靶在跟踪器中的位姿轨迹；本实施例优选采用HyperScan光学追踪3D扫描仪作为位姿跟踪设备2，其包括三维跟踪器4和参考球5；

参考球5设置在工业机器人1末端的法兰6上，距离传感器3与参考球5之间通过连接件7进行固连；

三维跟踪器4固定放置在一侧，且其镜头探测范围覆盖工业机器人1的工作空间；工业机器人1带动其末端上的距离传感器3与参考球5移动以使参考球5和距离传感器3对待测工件8表面的目标检测点进行非接触式检测；

开启位姿跟踪设备2进行位姿跟踪，同时开启距离传感器3对工件8外形进行检测，得到参考球5位姿数据、距离传感器3基准点与工件8表面的距离数据，并且位姿跟踪数据和距离传感器3的检测数据在时间和空间上是对应的；参考球5和距离传感器3通过连接件7固接在一起，由于连接件7的尺寸固定且已知(通过标定可确定)，根据参考球位姿轨迹可计算得到距离传感器3基准点的检测轨迹；根据距离传感器3基准点的位姿数据和测量的距离数据即可计算得到工件8表面的目标检测点的坐标，达到外形测量的目的。本实施例中选用光谱共焦传感器作为距离传感器使用，当然也可以选用其他具有非接触式测距功能的设备来替代光谱共焦传感器，如激光位移传感器、超声波(声纳)距离感应器、红外距离传感器等。

本实施例的检测装置对待测工件进行外形检测时，距离传感器3无需与待测工件8的表面接触，因此避免了工件8在检测过程中出现摩擦伤害；另外，采用工业机器人1带动距离传感器3执行对工件8的检测，能够在不必更换检测设备的情况下，检测多种形状、多种尺寸的产品，还能适应复杂多变的工作环境，仅需事先根据不同形状、尺寸的工件规划出工业机器人1的运动轨迹即可；充分发挥工业机器人1的高灵活性和可编程的特点，实现产品外形的柔性检测。

作为本实施例的一个优选，该产品外形检测装置还包括用于固定待测工件8的夹具9；图2是本实用新型实施例提供的夹具的结构示意图；如图1、2所示，该夹具9包括基座10以及设于基座10上的六个支座11，待测工件8放置在支座11上，起到对工件8的支撑作用。

进一步的，该夹具9还包括支架12，该支架12的一端与支座11的顶端相连，其另一端设置有定位销13；待测工件8的边缘放置在支架12上，并通过定位销13与待测工件8的定位销配合对其位置进行精确定位。

图3是本实用新型实施例提供的连接件的结构示意图；如图3所示，位于距离传感器3与参考球5之间的连接件7包括支撑组件14和卡箍件15；支撑组件14的一端与参考球5连接，另一端与卡箍件15相连；

图4是本实用新型实施例提供的卡箍件的结构示意图；如图4所示，卡箍件15包括第一箍套16和第二箍套17，第一箍套16和第二箍套17的槽口相对拼接形成一个允许距离传感器穿过的通孔18，第一箍套16和第二箍套17的第一端均与支撑组件14固定连接，第二端均设置有连接耳19，该连接耳19上设有供螺栓穿过的固定孔20；将距离传感器3放置在通孔18中，螺栓穿过固定孔20并拧紧，从而将距离传感器3固定在卡箍件15中。本实施例优选卡箍件15为一体成型结构，第一箍套16和第二箍套17的第一端为一体结构，减少零件数量，便于与支撑组件14固定连接在一起。

图5是本实用新型实施例提供的支撑组件的结构示意图；如图5所示，支撑组件14包括第一支撑板21、第二支撑板22以及用于连接第一支撑板21、第二支撑板22的固定架23；

第一支撑板21、第二支撑板22上均开设有若干固定孔20，螺栓穿过第一支撑板上的固定孔20将第一支撑板固定在参考球上；螺栓穿过第二支撑板上的固定孔20将第二支撑板22与第一箍套16、第二箍套17连接。需要指出的是，支撑组件14中的第一支撑板21、第二支撑板22和固定架23之间可以是可拆卸式结构，也可以是焊接固定在一起的一体式结构，本实施例不作具体限定。

上述实施例中，第一支撑板21与参考球4之间、第二支撑板22与卡箍件15之间均通过螺栓和固定孔20螺接，此外，也可以通过焊接将它们固定在一起，本实施例优先采用螺接之中可拆卸的方式，便于在检测装置使用完毕后收纳放置，其中的参考球、距离传感器等功能部件还可用于其他的应用场景中，从而提高设备的利用率。

相比于现有的外形检测装置，本实用新型提供的产品外形检测装置，通过工业机器人执行对工件外形的检测，相比于目前通用的定制检具检测，本实用新型能够在不必更换检测设备的情况下，检测多种形状、多种尺寸的玻璃产品，还能适应复杂多变的工作环境；充分发挥工业机器人的高灵活性和可编程的特点，实现汽车玻璃产品的柔性检测；通过距离传感器对工件外形进行检测，检测设备无需与产品表面直接接触，避免了检测设备和待检产品之间的摩擦等损害。

本领域的技术人员容易理解，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 (8)

1.一种产品外形检测装置，其特征在于，包括工业机器人、位姿跟踪设备和距离传感器；所述位姿跟踪设备包括跟踪器和跟踪标靶；

所述跟踪标靶设置在所述工业机器人末端的法兰上，所述距离传感器与跟踪标靶之间通过连接件进行固定连接；

所述跟踪器固定放置在一侧，且其镜头探测范围覆盖工业机器人的工作空间；所述工业机器人带动其末端上的距离传感器与跟踪标靶移动以使所述跟踪标靶和距离传感器对待测工件表面的目标检测点进行非接触式检测。

2.如权利要求1所述的产品外形检测装置，其特征在于，还包括用于固定待测工件的夹具；所述夹具包括基座以及设于所述基座上的若干支座，待测工件放置在所述支座上。

3.如权利要求2所述的产品外形检测装置，其特征在于，所述夹具还包括支架；所述支架的一端与支座的顶端相连，其另一端设置有定位销；待测工件的边缘放置在支架上并通过所述定位销对待测工件的位置进行定位。

4.如权利要求1或3所述的产品外形检测装置，其特征在于，所述连接件包括支撑组件和卡箍件；

所述支撑组件的一端与跟踪标靶连接，另一端与卡箍件相连；所述卡箍件包括第一箍套和第二箍套，所述第一箍套和第二箍套的槽口相对拼接形成一个允许距离传感器穿过的通孔，第一箍套和第二箍套的第一端均与支撑组件固定连接，第二端均设置有连接耳，所述连接耳上设有供螺栓穿过的固定孔。

5.如权利要求4所述的产品外形检测装置，其特征在于，所述支撑组件包括第一支撑板、第二支撑板以及用于连接所述第一支撑板、第二支撑板的固定架；

所述第一支撑板、第二支撑板上均开设有若干固定孔，螺栓穿过第一支撑板上的固定孔将第一支撑板固定在跟踪标靶上；螺栓穿过第二支撑板上的固定孔将第二支撑板与第一箍套、第二箍套连接。

6.如权利要求5所述的产品外形检测装置，其特征在于，所述卡箍件为一体成型结构。

7.如权利要求1或6所述的产品外形检测装置，其特征在于，所述距离传感器采用光谱共焦传感器实现。

8.如权利要求1或6所述的产品外形检测装置，其特征在于，所述位姿跟踪设备采用HyperScan光学追踪3D扫描仪，其包括三维跟踪器和参考球。