WO2018201591A1 - 一种3d曲面玻璃的快速测量方法 - Google Patents

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curved glass
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displacement sensor
contact displacement
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孔晨晖
周健
邱澍丰
周海明
刘雪亮
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苏州天准科技股份有限公司
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures

Definitions

  • the present invention relates to the technical field of glass measurement, and in particular to a rapid measurement method of 3D curved glass.
  • 3D curved glass is the development trend of current smart phones, and the market demand is increasing.
  • Surface profile, glass thickness, and flatness are important accuracy indicators for curved glass, and demand is controlled in the production process.
  • the current main method is to use a coordinate measuring machine, which has low measurement efficiency and can only be used for sampling inspection, and does not meet the requirements for full inspection of large-scale production of curved glass.
  • the present invention provides a rapid measurement method for 3D curved glass, which provides a universal, maximum measurable bending 90°, multi-functional 3D curved glass measuring method to adapt to 3D curved surfaces. Rapid profiling requirements for high volume production of glass.
  • a rapid measurement method for 3D curved glass which is characterized in that: the image system is used to recognize the posture and position of the 3D curved glass test piece, and the surface of the test piece is scanned and measured using a non-contact displacement sensor.
  • the 3D curved glass design model is introduced into the measurement software in advance, and a reasonable measurement path is designed according to the model, and then the glass to be tested is placed on the corresponding fixture, and is obtained by the image positioning system above the fixture.
  • the arranged rotary shaft scans the entire surface of the device to be tested by the non-contact displacement sensor according to the designed measurement path, compares the parameters obtained by the scan with the standard parameters, and outputs the measurement result;
  • the non-contact displacement sensor includes, but is not limited to, any one of a spectral confocal sensor, a triangular laser ranging sensor, and a laser flight inter-turn distance measuring sensor; [0008] In order to accurately know the position and posture of the measured 3D curved glass in the measurement coordinate system, supplemented by the image positioning system
  • the image positioning system and the measurement system establish a relative coordinate relationship by fusion calibration
  • the jig can move horizontally along a single direction of the X or Y axis, and an image positioning system is disposed above the jig;
  • the driving system drives the non-contact displacement sensor and the fixture to move according to the design path and posture, and obtains the position information of the XYZB four axes at the measurement point and the reading of the non-contact displacement sensor, thereby obtaining the contour and thickness of the curved glass.
  • Information such as flatness;
  • the measurement path and posture of the non-contact displacement sensor relative to the glass to be tested are generated by a design model of the 3D curved glass;
  • the B axis is a rotary axis arranged parallel to the X axis or the Y axis, the jig performs X-axis motion, and the non-contact displacement sensor performs Z-axis, Y
  • the linear motion of the shaft and the rotation of the B-axis enable the single-contour scanning measurement of the 3D curved glass under the four-axis driving of X, Y, ⁇ , and ,, which has high measurement efficiency and is suitable for mass production of 3D curved glass. Full inspection in the process;
  • the x-axis is a rotary axis arranged parallel to the X-axis or the x-axis, the jig is axially moved, and the non-contact displacement sensor performs the x-axis, X
  • the linear motion of the shaft and the rotation of the boring axis enable single-contour scanning measurement of the 3D curved glass under the four-axis driving of X, ⁇ , ⁇ , and ,, which has high measurement efficiency and is suitable for mass production of 3D curved glass. Full inspection in the process;
  • the image positioning system includes a lens, a camera, and a bracket.
  • the image positioning system determines an actual position of the device to be tested by capturing an image of the 3D curved glass member to be tested on the jig, and directs the non-contact displacement sensor to the 3D. The contour of the curved glass is fully measured.
  • the non-contact non-contact displacement sensor is used for measurement, and the image positioning system is used for positioning the device to be tested.
  • the drive system of the non-contact displacement sensor includes three orthogonal axes and one rotary axis.
  • the boring shaft makes the measurement efficiency high. It is suitable for full inspection in the mass production process of 3D curved glass. It provides a universal, measurable bending 90°, multi-functional 3D curved glass measurement method to adapt to 3D curved glass mass production, fast profile measurement requirements.
  • Fixture 1 Y-axis 2, B-axis 3.
  • Non-contact displacement sensor 4 Z-axis 5, X-axis 6, 3D curved glass 7.
  • a rapid measurement method for 3D curved glass which uses an image system to recognize the posture and position of a 3D curved glass test piece, and uses a non-contact displacement sensor to scan the surface of the test piece.
  • the specific method is as follows: Pre-introduction of the 3D curved glass design model in the measurement software, and then designing a reasonable measurement path according to the model, and then placing the glass to be tested on the corresponding fixture, positioning through the image above the fixture
  • the system obtains the position and posture of the glass to be tested in the XY direction for positioning in the XY direction, and the non-contact displacement sensor is mounted on the rotary table rotatable relative to the B axis, wherein the B axis is parallel to X or Y
  • the rotary axis of the axis arrangement scans the entire surface of the device to be tested by the non-contact displacement sensor according to the designed measurement path, compares the parameters obtained by the scan with the standard parameters, and outputs the measurement result.
  • the non-contact displacement sensor includes, but is not limited to, any one of a spectral confocal sensor, a triangular laser ranging sensor, and a laser flying inter-turn distance measuring sensor;
  • the image positioning system and the measurement system establish a relative coordinate relationship by fusion calibration
  • the fixture can move horizontally along a single direction of the X or Y axis, and an image positioning system is disposed above the fixture; [0024] the driving system drives the non-contact displacement sensor, the fixture moves according to the design path, posture, and acquires the measurement Position information of the four axes of the XYZB and the reading of the non-contact displacement sensor, and thereby obtain information such as the contour, thickness, and flatness of the curved glass;
  • the measurement path and posture of the non-contact displacement sensor relative to the glass to be tested are generated by a design model of the 3D curved glass;
  • the B axis is a rotary axis arranged parallel to the X axis or the Y axis
  • the jig performs X-axis motion
  • the non-contact displacement sensor performs Z-axis, Y Axial linear motion and B-axis rotational motion, which enables single-contour scanning of 3D curved glass under X, Y, ⁇ , and ⁇ four-axis driving
  • the measuring efficiency is high, and it is suitable for full inspection in the mass production process of 3D curved glass;
  • the B-axis is a rotary axis arranged parallel to the X-axis or the Y-axis, the jig performs a Y-axis motion, and the non-contact displacement sensor performs a Z-axis, X
  • the linear motion of the shaft and the rotation of the B-axis enable the single-contour scanning measurement of the 3D curved glass under the four-axis driving of X, Y, ⁇ , and ,, which has high measurement efficiency and is suitable for mass production of 3D curved glass. Full inspection in the process;
  • the image positioning system includes a lens, a camera, and a bracket.
  • the image positioning system determines the actual position of the tested component by capturing an image of the 3D curved glass test piece on the jig, and directs the non-contact displacement sensor to perform the contour of the 3D curved glass. Comprehensive measurement.
  • the image system can also be used for 2D size measurement of the outer dimensions of the glass to be tested, the size/position of the earphone hole/home keyhole, and the full-scale measurement of the 3D curved glass.
  • FIG. 1 A specific embodiment of the apparatus to which the present invention is applied is shown in FIG. 1: the jig 1 is horizontally movable along a single direction of the Y-axis 2, wherein the B-axis 3 is a rotary axis arranged parallel to the Y-axis, jig 1
  • the Y-axis motion is performed, and the non-contact displacement sensor 4 performs the Z-axis 5, the X-axis 6 linear motion, and the B-axis 3 rotational motion, which realizes the 3D curved glass under the X, Y, ⁇ , and ⁇ four-axis driving.
  • the outer contour scanning measurement of 7 has high measurement efficiency and is suitable for full inspection in the mass production process of 3D curved glass.

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
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Abstract

一种3D曲面玻璃测量方法，利用影像系统识别3D曲面玻璃被测件的姿态和位置，使用非接触位移传感器对被测件表面进行扫描测量，以适应3D曲面玻璃大批量生产的、快速轮廓测量需求，具有通用、最大可测折弯90°、多功能的特点。

Description

一种 3D曲面玻璃的快速测量方法 技术领域
[0001] 本发明涉及玻璃测量的技术领域， 具体为一种 3D曲面玻璃的快速测量方法。
背景技术
[0002] 3D曲面玻璃是当前智能手机的发展趋势， 市场需求量日益升高。 曲面轮廓、 玻 璃厚度、 平面度是曲面玻璃的重要精度指标， 在生产制程中需求重点管控。 对 曲面玻璃的测量， 当前主要方法是使用三坐标测量机， 测量效率低， 只能用于 抽检， 不满足曲面玻璃大批量生产的全检需求。
技术问题
[0003] 针对上述问题， 本发明提供了一种 3D曲面玻璃的快速测量方法， 其提供一种通 用的、 最大可测折弯 90°的、 多功能的 3D曲面玻璃测量方法， 以适应 3D曲面玻璃 大批量生产的、 快速轮廓测量需求。
问题的解决方案
技术解决方案
[0004] 一种 3D曲面玻璃的快速测量方法， 其特征在于： 其利用影像系统识别 3D曲面 玻璃被测件的姿态和位置， 使用非接触位移传感器对被测件表面进行扫描测量
[0005] 其进一步特征在于：
[0006] 其预先在测量软件内导入 3D曲面玻璃设计模型， 进而根据模型设计出合理的测 量路径， 之后将待测玻璃放置于对应的治具上定位， 通过治具上方的影像定位 系统获取待测玻璃在 XY方向上的位置和姿态， 用于进行 XY方向上的定位， 所述 非接触位移传感器安装于可相对于 B轴绕转的回转工作台， 其中 B轴为平行于 X 或 Y轴布置的回转轴， 按照设计的测量路径通过非接触位移传感器对被测件的整 个表面进行扫描， 将扫描获得的参数和标准参数进行比对， 输出测量结果；
[0007] 所述非接触位移传感器包括但不限于光谱共焦传感器、 三角激光测距传感器、 激光飞行吋间测距传感器中的任意一种； [0008] 为准确获知被测 3D曲面玻璃在测量坐标系中的位置与姿态， 辅以影像定位系统
， 影像定位系统与测量系统通过融合标定建立相对坐标关系；
[0009] 所述治具可沿着 X或 Y轴单一方向水平向移动， 所述治具的上方设置影像定位 系统；
[0010] 驱动系统带动非接触位移传感器、 治具按照设计路径、 姿态运动， 并获取测量 点处 XYZB四轴的位置信息及非接触位移传感器的读数， 并由此获取曲面玻璃的 轮廓、 厚度、 平面度等信息；
[0011] 非接触位移传感器相对于待测玻璃的测量路径和姿态由 3D曲面玻璃的设计模型 生成， ；
[0012] 当治具可沿着 X轴单一方向水平向移动吋， B轴为平行于 X轴或 Y轴布置的回转 轴,治具进行 X轴向动作， 非接触位移传感器进行 Z轴、 Y轴直线动作和 B轴的转 动动作， 其使得在 X、 Y、 Ζ、 Β四轴驱动下， 实现对 3D曲面玻璃的单轮廓扫描测 量， 其测量效率高， 适用于 3D曲面玻璃的大批量生产过程中的全检；
[0013] 当治具可沿着 Υ轴单一方向水平向移动吋， Β轴为平行于 X轴或 Υ轴布置的回转 轴,治具进行 Υ轴向动作， 非接触位移传感器进行 Ζ轴、 X轴直线动作和 Β轴的转 动动作， 其使得在 X、 Υ、 Ζ、 Β四轴驱动下， 实现对 3D曲面玻璃的单轮廓扫描测 量， 其测量效率高， 适用于 3D曲面玻璃的大批量生产过程中的全检；
[0014] 所述影像定位系统包括镜头、 相机、 支架， 所述影像定位系统通过捕获治具上 3D曲面玻璃被测件的图像， 判断被测件的实际位置， 指引非接触位移传感器对 3 D曲面玻璃的轮廓进行全面测量。
发明的有益效果
有益效果
[0015] 采用本发明的结构后， 利用非接触式非接触位移传感器进行测量、 利用影像定 位系统进行被测件的定位， 非接触位移传感器的驱动系统包括 ΧΥΖ三个正交轴 和一个回转轴 Β轴， 使得测量效率高， 适用于 3D曲面玻璃的大批量生产过程中的 全检， 其提供一种通用的、 最大可测折弯 90°的、 多功能的 3D曲面玻璃测量方法 ， 以适应 3D曲面玻璃大批量生产的、 快速轮廓测量需求。
对附图的简要说明 附图说明
[0016] 图 1为本发明的所应用的设备具体实施例；
[0017] 图中序号所对应的名称如下：
[0018] 治具 1、 Y轴 2、 B轴 3、 非接触位移传感器 4、 Z轴 5、 X轴 6、 3D曲面玻璃 7。
实施该发明的最佳实施例
本发明的最佳实施方式
[0019] 一种 3D曲面玻璃的快速测量方法， 利用影像系统识别 3D曲面玻璃被测件的姿 态和位置， 利用非接触位移传感器对被测件表面进行扫描测量。
[0020] 其具体方法如下： 预先在测量软件导入 3D曲面玻璃设计模型， 进而根据模型设 计出合理的测量路径， 之后将待测玻璃放置于对应的治具上定位， 通过治具上 方的影像定位系统获取待测玻璃在 XY方向上的位置和姿态， 用于进行 XY方向上 的定位， 非接触位移传感器安装于可相对于 B轴绕转的回转工作台， 其中 B轴为 平行于 X或 Y轴布置的回转轴， 按照设计的测量路径通过非接触位移传感器对被 测件的整个表面进行扫描， 将扫描获得的参数和标准参数进行比对， 输出测量 结果。
[0021] 非接触位移传感器包括但不限于光谱共焦传感器、 三角激光测距传感器、 激光 飞行吋间测距传感器中的任意一种；
[0022] 为准确获知被测 3D曲面玻璃在测量坐标系中的位置与姿态， 辅以影像定位系统
， 影像定位系统与测量系统通过融合标定建立相对坐标关系；
[0023] 治具可沿着 X或 Y轴单一方向水平向移动， 治具的上方设置影像定位系统； [0024] 驱动系统带动非接触位移传感器、 治具按照设计路径、 姿态运动， 并获取测量 点处 XYZB四轴的位置信息及非接触位移传感器的读数， 并由此获取曲面玻璃的 轮廓、 厚度、 平面度等信息；
[0025] 非接触位移传感器相对于待测玻璃的测量路径和姿态由 3D曲面玻璃的设计模型 生成， ；
[0026] 当治具可沿着 X轴单一方向水平向移动吋， B轴为平行于 X轴或 Y轴布置的回转 轴,治具进行 X轴向动作， 非接触位移传感器进行 Z轴、 Y轴直线动作和 B轴的转 动动作， 其使得在 X、 Y、 Ζ、 Β四轴驱动下， 实现对 3D曲面玻璃的单轮廓扫描测 量， 其测量效率高， 适用于 3D曲面玻璃的大批量生产过程中的全检；
[0027] 当治具可沿着 Y轴单一方向水平向移动吋， B轴为平行于 X轴或 Y轴布置的回转 轴,治具进行 Y轴向动作， 非接触位移传感器进行 Z轴、 X轴直线动作和 B轴的转 动动作， 其使得在 X、 Y、 Ζ、 Β四轴驱动下， 实现对 3D曲面玻璃的单轮廓扫描测 量， 其测量效率高， 适用于 3D曲面玻璃的大批量生产过程中的全检；
[0028] 影像定位系统包括镜头、 相机、 支架， 影像定位系统通过捕获治具上 3D曲面玻 璃被测件的图像， 判断被测件的实际位置， 指引非接触位移传感器对 3D曲面玻 璃的轮廓进行全面测量。
[0029] 其有益效果如下：
[0030] 1.使用非接触位移传感器进行非接触测量， 由于没有接触力， 不会引起被测件 的变形， 测量精度更高；
[0031] 2.使用非接触位移传感器对 3D曲面玻璃进行连续扫描测量， 比三坐标测量机效 率更高；
[0032] 3.利用影像定位被测件的位置和姿态， 比三坐标测量机或单纯使用位移传感器 进行定位， 效率更高；
[0033] 4.适用于两面弯、 四面弯手机玻璃， 弯曲程度可达 90°， 通用性好；
[0034] 5.影像系统还可用于待测玻璃外尺寸、 耳机孔 /home键孔的尺寸 /位置度等 2D尺 寸测量， 实现 3D曲面玻璃的全尺寸测量。
[0035] 本发明所应用的设备的具体实施例、 见图 1 : 治具 1可沿着 Y轴 2单一方向水平向 移动吋， 其中 B轴 3为平行于 Y轴布置的回转轴,治具 1进行 Y轴向动作， 非接触位 移传感器 4进行 Z轴 5、 X轴 6直线动作和 B轴 3的转动动作， 其使得在 X、 Y、 Ζ、 Β 四轴驱动下， 实现对 3D曲面玻璃 7的外轮廓扫描测量， 其测量效率高， 适用于 3D 曲面玻璃的大批量生产过程中的全检。
[0036] 以上对本发明的具体实施例进行了详细说明， 但内容仅为本发明创造的较佳实 施例， 不能被认为用于限定本发明创造的实施范围。 凡依本发明创造申请范围 所作的均等变化与改进等， 均应仍归属于本专利涵盖范围之内。

Claims

权利要求书
[权利要求 1] 一种 3D曲面玻璃的快速测量方法， 其特征在于： 其利用影像系统识 另 IJ3D曲面玻璃被测件的姿态和位置， 使用非接触位移传感器对被测 件表面进行扫描测量。
[权利要求 2] 如权利要求 1所述的一种 3D曲面玻璃的快速测量方法， 其特征在于： 其预先在测量软件内导入设计模型， 进而根据模型设计出合理的测量 路径， 之后将待测玻璃放置于对应的治具上定位， 通过影像定位系统 获取待测玻璃在 XY方向上的位置和姿态， 用于进行 XY方向上的定位 ， 所述非接触位移传感器安装于可相对于 B轴绕转的回转工作台， 其 中 B轴为平行于 X或 Y轴布置的回转轴， 按照设计的测量路径通过非 接触位移传感器对被测件的整个表面进行扫描， 将扫描获得的参数和 标准参数进行比对， 输出测量结果。
[权利要求 3] 如权利要求 1所述的一种 3D曲面玻璃的快速测量方法， 其特征在于： 所述非接触位移传感器包括但不限于光谱共焦传感器、 三角激光测距 传感器、 激光飞行吋间测距传感器中的任意一种。
[权利要求 4] 如权利要求 2所述的一种 3D曲面玻璃的快速测量方法， 其特征在于： 为准确获知被测 3D曲面玻璃在测量坐标系中的位置与姿态， 辅以影 像定位系统， 影像定位系统与测量系统通过融合标定建立相对坐标关 系。
[权利要求 5] 如权利要求 2所述的一种 3D曲面玻璃的快速测量方法， 其特征在于： 所述治具可沿着 X或 Y轴单一方向水平向移动， 所述治具的上方设置 影像定位系统。
[权利要求 6] 如权利要求 2所述的一种 3D曲面玻璃的快速测量方法， 其特征在于： 驱动系统带动非接触位移传感器、 治具按照设计路径、 姿态运动， 并 获取测量点处 XYZB四轴的位置信息及非接触位移传感器的读数， 并 由此获取曲面玻璃的轮廓、 厚度、 平面度等信息。
[权利要求 7] 如权利要求 2所述的一种 3D曲面玻璃的快速测量方法， 其特征在于： 非接触位移传感器相对于待测玻璃的测量路径和姿态由 3D曲面玻璃 的设计模型生成。
[权利要求 8] 如权利要求 5所述的一种 3D曲面玻璃的快速测量方法， 其特征在于： 当治具可沿着 X轴单一方向水平向移动吋， B轴为平行于 X轴或 Y轴布 置的回转轴,治具进行 X轴向动作， 非接触位移传感器进行 Z轴、 Y轴 直线动作和 B轴的转动动作， 其使得在 X、 Y、 Ζ、 Β四轴驱动下， 实 现对 3D曲面玻璃的单轮廓扫描测量， 其测量效率高， 适用于 3D曲面 玻璃的大批量生产过程中的全检。
[权利要求 9] 如权利要求 5所述的一种 3D曲面玻璃的快速测量方法， 其特征在于： 当治具可沿着 Υ轴单一方向水平向移动吋， Β轴为平行于 X轴或 Υ轴布 置的回转轴,治具进行 Υ轴向动作， 非接触位移传感器进行 Ζ轴、 X轴 直线动作和 Β轴的转动动作， 其使得在 X、 Υ、 Ζ、 Β四轴驱动下， 实 现对 3D曲面玻璃的单轮廓扫描测量， 其测量效率高， 适用于 3D曲面 玻璃的大批量生产过程中的全检。
[权利要求 10] . 如权利要求 2所述的一种 3D曲面玻璃的快速测量方法， 其特征在于 ： 所述影像定位系统包括镜头、 相机、 支架， 所述影像定位系统通过 捕获治具上 3D曲面玻璃被测件的图像， 判断被测件的实际位置， 指 引非接触位移传感器对 3D曲面玻璃的轮廓进行全面测量。
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