CN105841641A - 一种基于激光三角法3d测量仪及平整度检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于激光三角法3D测量仪，包括激光装置、采集装置、运动装置、总控制系统以及嵌入于总控制系统内的三维分析处理软件；所述激光装置、采集装置固设于运动装置上，其中激光装置、采集装置、待检产品治具为三点设置。还公开一种基于激光三角法3D测量仪的平整度检测方法。本发明采用高度集成化，将激光装置、采集装置、运动装置集成到测量仪内，扫描范围可灵活设置，兼容各类大小产品的检测，通过激光装置、采集装置对待检产品进行扫描与图像采集，三维分析处理软件对采集的数据进行分析及合成，生成待检产品3D模型信息并以各颜色标注区分出产品元件表面的相对高度信息，三维分析处理软件通过上述图像信息进行分析与测量。

Description

一种基于激光三角法3D测量仪及平整度检测方法

技术领域

本发明涉及检测技术领域，具体涉及一种用于产品元件的基于激光三角法3D测量仪及平整度检测方法。

背景技术

在工业生产现代化的今天，目前移动终端产品集成化程度越来越高，移动终端产品所用的的连接器结构越来越复杂，例如手机上所用的电话卡与存储卡共用的三选二连接器，手机充电及数据交互的高速多功能连接器(USBType-C)，这些连接器在贴装到主板之前都一定需要检测连接器的所有焊接脚的平整度；因为这类连接器焊接脚特别多并且是多层排列，采用传统平面检测的方法只能检测外层的焊脚，无法100％管控好产品的品质；而采用3次元检测仪进行检测，其速度极慢无法满足大规模生产的需求。同时还有以下不足：

1、人工依赖程度高，需要非常熟练的操作员才能操作。

2、无法做到产品数据的可追溯和产品品质分析的可视化，影响产品品质。

3、精度无法保证。

发明内容

鉴于上述，本发明的目的在于，提供一种安全、可靠、高效、快速、准确，用于产品元件的基于激光三角法3D测量仪及平整度检测的方法，具体应用于精密连接器，异型件，五金件的轮廓尺寸测量、高度差异测量、平整度测量以及字符识别检测。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种基于激光三角法3D测量仪，包括激光装置、采集装置、运动装置、总控制系统以及嵌入于总控制系统内的轮廓分析处理软件；激光装置、采集装置固设于运动装置上，其中激光装置、采集装置、待检产品治具为三点设置，激光装置与待检产品治具为垂直设置，采集装置与待检产品治具为角度a倾斜设置，倾斜角度a为35～50度；控制系统分别与上述装置连接并控制其工作状态。

运动装置包括驱动器、滑轨座、滑块、驱动马达，所述驱动器、滑轨座设置于安装大板上，滑块、驱动马达设置于滑轨座上，驱动马达通过丝杆与滑块连接并控制其运动状态。

激光装置包括工业激光安装座、工业激光，工业激光设置于工业激光安装座上，工业激光安装座设置于安装板上。

采集装置包括工业相机安装座、工业相机、工业镜头，工业镜头、工业相机设置于工业相机安装座上，工业相机安装座设置于安装板上，其处于工业激光安装座的后方。

一种基于激光三角法3D测量仪的平整度检测方法，其包括如下步骤：

(1)激光装置，用来扫描待检产品，该激光装置与待检产品为垂直设置；

(2)采集装置，用来采集待检产品影像，该采集装置与待检产品、激光装置为三点设置；

(3)运动装置，用来控制激光装置、采集装置的运动状态；

(4)总控制系统，用来控制控制上述装置各个工作状态，该总控制系统内嵌入一三维分析处理软件；

(5)总控制系统启动各装置进入预备状态，将待检产品放置在治具上，根据待检产品尺寸，在总控制系统上设定运动轨迹，总控制系统对运动装置发送执行命令，运动装置接收到总控制系统发出的执行命令，根据运动轨迹沿待检产品方向做来回移动，激光装置、采集装置在运动装置传送下对待检产品三维进行扫描采集，激光装置、采集装置自装置内发射出覆盖待检产品的直线光线以及覆盖待检产品的斜线光线；激光装置、采集装置将扫描采集数据发送至分析处理软件，分析处理软件对采集的高度数据进行高速分析及合成处理，分析处理软件采用轮廓分析、高斯滤波及线形插补算法，生成待检产品的高精度表面三维模型图像，总控制系统屏幕上显示出当前产品表面三维模型图像，该表面三维模型图像以各颜色标注区分出产品元件表面相对高度信息，分析处理软件通过上述图像信息进行分析和测量各特征点的高度数值，然后分析软件可自动构建三维基准平面，最后计算各特征点到基准平面的平整度信息，同时分析处理软件也可以对表面三维模型图像进行常规二维数据分析和检测，包括常规的边缘提取、几何特征检测及模式识别。

本发明的有益效果为：

本发明提供一种安全、可靠、高效、快速、准确，用于产品元件的基于激光三角法3D测量仪及平整度检测方法，具体应用于精密连接器，异型件，五金件的轮廓尺寸测量、高度差异测量、平整度测量以及字符识别检测。

本发明采用高度集成化，将激光装置、采集装置、运动装置集成到测量仪内，激光装置、采集装置、检测治具为三点设置，扫描范围可灵活设置，兼容各类大小产品的检测，通过激光装置、采集装置对待检产品进行扫描与图像采集，分析处理软件对采集的数据进行分析及合成，以1～2秒即可生成待检产品3D模型信息并以各颜色标注区分出产品元件表面相对高度信息，分析处理软件通过上述图像信息进行分析与测量。

为更清楚地阐述本发明的结构特征和功效，下面结合附图与具体实施例来对其进行详细说明。

附图说明

图1是本发明3D测量仪的立体结构示意图；

图2是本发明3D测量仪的分解装配结构示意图之一；

图3是本发明3D测量仪的分解装配结构示意图之一；

图中：1、安装大板 2、接入口 3、驱动器 4、滑轨座 4.1、滑块 4.2、驱动马达 5、安装板 6、工业相机 7、工业相机安装座 8、工业镜头 9、外罩 10、工业激光 11、工业激光安装座 12、激光装置 13、采集装置 14、运动装置。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅附图1～3，本实施例的基于激光三角法3D测量仪，包括激光装置12、采集装置13、运动装置14、总控制系统以及嵌入于总控制系统内的轮廓分析处理软件；激光装置12、采集装置13固设于运动装置14上，其中激光装置12、采集装置13、待检产品治具为三点设置，控制系统分别与上述装置连接并控制其工作状态。

具体地说，激光装置12与待检产品治具为垂直设置，采集装置13与待检产品治具为角度a倾斜设置，该倾斜角度a为35～50度为最佳。

运动装置14包括驱动器3、滑轨座4、滑块4.1、驱动马达4.2，驱动器3、滑轨座4设置于安装大板1上，该安装大板1上设有接入口2以及与该安装大板1相配合的外罩9；滑块4.1、驱动马达4.2设置于滑轨座4上，驱动马达4.2与滑块4.1通过丝杆连接并控制其运动状态。

激光装置12包括工业激光安装座11、工业激光10，工业激光10设置于工业激光安装座11上，工业激光安装座11设置于安装板5上。

采集装置13包括工业相机安装座7、工业相机6、工业镜头8，工业镜头8、工业相机6设置于工业相机安装座7上，工业相机安装座7设置于安装板5上，其处于工业激光安装座11的后方。

一种基于激光三角法3D测量仪的平整度检测方法，包括如下步骤：

(1)激光装置12，用来扫描待检产品，该激光装置12与待检产品为垂直设置；

(2)采集装置13，用来采集待检产品影像，该采集装置13与待检产品、激光装置12为三点设置；

(3)运动装置14，用来控制激光装置12、采集装置13的运动状态；

(4)总控制系统，用来控制控制上述装置各个工作状态，该总控制系统内嵌入于一轮廓分析处理软件；

(5)总控制系统启动各装置进入预备状态，将待检产品放置在治具上，根据待检产品尺寸，在总控制系统上设定运动轨迹，总控制系统对运动装置14发送执行命令，运动装置14接收到总控制系统发出的执行命令，根据运动轨迹沿待检产品方向做来回移动，激光装置12、采集装置13在运动装置14传送下对待检产品三维进行扫描采集，激光装置12、自装置内发射出覆盖待检产品的超精细激光线；激光装置12、采集装置13将扫描采集数据发送至分析处理软件，分析处理软件对采集的高度数据进高速分析及合成处理，分析处理软件采用轮廓分析、高斯滤波及线形插补算法，生成待检产品的高精度表面三维模型图像，总控制系统屏幕上显示出当前产品表面三维模型图像，该表面三维模型图像以各颜色标注区分出产品元件表面相对高度信息，分析处理软件通过上述图像信息进行分析和测量各特征点的高度数值，然后分析软件可自动构建三维基准平面，最后计算各特征点到基准平面的平整度信息。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。故凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明之形状、构造及原理所作的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种基于激光三角法3D测量仪，其特征在于，包括激光装置、采集装置、运动装置、总控制系统以及嵌入于总控制系统内的三维分析处理软件；所述激光装置、采集装置固设于运动装置上，其中激光装置、采集装置、待检产品治具为三点设置，所述控制系统分别与上述装置连接并控制其工作状态。

2.根据权利要求1所述的基于激光三角法3D测量仪，其特征在于，所述运动装置包括驱动器、滑轨座、滑块、驱动马达，所述驱动器、滑轨座设置于安装大板上，所述滑块、驱动马达设置于滑轨座上，所述驱动马达通过丝杆与滑块连接并控制其运动状态。

3.根据权利要求1所述的基于激光三角法3D测量仪，其特征在于，所述激光装置包括工业激光安装座、工业激光，所述工业激光设置于工业激光安装座上，所述工业激光安装座设置于安装板上。

4.根据权利要求1所述的基于激光三角法3D测量仪，其特征在于，所述采集装置包括工业相机安装座、工业相机、工业镜头，所述工业镜头、工业相机设置于工业相机安装座上，所述工业相机安装座设置于安装板上，其处于工业激光安装座的后方。

5.根据权利要求1所述的基于激光三角法3D测量仪，其特征在于，所述激光装置与待检产品治具为垂直设置。

6.根据权利要求1所述的基于激光三角法3D测量仪，其特征在于，所述采集装置与待检产品治具为角度a倾斜设置。

7.根据权利要求1所述的基于激光三角法3D测量仪，其特征在于，所述倾斜角度a为35～50度。

8.一种根据权利要求1至7之一所述基于激光三角法3D测量仪的平整度检测方法，其特征在于，其包括如下步骤：

(1)激光装置，用来扫描待检产品，该激光装置与待检产品为垂直设置；

(2)采集装置，用来采集待检产品影像，该采集装置与待检产品、激光装置为三点设置；

(3)运动装置，用来控制激光装置、采集装置的运动状态；

(4)总控制系统，用来控制控制上述装置各个工作状态，该总控制系统内嵌入一三维分析处理软件；

(5)总控制系统启动各装置进入预备状态，将待检产品放置在治具上，根据待检产品尺寸，在总控制系统上设定运动轨迹，总控制系统对运动装置发送执行命令，运动装置接收到总控制系统发出的执行命令，根据运动轨迹沿待检产品方向做来回移动，激光装置、采集装置在运动装置传送下对待检产品三维进行扫描采集，激光装置、采集装置自装置内发射出覆盖待检产品的直线光线以及覆盖待检产品的斜线光线；激光装置、采集装置将扫描采集数据发送至分析处理软件，分析处理软件对采集的高度数据进行高速分析及合成处理，分析处理软件采用轮廓分析、高斯滤波及线形插补算法，生成待检产品的高精度表面三维模型图像，总控制系统屏幕上显示出当前产品表面三维模型图像，该表面三维模型图像以各颜色标注区分出产品元件表面相对高度信息，分析处理软件通过上述图像信息进行分析和测量各特征点的高度数值，然后分析软件可自动构建三维基准平面，最后计算各特征点到基准平面的平整度信息，同时分析处理软件也可以对表面三维模型图像进行常规二维数据分析和检测，包括常规的边缘提取、几何特征检测及模式识别。