一种精确测量薄板产品特征尺寸的装置的制作方法

本实用新型涉及一种精确测量薄板产品特征尺寸的装置。

背景技术：

钢制薄平板零件等平板类产品因为厚度很薄，本身在冲压生产的过程中就带有一定的形变，在对该类产品进行特征尺寸测量时，产品不应该处于自由态，需要使用几个压力面或者压力点将产品按压在一个基准平面上，因此产品配套的载具将是一个设计重点。

现有的测量方案一般是将被测产品放置在仿形平面上，仅仅限制住X，Y轴方向的移动，而并没有在Z轴方向对产品按压，因此产品本身的翘曲，变形等不一致会导致不同产品之间的测量结果差异很大，一致性差也就导致产品的良率低下，生产废料增多，人工、物料和时间成本均有所升高。现有的薄板类产品，有些采用人工使用卡尺等手段进行测量，人工测量会导入无法避免的人工误差，测量的效率低下，人工成本增加，并且有很多异形尺寸无法使用工具导致无法测量。因此产生了光学的测量手段。现有的光学测量一般是采用一个相机，并且在相机的下方加入一个同轴光来照亮产品。这种测量的缺点也同样明显：产品尺寸较大或者被测项分布较远时，相机的视野变大导致成本指数增加；同轴光无法清晰的照亮侧面的被测项以及异形的被测项。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是提供一种结构简单、使用方便和测试效果好的精确测量薄板产品特征尺寸的装置。

本实用新型所采用的技术方案是：本实用新型包括载具模块和光学测试模块，所述载具模块包括载具底板、与所述载具底板的底部相配合的上顶模块和与所述载具底板的上部相配合的基准面板，所述载具底板的上表面上设置有若干与产品的外型相适配的弹性压头，产品放置在所述弹性压头的上部，所述基准面板的下部设置为与产品的上表面相适配的基准面，所述载具底板的一组对角位置上均设置有定位销钉，所述基准面板设置有与所述定位销钉相适配的导套，所述光学测试模块包括设置在所述载具模块的左、右和下方三个方向上的光源以及上方的相机，所述载具模块上设置有与所述光源和所述相机相配合的通光孔位。

在上述方案中，定位销钉和导套的配合用于对位，上顶模块用于自下而上对载具底板进行上顶，使得放置在载具底板中的产品被压紧在基准面板与载具底板之间，本专利将产品平整的压在基准面上，克服了产品本身的翘曲和变形，所以增加了产品的测量一致性，也就减少了整个生产过程的成本；载具底板使用了多个弹性压头，根据产品的形状特征非均匀的分布，目的是使产品尽可能的在基准面上被压平。本专利通过多方位对产品进行了固定，使测量的结果一致性更强，良率更高。另外本专利的测量方案，采用了相机从产品的上方拍照，另外三个方向上分别都通过光源照射打光的光学测量方案，区别于现有的物理手段测量以及单相机同轴光测量，测量效果更佳。另外，本专利在下方和侧面打光使侧面的和异形的被测量项也可以准确测量。

进一步地，两个所述定位销钉一个为圆柱销一个为菱形销。

在上述方案中，两个定位销钉设计成一个圆柱销和一个菱形销相互配合，是为了防止定位销钉本身孔位的位置误差或安装误差导致的卡涩现象。

进一步地，所述载具底板的上部还设置有若干与产品的外型相适配的限位销钉，所述基准面板为所述限位销钉设置让位。

在上述方案中，限位销钉限制了产品在X轴和Y轴的位移，保证产品在测量中的稳定。

进一步地，位于所述载具模块下方的光源为平行光源，位于所述载具模块的左右两侧的光源为条形光源。位于所述载具模块的右侧的光源为一条条形光源，位于所述载具模块的左侧的光源为两条互成角度设置的条形光源。所述相机的数量为两个，两个所述相机分别配合设置有调节移动座。

在上述方案中，底部的平行光向上照射，可以照亮产品的边缘上面的基准孔。相机从上方拍摄产品时，根据明暗的不同很容易拾取出产品的外形尺寸。而侧面的光源可以用于点亮侧面的特征以及一些转角的特征，方便相机识别和测量这个异形尺寸。上方的两个相机分别分布在产品的前部和后部，每个相机负责产品一部分的特征尺寸的测量。使用两个相机可以有效的控制每个相机的视野大小，进而控制成本。每个相机固定单独的背板上，而每个背板固定在单独的可调机构上。调节移动座可以调整相机的高度以及前后和左右两个角度的偏摆，调整的目的是使得每个相机拍摄产品时，产品正好处于相机的焦点，拍摄出最清晰的照片。

进一步地，所述上顶模块包括上顶推块和固定设置在所述上顶推块顶部的平推块，所述上顶模块在产品的特征尺寸待测位置下方设置有与位于下方的所述光源相配合的通光槽。

附图说明

图1是本实用新型中的载具模块的结构示意图；

图2是本实用新型中的光学测试模块的结构示意图；

图3是本实用新型中的光学测试模块的另一个角度的结构示意图。

具体实施方式

如图1至图3所示，本实用新型的具体实施方式是：本实用新型包括载具模块和光学测试模块，所述载具模块包括载具底板1、与所述载具底板1的底部相配合的上顶模块2和与所述载具底板1的上部相配合的基准面板3，所述载具底板1的上表面上设置有若干与产品的外型相适配的弹性压头4，产品放置在所述弹性压头4的上部，所述基准面板3的下部设置为与产品的上表面相适配的基准面5，所述载具底板1的一组对角位置上均设置有定位销钉6，所述基准面板3设置有与所述定位销钉6相适配的导套，所述光学测试模块包括设置在所述载具模块的左、右和下方三个方向上的光源以及上方的相机7，所述载具模块上设置有与所述光源和所述相机7相配合的通光孔位。在此方案中，定位销钉6和导套的配合用于对位，上顶模块用于自下而上对载具底板1进行上顶，使得放置在载具底板1中的产品被压紧在基准面板3与载具底板1之间，本专利将产品平整的压在基准面5上，克服了产品本身的翘曲和变形，所以增加了产品的测量一致性，也就减少了整个生产过程的成本；载具底板1使用了多个弹性压头4，根据产品的形状特征非均匀的分布，目的是使产品尽可能的在基准面5上被压平。本专利通过多方位对产品进行了固定，使测量的结果一致性更强，良率更高。另外本专利的测量方案，采用了相机7从产品的上方拍照，另外三个方向上分别都通过光源照射打光的光学测量方案，区别于现有的物理手段测量以及单相机同轴光测量，测量效果更佳。另外，本专利在下方和侧面打光使侧面的和异形的被测量项也可以准确测量。其中基准面5为被测量的产品提供了一个被按压的基准，需要注意的是，基准面5的设计需要参考产品本身的形状，不一定是一个平面，而可能是多个不同高度的平面组合而成，每一个平面的平面度和平行度需要控制在0.02mm以内。另外根据产品被测量的尺寸的位置，基准面5上需要留好孔位和避位，使上方的相机7可以清晰拍摄到尺寸特征。基准面5如果设计为一个大的平面，产品在被按压到上面之后，可能由于憋气等原因，产品粘在基准面5上不会掉落，这个问题可以通过在基准面5上设计一些气道，排出憋住的空气来解决。载具底板1根据产品的尺寸来设计，上面通过几个台阶来控制弹性压头压缩的行程。最后介绍一下弹性压头4，也是本载具模块的重点，载具模块上具有15个弹性压头4，分布在产品的各个边缘和台阶位置，其目的是为了使产品可以完美的贴合在基准面5上。每个弹性压头4由钢制的压块、提供弹性的弹簧和背面限制弹簧的背板组成。在本实例中，采用了5mm长度，弹簧系数5N/mm的较小弹簧。15个弹簧在预设的压缩量下提供10N ± 2N的压力。根据产品的材料，重量，形状等特性的不同，弹簧和压头的设计需要进行针对性的修正。另外需要注意的是，这种弹性压头4的设计，需要在出货前进行一定次数(建议超过10000次)的老化,老化后结构中细微毛刺等缺陷可以被磨掉，使运动更顺畅。

进一步地，两个所述定位销钉6一个为圆柱销一个为菱形销。在此方案中，两个定位销钉6设计成一个圆柱销和一个菱形销相互配合，是为了防止定位销钉6本身孔位的位置误差或安装误差导致的卡涩现象。

进一步地，所述载具底板1的上部还设置有若干与产品的外型相适配的限位销钉9，所述基准面板3为所述限位销钉9设置让位。在此方案中，限位销钉9限制了产品在X轴和Y轴的位移，保证产品在测量中的稳定。限位销钉9具有8个，分两组，8个限位销钉9限制了产品在X轴和Y轴的位移，保证产品在测量中的稳定。

进一步地，位于所述载具模块下方的光源为平行光源80，位于所述载具模块的左右两侧的光源为条形光源81。位于所述载具模块的右侧的光源为一条条形光源81，位于所述载具模块的左侧的光源为两条互成角度设置的条形光源81。所述相机7的数量为两个，两个所述相机7分别配合设置有调节移动座10。在此方案中，底部的平行光向上照射，可以照亮产品的边缘上面的基准孔。相机7从上方拍摄产品时，根据明暗的不同很容易拾取出产品的外形尺寸。而侧面的光源可以用于点亮侧面的特征以及一些转角的特征，方便相机7识别和测量这个异形尺寸。上方的两个相机7分别分布在产品的前部和后部，每个相机7负责产品一部分的特征尺寸的测量。使用两个相机7可以有效的控制每个相机7的视野大小，进而控制成本。每个相机7固定单独的背板上，而每个背板固定在单独的可调机构上。调节移动座10可以调整相机7的高度以及前后和左右两个角度的偏摆，调整的目的是使得每个相机拍摄产品时，产品正好处于相机的焦点，拍摄出最清晰的照片。两个相机7之间的相互位置，则需要进行位置的标定,方法如下：首先制作一个玻璃材质的标准标定块，标定块上需要在制定位置喷涂或蚀刻几个圆形；再将标定块放置在两个镜头下，拍摄并计算两个圆形之间的距离；这个距离与实际的圆形之间的物理距离相比较之后，对相机7拍摄记过进行补偿。标定后两个相机的相对位置不可再移动，如果有所移动，需要重新对焦并标定。

进一步地，所述上顶模块2包括上顶推块11和固定设置在所述上顶推块11顶部的平推块12，所述上顶模块2在产品的特征尺寸待测位置下方设置有与位于下方的所述光源相配合的通光槽。

本实用新型的使用过程如下：

A、调试光学测试模块中光源与相机7的位置，使相机7具有最佳拍摄效果；

B、将产品放置在载具底板1的弹性压头4的上部；

C、上顶模块2动作将载具底板1上顶，载具底板1与基准面板3通过定位销钉6与导套的配合而定位对准；

D、产品的上表面与基准面板3的基准面5紧贴，防止产品形变；

E、启动光学测试模块的光源和相机7的开关，相机7拍摄产品的上表面的的特征尺寸待测位置，完成测量。

本实用新型可用于薄板特征尺寸测量装置的技术领域。