一种基于光学扫描镜的汽车车灯面罩尺寸测量装置的制作方法

本发明涉及一种非接触式汽车车灯面罩三维尺寸测量装置，特别涉及一种基于光学扫描镜的非接触式车灯面罩尺寸检测装置，本发明属于测量技术领域。

背景技术：

车灯是车辆照明用的工具，在车辆安全行驶过程中有重要作用。车灯面罩尺寸检测是车灯质量控制的一项主要内容，随着汽车更新速度加快，研发出新的车灯面罩尺寸检测方法以替代接触式测量成为检测领域研究热点。采用光学三维扫描测量装置可实现快速、精确检测，已经成为汽车零部件外型检测的发展趋势。

目前车灯面罩尺寸检测采用三坐标测量仪检测车灯面罩表面质量，以检验车灯装配精度。测量人员需选择车灯面罩边缘局部点及面罩上有限点进行测量，无法检验车灯面罩整体面型尺寸。进行接触式测量时，首先要校平基准母线，对于视场中无法直接测得的几何元素：如圆心、中点、交点、中心线及其相互距离、形状和位置关系等，需要进行一系列复杂的计算才能得到。为提高测量精度，车灯制造厂利用与车灯外形相匹配的检具测量车灯尺寸，每一种检具只能检验对应型号的车灯，开发检具研发周期长，成本高。相比于接触式测量技术和利用检具技术，非接触式三维扫描系统利用光学扫描镜来完成车灯面罩表面测量，经由计算机计算得到待测面罩尺寸的坐标值，具有扫描时间短，精确度高等特点。

本发明提出的非接触三维车灯面罩测量装置以激光测量技术为基础，具有非接触、自适应等特点，可以对车灯面罩进行高分辨率检测。通过传动系统实现扫描镜的摆扫运动，扫描镜的反射面位置不断发生变化，改变入射光的反射方向，实现对车灯面罩扫描。随着光电器件和激光技术日趋成熟，开发出非接触式车灯面罩尺寸测量系统成为可能。

本发明提出的测量装置使用自动扫描和识别方式，实现对车灯面罩的自动扫描检测。从多个视角扫描待测量车灯，完成扫描数据融合。整个扫描过程完全自动化，无须用户干预，为用户提供了一种使用方便、操作简单的检测手段。扫描车灯面罩按由左到右的顺序记录数据，可使车灯面罩轮廓分别以曲面、点云、网格等方式显示。

系统配置计算机辅助测量操作系统，可以精确计算车灯面罩的三维坐标值，保存测试结果及生成测试报告。测量过程中，在计算机上实时显示扫描点的坐标，并能完成直角坐标与极坐标间随时转换，将实际测量面罩数据与车灯面罩理论数据对比，得到检测结果。所有测量结果，计算结果以及车灯面罩轮廓图形均以文件形式保存在计算机中，可随时调用、编辑和打印。应用计算机辅助测量的三维坐标测量操作系统，实时完成图象处理和坐标计算，适用于各种车灯面罩尺寸的非接触测量。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种检测精度高、成本低、并适合各种类型车灯面罩尺寸检测装置，以解决接触测量法的测量点有限、环境要求严格和存在测量误差等问题。

为解决上述问题，本发明的技术方案提供了一种基于光学扫描镜的非接触式车灯面罩尺寸检测装置，其特征在于：包括以正六边形均匀分布的六根固定支柱，正六边形中心与测量台的中心重合，在每根支柱上安装有可垂直移动的横梁，每根横梁上安装一台激光器、一个微型扫描镜和两台ccd相机，微扫描镜的中心线落在测量台的中心位置，每根横梁上的数字微扫描镜与激光器相对支柱中心左右对称放置，横梁上的两台ccd相机左右分别以特定夹角置于微型扫描镜与激光器的外侧。

本发明与接触式测量技术相比，具有以下显著优势：采用基于光学微扫描镜的测量阵列，通过步进电机系统实现微扫描镜的摆扫动作，进而改变激光出射方向，实现对面罩区域扫描。具有体积小、精度高、并能实现对车灯面罩整体连续测量等特点。检测者将待测车灯面罩放置在仪器指定区域，只要求在扫描过程中车灯面罩和转台保持相对固定即可。本发明操作简便、精度高，可以满足各种汽车车灯面罩测量要求。

附图说明

图1为本发明提供的基于数字微扫描镜的非接触式车灯面罩扫描仪的结构俯视图。

图2为本发明所采用的ccd相机对车灯面罩的视场覆盖示意图。

图3为本发明采用的数字微扫描镜反射出的激光扫描线对车灯面罩的视场覆盖示图。

图4为本发明所采用的步进电机驱动的微扫描镜原理图。

图5为本发明提供的基于数字微扫描镜的非接触式车灯面罩扫描仪的电气连接图。图6为本发明提供的汽车车灯面罩尺寸测量装置结构简图。

具体实施方式

为使本发明实施更明显易懂，配合附图作详细说明如下：

如图1至图3所示，本发明提供的一种基于光学扫描镜的非接触式车灯面罩尺寸检测装置，主要包括六根固定支柱1、横梁2、六台线激光发生器3、六个光学扫描镜4、12台ccd相机5，一个测量台6。

六根固定支柱以正六边形均匀分布，正六边形中心与测量台中心重合，在每根支柱上安装有可移动的横梁2，横梁2上安装一台激光器3、一个微型扫描镜4和两台ccd相机5，光学扫描镜4的中心线落在被测车灯面罩的中间位置，每根横梁上的光学扫描镜与激光器相对支柱中心左右对称放置，ccd相机5左右分别以特定夹角置于微型扫描镜与激光器的外侧。

本发明中激光摆扫动作由光学扫描镜4来实现，光学扫描镜4偏转角范围是±25°，反射出的激光束的偏转角度范围为±50°。设被测车灯面罩的长度为l，由于光学扫描镜4反射出的激光束的最大张角为50°，为了保证光学扫描镜4能自上而下完整扫描车灯面罩，被测车灯面罩与支柱之间的距离x>l/2tan25°。

本发明中光学扫描镜4初始偏转角度相同，均与水平方向呈30°，来自六个不同方向的线激光发生器3产生六束线激光，经由扫描镜反射到被测车灯面罩表面形成激光光环，分别位于六根支柱上的ccd相机5从不同角度获取激光光环的影像。通过改变光学扫描镜4的镜面摆扫角度14，进而依次改变入射线激光的反射角度15。当光学扫描镜4摆角达到指定值，触发一次线激光发生器3，实现一个位置的激光扫描，在一次完整的激光扫描车灯面罩过程中，所有的ccd相机5曝光时间均大于扫描时间，扫描过程中ccd相机5固定不动。测量装置中ccd相机5对车灯面罩的视场覆盖13如图2所示，激光扫描线对车灯面罩的视场覆盖15如图3所示。利用图像处理程序提取激光光环的中心曲线，结合ccd相机5的标定模板，依据三角测量法，重建车灯面罩表面几何信息，计算得出测量点的三维坐标。

本发明中所采用的光学扫描4结构如图4所示。它主要由传动轴7、摆动构件8、反射镜9、步进电机10和基座11组成。步进电机10通过传动轴7将运动传递到摆动构件8，反射镜9固定在摆动构件8上，反射镜9随摆动构件8转动而转动。通过脉冲控制步进电机10转动，实现传动轴7转动角度，即改变摆动构件8的摆角大小，从而控制摆动构件8的偏转角度，即反射镜9的偏转角度。

结合图5，本发明所提供的车灯面罩测量装置由计算机12启动控制单元13并指导其完成各项控制工作，控制单元13控制步进电机10转动的角度，通过传动环节实现光学扫描镜4摆扫到指定角度时触发线激光发生器3，以实现一个位置的激光扫描。激光扫描线光信号经由ccd相机5传送至图像采集卡，图像采集卡将形成图像返回至计算机12。

本发明采用光学三角测量法，利用边缘检测技术提取激光中心线，结合ccd相机5的标定模板重构车灯面罩表面轮廓，通过计算获得车灯面罩测量点坐标。通过对车灯面罩激光测量，快速生成车灯面罩表面的坐标数据，克服了接触式测量方法存在的数据采集点有限、标定过程繁琐等缺点，本发明提供的测量装置操作简便、测量时间短、精度高，可满足各种类型车灯面罩尺寸检测要求。