一种尺寸公差检测装置和尺寸公差检测方法与流程

本发明涉及产品检测领域，具体涉及一种尺寸公差检测装置和尺寸公差检测方法。

背景技术：

现有的金属薄板形零件主要用于钣金，其尺寸和公差要求主要是平面尺寸要求。当然，工业中，还有其他一些场合，需要对零件的平面尺寸进行检测。现有技术中，钣金件下料时，主要通过游标卡尺、千分尺等检测零件尺寸和公差，劳动效率低下，检测精确度低，特别是面对大尺寸产品时检测精确度更低。而如果采用一些检测立体产品的尺寸检测方法如探针法等，检测效率同样不高，花费时间较长。

技术实现要素：

本发明的目的在于解决现有技术中的问题，提供一种尺寸公差检测装置和尺寸公差检测方法，提高劳动效率和检测精度，减少了检测时间，进一步地，还能够实现对大尺寸产品的精确检测。

为达成上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种尺寸公差检测装置，包括：平面光发生器、平面光接收器、透明基板、定位器和载有检测程序的计算机；所述的平面光发生器与平面光接收器相对设置，中间置有透明基板；所述的透明基板垂直于平面光发生器发出的光线；所述的透明基板设有至少两条相互垂直的外侧边；所述的定位器包括彼此固定连接的l形基板定位部和l形零件定位部；所述的l形基板定位部设有相互垂直的基板x轴定位内侧边和基板y轴定位内侧边，用于分别抵靠透明基板相互垂直的两条外侧边；所述的l形零件定位部设有相互垂直的零件x轴定位内侧边和零件y轴定位内侧边，用于供零件外缘面抵靠；所述的载有检测程序的计算机用于处理平面光接收器接收的影像并形成零件轮廓，还用于对零件轮廓进行测量并与人为设定的尺寸和公差进行比较，并输出比较结果。

进一步地，还包括底台、立杆和平面光发生器支撑架；所述的平面光接收器水平置于底台上，透明基板设于平面光接收器上方；所述的平面光发生器支撑架用于支撑平面光发生器使其水平向下；所述的立杆与底台固定连接，用于供平面光发生器支撑架带动平面光发生器上下滑动。

进一步地，还包括遮光罩及弹性密封圈；所述的遮光罩固定连接于平面光发生器下端；所述的弹性密封圈设于底台上并围绕平面光接收器；驱动平面光发生器沿立杆下降，所述的遮光罩与弹性密封圈抵接。

另一个实施例中，还包括支撑单元和驱动单元；所述的支撑单元与平面光发生器和平面光接收器固定连接；所述的平面光发生器发出的光线垂直于水平面；所述的驱动单元用于驱动支撑单元并带动其上的平面光发生器和平面光接收器相对透明基板平行移动。

进一步地，还包括提示报警器，所述的提示报警器受所述的载有检测程序的计算机控制，在检测结果不合格时发出提示或警报。

进一步地，还包括控制器，所述的控制器受所述的载有检测程序的计算机控制，在检测结果不合格时发出警报或控制驱动单元停止运转。

进一步地，在检测结果不合格时发出警报后，所述的控制器如在人为设定的时间内未收到所述计算机的其他指令，则控制驱动单元停止运转。

一种检测尺寸公差的方法，使用了上述装置，包括以下步骤：步骤1：将零件待测尺寸和公差数值输入计算机检测程序；步骤2：设置零件抵靠定位器l形零件定位部的方式，其中，定位器l形零件定位部的零件x轴定位内侧边所在直线和零件y轴定位内侧边所在直线相交点定义为平面坐标系原点；步骤3：根据零件待测尺寸，在检测程序中确定平面坐标系中各坐标区域所调用的检测工具程序；步骤4：将定位器l形基板定位部的基板x轴定位内侧边和基板y轴定位内侧边分别抵靠透明基板两条相互垂直的外侧边；步骤5：将零件置于透明基板上并按步骤2确定的抵靠方式抵靠于定位器l形零件定位部的零件x轴定位内侧边和零件y轴定位内侧边；步骤6：移除定位器；步骤7：控制平面光发生器发光；步骤8：平面光接收器接收影像后将影像传输给计算机检测程序；步骤9：计算机检测程序处理接收的影像，形成零件轮廓，并根据步骤2确定的平面坐标系原点所在位置计算和存储轮廓线上所有像素点在平面坐标系上的坐标；步骤10：计算机检测程序在步骤3确定的坐标区域内调用对应的检测工具程序进行检测，形成实测尺寸；步骤11：计算机检测程序将实测尺寸与步骤1中输入的待测尺寸和公差数值进行比较，并输出比较结果。

进一步地，所述的检测工具程序包括距离检测工具程序；所述的距离检测工具程序包括以下步骤：步骤3.11：提供界面，供使用者设定第一坐标区域和第二坐标区域、检测方向和检测数量；所述的检测方向可以从平行于x轴方向或平行于y轴方向或用任意两个像素坐标之间的连线中选择一种；步骤3.12：选择第一坐标区域内的轮廓线上任意一点为第一像素点；步骤3.13：过第一像素点作平行于检测方向的直线并与第二坐标区域内的轮廓线交于第二像素点；步骤3.14：计算第一像素点坐标与第二像素点坐标之间的像素距离并转换为长度单位距离，即为实测距离并存储；步骤3.15：重复步骤3.12至步骤3.14直至实测距离的个数达到设定的检测数量。

进一步地，所述的检测工具程序包括弧段半径检测工具程序；所述的弧段半径检测工具程序包括以下步骤：步骤3.21：提供界面，供使用者设定第三坐标区域和检测数量；步骤3.22：选择第三坐标区域内的轮廓线上任意三点；步骤3.23：求取与上述三点坐标等距的像素坐标为第三像素点；步骤3.24：选择第三坐标区域内的轮廓线上的任意一点为第四像素点；步骤3.25：计算第三像素点坐标与第四像素点坐标之间的像素距离并转换为长度单位距离，即为实测弧段半径并存储；步骤3.26：重复步骤3.22至步骤3.25直至实测弧段半径的个数达到设定的检测数量。

进一步地，所述的检测工具程序包括孔径检测工具程序；所述的孔径检测工具程序包括以下步骤：步骤3.31：提供界面，供使用者设定第四坐标区域和检测数量；步骤3.32：选择第四坐标区域内的轮廓线上任意三点；步骤3.33：求取与上述三点坐标等距的像素坐标为第五像素点；步骤3.34：选择第四坐标区域内的轮廓线上的任意一点为第六像素点；步骤3.35：过第五像素点和第六像素点作直线并交第四坐标区域内的轮廓线于另一像素点，该交点为第七像素点；步骤3.36：求算第六像素点坐标与第七像素点坐标之间的像素距离并转换为长度单位距离，即为实测孔径并存储；步骤3.37：重复步骤3.32至步骤3.36直至实测孔径的个数达到设定的检测数量。

进一步地，所述的检测工具程序包括孔距检测工具程序；所述的孔距检测工具程序包括以下步骤：步骤3.41：提供界面，供使用者设定第五坐标区域和第六坐标区域和测量数量；步骤3.42：选择第五坐标区域内的轮廓线上任意三点；步骤3.43：求取与上述三点坐标等距的像素坐标为第八像素点；步骤3.44：选择第六坐标区域内的轮廓线上任意三点；步骤3.45：求取与上述三点坐标等距的像素坐标为第九像素点；步骤3.46：求算第八像素点坐标与第九像素点坐标之间的像素距离并转换为长度单位距离，即为实测孔距并存储；步骤3.47：重复步骤3.42至步骤3.46直至实测孔距的个数达到设定的检测数量。

进一步地，计算机检测程序将实测尺寸与步骤1中输入的待测尺寸和公差数值进行比较的方式如下：将实测尺寸与相应的待测尺寸和公差数值进行比较，如实测尺寸全部符合待测尺寸和公差数值，则该待测尺寸比较结果为“合格”；如所有待测尺寸比较结果均为“合格”则待测零件为“合格”；只要有任一实测尺寸不符合待测尺寸和公差数值，则该待测零件为“不合格”。

进一步地，还包括步骤12：在计算机检测程序测得待测零件为“不合格”后，所述的尺寸公差检测装置发出提示报警或控制生产线停止运转。

本发明所述的技术方案相对于现有技术，取得的有益效果是：

1、采用平面光发生器，平面光发生器会产生垂直于发光平面的光束，因此相对于点光源，能够获得更为精确的投影。如果使用激光作为平面光发生器的光源，能够产生极为精确的投影。

2、定位器用于以透明基板为基准确定坐标原点及规范零件在透明基板上的摆放位置，使对零件投影的处理更加便利和快捷，避免了更为复杂的模型和计算的引入。

3、设置立杆和平面光发生器支撑架，便于滑移平面光发生器，确保更高的投影精确度。

4、采用遮光罩，避免了外界光线对投影精度的影响。

5、通过驱动单元驱动平面光发生器和平面光接收器相对透明基板平行移动，可以扫描和检测大尺寸零件。

6、检测时，通过设置零件抵靠l形零件定位部的方式，可以在确定的平面坐标系下，区分各坐标区域以调用检测工具程序。

7、通过在各坐标区域调用检测工具程序，以实现对待测尺寸的精确测量，这样可以非常快速、简单地处理像素投影图，从而实现更为快捷的检测。

8、距离检测工具通过在设定好的坐标区域执行检测，从而简化了距离检测的方法，提高了检测效率。

9、弧段半径检测工具程序、孔径检测工具程序和孔距检测工具程序通过三点定心法有效地确定圆心。

10、通过设置提示报警器，能够在检测结果不合格时发出提示或报警。以便于及时控制零件尺寸公差，管理零件质量。

11、通过设置控制器，实现在检测结果不合格时发出警报或控制驱动单元停止运转，当支撑单元为生产线的一部分的情况下，能够实现对产品的全检，并在检测结果不合格时及时停止生产线运转，避免出现废品。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为尺寸公差检测装置实施例一的示意图；

图2为尺寸公差检测装置实施例一的另一状态示意图；

图3为定位器俯视图；

图4为定位器主视图；

图5为图1的a向局部视图；

图6为零件坐标区域划分示意图；

图7为平面光接收器接收到的影像示意图；

图8为距离检测工具程序检测方法示意图；

图9为弧段半径检测工具程序和孔径检测工具程序检测方法示意图；

图10为孔距检测工具程序检测方法示意图；

图11为尺寸公差检测装置实施例二的俯视示意图

图12为尺寸公差检测装置实施例二的主视示意图

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白，以下结合附图和实施例，对本发明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用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1至图5所示，尺寸公差检测装置实施例一中，包括平面光发生器1、平面光发生器支撑架2、连接紧固件3、立杆4、底台5、透明基板6、平面光接收器7、定位器8、遮光罩10、弹性密封圈11、载有检测程序的计算机和提示报警器。其中，平面光接收器7水平置于底台5上，透明基板6放置于平面光接收器7上方；平面光发生器支撑架2支撑平面光发生器1，并使其水平向下与平面光接收器相对；立杆5与底台5固定连接，用于供平面光发生器支撑架2带动平面光发生器1上下滑动。连接紧固件3用于紧固立杆5与平面光发生器支撑架2。透明基板6与平面光接收器7平行，并垂直于平面光发生器1发出的光线。

平面光发生器1会产生垂直于发光平面的光束，可以以激光发生器发出的激光作为光源，通过平面光转换模块产生垂直于发光平面的光束。采用平面光发生器，能够获得更为精确的投影。

透明基板6设有两条相互垂直的外侧边，定位器8包括彼此固定连接的l形基板定位部81和l形零件定位部82；l形基板定位部81设有相互垂直的基板x轴定位内侧边811和基板y轴定位内侧边812，用于分别抵靠透明基板相互垂直的两条外侧边。l形零件定位部82设有相互垂直的零件x轴定位内侧边821和零件y轴定位内侧边822，用于供零件9外缘面抵靠。零件9置于透明基板6上。定位器8用于以透明基板6为基准确定坐标原点，并规范零件9在透明基板6上的摆放位置，使对零件投影的处理更加便利和快捷，避免了更为复杂的模型和计算的引入。

遮光罩10固定连接于平面光发生器1下端；弹性密封圈11设于底台5上并围绕平面光接收器7四周。零件9放置到位后，取走定位器8，旋松连接紧固件3，使平面光发生器支撑架2及平面光发生器沿立杆4下降，直至遮光罩10与弹性密封圈11抵接，达到密封效果。采用遮光罩10，避免了外界光线对投影精度的影响。

载有检测程序的计算机用于处理平面光接收器接收的影像并形成零件轮廓，还用于对零件轮廓进行测量并与人为设定的尺寸和公差进行比较，并输出比较结果。

提示报警器受所述的载有检测程序的计算机控制，在检测结果不合格时发出提示或警报。通过设置提示报警器，能够在检测结果不合格时发出提示或报警。以便于及时控制零件尺寸公差，管理零件质量。

采用实施例一中的尺寸公差检测装置检测尺寸公差的方法的实施例一如图6至图10所示。包括以下步骤：

步骤1：将零件待测尺寸和公差数值输入计算机检测程序。本实施例中，即为距离l的尺寸和公差数值、弧半径r的尺寸公差数值、孔径d的尺寸公差数值和孔距v的尺寸公差数值。

步骤2：设置零件抵靠定位器l形零件定位部的方式，其中定位器l形零件定位部的零件x轴定位内侧边所在直线和零件y轴定位内侧边所在直线相交点定义为平面坐标系原点；

步骤3：根据零件待测尺寸，在检测程序中确定平面坐标系中各坐标区域所调用的检测工具程序。本实施例中，坐标区域的划分及调用的检测工具程序见图6。设定对第一坐标区域21和第二坐标区域22调用距离检测工具程序，并设定检测方向为平行于x轴，检测数量为2；设定对第三坐标区域23调用弧段半径检测工具程序，检测数量为1；设定对第四坐标区域24调用孔径检测工具程序，检测数量为1；设定对第五坐标区域(与第四坐标区域24重叠)和第六坐标区域25调用孔距检测工具程序，检测数量为1。设定方法可以用数值输入，也可以人为通过拉框划分；

步骤4：将定位器l形基板定位部的基板x轴定位内侧边和基板y轴定位内侧边分别抵靠透明基板两条相互垂直的外侧边；

步骤5：将零件置于透明基板上并按步骤2确定的抵靠方式抵靠于定位器l形零件定位部的零件x轴定位内侧边和零件y轴定位内侧边；

步骤6：移除定位器；

步骤7：控制平面光发生器发光；

步骤8：平面光接收器接收影像如图7后，将影像传输给计算机检测程序；

步骤9：计算机检测程序处理接收的影像，形成零件轮廓，并根据步骤2确定的平面坐标系原点所在位置计算和存储轮廓线上所有像素点在平面坐标系上的坐标。其中，确定零件轮廓的方法可以为黑白交界处的黑色像素点。

步骤10：计算机检测程序在步骤3确定的坐标区域内调用对应的检测工具程序进行检测，形成实测尺寸；在本实施例中，包括以下几个子步骤：

(1)对第一坐标区域21和第二坐标区域22调用距离检测工具程序(见图6和图8)：

步骤3.12：选择第一坐标区域21内的轮廓线上任意一点p1为第一像素点；

步骤3.13：过第一像素点p1平行于x轴与第二坐标区域22内的轮廓线交于第二像素点p11；

步骤3.14：计算第一像素点p1坐标与第二像素点p11坐标之间的像素距离并转换为长度单位距离l1，即为实测距离并存储；

步骤3.15：重复步骤3.12至步骤3.14：

步骤3.12：选择第一坐标区域21内的轮廓线上另一个任意点p2为第一像素点；

步骤3.13：过第一像素点p2平行于x轴与第二坐标区域22内的轮廓线交于第二像素点p22；

步骤3.14：计算第一像素点p2坐标与第二像素点p22坐标之间的像素距离并转换为长度单位距离l2，即为实测距离并存储；

步骤3.15：检测数量达到2，子程序结束。

(2)对第三坐标区域23调用弧段半径检测工具程序(见图6和图9)：

步骤3.22：选择第三坐标区域23内的轮廓线上任意三点t1、t2和t3；

步骤3.23：求取与上述三点坐标等距的像素坐标为第三像素点t0；

步骤3.24：选择第三坐标区域23内的轮廓线上任意一点t4为第四像素点；

步骤3.25：计算第三像素点t0坐标与第四像素点t4坐标之间的像素距离并转换为长度单位距离r1，即为实测弧段半径并存储；

步骤3.26：检测数量达到1，子程序结束。

(3)对第四坐标区域24调用孔径检测工具程序(见图6和图9)：

步骤3.32：选择第四坐标区域24内的轮廓线上任意三点s1、s2和s3；

步骤3.33：求取与上述三点坐标等距的像素坐标为第五像素点s0；

步骤3.34：选择第四坐标区域24内的轮廓线上任意一点s4为第六像素点；

步骤3.35：过第五像素点s0和第六像素点s4作直线交第四坐标区域24内的轮廓线于另一像素点s5，该交点s5为第七像素点；

步骤3.36：求算第六像素点s4坐标与第七像素点s5坐标之间的像素距离并转换为长度单位距离，即为实测孔径并存储；

步骤3.37：检测数量达到1，子程序结束。

(4)对第五坐标区域(与第四坐标区域24重合)与第六坐标区域25调用孔距检测工具程序(见图6和图10)：

步骤3.42：选择第五坐标区域(与第四坐标区域24重合)内的轮廓线上任意三点；

步骤3.43：求取与上述三点坐标等距的像素坐标为第八像素点s0；

步骤3.44：选择第六坐标区域25内的轮廓线上任意三点；

步骤3.45：求取与上述三点坐标等距的像素坐标为第九像素点u0；

步骤3.46：求算第八像素点s0坐标与第九像素点u0坐标之间的像素距离并转换为长度单位距离v1，即为实测孔距并存储；

步骤3.47：检测数量达到1，子程序结束。

步骤11：计算机检测程序将实测尺寸与步骤1中输入的待测尺寸和公差数值进行比较，如实测尺寸全部符合待测尺寸和公差数值，则该待测尺寸比较结果为“合格”；如所有待测尺雨比较结果均为“合格”，则待测零件为“合格”；只要有任一实测尺寸不符合待测尺寸和公差数值，则该待测零件为“不合格”。

步骤12：在计算机检测程序测得待测零件为“不合格”后，所述的尺寸公差检测装置发出提示报警或控制生产线停止运转。

从上面看到，检测时，通过设置零件抵靠l形零件定位部的方式，可以在确定的平面坐标系下，区分各坐标区域以调用检测工具程序。通过在各坐标区域调用检测工具程序，以实现对待测尺寸的精确测量，这样可以非常快速、简单地处理像素投影图，从而实现更为快捷的检测。距离检测工具通过在设定好的坐标区域执行检测，从而简化了距离检测的方法，提高了检测效率。弧段半径检测工具程序、孔径检测工具程序和孔距检测工具程序通过三点定心法有效地确定圆心。

本发明中，尺寸公差检测装置的实施例二如图11和图12所示。实施例二中，尺寸公差检测装置包括平面光发生器1、平面光接收器7、透明基板6、定位器8、支撑单元12、驱动单元13、载有检测程序的计算机和控制器。

其中，支撑单元12与平面光发生器1和平面光接收器7固定连接，平面光发生器1发出的光线垂直于水平面；而驱动单元13在本实施例中采用丝杠驱动，用于驱动支撑单元12并带动其上的平面光发生器1和平面光接收器2相对透明基板6平行移动。而所述的控制器受所述的载有检测程序的计算机控制，在检测结果不合格时发出警报，发出警报后如在人为设定的时间内未收到所述计算机的其他指令，则控制驱动单元停止运转。本实施例的其他方面与实施例一中的尺寸公差检测装置相同。本实施例中，通过驱动单元13驱动平面光发生器1和平面光接收器7相对透明基板6平行移动，可以扫描和检测大尺寸零件9。通过设置控制器，实现在检测结果不合格时发出警报或控制驱动单元停止运转，当支撑单元为生产线的一部分的情况下，能够实现对产品的全检，并在检测结果不合格时及时停止生产线运转，避免出现废品。

上述说明描述了本发明的优选实施例，但应当理解本发明并非局限于上述实施例，且不应看作对其他实施例的排除。通过本发明的启示，本领域技术人员结合公知或现有技术、知识所进行的改动也应视为在本发明的保护范围内。