一种基于激光三维轮廓测量仪的智能检测系统的制作方法

本实用新型涉及激光测量技术领域，尤其涉及一种基于激光三维轮廓测量仪的智能检测系统。

背景技术：

随着智能制造的发展，生产过程中对于零部件品质的要求越来越高，零部件的段差、平整度、厚度、尺寸、部件缺失的智能检测被越来越广泛的应用。检测方法包括：人工检测、点激光检测、2D视觉检测以及激光三维轮廓检测，上述检测方法均对应有用于零部件品质检测的智能检测系统，其中，基于激光三维轮廓测量仪的激光三维轮廓智能检测系统因激光自身的优点以及系统重复性高等优点，已成为零部件品质检测的主流检测系统。

基于激光三维轮廓测量仪的智能检测系统一般把激光三维轮廓测量仪安装在运动平台上，通过机构的运动可以输出3D点云，通过3D图像处理能输出各种数据及结果。其检测具有更丰富的数据采集，传感器中的所有组件都被牢固地安装在单个光机械组件上，以确保重复性；焦距相对于发射器和成像器平面锁定在位，并且包括温度补偿功能，以便纠正由于金属蠕变而引起的移动。另一方面，其对较小的照明变化或环境光不敏感，集成的光学照明和校准功能提高了重复性。

目前，众多激光三维轮廓测量仪厂商都只针对待测零部件智能检测的某种或者某几种功能进行开发，产品功能单一，并且不同厂商生产的激光三维轮廓测量仪的型号尺寸和检测功能都各不相同，通用性差。另一方面，现有市面上基于激光三维轮廓测量仪的智能检测系统结构复杂，安装不方便，同时，测量精度差，成本高。

因此，现有技术存在缺陷，需要改进。

技术实现要素：

本实用新型的目的是克服现有技术的不足，提供一种基于激光三维轮廓测量仪的智能检测系统。

本实用新型的技术方案如下：一种基于激光三维轮廓测量仪的智能检测系统，包括：运动控制平台、设置在运动控制平台上的三维轮廓测量组件以及工业计算机，工业计算机分别与运动控制平台和三维轮廓测量组件电性连接；运动控制平台包括：运动模块、运动控制模块以及装夹模块，运动模块、装夹模块以及三维轮廓测量组件均设置在运动控制模块上方，运动模块上方还分别设有装夹模块和三维轮廓测量组件；三维轮廓测量组件包括激光三维轮廓测量仪及其控制器，控制器分别与激光三维轮廓测量仪和工业计算机电性连接，控制器设置在运动控制平台内，激光三维轮廓测量仪设置在运动模块上方；运动控制模块控制运动模块分别带动激光三维轮廓测量仪和装夹模块移动，激光三维轮廓测量仪用于对装夹模块上的待测物料进行测量，并将测量结果反馈给工业计算机计算分析，实现待测物料的智能检测。

进一步地，运动模块包括：X轴移动单元、Y轴移动单元和Z轴移动单元；Y轴移动单元包括：水平设置的Y轴滑轨、Y轴滑台和设置在运动控制模块内的Y轴驱动组件，Y轴滑轨设置在运动控制模块的上方，Y轴滑轨的两端分别向运动控制模块的前后方向延伸，Y轴滑台设置在Y轴滑轨的上方，Y轴滑台的上方设有装夹模块，Y轴驱动组件带动Y轴滑台沿 Y轴滑轨前后滑动，X轴移动单元包括：一根水平设置的X轴横杆、两根竖直设置的X轴竖杆、X轴滑台以及X轴驱动组件，两根X轴竖杆分别设置在运动控制模块的左右两侧，X轴横杆的两端分别连接在X轴竖杆的顶端，X轴横杆沿长度方向设有X轴滑轨，X轴滑台设置在X轴滑轨上，X 轴驱动组件设置在X轴横杆上，并带动X轴滑台沿X轴滑轨延伸方向左右滑动；Z轴移动单元包括：一根竖直设置的Z轴竖杆、Z轴滑台、Z轴驱动组件以及连接件，Z轴竖杆设置在X轴滑台上，并随X轴滑块沿X轴滑轨延伸方向左右滑动，Z轴竖杆沿长度方向设有Z轴滑轨，Z轴滑台设置在Z 轴滑轨上，连接件设置在Z轴滑台上，激光三维轮廓测量仪设置在连接件上，Z轴驱动组件设置在Z轴竖杆上，并带动Z轴滑台沿Z轴滑轨延伸方向上下滑动，进而带动设置在Z轴滑台上的激光三维轮廓测量仪升降。

进一步地，运动控制模块内设有若干控制电路以及若干驱动器，每一控制电路对应设有一个驱动器，并且驱动器还与工业计算机电性连接；驱动器包括驱动组件驱动器和控制驱动器，驱动组件驱动器包括：X轴驱动组件驱动器、Y轴驱动组件驱动器以及Z轴驱动组件驱动器，X轴驱动组件驱动器分别与X轴驱动组件和工业计算机电性连接，Y轴驱动组件驱动器分别与Y轴驱动组件和工业计算机电性连接，Z轴驱动组件驱动器分别与Z轴驱动组件和工业计算机电性连接；控制驱动器分别与控制器和工业计算机电性连接。

进一步地，装夹模块包括装夹底板，装夹底板设置在Y轴滑台上，并随Y轴滑台沿Y轴滑轨前后移动，装夹底板设有若干物料夹持工位，每一物料夹持工位对应设有一物料夹具，用于夹紧待测物料。

进一步地，X轴驱动组件、Y轴驱动组件和Z轴驱动组件部分或全部包含驱动电机和同步带。

采用上述方案，本实用新型具有以下有益优点：

1、本实用新型中，工业计算机嵌入多功能检测软件，通过软件选择段差、平整度、厚度、尺寸以及部件缺失检测中的一种进行检测，实现智能化检测；更换待测物料后，只需在软件中更换与之对应的测量模板以及装夹模块即可进行批量检测，使用方便，效率高，通用性强；

2、本实用新型通过调整激光三维轮廓测量仪和装夹底板的位置，使得激光三维轮廓测量仪能够检测不超过物料夹持工位容置空间和仪器自身量程的所有产品，物料批量检测可能性高，成本更加低廉，有效降低了生产成本；

3、本实用新型的智能检测系统由运动控制平台、设置在运动控制平台的三维轮廓测量组件和工业计算机组成，系统结构简单清晰，易于安装，在保证测量精度的同时，还保证了系统的稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的建模流程图；

图3为本实用新型的检测流程图。

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例，对本实用新型进行详细说明。

参照图1所示，本实用新型提供一种基于激光三维轮廓测量仪的智能检测系统。本实用新型包括：运动控制平台1、设置在运动控制平台1上的三维轮廓测量组件以及工业计算机，工业计算机分别与运动控制平台1和三维轮廓测量组件电性连接；运动控制平台1包括：运动模块11、运动控制模块12以及装夹模块13，运动模块11、装夹模块13以及三维轮廓测量组件均设置在运动控制模块12上方，运动模块11上方还分别设有装夹模块13和三维轮廓测量组件；三维轮廓测量组件包括激光三维轮廓测量仪2 及其控制器，控制器分别与激光三维轮廓测量仪2和工业计算机电性连接，控制器设置在运动控制平台1内，激光三维轮廓测量仪2设置在运动模块 11上方；运动控制模块12控制运动模块11分别带动激光三维轮廓测量仪 2和装夹模块13移动，激光三维轮廓测量仪2用于对装夹模块13上的待测物料进行测量，并将测量结果反馈给工业计算机计算分析，实现待测物料的智能检测。作为一种实施例，工业计算机内嵌入有多功能检测软件，包含段差、平整度、厚度、尺寸以及部件缺失检测，用于控制激光三维轮廓测量仪2采集待测物料的数据以及输出检测结果。

在本实施例中，运动模块11包括：X轴移动单元、Y轴移动单元和Z 轴移动单元；Y轴移动单元包括：水平设置的Y轴滑轨111、Y轴滑台112 和设置在运动控制模块12内的Y轴驱动组件，Y轴滑轨111设置在运动控制模块12的上方，Y轴滑轨111的两端分别向运动控制模块12的前后方向延伸，Y轴滑台112设置在Y轴滑轨111的上方，Y轴滑台112的上方设有装夹模块13，Y轴驱动组件带动Y轴滑台112沿Y轴滑轨111前后滑动，X轴移动单元包括：一根水平设置的X轴横杆、两根竖直设置的X轴竖杆、X轴滑台114以及X轴驱动组件，两根X轴竖杆分别设置在运动控制模块12的左右两侧，X轴横杆的两端分别连接在X轴竖杆的顶端，X轴横杆沿长度方向设有X轴滑轨113，X轴滑台114设置在X轴滑轨113上， X轴驱动组件设置在X轴横杆上，并带动X轴滑台114沿X轴滑轨113延伸方向左右滑动；Z轴移动单元包括：一根竖直设置的Z轴竖杆、Z轴滑台 116、Z轴驱动组件以及连接件117，Z轴竖杆设置在X轴滑台114上，并随X轴滑块沿X轴滑轨113延伸方向左右滑动，Z轴竖杆沿长度方向设有 Z轴滑轨115，Z轴滑台116设置在Z轴滑轨115上，连接件设置在Z轴滑台116上，激光三维轮廓测量仪2设置在连接件117上，Z轴驱动组件设置在Z轴竖杆上，并带动Z轴滑台116沿Z轴滑轨115延伸方向上下滑动，进而带动设置在Z轴滑台116上的激光三维轮廓测量仪2升降。

作为一种实施例，X轴驱动组件、Y轴驱动组件和Z轴驱动组件部分或全部包含驱动电机和同步带，用于带动X轴滑台114、Y轴滑台112和Z 轴滑台116移动。

在本实施例中，运动控制模块12内设有若干控制电路以及若干驱动器，每一控制电路对应设有一个驱动器，并且驱动器还与工业计算机电性连接；驱动器包括驱动组件驱动器和控制驱动器，驱动组件驱动器包括：X轴驱动组件驱动器、Y轴驱动组件驱动器以及Z轴驱动组件驱动器，X轴驱动组件驱动器分别与X轴驱动组件和工业计算机电性连接，Y轴驱动组件驱动器分别与Y轴驱动组件和工业计算机电性连接，Z轴驱动组件驱动器分别与Z轴驱动组件和工业计算机电性连接；控制驱动器分别与控制器和工业计算机电性连接。

作为一种实施例，运动控制模块12设有与驱动组件驱动器数量匹配的操作按钮，每一操作按钮均通过控制电路与驱动组件驱动器电性连接，用于控制驱动电机的开启或关闭，工业计算机在驱动电机开启时，可通过驱动组件驱动器控制驱动组件工作，使得装夹模块13或激光三维轮廓测量仪 2到达指定位置；运动控制模块12还设有急停按钮，用于急停整个运动模块11。

在本实施例中，装夹模块13包括装夹底板，装夹底板设置在Y轴滑台 112上，并随Y轴滑台112沿Y轴滑轨111前后移动，装夹底板设有若干物料夹持工位，每一物料夹持工位对应设有一物料夹具，用于夹紧待测物料。

参照图2和图3所示，本智能检测系统的动作过程如下所示：

1、建立测量模板，其包括如下步骤：

S101、系统上电后，设备初始化；将若干待测物料放置到物料夹持工位上，并用物料夹具夹紧物料；

S102、在检测软件中任选一项检测项目(段差、平整度、厚度、尺寸以及部件缺失检测)，设置检测通过阈值，并开启软件进行检测；

S103、开始标定，激光三维轮廓测量仪扫描待测物料，并从若干待测物料中选择唯一特征点；

S104、软件自动判断唯一特征点是否为可用特征点，直至选中可用特征点；

S105、标定成功，保存测量模板；

2、批量检测，其包括如下步骤：

S201、运动控制模块及工业计算机控制运动模块的运动，同时运动模块向工业计算机反馈当前位置；

S202、工业计算机判断运动模块是否到达目标位置，若运动模块未到达目标位置，则运动模块继续运动，直至运动模块到达目标位置；

S203、工业计算机控制运动模块移动，同时，激光三维轮廓测量仪采集数据；

S204、检测软件判断激光三维轮廓测量仪是否完成数据的采集，若没有完成数据采集，则重复步骤S203，直至数据采集完成；

S205、数据采集完毕后，工业计算机开始还原3D图像；

S206、根据软件预选的测量项目，工业计算机进行对应的计算，软件保存计算结果；

S207、检测软件判断是否完成批量检测，若未完成批量检测，则重复步骤S201-S206，直至批量检测完成；

S208、检测软件批量输出检测结果。

本实用新型工作原理：智能检测系统首次测量需要建立模块，系统上电后将进行初始化，将若干待测物料放置到物料夹持工位上，在工业计算机的检测软件中选择待测量的功能(段差、平整度、厚度、尺寸以及部件缺失检测)，设置待测物料数量以及检测通过阈值以便检测软件进行判断结果输出，然后开启软件进行标定，标定过程中会优先扫描待测物料，并从若干待测物料中选取唯一特征点，选取完成后检测软件自动判断，直至选中可用特征点，标定成功后，检测软件保存测量模板，以便批量检测或下次检测使用。

开始批量检测后，激光三维轮廓测量仪2和待测物料移动到指定位置，并向工业计算机反馈到位信息，检测软件收到该信息后发送测量指令，运动模块11运动的同时，激光三维轮廓测量仪2开始采集数据，待一个待测物料测量完毕后，工业计算机开始还原3D图像，并根据模板选择的功能(段差、平整度、厚度、尺寸以及部件缺失检测)输出检测结果。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益优点：

1、本实用新型中，工业计算机嵌入多功能检测软件，通过软件选择段差、平整度、厚度、尺寸以及部件缺失检测中的一种进行检测，实现智能化检测；更换待测物料后，只需在软件中更换与之对应的测量模板即可进行批量检测，使用方便，效率高，通用性强；

2、本实用新型通过调整三维轮廓检测组件和装夹底板的位置，使得激光三维轮廓测量仪和3D相机能够检测不超过物料夹持工位容置空间和仪器自身量程的所有产品，物料批量检测可能性高，成本更加低廉，有效降低了生产成本；

3、本实用新型的智能检测系统由运动控制平台、设置在运动控制平台的三维轮廓测量组件和工业计算机组成，系统结构简单清晰，易于安装，在保证测量精度的同时，还保证了系统的稳定性。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。