一种三维空间追踪标靶制造技术

本实用新型专利技术涉及一种三维空间追踪标靶，包括有一检测台，所述检测台上上下贯穿开设有透视孔，检测台下方正对透视孔架设有背光源，所述透视孔正上方检测台上表面固设有透明平台，所述透明平台正上方架设第二相机，所述第二相机一侧与第二相机成一定夹角并对准透明平台架设第一相机，所述第二相机另一侧与第二相机成一定夹角并对准透明平台架设结构光扫描机构，所述检测台后侧安装有三轴运动平台，该三轴运动平台的Z轴上固设有标靶，该三维空间追踪标靶结构合理，在降低制造成本和检测算法难度的情况下能够高效完成精确的检测工序。

【技术实现步骤摘要】
一种三维空间追踪标靶
本技术涉及零件尺寸检测
，特别是一种三维空间追踪标靶。
技术介绍
目前零件的自动化检测方法多种多样，但每种检测方法都有许多局限性，以至于检测一个零件须要多道检测工序，采用不同的检测仪器才能完成，具体如下：单目视觉和双目视觉检测效率很高，但零件本身的材质和表面特征(是否光滑、是否曲面、反光程度、表面纹理等)对检测结果的精度影响很大，不同材质和表面特征的零件须要使用不同种类和不同结构的光源、打光的角度和方向也不同，光源的通用性能很差；目前为止，单目视觉只有可以使用背光投影方式检测的零件尺寸参数具有实用价值。双目视觉精度不高，只能应用在精度要求不高的场合，而且精度严重依赖表面纹理，表面纹理越复杂精度越高；另外环境光对单目视觉和双目视觉的检测结果影响很大；结构光扫描受结构光分辨率的影响，目前对零件Z向高度的精度可以很高，但对水平X向和Y向的精度不高，并且同样受环境光的影响。三坐标测量X、Y、Z三个方向的精度都可以做得很高，但效率很低，测量精度依赖X、Y、Z三轴运动平台、标靶和算法的精度，因此对X、Y、Z三轴运动平台和标靶精度要求很高，制造成本和难度都较高，对使用环境要求也很高；使用三坐标进行连续轮廓扫描，需要使用连续轮廓扫描标靶，连续轮廓扫描标靶需要对测针或测球的方位变化进行复杂的检测，并利用复杂的算法才能得到零件实际的轮廓，造价昂贵。
技术实现思路
鉴于现有技术的不足，本技术所要解决的技术问题是提供一种三维空间追踪标靶，不仅结构合理，而且造价较低、精度高。为了解决上述技术问题，本技术的技术方案是：一种三维空间追踪标靶，包括有一检测台，所述检测台上上下贯穿开设有透视孔，检测台下方正对透视孔架设有背光源，所述透视孔正上方检测台上表面固设有透明平台，所述透明平台正上方架设第二相机，所述第二相机一侧与第二相机成一定夹角并对准透明平台架设第一相机，所述第二相机另一侧与第二相机成一定夹角并对准透明平台架设结构光扫描机构，所述检测台后侧安装有三轴运动平台，该三轴运动平台的Z轴上固设有标靶。进一步的，所述标靶包括一壳体，壳体外壁固连在Z轴上，所述壳体内壁近下端嵌设外管状永磁铁，所述壳体内壁位于外管状永磁铁上方嵌设下环形永磁铁，所述壳体内壁位于下环形永磁铁上方嵌设上环形永磁铁；所述壳体内壁中心贯穿悬浮一测杆，测杆下端设有测球，所述测杆顶部延伸出外壳并安装有光源支撑板，沿光源支撑板周向均布有三个平面光源，所述平面光源上均安装有光刻透明标准圆，所述支撑板下方测杆上安装有悬浮环形永磁铁，悬浮环形永磁铁位于上环形永磁铁和下环形永磁铁之间；所述外管状永磁铁内的测杆上套设有内管状永磁铁，内管状永磁铁与侧杆固连，所述上环形永磁铁、下环形永磁铁的内径均大于测杆的直径，外管状永磁铁的内径大于内管状永磁铁的外径，以保证测杆的摆动范围。进一步的，所述光源支撑板为圆形且平行设置在壳体上方，所述光源支撑板下端中心与测杆上端固接。进一步的，所述外管状永磁铁和内管状永磁铁相近处的极性相同，所述悬浮环形永磁铁和上下环形永磁铁相近处的极性相同。进一步的，标靶依据磁悬浮原理设计，在测球触碰零件表面时测杆及其上的光刻透明标准圆在一定三维空间范围内摆动，双目扫描测量单元通过三个光刻透明标准圆的位置座标变化，计算出测球球心的座标，进而检测出零件的测量参数；双目扫描测量单元的精度取决于相机镜头精度和标靶标定精度，与运动平台精度相关性极小，三轴运动平台只是用来驱动标靶在大致的扫描轨迹上扫描，磁悬浮结构确保标靶在扫描过程中测球始终与零件表面接触，与三座标相比大大降低了对运动平台精度要求；依据磁悬浮原理设计的标靶与现有触发式标靶和扫描式标靶相比，犹其是扫描式标靶，结构相对简单，大幅降低制造和维护成本；现有的技术手段，光刻透明标准圆的精度可以做得很高，采用现有的标定算法，就可以达到很高的标定精度；光刻透明标准圆自带光源，相当于自发光光源，因此也可大大降低环境光对测量精度的影响；现有触发式标靶和扫描式标靶由于其机械结构、电子电路、信号线路的干扰和延时影响，必须通过软件复杂的算法才能达到高精度，而目前高速相机的拍摄速度可以做得非常高，其响应速度可以达到或超过现有标靶的响应速度，双目视觉检测标准圆算法简单，因此双目扫描测量单元与三坐标测量相比，可以达到三坐标的测量精度，效率则大大高于三坐标。进一步的，所述壳体内壁位于上下环形永磁铁之间处固设有波形弹簧固定环，所述波形弹簧固定环内安装有波形弹簧，所述波形弹簧上间隔设置两个被动触环；所述悬浮环形永磁铁周向固设有主动触环；所述壳体自外壁朝内水平穿过内壁成对设置上安全触板、上安全触点和下安全触板、下安全触点，上安全触板、上安全触点互相平行且位于悬浮环形永磁铁上方，下安全触板、下安全触点互相平行且位于悬浮环形永磁铁下方。进一步的，所述上安全触点在主动触环正上方处朝上弯曲成弧形凸起状，以形成与上安全触板相配合的触点，所述下安全触点在主动触环正下方处朝下弯曲成弧形凸起状，以形成与下安全触板相配合的触点。进一步的，波形弹簧上间隔设置的两个被动触环、上安全触板、上安全触点、下安全触板、下安全触点分别与控制器相连，一旦由于误操作或设备故障，测杆超出允许的活动范围，或者主动触环同时与两个被动触环接触，或者上安全触板和上安全触点接触、或者下安全触板和下安全触点接触，都可以接通回路，产生开关信号，使三轴运动平台停止运动，达到保护标靶的目的；采用一个主动触环与两个被动触环接触的接通信号的方案，使得信号线只须连接到两个被动触环上即可。上述结构简单耐用，性能稳定。进一步的，所述结构光扫描机构包括结构光扫描轴，所述结构光扫描轴上安装结构光支架，结构光支架侧边通过一结构光固定环连接有结构光，结构光穿设在结构光固定环内并固定。进一步的，目前结构光制造技术无法把分辨率做得很高，导致结构光测量X和Y方向的精度始终无法提高，本技术把结构光放置在一高精度扫描轴上，扫描轴驱动结构光在零件表面连续扫描，以获取更多扫描点，可以提高扫描精度。与现有技术相比，本技术具有以下有益效果：1.背光投影，双目扫描，结构光扫描三个测量单元既可独立工作，又可以相互配合，可以根据不同零件材质和表面特征，选择一个或数个检测单元组合进行检测，充分发挥各测量单元的优点，大大拓宽了自动化检测系统的适应和通用性能，大幅减少建设自动化检测流水线的检测工序。2.利用三维空间追踪标靶和双目视觉技术组成的扫描测量单元，巧妙结合三座标测量原理和双目视觉测量原理，创造出一个测量精度与测量运动平台和标靶精度无关的全新测量方法，在大幅降低制造成本和装配复杂度的情况下，同时实现了三座标测量高精度和双目视觉测量高效率的优点。3.标定一次可永久使用，只有在更换与测量单元相关的配件后才需重新标定，本装置在降低制造成本和检测算法难度的情况下，很好地解决了目前检测领域的难点和痛点，具有广阔的应用前景。下面结合附图和具体实施方式对本技术做进一步详细的说明。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三维空间追踪标靶，其特征在于：包括有一检测台，所述检测台上上下贯穿开设有透视孔，检测台下方正对透视孔架设有背光源，所述透视孔正上方检测台上表面固设有透明平台，所述透明平台正上方架设第二相机，所述第二相机一侧与第二相机成一定夹角并对准透明平台架设第一相机，所述第二相机另一侧与第二相机成一定夹角并对准透明平台架设结构光扫描机构，所述检测台后侧安装有三轴运动平台，该三轴运动平台的Z轴上固设有标靶。/n

【技术特征摘要】
1.一种三维空间追踪标靶，其特征在于：包括有一检测台，所述检测台上上下贯穿开设有透视孔，检测台下方正对透视孔架设有背光源，所述透视孔正上方检测台上表面固设有透明平台，所述透明平台正上方架设第二相机，所述第二相机一侧与第二相机成一定夹角并对准透明平台架设第一相机，所述第二相机另一侧与第二相机成一定夹角并对准透明平台架设结构光扫描机构，所述检测台后侧安装有三轴运动平台，该三轴运动平台的Z轴上固设有标靶。


2.根据权利要求1所述的一种三维空间追踪标靶，其特征在于：所述标靶包括一壳体，壳体外壁固连在Z轴上，所述壳体内壁近下端嵌设外管状永磁铁，所述壳体内壁位于外管状永磁铁上方嵌设下环形永磁铁，所述壳体内壁位于下环形永磁铁上方嵌设上环形永磁铁；所述壳体内壁中心贯穿悬浮一测杆，测杆下端设有测球，所述测杆顶部延伸出外壳并固设有光源支撑板，沿光源支撑板周向均布有三个平面光源，所述平面光源上均安装有光刻透明标准圆，所述支撑板下方测杆上安装有悬浮环形永磁铁，悬浮环形永磁铁位于上环形永磁铁和下环形永磁铁之间；所述外管状永磁铁内的测杆上套设有内管状永磁铁，内管状永磁铁与侧杆固连。


3.根据权利要求2所述的一种三维空间追踪标靶，其特征在于：所述光源支撑板为圆形且平行设置在壳体上方，所述光源支撑板下端中...

【专利技术属性】
技术研发人员：涂宝章，黄友杰，
申请(专利权)人：三明图灵智能科技有限公司，
类型：新型
国别省市：福建;35