一种基于激光三角法的多功能检测装置及检测方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于激光三角法的多功能检测装置及检测方法，检测装置包括：工件固定机构，用于固定待检测的工件；运动调节机构，与工件固定机构传动连接，用于驱动工件固定机构移动；激光发射机构，设置于工件固定机构的一侧；信号采集机构，对称的设置于激光发射机构的两侧，用于接收漫反射光；信号处理系统，与信号采集机构通信连接，用于接收信号采集机构采集的信号，并对接收信号进行处理与显示。本发明专利技术测量精度高、误差小、操作简单稳定。

【技术实现步骤摘要】
一种基于激光三角法的多功能检测装置及检测方法
本专利技术涉及工件尺寸检测
，尤其涉及一种基于激光三角法的多功能检测装置及检测方法。
技术介绍
传统的工件合格检测环节往往由技术员借助相应的测量工具，完成零件几何特征测量。而人工检测的效率低，误差大。
技术实现思路
鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种测量精度高、误差小、操作简单稳定的基于激光三角法的多功能检测装置及检测方法。本专利技术提供的一种基于激光三角法的多功能检测装置，包括工件固定机构、运动调节机构、激光发射机构、信号采集机构及信号处理系统；其中：所述工件固定机构，用于固定待检测的工件；所述运动调节机构，与所述工件固定机构传动连接，用于驱动所述工件固定机构分别沿x轴、y轴或z轴方向移动，及以所述工件固定机的中心轴为轴360度旋转；所述激光发射机构，固定设置于所述工件固定机构的一侧，沿垂直于所述工件固定机构中心轴的方向发射激光束；所述信号采集机构，对称的设置于所述激光发射机构的两侧，用于接收漫反射光；所述信号处理系统，与所述信号采集机构通信连接，用于接收所述信号采集机构采集的信号，并对接收信号进行处理与显示。优选的，所述信号采集机构包括对称的设置于所述激光发射机构两侧的线阵CCD，所述线阵CCD靠近所述工件固定机构的一侧均设置有接收透镜。优选的，所述线阵CCD与接收透镜的设置角度满足如下关系：a×tanα＝b×tanβ；其中：a为所述激光束与接收透镜的光轴的焦点A到所述接收透镜前主面的距离；α为所述线阵CCD与接收透镜的光轴的夹角；b为所述线阵CCD上的像光斑中心点到所述接收透镜后主面的距离；β为所述激光束与接收透镜的光轴之间的夹角。优选的，所述激光发射机构包括支架、光具座、激光器及聚焦透镜；其中，所述光具座，可调节的设置于所述支架上，通过调节所述光具座的位置，使所述激光器射出的激光束穿过所述聚焦透镜的透镜光轴；所述激光器，安装于所述光具座上；所述聚焦透镜，固定设置于所述激光器靠近工件固定机构的一侧。优选的，所述运动调节机构包括：x轴驱动马达，设置于所述工件固定机构的一侧，用于驱动所述工件固定机构沿x轴方向移动；y轴驱动马达，设置于所述工件固定机构的下方，用于驱动所述工件固定机构沿y轴方向移动；z轴驱动马达，设置于所述工件固定机构的一侧，用于驱动所述工件固定机构沿z轴方向移动；旋转驱动马达，设置于所述工件固定机构的下方，用于驱动所述工件固定机构以其中心轴为轴360度旋转。优选的，所述工件固定机构包括托盘，所述托盘的顶面中部设置有用于固定所述工件的活动卡槽。另，本专利技术还提供了一种基于激光三角法的多功能检测方法，所述检测方法为采用权利要求1-6中任一项所述的检测装置进行的。优选的，检测方法包括如下步骤：工件安装，将待检测工件固定到工件固定机构上，启动运动调节机构，驱动工件固定机构移动，将所述工件带动到检测区域内；设置扫描方式，通过控制系统设置扫描方式；选择扫描步长，通过控制系统选择扫描步长；发射激光，开启激光器，所述激光器射出的激光经过会聚透镜准直后形成一条平行激光束，激光束投射到被测工件上，发生漫反射；信号采集，漫反射的激光被分别反射到两个接收透镜，经所述接收透镜聚焦后，照射到线阵CCD上，被测工件根据设置的扫描方式，在工件固定机构的带动下，在检测范围内移动，随着工件的移动，漫反射在线阵CCD上的光斑，其位置会随线阵CCD到被测工件的激光束入射点的距离变化而改变，线阵CCD采集信号；得出检测信息，信号处理系统根据光斑在线阵CCD上成像位置的变化，计算出被测工件表面的变化，通过对扫描位置信息与两组线阵CCD采集的工件表面信号的变化进行处理，实现对工件表面的重构和检测，并在终端显示其图形化结果。优选的，所述扫描方式包括：工件剖面测绘，通过所述工件固定机构的中心轴旋转确定检工件的剖面形状；工件表面平整度检测，通过控制所述工件固定机构的x-y方向移动，实现由点到面的二维扫描；定制式扫描模式：通过控制系统设置所述工件固定机构的移动方式，满足检测需求。优选的，所述选择扫描步长步骤中的步长为微米级。相对于现有技术而言，本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术的检测装置及方法，依据沙姆定律(Scheimpflug)条件优化设计光路，利用双线阵CCD接收方式有效的减小了工件的检测误差；(2)通过对控制系统进行编程设计扫描方式，可满足不同工件测试的多样化需求，适用范围更广；(3)利用高性能的信号处理系统对信号进行处理，实现了快速、高效、稳定的工件尺寸检测。综上所述，本专利技术结构设计合理、检测过程稳定、检测结果准确。应当理解，
技术实现思路
部分中所描述的内容并非旨在限定本专利技术的实施例的关键或重要特征，亦非用于限制本专利技术的范围。本专利技术的其它特征将通过以下的描述变得容易理解。附图说明通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1为检测装置的结构示意图；图2为工件检测的光路示意图；图3为检测方法的流程框图。图中标号：11、工件；12、激光束；13、线阵CCD；14、接收透镜；15、光轴；16、激光器；17、聚焦透镜；18、托盘；19、中心轴。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关专利技术，而非对该专利技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与专利技术相关的部分。需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。请参考图1～图2，本专利技术的实施例提供了一种基于激光三角法的多功能检测装置，包括工件固定机构、运动调节机构、激光发射机构、信号采集机构及信号处理系统；其中：工件固定机构，用于固定待检测的工件11；运动调节机构，与工件固定机构传动连接，用于驱动工件固定机构分别沿x轴、y轴或z轴方向移动，及以工件固定机的中心轴19为轴360度旋转；激光发射机构，固定设置于工件固定机构的一侧，沿垂直于工件固定机构中心轴19的方向发射激光束；信号采集机构，对称的设置于激光发射机构的两侧，用于接收漫反射光；信号处理系统，与信号采集机构通信连接，用于接收信号采集机构采集的信号，并对接收信号进行处理与显示。在本实施例中，双信号采集机构的设置有效的减小测量误差，提高了测量精度。由于激光三角法测量系统的精度会随着激光束对被测表面的入射角增大而降低。随着入射角的增大，像光斑会越来越不清晰，当入射角达到一定角度时，会产生盲区，测量信号消失。本申请的技术方案采用了双信号采集机构，通过互补的方法，减小了在测量过程本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于激光三角法的多功能检测装置，其特征在于，包括工件固定机构、运动调节机构、激光发射机构、信号采集机构及信号处理系统；其中：/n所述工件固定机构，用于固定待检测的工件；/n所述运动调节机构，与所述工件固定机构传动连接，用于驱动所述工件固定机构分别沿x轴、y轴或z轴方向移动，及以所述工件固定机构的中心轴为轴360度旋转；/n所述激光发射机构，固定设置于所述工件固定机构的一侧，沿垂直于所述工件固定机构中心轴的方向发射激光束；/n所述信号采集机构，对称的设置于所述激光发射机构的两侧，用于接收漫反射光；/n所述信号处理系统，与所述信号采集机构通信连接，用于接收所述信号采集机构采集的信号，并对接收信号进行处理与显示。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于激光三角法的多功能检测装置，其特征在于，包括工件固定机构、运动调节机构、激光发射机构、信号采集机构及信号处理系统；其中：
所述工件固定机构，用于固定待检测的工件；
所述运动调节机构，与所述工件固定机构传动连接，用于驱动所述工件固定机构分别沿x轴、y轴或z轴方向移动，及以所述工件固定机构的中心轴为轴360度旋转；
所述激光发射机构，固定设置于所述工件固定机构的一侧，沿垂直于所述工件固定机构中心轴的方向发射激光束；
所述信号采集机构，对称的设置于所述激光发射机构的两侧，用于接收漫反射光；
所述信号处理系统，与所述信号采集机构通信连接，用于接收所述信号采集机构采集的信号，并对接收信号进行处理与显示。


2.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述信号采集机构包括对称的设置于所述激光发射机构两侧的线阵CCD，所述线阵CCD靠近所述工件固定机构的一侧均设置有接收透镜。


3.根据权利要求2所述的检测装置，其特征在于，所述线阵CCD与接收透镜的设置角度满足如下关系：a×tanα＝b×tanβ；其中：a为所述激光束与接收透镜的光轴的焦点A到所述接收透镜前主面的距离；α为所述线阵CCD与接收透镜的光轴的夹角；b为所述线阵CCD上的像光斑中心点到所述接收透镜后主面的距离；β为所述激光束与接收透镜的光轴之间的夹角。


4.根据权利要求3所述的检测装置，其特征在于，所述激光发射机构包括支架、光具座、激光器及聚焦透镜；其中，
所述光具座，可调节的设置于所述支架上，通过调节所述光具座的位置，使所述激光器射出的激光束穿过所述聚焦透镜的透镜光轴；
所述激光器，安装于所述光具座上；
所述聚焦透镜，固定设置于所述激光器靠近工件固定机构的一侧。


5.根据权利要求4所述的检测装置，其特征在于，所述运动调节机构包括：
x轴驱动马达，设置于所述工件固定机构的一侧，用于驱动所述工件固定机构沿x轴方向移动；
y轴驱动马达，设置于所述工件固定机构的下方，用于驱动所述工件固定机构沿y轴方向移动；
z轴驱动马...

【专利技术属性】
技术研发人员：李福新，徐建，王庆桦，杨广武，
申请(专利权)人：天津中德应用技术大学，
类型：发明
国别省市：天津;12