如何制作智能检具
本发明涉及一种以光学方法为特征的测量装置，尤其涉及对零件智能检具的尺寸精度的快速智能检查。
背景技术：
为使汽车零部件和整车等每个部件都达到理想的制造和加工精度，需要充分保证相关检查工具的测量稳定性和准确性。
在尺寸检查的当前阶段，通常使用支撑结构（夹具）根据设计图纸规格将零件放置在检查工具上，并使用以下接触式或非接触式检查方法进行尺寸检查在检查工具上进行检查：
方法1，使用特殊的测量尺或量规进行手动检查；
方法二，使用空间位置测量设备对工件尺寸进行接触检测；
方法3：在定位检查工具上设置一组高精度检查块，使用千分表或DateMyte等测量工具将其一个一个地插入检查块的套管（仪表座）中，然后读取零件的位置以获得尺寸偏差。
一种方法需要在检查位置使用高精度检查块作为评估零件尺寸偏差的参考。因此，获得的零件尺寸读数的误差是这些检查块的精度的偏差和刻度尺/量规的偏差。并积累了操作者的刻度/量表读数的三个偏差。检查块的精度在±0.1mm以内，导致检测方法的偏差高达0.2mm。这样会导致测量稳定性不足，测量速度缓慢（通常需要几分钟）以及数据准确性低，从而影响产品交付的质量。
由于这种检查工具上的检查块经常碰到尺子/量规，因此检查块会磨损，必须经常维护或更换检查块。维护要求和成本较高。另外，必须手动记录通过手动测量获得的数据并将其输入计算机系统。可以看出，方法1的检测方式效率低，费时，结果不够准确。
方法2要求使用空间位置测量设备（例如固定或移动的三坐标测量仪）通过接触测量来测量零件。这种检查工具不需要高精度的检查块作为参考，例如可以直接获取检查位置中的零件与探头之间的偏差的三坐标测量仪。由于测量结果的精度取决于空间位置测量设备的精度，因此可以将获得的零件尺寸读数的误差控制在0.05mm或更小。空间位置测量设备的成本较高，固定的三坐标测量仪也需要恒温恒湿的环境要求。无论是手动操作三坐标测量仪还是编程自动检查，都需要大量的人力和准备工作。尽管移动三坐标不受环境温度的影响，但其精度已不能满足某些零件的测量要求，尤其是对于汽车零件形状复杂的情况，三坐标探针无法到达某些特定的测量位置。
方法3使用相同的百分表指示器测量零件在检查台上的不同位置。通常需要将百分表重置为零。每个检查块都是一个检查基准，检查块的处理和调试精度都很高，并将这些精度要求转换为检查工具的制造成本，从而限制了其普及和使用。
激光传感器等高精度传感器（0.01mm）也可以应用于模式三的检测工具，并且可以即时获得测量值，属于当前新兴技术。但是，仍然需要在检查工具上设置一个高精度检查块作为校准激光传感器位置的参考。这对激光传感器的安装提出了极高的精度要求。整个系统集成检查块和激光传感器的精度安装位置精度可以获得较高的检测精度结果。在工业现场恶劣的环境中，检查块和激光传感器的任何偏差都会导致检查结果的准确性降低。与方法一相同，存在检查块的定位精度影响测量精度的问题。并且对维护提出了更高的要求。这些对精度的过高要求最终转化为设备制造和调试的过高成本，严重影响了该技术的应用和推广。
经过搜索，中国专利文献CN103196365A公开了一种用于汽车零部件的激光扫描检查工具。检查工具上的激光传感器用于扫描被检查的零件以获得测量数据。计算机调用测量数据并合成零件图像。将图像与原始的预存储标准图像合成进行比较，以确定要检查的产品是否合格。必须使用移动激光传感器扫描零件的所有轮廓并通过计算机建模来获取零件图像，这需要很长时间。而且，现有扫描设备的扫描精度不能满足零件质量控制的要求。另外智能检具，在实际生产和制造中，大多数零件只需要对关键零件的尺寸精度进行质量控制。例如，仅将需要安装和匹配的零件的尺寸用作质量控制点，并采用整体扫描和比较的检查方法。看来效率太低。
《中国制造2025》提出了“促进信息化与工业化深度融合”和“生产过程自动化与智能化建设”的战略目标和重点，检测工具的智能化已成为“工业4.0”是“智能工厂”和“智能生产”的重要组成部分。
如何对现有的定位检测工具进行有限的改造和升级，以实现高速，高精度的自动检测，已成为亟待解决的技术问题。
技术实现要素：
本发明的目的：为了克服上述现有技术中的许多缺点，本发明提供了一种用于零件的高速和高精度自动检查的智能检具。
技术方案：为了解决上述技术问题，本发明提供的智能检具包括一种工件夹持平台，在该工件夹持平台上，在与工件检测点相对应的位置处安装有激光传感器；以及工件之间留有一个用于拾取和放置工件的操作空间，并且工件夹紧平台还配备有用于校准激光传感器的归零装置。在现有的检查工具上，用于安装定位千分表，DataMyte等测量工具的安装座要求极高的位置精度，并且需要非常精确地调整测量工具的安装坐标。测量结果的误差也是安装座定位误差，零件误差的累积。在该解决方案中，首先将激光传感器牢固地安装在传感器支架上（相当于安装座），然后使用调零装置使激光传感器的精确位置反向，从而节省了制造成本并节省了调整成本。高精度安装座。校准支架所需的人工成本。
优选地，激光传感器通过传感器支架固定安装在工件夹持平台上，将归零装置屏蔽在激光传感器的激光路径之外，并且将归零装置可拆卸地安装在工件支架上。平台。将激光传感器固定安装在传感器支架上后，将参考块结构夹紧在平台或传感器支架上，然后将参考块安装在激光传感器可检测到的位置，并使用坐标测量机或其他方式进行测量参照块的反射将表面的坐标，激光传感器的测量值和反射表面的实际坐标颠倒，以获得激光传感器的准确位置。
作为首选，归零设备是安装在传感器支架上的参考块。当需要将激光传感器归零时，可以将归零设备的参考块安装到可以阻挡激光束的位置。安装工件后，请将其安装在不会干扰工件的位置。可以采用铰接安装方法。当需要将激光传感器归零时，将归零装置的参考块转到可以阻挡激光束的位置，并且当需要检测工件时，将其翻转并折叠到外面，以免干扰工件。
优选地，工件夹紧平台使用定位检查工具，并且定位检查工具的检查工具轮廓也可以用作归零装置。
此外，通过将可编程智能操作面板与激光传感器连接，检查工具可以具有自己的显示和编程控制。
此外，可编程智能操作面板通过有线或无线网络连接到公司的IT系统，以全面分析和利用检测数据。
此外，激光传感器可以与电源和无线通信设备集成为一个独立的传感器模块，可以轻松地将其安装在现有检查工具的测量工具位置，而无需电缆连接，并且避免了电缆损坏工业应用。布局也更加灵活，具有广泛的应用范围，并且可以用作工业物联网的一部分。
本发明还提出了上述智能检具的检测方法，包括以下步骤：
步骤1.在检具设计处理期间，将产品设计模型的测量点A沿零件表面的法线方向投影到检查工具的表面上，并标记目标点B的位置；
步骤2，以连接测量点A与目标点B的直线为光路，确定光源点C的反方向位置，从而确定传感器的安装位置，并安装相应的传感器支架机构；
第3步。在测量开始之前，将每个传感器的光路上的归零设备设置为使每个传感器归零；
步骤4，打开激光源，检查量具表面的激光束斑是否在目标点B上，并迅速检查传感器光束位置是否没有偏移；
步骤5，切换并限制固定的回零装置，在回零装置上标记激光束光斑D点；
步骤6，使用空间位置测量设备测量并记录零点D的空间坐标值；此时将传感器读数设置为零；
第7步，移除零复位块，使其不再阻挡激光束，然后加载实际零件进行检测。传感器激光束实际上将光斑E投射到零件上，传感器获得从点D到点E的距离。值表示远离激光点C，负值表示靠近激光点C；
步骤8，实际零件偏差矢量EA =矢量DA-矢量DE;系统输出结果读数，计算结果的正号表示该零件朝着更靠近激光点C的方向偏离，负号表示该零件偏离了激光点C。
具体地，在步骤8中，距离DA是由空间位置测量装置检测到的点D的坐标值，其是由空间位置测量装置软件通过点D和点A的坐标直接计算出的。
具体地，在步骤8中，将D点的坐标值和空间位置测量装置测得的A点的理论坐标直接输入到数据处理系统中，并由系统转换DA距离。
将定位量规的量规轮廓用作归零设备时，上述方法可得出另一套检查程序：
步骤1。在检测之前，激光位移传感器以目标点B返回零，并且目标点B也用作返回点D；
第2步，使用空间位置测量设备校准目标点B的坐标；
步骤3，使用在步骤1、2中获得的数据将激光位移传感器归零
步骤4。激光位移传感器检测实际零件，并计算产品设计模型的测量点A与实际测量点E之间的距离。测量系统显示读数：实际零件偏差AE = BE-DA。
由于检测速度和效率的提高，本发明的智能检具可用于离线采样和在线全检。
发明原理：
1)激光测量系统的逻辑是传感器测量点，并且清除了传感器位置；仪表上可能有n个传感器，并且每个传感器都已清除。
2)输入传感器的校正值并存储。
3)点，并存储每个传感器的读数（总共n个）。
4)在屏幕上显示输出3) +校正值的读数。
5)保存n＃4)个值并输出带有序列号的数组;数组标题必须具有一定的名称要求+测量时间，首次清除时间和输入名称。
测量和计算过程如下：
第一步是点击参考块。可以删除参考块作为传感器重置的参考。
第二步是使用空间位置测量设备，例如将三个坐标击中参考块上的同一点，然后清除传感器，由三个坐标测量机测量的值与标称值之间的差在量规的坐标系中。它是下一步中使用的校正值。
攻丝的第三步是实际零件的测量点。此时，使用上述校正值校正传感器测量值就是零件尺寸的绝对偏差。
由光束投射角引起的测量误差的原理如图6所示。与理论测量表面相比，激光传感器2的激光束投射到实际测量表面（实际部分）4上。产品设计模型）5.实际的光速将距离缩短1，选择不同的投影角度α，并使用三角函数计算测量误差d。
从上表可以看出，当α为10°且实际法向偏差为1 mm时，测量误差为0.015 mm，足以满足检查工具的要求。
有益效果：本发明将激光传感器安装在与工件检测点位置相对应的工件夹持平台上，并辅之以激光传感器的调零装置的校准，这相当于坐标系概念和工件定位现有定位检测器的设计方法，在此基础上，引入了高精度的非接触式激光测量方法智能检具，具有以下重大改进：
1.不仅可以获得高速，高精度的零件尺寸数据，而且不需要激光传感器的安装和定位精度，并且部署非常简单。
2.在现有的定位检查工具的基础上进行有限的改造，可以形成一个高速，高精度的自动检测系统，具有较高的使用率，具有明显的成本优势
3.该检查工具的核心设备，例如激光传感器，支架和复位设备以及可编程智能操作面板，都是通用设备。当产品生命周期结束时，可以将这些通用设备卸下并转移到其他设备上。新产品用于定位检查工具，具有极高的可重复使用性。
4.它的非接触式高精度检测特性可以避免将零件安装到定位检查工具中时检查工具与零件之间的干扰，从而消除了在检查中设计过多活动零件的成本工具非常适合在汽车工业中检测车身钣金和注塑件。
5.检查工具只需要校准一次，就可以进行连续测试。在测试过程中无需重新安装激光传感器，可以执行高速简化的测试。
6.进一步将此检查工具与自动化系统集成在一起，该系统可以对实时尺寸合格性进行判断和报警，并为SPC提供完整而准确的历史记录。它可以在不增加周期时间的情况下对关键部件进行100％全面检查，并提供实现规模的手机终端和公司系统报告，以进行质量管理。综上所述，与现有的检查工具相比，本发明具有最低的总成本（硬件，操作），最高的准确性和最快的速度。基于智能检具，我们可以实现最严格的数据自动化，系统的尺寸管理，消除批量产品问题并实现自动化的模具维护预警。
除了本发明要解决的上述技术问题，构成技术方案的技术特征以及这些技术方案的技术特征带来的优点外，本发明还可以解决的其他技术问题发明智能检具，将结合附图进一步详细描述技术方案中包括的其他技术特征以及这些技术特征带来的优点。
图纸说明
图1是本发明第一实施例的传感器支架的结构示意图；
图2是图1的左视图；
图3是图1的俯视图；
图4是将激光传感器安装到套管中的结构示意图;
图5是图4中参考块的安装示意图;
图6是由光束投射角引起的测量误差的示意图;
图7是本发明第二实施例的检测原理图；
图8是本发明第四实施例的检测原理图；
图9是本发明第五实施例的检测设备的图；
图10是图9的使用状态实体图；
在图中：101套管，102参考块，103针，1个传感器支架，2个激光传感器，3个复位块，4个实际被测表面（实际部分），5个理论被测表面（产品设计模型），6个部分检查工具轮廓，7个产品设计模型测量点A，8个目标点B，9个光源点C，10个零点D，11个实际测量点E，12个激光束，13个控制箱，14个安装支架，15个零件，由16部分组成的安装平台。
具体的实现方法
示例一
本实施例主要详细描述传感器支架。其结构在图1、，图2和3中显示，包括衬套101和基准块102。基准块102为L形，销钉103基准块102可拆卸地安装在套管101上，套管101的内部具有用于夹持激光传感器的通槽。
如图4和图5所示，套管101可以采用矩形框架结构，该矩形框架结构与激光传感器2的外轮廓匹配，并且用于调节的间隙在框架上流出。基准安装在套管101的102块上。
由于将激光传感器固定安装在套管上之后即可对其进行精确校准，因此套管和参考块本身不需要太高的精度。套管仅需满足牢固固定激光传感器的要求。参考块需要一个可以阻挡激光的平面。
示例2
该实施例的检测原理如图7所示。工件夹持平台是用于牢固地固定要检测的工件的固定装置。在本实施例中，使用了现有的定位检查夹具。
在定位检具设计处理期间，沿着零件表面的法线方向将产品设计模型的测量点A（即产品数字模型的测量点）投影到零件检查工具轮廓6上，理论测量表面（产品设计模型））5，并标出目标B的位置；
以测量点A与目标点B的连接线为光路，反过来确定光源点C的位置和激光传感器2的安装位置，并设计开发相应的传感器支架1；
设计和开发归零模块3，在测量开始之前，每个激光传感器2都配备一个至零的每个激光传感器2。
检测过程如下：
1.在检具设计处理期间，从产品设计模型测量点A沿零件表面的法线方向绘制一条直线。光源点C在此直线上，并且C与A之间的距离应理论上为激光传感器的设计标称测量距离，安装后从C到A的实际距离值不超过传感器可测量的范围距离，并且接近传感器的设计标称测量距离值更好；
2.根据C点的位置以及从C点到A的连接方向，设计传感器的安装位置和角度。 C与A之间的连接应为激光束的理论轨迹，并应安装固定传感器；
3.在测量开始之前，在每个传感器的光路上设置了一个回零设备，以将每个传感器归零。归零点D到A的距离必须在传感器的可测量范围内；
4.在测量开始时，首先将重置模块安装或切换到恰好阻挡激光路径的位置；
5.打开激光源，这时光束在调零块上投射了一个光斑D；
6.使用空间位置测量设备测量D点的空间坐标值并将其记录下来，此时将传感器读数设置为零；
7.卸下调零块，使其不再阻挡激光束，并装入实际零件进行检测。传感器的激光束实际上将光斑E投射到零件上，传感器获得从点D到点E的距离。值表示远离激光点C，负值表示靠近激光点C；
8.实际零件偏差矢量EA =矢量DA-矢量DE;系统输出结果读数，计算结果的正号表示该零件朝着激光点C的方向偏移，负号表示该零件朝着激光点C的方向偏移；
通过系统转换从点D和点A的坐标获得步骤8中的矢量DA。在步骤6中测量点D的坐标，并直接从软件中提取点A的坐标。获取距离DA的方法有两种：
a。由空间位置测量设备的软件通过点D和点A的坐标直接计算出空间位置测量设备检测到的点D的坐标值，然后输入到数据处理系统中。
b。将空间位置测量设备测得的D点坐标值和A点理论坐标直接输入数据处理系统，系统将转换DA距离。
示例三
在本实施例中，使用以下步骤进行检测。
步骤1.在检具设计处理期间，将产品设计模型的测量点A沿零件表面的法线方向投影到检查工具的表面上，并标记目标点B的位置；
步骤2，以连接测量点A与目标点B的直线为光路，确定光源点C的反方向位置，从而确定传感器的安装位置，并安装相应的传感器支架机构；
步骤3。在测量开始之前，将每个传感器的光路上的调零块设置为将每个传感器调零；
第4步，打开激光源，检查量具表面的激光束斑是否在目标点B上，并迅速检查传感器光束位置是否没有偏移；
步骤5，切换并限制固定零块，在零块上标记激光束光斑D点；
步骤6，此时将传感器读数设置为零；
步骤7，使用空间位置测量装置（如CMM）测量并记录零点D的空间坐标值；
步骤8，拆下归零块，加载实际零件进行检测，传感器获得D点到被测点E的距离；
步骤9，传感器读数输出，实际零件偏差AE =距离DA-距离DE;计算结果的正号表示零件偏离检查工具的物理空间，负号表示零件向检查工具的物理空间的偏离。
示例四
本实施例的检测如图8所示，包括传感器支架1，激光传感器2，实际测量表面（实际部分）4和理论测量表面（产品设计模型）5、零件检查工具轮廓6和激光束a。
在某些情况下，工件夹紧平台在传感器相对于零件的另一侧具有一个实体，例如一些常用的零件检查工具。因此，为了改进第二实施例，步骤如下：
1.与方法一中的步骤1相同；
2.与方法一中的步骤2相同；
3.取消方法一的步骤3；
4.取消方法一中的第4步；
5.在测量开始时，首先不要加载零件，打开激光源，这时光束会投射到工件夹紧平台实体上以获得目标点B；
6.使用空间位置测量设备测量B点的空间坐标值并将其记录下来，此时将传感器读数设置为零；
7.加载要检测的实际零件，传感器的激光束实际上将光斑E投射到零件上，并且传感器获得从B点到E点的距离。该值应为负值；
8.实际零件偏差矢量EA =矢量BA-矢量BE;计算结果的正号表示该部分朝着激光点C的方向偏离，负号表示该部分偏离了激光点C的方向；
9.8中提到的矢量BA是通过系统转换从点B和点A的坐标获得的。点B的坐标由上述第6项测量，点A的坐标直接从该软件。
从该实施例可以看出，本发明的归零装置包括但不限于块状归零块，归零块和参考块的结构布置。
示例5
该实施例提供了一种用于检测汽车的控制面板的尺寸偏差的检查工具。如图8所示，控制箱13、安装托架14和零件安装基准安装在零件安装平台14 15上。其中，安装托架14和零件安装基准15成对地配置在零件安装平台14上。汽车中心控制面板的四个质量控制点（靠近四个角）。
控制箱具有可编程的智能操作面板，电源等，以处理和计算激光传感器获得的数据。安装支架用于安装激光传感器，在检测开始之前安装调零装置，打开机器并将激光传感器归零。
如图9所示，在完成调零后，拆卸调零装置并安装零件以开始测试。
以上参考附图详细描述了本发明的实施例，但是本发明不限于所描述的实施例。 For those of ordinary skill in the art, within the scope of the principles and technical ideas of the present invention, various changes, modifications, replacements and modifications to these embodiments still fall within the protection scope of the present invention.
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