智能检具 如何制作
本发明涉及一种采用光学方法的测量装置，特别是一种快速智能检测零件尺寸精度的智能检具。
背景技术：
为实现汽车零部件、整车等各零部件理想的制造加工精度，需要充分保证相关检测工具的测量稳定性和精度。
在现阶段的尺寸检验中，通常采用支撑结构（夹具）根据设计图纸规范将零件定位在检验夹具上，并采用以下接触式或非接触式检验方法对工件进行尺寸检验。检具：
方法一，用专用量尺或量规人工检查；
第二种方法是利用空间位置测量设备对工件的尺寸进行接触检测；
方法三：在定位检具上架设一套高精度检具，将千分表或DateMyte等量具逐一插入检具上的衬套（表座），读取定位检具的位置。部分导出尺寸偏差。
方法一需要在检测位置有一个高精度的检测块作为参考来评估零件的尺寸偏差。因此，得到的零件尺寸读数的误差是这些检验块的精度偏差、标尺/量规的偏差，以及操作者标尺/量规的读数判断三个偏差的累积。检测块精度在±0.1mm以内，导致检测方法偏差高达0.2mm。测量稳定性不够，测量速度慢，通常需要几分钟，数据精度不高，影响产品交付质量。
此外，由于该类检具上的检块经常接触到刻度/量具，因此检块容易磨损，需要经常维护或更换检块。维护要求和成本相对较高。另外，人工测量得到的数据必须人工记录并输入计算机系统。可以看出，方法1的检测方式效率低、耗时长，结果不够准确。
第二种方法需要使用空间位置测量设备，例如固定式或移动式三坐标测量仪，通过接触测量来测量零件。这类检测工具不需要高精度检测块作为参考，如三坐标测量仪直接从探头获取零件在检测位置的偏差。测量结果的精度取决于空间位置测量设备的精度，这样得到的零件尺寸读数误差可以控制在0.05mm以下。空间位置测量设备成本较高，固定式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测，都需要大量的人力和准备工作。移动式三坐标虽然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，特别是对于形状复杂的汽车零件，三坐标测头无法到达某些特定的测量位置。
第三种方法使用相同的千分表来测量零件在检验台上的不同位置。通常需要将千分表重置为零。每个检测块都是一个检测基准，检测块的加工调试精度非常高。，这些精度要求转化为检具的制造成本，制约了其推广使用。
激光传感器（0.01mm）等高精度传感器也可应用于方式三的检具，即时获取测量值，属于当前新兴技术。但是，仍然需要在检具上设置高精度的检测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。安装位置精度可得到较高的检测精度结果。在工业现场的恶劣环境中，检测块和激光传感器的任何偏差都会导致检测结果的准确性下降。和方法一一样，存在检测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。
经检索，中国专利文献CN103196365A公开了一种汽车零部件激光扫描检测工具。检测工具上的激光传感器用于扫描被检测部件以获得测量数据。计算机调用测量数据并合成零件图像。使用预先存储的标准图像合成进行比较，以确定待检产品是否合格。需要使用移动的激光传感器扫描零件的所有轮廓，并通过计算机建模获得零件图像，耗时较长。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，在实际生产制造中，大部分零件只需要对关键零件的尺寸精度进行质量控制。例如，仅以需要安装匹配的零件尺寸作为质量控制点，采用整体扫描比对的检验方法。似乎效率太低了。
中国制造2025提出“推进两化深度融合”和“生产过程自动化、智能化”战略目标和重点，检具智能化成为行业“智能化” 4.0 “工厂”与“智能生产”的重要环节。
如何对现有定位检测工具进行有限的改造升级，实现高速高精度的自动检测，成为亟待解决的技术问题。
技术实现要素：
发明目的： 为克服上述现有技术中存在的诸多不足，本发明提供一种智能检具，用于零件的高速高精度自动检测。
技术方案： 为解决上述技术问题，本发明提供的智能检具包括工件夹持平台，其上与工件检测点对应的位置安装有激光传感器。其间留有取放工件的操作空间，工件夹持平台还设有校准激光传感器的归零装置。在现有的检具上，用于安装定位千分表、DataMyte等量具的安装座要求极高的位置精度，需要非常准确地调整量具的安装坐标。测量结果的误差也是安装座定位误差与零件误差的累积。在这个解决方案中，将激光传感器先牢固地安装在传感器支架（相当于安装座）上，然后通过归零装置将激光传感器的精确位置反向，节省了制造成本和高精度安装的调整座位。校准安装所需的人工成本。
优选地，激光传感器通过传感器支架固定安装在工件夹台上，复位装置与激光传感器的激光路径隔离，复位装置可拆卸地安装在工件夹台上或参考的结构挡在传感器支架上。将激光传感器固定安装在传感器支架上后，将参考块安装在激光传感器可检测的位置，通过坐标测量机或其他方式测量参考块反射面的坐标。, 将激光传感器的测量值与反射面的实际坐标进行反演，得到激光传感器的准确位置。
优选地，归零装置为安装在传感器支架上的参考块。当激光传感器需要归零时，可以将归零装置的参考块安装到可以阻挡激光束的位置，然后当需要检测工件时安装到不干扰激光束的位置。工件。可采用铰接安装方式。当激光传感器需要调零时，将调零装置的参考块转动到能挡住激光束的位置，当需要检测工件时，将其转动折叠到外面，避免干扰工件。工件。
优选地，工件夹持平台使用定位检测器，定位检测器的轮廓还可以用作回零装置。
此外，通过将可编程智能操作面板与激光传感器连接，检测工具可以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，以充分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，可以方便地安装在现有检具上的测量工具位置，无需电缆连接，避免工业应用中电缆损坏. 布局也更灵活，应用范围更广，可以作为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：
步骤一、在检具设计加工期间，将产品设计模型的测点A沿零件表面法线方向投影到检具表面，并标出目标点B的位置；
第二步：以测量点A和目标点B的连线为光路，反方向确定光源点C的位置，确定传感器安装位置，安装相应的传感器支架机构；
步骤3、在每个传感器的光路上设置一个调零装置，在开始测量前对每个传感器进行调零；
步骤4、打开激光源，检查量规表面的激光束光斑是否在目标点B上，快速检查传感器光束位置是否有偏差；
第五步，切换限位固定回零装置，在回零装置上标记激光束光斑的D点；
步骤6、使用空间位置测量设备测量并记录回零点D的空间坐标值；此时将传感器读数设置为零；
第七步，取下归零块，使其不再阻挡激光束，装入实际零件进行检测。传感器的激光束实际将光点E投射到零件上，传感器得到D点到E点的距离。正值表示远离激光点C，负值表示靠近激光点C ;
步骤8、实际零件偏差向量EA=向量DA-向量DE；系统输出结果读数，计算结果的正号表示零件向靠近激光点C的方向移动，负号表示零件向远离激光点C的方向移动。
具体的，在步骤8中，距离DA为空间测位仪检测到的D点的坐标值，由空间测位仪软件通过D点和A点的坐标直接计算得到。
具体地，在步骤8中，将空间位置测量装置测得的D点坐标值和A点理论坐标直接输入数据处理系统，由系统转换DA距离。
当定位量规的量规轮廓用作回零装置时，上述方法推导出另一套检验程序：
步骤1、检测前，激光位移传感器与目标点B回零，目标点B同时作为回零点D；
Step 2. 使用空间位置测量设备校准目标点B的坐标；
步骤 3. 使用步骤 1、2 中获得的数据将激光位移传感器归零
Step 4. 激光位移传感器检测实际零件，计算出产品设计模型的测量点A与实际测量点E的距离。测量系统显示读数：实际零件偏差AE=BE-DA。
随着检测速度和效率的提高，本发明的智能检具既可以用于离线抽样检测，也可以用于在线全检。
发明原理：
1) 激光测量系统的逻辑是传感器测量点，传感器位置清零；一个量具上可能有 n 个传感器，每个传感器都被清除。
2)输入传感器的修正值并保存。
3)做一个点并存储每个传感器的读数（总共n个）。
4) 输出读数3) + 校正值显示在屏幕上。
5)保存n#4)个数值输出带序号的数组；数组头必须有一定的名称要求+测量时间、首次清零时间和输入名称。
测量计算过程如下：
第一步是敲击参考块，参考块可以拆开作为传感器复位的参考。
第二步是使用空间位置测量设备，如三坐标在参考块上打同一点，然后传感器清零，三坐标测量机测得的值与标称值之间的差值。量具的坐标系是下一步使用的校正值。
第三步，击中实际零件的测量点。此时，使用上述修正值修正传感器测量值是零件尺寸的绝对偏差。
光束投射角引起的测量误差原理如图6所示。 激光传感器2的激光光束投射到实际被测面（实际部分） 4、与理论被测面（产品设计模型）对比5、实际光速缩短。距离 1、选择不同的投影角α，用三角函数计算测量误差d。
从上表可以看出，取α为10°，实际法向偏差为1mm时，测量误差0.015mm，足以满足检具的要求。
有益效果：本发明将激光传感器安装在工件检测点位置对应的工件夹持平台上，并辅以校准激光传感器的归零装置，相当于现有坐标系的基础现有定位检测工具的概念和工件定位方法 综上所述，高精度非接触式激光测量方法的引入有以下显着改进：
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定位精度，部署非常简单。
2. 在现有定位检具的基础上，进行有限的改造，可以形成高速、高精度的自动检测系统，对现有定位检具的利用率高智能检具，具有明显的成本优势。
3. 该检测仪的核心设备，如激光传感器、支架、复位装置、可编程智能操作面板等，均为通用设备。当产品生命周期结束时，这些通用设备可以被移除并转移到其他新设备上。该产品用于定位检查工具，具有极高的重复使用性。
4. 其非接触、高精度的检测特性，可以避免零件安装在定位检测工具上时检测工具与零件之间的干扰，免去设计过多运动零件的成本和成本。检查工具。精度高，非常适合检测汽车行业的车身钣金和注塑件。
5. 检具只需一次校准，可连续测试。测试过程中无需重新安装激光传感器，可进行高速流线型测试。
6. 检测工具进一步与自动化系统集成，可实时判断尺寸合格并报警，为SPC提供完整准确的历史记录。可在不增加CycleTime的情况下，对关键零部件实施100%全检，并为质量管理提供实施规模的手机终端和公司系统报告。
综上所述，与现有的检测工具相比，本发明的总成本（硬件、操作）最低，准确度最高，速度最快。基于智能检具，我们可以实现最严格的数据自动化，系统化的尺寸管理，排除批量产品问题，实现自动化工装维护预警。
除本发明解决的上述技术问题、构成该技术方案的技术特征以及这些技术方案的技术特征所带来的优点外，本发明能够解决的其他技术问题和技术智能检具 本方案所包含的其他技术特征以及这些技术特征所带来的优势，将结合附图作进一步详细说明。
图纸说明
图1是本发明实施例一中传感器支架的结构示意图。
图2是图1的左侧视图；
图3是图1的俯视图；
图4是激光传感器安装在套管中的结构示意图；
无花果。图5是图1的安装参考块的结构示意图。4;
图6为光束投射角引起的测量误差示意图；
图7为本发明第二实施例的检测原理图；
图8为本发明第四实施例的检测原理图；
无花果。图9是本发明第五实施例的检测装置的示意图。
图10是图9使用状态的实体图。
图中：101衬套、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个实际测量面（实际部分）、5个理论测量面（产品设计模型）、6个零件检查工具轮廓、7个产品设计模型测点A、8个目标点B、9个光源点C、10个零点D、11个实测点E、12个激光束、13个控制箱、14个安装支架、15个零件安装基准、16个零件安装平台。
详细方法
示例一
本实施例主要对传感器支架进行详细说明。其结构如图2和图3所示，包括衬套101和基准块102。基准块102为L形，基准块以销103为基准。块102可拆卸地安装在衬套101上，套管101的内部具有用于夹持激光传感器的通槽。
如图所示。如图4和图5所示，套管101可以采用矩形框架结构，与激光传感器2的外轮廓相匹配，并在框架外流出调整间隙，在套管101上安装有基准块102。
由于激光传感器在固定安装在套管上后进行精度校准，因此套管和参考块本身不需要太高的精度。套管只需要满足牢固固定激光传感器的要求，参考块要求有一个可以阻挡激光的平面。
示例二
本实施例的检测原理如图1所示。如图7所示，工件夹台是用于牢固固定待测工件的夹具，本实施例采用现有的定位检测夹具。
在定位检具设计加工期间，将产品设计模型的测量点A（即产品数字模型的测量点）沿零件表面法线方向投影到零件检测工具轮廓6上作为理论测试面（产品设计模型） 5. 标记目标B的位置；
以测量点A与目标点B的连线为光路，反向确定光源点C的位置和激光传感器2的安装位置，设计开发相应的传感器支架1；
设计开发调零模块3，在测量开始前，每个激光传感器2配备一个对每个激光传感器2进行调零。
检查过程如下：
1.在检具设计加工期间，从产品设计模型的测量点A沿零件表面法线方向画一条直线。光源点C的位置在这条直线上。C 到 A 的距离理论上应为 对于激光传感器标称测量距离的设计，安装后 C 到 A 的实际距离不超过传感器可测量距离的范围，而设计标称测量距离为接近传感器是最佳值；
2.根据C点的位置和C点到A点的连接方向，设计传感器安装位置和角度。C和A之间的连接线应为激光束的理论轨迹，并应安装固定传感器；
3. 在每个传感器的光束路径上设置一个回零装置，在测量开始之前将每个传感器归零。回零点D到A的距离必须在传感器的可测量范围内；
4. 测量开始时，先将回零块安装或切换到刚好挡住激光路径的位置；
5.打开激光源，此时光束在调零块上投射出一个光点D；
6. 使用空间位置测量设备测量D点的空间坐标值并记录，此时传感器读数设置为零；
7.取下调零块，使其不再阻挡激光束，并加载实际零件进行检测。传感器激光束实际将光点E投射到零件上，传感器得到D点到E点的距离，正值表示远离激光点C，负值表示靠近激光点C；
8. 实际零件偏差向量EA=向量DA-向量DE；系统输出结果读数，计算结果的正号表示零件向靠近激光点C的方向偏移，负号表示零件向远离激光点C的方向偏移。
步骤8中的向量DA是由D点和A点的坐标通过系统转换得到的。步骤6中测量D点的坐标，直接从软件中提取A点的坐标。获取距离DA有两种方式：
一种。空间位置测量设备检测D点坐标值，由空间位置测量设备软件通过D点和A点坐标直接计算，输入数据处理系统；
湾 直接将空间位置测量设备测得的D点坐标值和A点理论坐标输入数据处理系统，系统将转换DA距离。
例三
在本实施例中，采用以下步骤进行检测。
步骤一、在检具设计加工期间，将产品设计模型的测点A沿零件表面法线方向投影到检具表面，并标出目标点B的位置；
第二步：以测量点A和目标点B的连线为光路，反方向确定光源点C的位置，确定传感器安装位置，安装相应的传感器支架机构；
Step 3. 在每个传感器的光路上设置一个调零块，用于在测量开始前对每个传感器进行调零；
步骤4、打开激光源，检查量规表面的激光束光斑是否在目标点B上，快速检查传感器光束位置是否有偏差；
第五步，切换限位固定零块，在零块上标记激光束光斑的D点；
第六步，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（如三坐标测量机）测量并记录回零点D的空间坐标值；
步骤8，取下回零块，装入实际检测零件，传感器得到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具物理空间，负号表示零件偏离检具物理空间。
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、实际测量面（实际零件）4、理论测量面（产品设计模型）5、零件检查表面 6 和激光束 a。
在某些情况下，工件夹持平台在传感器相对于零件的另一侧有一个实体智能检具，例如一些常见的零件检测工具。因此，为改进第二实施例，步骤如下：
1. 同方法一中的步骤1；
2. 同方法一中的第2步；
3.取消方法一中的第3步；
4.取消方法一中的第4步；
5. 测量开始时，先不要装零件，打开激光源，此时光束投射到工件夹持平台实体上，得到目标点B；
6. 使用空间位置测量设备测量B点的空间坐标值并记录，此时传感器读数设置为零；
7. 加载实际零件进行检测，传感器的激光束实际将光点E投射到零件上，传感器获取B点到E点的距离。该值应为负值；
8. 实际零件偏差向量EA=向量BA-向量BE；计算结果的正号表示零件向靠近激光点C的方向偏移，负号表示零件向远离激光点C的方向偏移。
9.8中提到的向量BA是由B点和A点的坐标通过系统转换得到的。B点的坐标用上面第6项测量，直接从软件。
从该实施例可以看出，本发明的回零装置包括但不限于块状回零块、置零块和参考块的结构布置。
例五
本实施例提供了一种检测汽车控制面板尺寸偏差的检测工具。如图所示。如图8所示，控制箱13、安装支架14和零件安装基准15安装在零件安装平台14上。其中，安装支架14和零件安装基准15成对布置在汽车中控面板的四个质量控制点(靠近四个角)上。
控制箱具有可编程智能操作面板、电源等，对激光传感器获得的数据进行处理和计算。安装支架用于安装激光传感器，检测开始前安装调零装置，开机，对激光传感器调零。
如图9所示，调零完成后，拆开调零装置，安装零件，开始测试。
以上结合附图详细描述了本发明的实施例，但本发明不限于所描述的实施例。对于本领域普通技术人员来说，在本发明的原理和技术思想的范围内，对这些实施例所做的各种变化、修改、替换和变型，仍然属于本发明的保护范围。
