[发明专利]薄板件装配偏差在线测量方法

说明书

本发明涉及一种薄板件装配偏差在线测量方法，基于傅里叶变换轮廓术的测量平台设置在装配平台上方，放置并将参考面调节至水平；根据所需相机视场调节相机和投影仪调整成满足傅里叶变换轮廓术的原理的位置；拍摄标定板标定；拍摄参考面条纹；放置标准件，拍摄标准件用于相位和高度的系统标定；取下参考面和标准件，拍摄薄板装配前后的条纹；求解装配前后的薄板轮廓数据，得到薄板装配偏差，从而实现薄板装配偏差的在线测量。本发明的测量系统方法简单，成本低且适用广泛。

技术领域

本发明涉及光学测量技术领域，尤其是一种薄板件装配偏差在线测量方法。

背景技术

近年来，随着科学技术的发展和工业水平的提高，以加工制造装配为主的不同行业，例如模具制造、汽车船舶以及航空航天等，对大尺寸、高精度三维外形轮廓测量技术和在线测量装配误差技术提出了越来越高的要求。

基于机器视觉理论的视觉测量系统因具有非接触、成本低、效率高、自动化程度高以及测量精度高等优点，在薄板件尺寸和装配偏差测量方面获得了广泛的应用，而傅里叶变换轮廓术可以利用较少的采集照片较快的重构出物体三维轮廓。传统利用傅里叶变换轮廓术原理设计的视觉测量系统有光笔式视觉测量系统、基于三坐标测量机的机构光扫描测量系统和3D扫描仪，前两者只能做到点测量，测量效率低，后者价格昂贵，所以如何使用简单设备完成薄板装配偏差在线测量还缺少系统的测量方法。

发明内容

本发明提供了一种薄板件装配偏差在线测量方法，基于傅里叶变换轮廓术原理，利用相机和投影仪等简单设备完成测量，使用方便，成本低。

本发明采用的技术方案如下：

S1：在装配平台上方安装基于傅里叶变换轮廓术的测量平台，在所述测量平台上安装相机和投影仪；

S2：将参考面通过定位夹具固定在装配平台的装配位置，调节参考面至水平；

S3：根据装配薄板所需的相机视场，调节相机和投影仪的位置，并设定合适的投影仪的投影条纹周期；

S4：将相机和投影仪调整成满足傅里叶变换轮廓术原理的位置；

S5：在参考面上放置标定板，拍摄标定板进行标定；

S6：取下标定板，采集参考面π相移前、后的条纹照片，作为后续求解薄板相位差的参考基准；

S7：在参考面上放置标准件，采集标准件π相移前、后的条纹照片；建立并求解出被测物体相对于所述参考面的相位差与高度的关系通式；

S8：取下标准件和参考面，将待测薄板通过所述定位夹具固定在装配平台的确定位置上，然后采集装配前薄板π相移前、后的条纹照片，得出装配前薄板相对于参考面的相位差；

S9：将S8中固定好的薄板进行装配、部分解除薄板与所述定位夹具间的连接，即确保薄板的确定性定位，又避免过定位，然后采集装配后薄板的π相移前、后的条纹照片，得出装配后薄板相对于参考面的相位差；

S10：利用S7中的相位差与高度的关系通式，通过S8和S9中的相位差，分别求得薄板装配前、后的轮廓数据，求解得到薄板的装配偏差。

其进一步技术方案为：

所述S4中，调整相机和投影仪满足傅里叶变换轮廓术的三个约束条件：相机光轴MO与参考面垂直、相机光心M与投影仪光心N连线平行于参考面、相机光轴MO与投影仪光轴NO相交于参考面上一点。

所述S7中，所述标准件采用至少两个高度不同的标准四棱柱；拍摄所述至少两个标准四棱柱π相移前和π相移后的条纹照片，求出所述至少两个标准四棱柱的相位差；

物体表面高度h(x，y)与物体表面相位差之间的映射关系如下：