一種共焦劃痕在線檢測方法技術

本發明專利技術公開了一種共焦劃痕在線檢測方法，其中，將共焦位移計測頭安裝在音圈電機驅動滑臺上，使用音圈電機驅動滑臺帶動共焦位移計測頭對被檢測物體表面進行高度方向數據掃描測量；將音圈電機驅動滑臺的移動坐標，按照預設的固定間距對應每個共焦位移計測頭測量的高度值，將此兩數值一一對應繪制出掃描物體的表面二維輪廓；在二維輪廓曲線上，通過圖形抽取，找出呈三角形的輪廓曲線，三角形底邊長度為劃痕寬度，三角形底邊高度為劃痕深度。本發明專利技術提供的一種共焦劃痕在線檢測方法，相比傳統視覺檢測可以檢測更淺的劃痕，最小可以檢測劃痕0.005mm深，0.05寬。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種檢測方法，尤其涉及一種測量電子、汽車等行業精密零部件表面共焦劃痕在線檢測方法。
技術介紹
現有技術中，自動化化行業進行劃痕檢測主要使用視覺檢測，就是用機器代替人眼來做測量和判斷。視覺檢測是指通過機器視覺產品(即圖像攝取裝置，分CMOS和CCD兩種)將被攝取目標轉換成圖像信號，傳送給專用的圖像處理系統，根據像素分布和亮度、顏色等信息，轉變成數字化信號；圖像系統對這些信號進行各種運算來抽取目標的特征，進而根據判別的結果來控制現場的設備動作。視覺檢測是用于生產、裝配或包裝的有價值的機制，它在檢測缺陷和防止缺陷產品被配送到消費者的功能方面具有不可估量的價值。視覺檢測法主要缺陷是精度不夠高，且需要復雜的算法對圖像進行處理，過度依賴軟件理論分析從而影響測量準確度。視覺檢測可以檢測的劃痕的最小極限尺寸一般在0.5mm深，0.25mm寬，檢測時對光源照射角度有非常苛刻的要求，如果光源照射角度不合適，無法檢測出劃痕，并且檢測出的劃痕只能定義有無，無法準確判斷劃痕的寬度、尤其是深度完全無法測量。綜上所述，針對現有技術中視覺檢測存在的上述缺陷，本專利技術提出了一種共焦劃痕在線檢測方法。
技術實現思路
本專利技術為解決上述技術問題而采用的技術方案是提供一種共焦劃痕在線檢測方法，其中，將共焦位移計測頭安裝在音圈電機驅動滑臺上，使用音圈電機驅動滑臺帶動共焦位移計測頭對被檢測物體表面進行高度方向數據掃描測量；將音圈電機驅動滑臺的移動坐標，按照預設的固定間距對應每個共焦位移計測頭測量的高度值，將此兩數值一一對應繪制出掃描物體的表面二維輪廓；在二維輪廓曲線上，通過圖形抽取，找出呈三角形的輪廓曲線，三角形底邊長度為劃痕寬度，三角形底邊高度為劃痕深度。上述的一種共焦劃痕在線檢測方法，其中：將共焦位移計測頭通過連接板3安裝在音圈電機驅動滑臺上，音圈電機設置1um以上的間隔步長，音圈電機驅動滑臺每移動一個步長可以出一個觸發信號；共焦位移計每接到一個觸發信號，共焦位移計反饋一個當時位置的高度值。本專利技術相對于現有技術具有如下有益效果：1、對比傳統視覺檢測可以檢測更淺的劃痕，最小可以檢測劃痕0.005mm深、0.05mm寬。2、可以對檢測出的劃痕定量給出劃痕的深度和寬度，設定公差上、下限值，自動判斷是否超過產品規范的要求。3、用三角形算法計算劃痕的深度和寬度，不受表面非平面形狀影響，曲面等異性面也可以檢測，也不受樣品擺放的傾斜角度影響。4、整個設備體積小巧，檢測效率高，可以集成到產線上實現在線劃痕檢測。附圖說明圖1為共焦位移計的結構示意圖。圖2為二維輪廓輪廓曲線。圖3為二維輪廓輪廓曲線。圖4為共焦位移計測頭與滑臺安裝整體結構圖。圖中：1共焦位移計測頭2音圈電機3連接板4共焦位移計控制器5二次儀表6共焦位移計光纖具體實施方式下面結合附圖和實施例對本專利技術作進一步的描述。首先對本專利技術中相關技術術語進行解釋說明：共焦位移計：共焦位移計是一種新型的超高精度和超高穩定性的非接觸光學位移測量儀器，由光源射出一束寬光譜的復色光(呈白色)，通過色散鏡頭發生光譜色散，在一條軸線上形成一系列不同波長的單色光，每一個波長都對應一個到被測物體的距離值。物體表面將照射光反射回來，通過共聚焦小孔過濾，只有滿足共焦條件的單色光，可以通過小孔被光譜儀感測到。通過計算被感測到的波長，換算獲得距離值。音圈電機：音圈電機(VoiceCoilActuator)是一種特殊形式的直接驅動電機，具有結構簡單、體積小、高速、高加速、響應快等特性，其工作原理是通電線圈(導體)放在磁場內產生力，力的大小與施加在線圈上的電流成比例，基于此原理音圈電機運動形式可以實現直線或者圓弧方向的運動。將共焦位移計測頭1通過連接板3安裝在滑臺上，共焦位移計測頭1通過共焦位移計控制器4控制，通過共焦位移計光纖連接，如附圖4所示,，滑臺用來調節側頭位置使得其進入工作距離范圍內。使用音圈電機2驅動滑臺水平勻速移動帶動共焦位移計測頭1進行不同水平位置的高度方向數據掃描測量，傳感器在采集高度數據的同時會采集一個音圈電機2光柵尺返回的一個編碼器的值，通過該值確定音圈電機2的驅動滑臺移動的坐標，將音圈電機驅動滑臺的移動坐標，按照預設的固定間距取其對應共焦位移計測量的高度值，將此兩數值，一一對應利用數據分析軟件繪制出掃描物體的表面二維輪廓輪廓線。在二維輪廓輪廓曲線上，利用數據分析算法通過圖形抽取，找出有缺陷輪廓曲線，利用其拐點及凹點抽象做出一個三角形，近似得出三角形底邊長度即為劃痕寬度，三角形底邊高度即為劃痕深度，底邊長度和高度可通過二次儀表5分析軟件測量計算得到，如附圖2和附圖3所示。共焦位移計通過USB總線/232總線與上位機通訊傳輸數據，共焦位移計采集到的高度值和水平位置值通過通訊總線傳給上位機軟件進行分析處理，劃痕掃描分析軟件將采集到的點源數據通過回歸算法繪制為一條二維輪廓線，反應出被掃描物件的表面線性位置上的二維變化，通過相應算法即可測出劃痕的寬度及深度，在線測量中根據相應判別條件即可確定被測件是否合格。上位機通過通訊總線控制共焦位移計進行數據測量，同時上位機可以通過測量軟件設置測量參數及測量模式。音圈電機2利用編碼器與共焦位移計的編碼器接口相連接實現位置值得反饋，上位機利用電機驅動器控制音圈電機運動，電機驅動器與上位機采用232總線通訊，利用測量軟件可以控制電機的運動方式，及反饋方式。共焦位移計實時監測量程范圍內，光譜峰值變化，被掃描物體表面高度變化會使共焦位移感測到光譜峰值的變化，共焦位移計通過測算光譜峰值變化值計算出實際物體表面高度的變化。音圈電機2滑臺帶動共焦位移計測頭1進行表面二維輪廓掃描，音圈電機2可以設置1um以上的間隔步長，音圈電機2滑臺每移動一個步長光柵尺會通過編碼器給出一個脈沖信號，共焦位移計采集編碼器的值通過內置計數器來為脈沖計數，一個脈沖的距離為0.5um，根據計數器值n得到當時滑臺即測通的位置s＝n*0.5um。共焦位移計具有被觸發后測量功能，每接到一個觸發信號，共焦位移計反饋一個當時位置的高度值。音圈電機滑臺掃描過程中的每個步長位置值和共焦位移計測量的每個高度值可以相對實際空間一一對應，一一對應的兩列數值可以繪制成二維表面輪廓曲線，在輪廓曲線上可以選定任何兩個位置，進行高度或寬度的測量。高度值是兩個位置上共焦位移計測量值的差值，寬度值是兩個位置上音圈電機滑臺觸發步長差值。雖然本專利技術已以較佳實施例揭示如上，然其并非用以限定本專利技術，任何本領域技術人員，在不脫離本專利技術的精神和范圍內，當可作些許的修改和完善，因此本專利技術的保護范圍當以權利要求書所界定的為準。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種共焦劃痕在線檢測方法，其特征在于：將共焦位移計測頭安裝在音圈電機驅動滑臺上，使用音圈電機驅動滑臺帶動共焦位移計測頭對被檢測物體表面進行高度方向數據掃描測量；將音圈電機驅動滑臺的移動坐標，按照預設的固定間距對應每個共焦位移計測頭測量的高度值，將此兩數值一一對應繪制出掃描物體的表面二維輪廓；在二維輪廓曲線上，通過圖形抽取，找出呈三角形的輪廓曲線，三角形底邊長度為劃痕寬度，三角形底邊高度為劃痕深度。

【技術特征摘要】
1.一種共焦劃痕在線檢測方法，其特征在于：將共焦位移計測頭安裝在音圈電機驅動滑臺上，使用音圈電機驅動滑臺帶動共焦位移計測頭對被檢測物體表面進行高度方向數據掃描測量；將音圈電機驅動滑臺的移動坐標，按照預設的固定間距對應每個共焦位移計測頭測量的高度值，將此兩數值一一對應繪制出掃描物體的表面二維輪廓；在二維輪廓曲線上，通過圖形抽取，找出...

【專利技術屬性】
技術研發人員：時博洋，
申請(專利權)人：上海思信科學儀器有限公司，
類型：發明
國別省市：上海;31