本發(fā)明涉及玻璃測(cè)量的技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種3D曲面玻璃用的五軸測(cè)量裝置。

背景技術(shù)：

3D曲面玻璃是當(dāng)前智能手機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)，市場(chǎng)需求量日益升高。曲面輪廓、玻璃厚度、平面度是曲面玻璃的重要精度指標(biāo)，在生產(chǎn)制程中需求重點(diǎn)管控。對(duì)曲面玻璃的測(cè)量，當(dāng)前主要裝置是使用三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，其測(cè)量效率低，只能用于抽檢，不滿足曲面玻璃大批量生產(chǎn)的全檢需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種3D曲面玻璃用的五軸測(cè)量裝置，其提供一種通用的、最大可測(cè)折彎90°的、多功能的3D曲面玻璃測(cè)量裝置，以適應(yīng)3D曲面玻璃大批量生產(chǎn)的、快速輪廓測(cè)量需求。

一種3D曲面玻璃用的五軸測(cè)量裝置，其特征在于：其包括底座，所述底座上布置有治具，所述治具用于定位待檢測(cè)的3D曲面玻璃，所述治具支承于A軸回轉(zhuǎn)臺(tái)，所述A軸回轉(zhuǎn)臺(tái)的支承底座嵌裝于Y軸導(dǎo)軌，所述支承底座外接有Y軸驅(qū)動(dòng)裝置，所述底座上還設(shè)置有一龍門架，所述龍門架的X軸、Z軸的綜合輸出端固裝有回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的安裝座，所述回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的B軸輸出端連接非接觸位移傳感器，所述非接觸位移傳感器相對(duì)于所述B軸進(jìn)行回轉(zhuǎn)動(dòng)作，所述治具的上方還設(shè)置有鏡頭、相機(jī)，所述鏡頭、相機(jī)支承于所述支架，X軸、Y軸、Z軸為互相垂直的三個(gè)運(yùn)動(dòng)軸，A軸回轉(zhuǎn)臺(tái)的A軸平行于Z軸布置、為回轉(zhuǎn)軸，B軸平行于所述Y軸或X軸布置、為回轉(zhuǎn)軸。

其進(jìn)一步特征在于：

非接觸位移傳感器包括但不限于光譜共焦傳感器、三角激光測(cè)距傳感器、激光飛行時(shí)間測(cè)距傳感器中的任意一種；

所述Y軸導(dǎo)軌垂直于所述龍門架的水平橫梁布置，所述水平橫梁的長(zhǎng)度方向上設(shè)置有X軸導(dǎo)軌，Z軸底板安裝于所述X軸導(dǎo)軌，所述水平橫梁上固裝有所述X軸伺服電機(jī)，所述X軸伺服電機(jī)的輸出端連接有X軸絲桿，所述X軸絲桿螺紋連接Z軸絲桿螺母，所述Z軸絲桿螺母固裝于所述Z軸底板，所述Z軸底板上設(shè)置有Z軸伺服電機(jī)，所述Z軸伺服電機(jī)的輸出端連接Z軸絲桿，所述Z軸絲桿螺紋連接Z軸滑臺(tái)內(nèi)的Z軸絲桿螺母，所述Z軸滑臺(tái)的一側(cè)嵌裝于Z軸導(dǎo)軌，所述Z軸導(dǎo)軌固裝于所述Z軸底板的長(zhǎng)度方向，所述Z軸滑臺(tái)即為所述X軸、Z軸的綜合輸出端；

所述支架包括支承板，所述支承板上固裝有相機(jī)安裝臺(tái)，所述相機(jī)安裝臺(tái)上布置有所述鏡頭、相機(jī)；

優(yōu)選地，所述支承板的一側(cè)固裝于所述Z軸滑臺(tái)的下端對(duì)應(yīng)側(cè)，所述支承板的前端面固裝有所述相機(jī)安裝臺(tái)，所述相機(jī)安裝臺(tái)上安裝有所述相機(jī)，所述相機(jī)的鏡頭朝向治具布置，所述相機(jī)和非接觸位移傳感器之間互不干涉；

優(yōu)選地，所述支承板平行于所述水平橫梁布置，所述水平支承板的兩端固裝于所述水平橫梁的前端面，所述支承板的上端面固裝有所述相機(jī)安裝臺(tái)，所述鏡頭、相機(jī)自下而上固裝于所述相機(jī)安裝臺(tái)，所述相機(jī)安裝臺(tái)、支承板對(duì)應(yīng)于鏡頭的位置開(kāi)有避讓孔，確保鏡頭無(wú)遮擋朝向治具進(jìn)行拍照；

所述Y軸驅(qū)動(dòng)裝置包括Y軸伺服電機(jī)、Y軸絲桿，所述Y軸伺服電機(jī)固裝于所述底座，所述Y軸伺服電機(jī)的輸出端固裝有所述Y軸絲桿，所述Y軸絲桿螺紋連接Y軸絲桿螺母，所述Y軸絲桿螺母固裝于所述A軸回轉(zhuǎn)臺(tái)的支承底座，所述A軸回轉(zhuǎn)臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)輸出端固裝有所述治具的下部安裝臺(tái)，所述治具固裝于所述下部安裝臺(tái)，所述支承底座的兩側(cè)分別嵌裝于上凸的Y軸導(dǎo)軌；

X軸、Y軸、Z軸的驅(qū)動(dòng)方向上分別設(shè)置有對(duì)應(yīng)的X軸拖鏈、Y軸拖鏈、Z軸拖鏈，方便布線。

采用本發(fā)明的結(jié)構(gòu)后，利用非接觸式非接觸位移傳感器進(jìn)行測(cè)量、利用影像定位系統(tǒng)進(jìn)行被測(cè)件的定位，非接觸位移傳感器的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括XYZ三個(gè)正交軸和兩個(gè)回轉(zhuǎn)軸A軸、B軸，其使得測(cè)量效率高，適用于3D曲面玻璃的大批量生產(chǎn)過(guò)程中的全檢，其提供一種通用的、最大可測(cè)折彎90°的、多功能的3D曲面玻璃測(cè)量裝置，以適應(yīng)3D曲面玻璃大批量生產(chǎn)的、快速輪廓測(cè)量需求，其通過(guò)一次裝夾可完成3D曲面玻璃的縱/橫、圓角輪廓，外尺寸、耳機(jī)孔home鍵孔的尺寸及位置度等2D尺寸的所有測(cè)量。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明具體實(shí)施例一的立體圖結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明具體實(shí)施例二的立體圖結(jié)構(gòu)示意圖(省略底座的下部支腿)；

圖3為測(cè)量流程的框圖；

圖4為3D輪廓測(cè)量過(guò)程示意圖；

圖中序號(hào)所對(duì)應(yīng)的名稱如下：

底座1、治具2、3D曲面玻璃3、Y軸導(dǎo)軌4、龍門架5、回轉(zhuǎn)工作臺(tái)6、安裝座6-1、B軸6-2、非接觸位移傳感器7、基座7-1、感應(yīng)端7-2、鏡頭8、相機(jī)9、支架10、水平橫梁12、X軸導(dǎo)軌13、Z軸底板14、X軸伺服電機(jī)15、X軸絲桿16、Z軸伺服電機(jī)17、Z軸絲桿18、Z軸滑臺(tái)19、Z軸導(dǎo)軌20、水平支承板21、相機(jī)安裝臺(tái)22、Y軸伺服電機(jī)23、Y軸絲桿24、下部安裝臺(tái)25、X軸拖鏈26、Y軸拖鏈27、Z軸拖鏈28、A軸回轉(zhuǎn)臺(tái)29、支承底座30、轉(zhuǎn)動(dòng)輸出端31。

具體實(shí)施方式

一種3D曲面玻璃的快速測(cè)量裝置，見(jiàn)圖1：其包括底座1，底座1上布置有治具2，治具2用于定位待檢測(cè)的3D曲面玻璃3，治具2支承于A軸回轉(zhuǎn)臺(tái)29，A軸回轉(zhuǎn)臺(tái)29的支承底座30嵌裝于Y軸導(dǎo)軌4，治具2支承于Y軸導(dǎo)軌4，治具2外接有Y軸驅(qū)動(dòng)裝置，底座1上還設(shè)置有一龍門架5，龍門架5的X軸、Z軸的綜合輸出端固裝有回轉(zhuǎn)工作臺(tái)6的安裝座6-1，回轉(zhuǎn)工作臺(tái)6的B軸6-2的輸出端連接非接觸位移傳感器7的基座7-1，非接觸位移傳感器7的感應(yīng)端7-2位于基座7-1的外端布置，感應(yīng)端7-2相對(duì)于B軸6-2進(jìn)行回轉(zhuǎn)動(dòng)作，治具2的上方還設(shè)置有鏡頭8、相機(jī)9，鏡頭8、相機(jī)9支承于支架10，X軸、Y軸、Z軸為互相垂直的三個(gè)運(yùn)動(dòng)軸，B軸平行于X軸或Y軸布置、為回轉(zhuǎn)軸。

具體實(shí)施例中，B軸為平行于Y軸布置的回轉(zhuǎn)軸。

非接觸位移傳感器7包括但不限于光譜共焦傳感器、三角激光測(cè)距傳感器、激光飛行時(shí)間測(cè)距傳感器中的任意一種；

Y軸導(dǎo)軌4垂直于龍門架5的水平橫梁12布置，水平橫梁12的長(zhǎng)度方向上設(shè)置有X軸導(dǎo)軌13，Z軸底板14安裝于X軸導(dǎo)軌13，水平橫梁12上固裝有X軸伺服電機(jī)15，X軸伺服電機(jī)15的輸出端連接有X軸絲桿16，X軸絲桿16螺紋連接Z軸絲桿螺母，Z軸絲桿螺母固裝于Z軸底板14，Z軸底板14上設(shè)置有Z軸伺服電機(jī)17，Z軸伺服電機(jī)17的輸出端連接Z軸絲桿18，Z軸絲桿18螺紋連接Z軸滑臺(tái)19內(nèi)的Z軸絲桿螺母，Z軸滑臺(tái)19的內(nèi)側(cè)嵌裝于Z軸導(dǎo)軌20，Z軸導(dǎo)軌20固裝于Z軸底板14的長(zhǎng)度方向，Z軸滑臺(tái)19即為X軸、Z軸的綜合輸出端；

Y軸驅(qū)動(dòng)裝置包括Y軸伺服電機(jī)23、Y軸絲桿24，Y軸伺服電機(jī)23固裝于底座1，Y軸伺服電機(jī)23的輸出端固裝有Y軸絲桿24，Y軸絲桿24螺紋連接Y軸絲桿螺母，Y軸絲桿螺母固裝于A軸回轉(zhuǎn)臺(tái)29的支承底座30，A軸回轉(zhuǎn)臺(tái)29的轉(zhuǎn)動(dòng)輸出端31固裝有治具2的下部安裝臺(tái)25，治具2固裝于下部安裝臺(tái)25，支承底座30的兩側(cè)分別嵌裝于上凸的Y軸導(dǎo)軌4；

X軸、Y軸、Z軸的驅(qū)動(dòng)方向上分別設(shè)置有對(duì)應(yīng)的X軸拖鏈26、Y軸拖鏈27、Z軸拖鏈28，方便布線；

支架10包括支承板21，支承板21上固裝有相機(jī)安裝臺(tái)22，相機(jī)安裝臺(tái)22上布置有鏡頭8、相機(jī)9；

具體實(shí)施例一、見(jiàn)圖1：支承板21的一側(cè)固裝于Z軸滑臺(tái)19的下端對(duì)應(yīng)側(cè)，支承板21的前端面固裝有相機(jī)安裝臺(tái)22，相機(jī)安裝臺(tái)22上安裝有相機(jī)9，相機(jī)9的鏡頭8朝向治具2布置，相機(jī)9和非接觸位移傳感器7之間互不干涉。

具體實(shí)施例二、見(jiàn)圖2：支承板21平行于水平橫梁12布置，支承板21的兩端固裝于水平橫梁12的前端面，支承板21的上端面固裝有相機(jī)安裝臺(tái)22，鏡頭8、相機(jī)9自下而上固裝于相機(jī)安裝臺(tái)22，相機(jī)安裝臺(tái)22、支承板21對(duì)應(yīng)于鏡頭8的位置開(kāi)有避讓孔，確保鏡頭8無(wú)遮擋朝向治具2進(jìn)行拍照。

其工作原理如下：預(yù)先在測(cè)量軟件中導(dǎo)入設(shè)計(jì)待測(cè)3D玻璃模型，進(jìn)而根據(jù)模型設(shè)計(jì)出合理的測(cè)量路徑，之后將待測(cè)玻璃放置于對(duì)應(yīng)的治具上定位，通過(guò)治具上方的影像定位系統(tǒng)(相機(jī)+鏡頭)拍照獲取待測(cè)玻璃在XY方向上的位置和姿態(tài)，用于進(jìn)行XY方向上的定位，影像定位系統(tǒng)可集成于X軸上布置或Z軸上布置，只要能夠拍照獲取待測(cè)玻璃在XY方向上的位置和姿態(tài)即可，之后通過(guò)A軸回轉(zhuǎn)臺(tái)調(diào)整使得被測(cè)3D曲面玻璃保持相對(duì)于非接觸位移傳感器的最佳測(cè)量姿態(tài)，該A軸回轉(zhuǎn)臺(tái)的設(shè)置使得測(cè)量裝置可測(cè)量任意姿態(tài)的3D曲面玻璃，非接觸位移傳感器安裝于可相對(duì)于B軸繞轉(zhuǎn)的回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，其中B軸為平行于Y軸布置的回轉(zhuǎn)軸，按照設(shè)計(jì)的測(cè)量路徑，控制X、Y、Z、A、B五軸運(yùn)動(dòng)，通過(guò)非接觸位移傳感器對(duì)被測(cè)件的整個(gè)表面進(jìn)行掃描。如圖4所示，對(duì)于四面彎且折邊角度達(dá)到90度的3D曲面玻璃，使用X、Z、B三軸聯(lián)動(dòng)方式完成單輪廓掃描測(cè)量，單輪廓測(cè)量完成后，Y軸進(jìn)動(dòng)，如此往復(fù)，實(shí)現(xiàn)多輪廓掃描測(cè)量。對(duì)縱向輪廓的測(cè)量，A軸回轉(zhuǎn)90度，繼續(xù)以XZB聯(lián)動(dòng)、Y進(jìn)動(dòng)方式完成縱向輪廓掃描；對(duì)圓角部分的輪廓測(cè)量，A軸回轉(zhuǎn)調(diào)整待測(cè)玻璃姿態(tài)，以XZB三軸聯(lián)動(dòng)完成輪廓掃描。將掃描獲得的參數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)進(jìn)行比對(duì)，輸出測(cè)量結(jié)果；

為準(zhǔn)確獲知被測(cè)3D曲面玻璃在測(cè)量坐標(biāo)系中的位置與姿態(tài)，輔以影像定位系統(tǒng)，影像定位系統(tǒng)與測(cè)量系統(tǒng)通過(guò)融合標(biāo)定建立相對(duì)坐標(biāo)關(guān)系；

非接觸位移傳感器相對(duì)于待測(cè)玻璃的測(cè)量路徑和姿態(tài)由3D曲面玻璃的設(shè)計(jì)模型生成；

具體實(shí)施例中：治具A軸回轉(zhuǎn)臺(tái)預(yù)先調(diào)整3D玻璃的姿態(tài)，待測(cè)玻璃可沿著Y軸單一方向水平向移動(dòng)，B軸為平行于Y軸布置的回轉(zhuǎn)軸，治具進(jìn)行Y軸向動(dòng)作，非接觸位移傳感器進(jìn)行Z軸、X軸直線動(dòng)作和B軸的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)作，其使得在X、Y、Z、B、A五軸驅(qū)動(dòng)下，實(shí)現(xiàn)對(duì)3D曲面玻璃的外輪廓掃描測(cè)量。由于A軸的存在，當(dāng)掃描測(cè)量方向由橫向變成縱向時(shí)，不需要手動(dòng)對(duì)曲面玻璃進(jìn)行二次定位，只需A軸回轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)90°即可，而且，可用于四面彎曲面玻璃圓角部分掃描測(cè)量時(shí)調(diào)整被測(cè)件姿態(tài)。其測(cè)量效率高，適用于3D曲面玻璃的大批量生產(chǎn)過(guò)程中的全檢；

影像定位系統(tǒng)包括鏡頭、相機(jī)、支架，影像定位系統(tǒng)通過(guò)捕獲治具上3D曲面玻璃被測(cè)件的圖像，判斷被測(cè)件的實(shí)際位置，指引非接觸位移傳感器對(duì)3D曲面玻璃的輪廓進(jìn)行全面測(cè)量。

其有益效果如下：

1.使用非接觸位移傳感器進(jìn)行非接觸測(cè)量，由于沒(méi)有接觸力，不會(huì)引起被測(cè)件的變形，測(cè)量精度更高；

2.使用非接觸位移傳感器對(duì)3D曲面玻璃進(jìn)行連續(xù)掃描測(cè)量，比三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)效率更高；

3.利用影像定位被測(cè)件的位置和姿態(tài)并可調(diào)整被測(cè)件的姿態(tài)，比三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)或單純使用位移傳感器進(jìn)行定位，效率更高；

4.適用于兩面彎、四面彎手機(jī)玻璃，彎曲程度可達(dá)90°，通用性好；

5.影像部分可對(duì)玻璃外尺寸、耳機(jī)孔/home孔尺寸和位置度等2D尺寸進(jìn)行測(cè)量，非接觸傳感器實(shí)現(xiàn)3D輪廓測(cè)量，滿足3D曲面玻璃全尺寸測(cè)量需求。

以上對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，但內(nèi)容僅為本發(fā)明創(chuàng)造的較佳實(shí)施例，不能被認(rèn)為用于限定本發(fā)明創(chuàng)造的實(shí)施范圍。凡依本發(fā)明創(chuàng)造申請(qǐng)范圍所作的均等變化與改進(jìn)等，均應(yīng)仍歸屬于本專利涵蓋范圍之內(nèi)。