技术领域

[0001] 本发明涉及玻璃测量的技术领域， 具体为一种 3D曲面玻璃用的五轴测量装置。

背景技术

[0002] 3D曲面玻璃是当前智能手机的发展趋势， 市场需求量日益升高。 曲面轮廓、 玻 璃厚度、 平面度是曲面玻璃的重要精度指标， 在生产制程中需求重点管控。 对 曲面玻璃的测量， 当前主要装置是使用三坐标测量机， 其测量效率低， 只能用 于抽检， 不满足曲面玻璃大批量生产的全检需求。

技术问题

[0003] 针对上述问题， 本发明提供了一种 3D曲面玻璃用的五轴测量装置， 其提供一种 通用的、 最大可测折弯 90°的、 多功能的 3D曲面玻璃测量装置， 以适应 3D曲面玻 璃大批量生产的、 快速轮廓测量需求。

问题的解决方案

技术解决方案

[0004] 一种 3D曲面玻璃用的五轴测量装置， 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检测的 3D曲面玻璃， 所述治具支承于 A轴回转台 ， 所述 A轴回转台的支承底座嵌装于 Y轴导轨， 所述支承底座外接有 Y轴驱动装 置， 所述底座上还设置有一龙门架， 所述龙门架的 X轴、 Z轴的综合输出端固装 有回转工作台的安装座， 所述回转工作台的 B轴输出端连接非接触位移传感器， 所述非接触位移传感器相对于所述 B轴进行回转动作， 所述治具的上方还设置有 镜头、 相机， 所述镜头、 相机支承于所述支架， X轴、 Y轴、 Z轴为互相垂直的 三个运动轴， A轴回转台的 A轴平行于 Z轴布置、 为回转轴， B轴平行于所述 Y轴 或 X轴布置、 为回转轴。

[0005] 其进一步特征在于：

[0006] 非接触位移传感器包括但不限于光谱共焦传感 器、 三角激光测距传感器、 激光 飞行吋间测距传感器中的任意一种； [0007] 所述 Y轴导轨垂直于所述龙门架的水平横梁布置， 所述水平横梁的长度方向上 设置有 X轴导轨， ζ轴底板安装于所述 X轴导轨， 所述水平横梁上固装有所述 X轴 伺服电机， 所述 X轴伺服电机的输出端连接有 X轴丝杆， 所述 X轴丝杆螺纹连接 ζ 轴丝杆螺母， 所述 Ζ轴丝杆螺母固装于所述 Ζ轴底板， 所述 Ζ轴底板上设置有 Ζ轴 伺服电机， 所述 Ζ轴伺服电机的输出端连接 Ζ轴丝杆， 所述 Ζ轴丝杆螺纹连接 Ζ轴 滑台内的 Ζ轴丝杆螺母， 所述 Ζ轴滑台的一侧嵌装于 Ζ轴导轨， 所述 Ζ轴导轨固装 于所述 Ζ轴底板的长度方向， 所述 Ζ轴滑台即为所述 X轴、 Ζ轴的综合输出端；

[0008] 所述支架包括支承板， 所述支承板上固装有相机安装台， 所述相机安装台上布 置有所述镜头、 相机；

[0009] 优选地， 所述支承板的一侧固装于所述 Ζ轴滑台的下端对应侧， 所述支承板的 前端面固装有所述相机安装台， 所述相机安装台上安装有所述相机， 所述相机 的镜头朝向治具布置， 所述相机和非接触位移传感器之间互不干涉；

[0010] 优选地， 所述支承板平行于所述水平横梁布置， 所述水平支承板的两端固装于 所述水平横梁的前端面， 所述支承板的上端面固装有所述相机安装台， 所述镜 头、 相机自下而上固装于所述相机安装台， 所述相机安装台、 支承板对应于镜 头的位置幵有避让孔， 确保镜头无遮挡朝向治具进行拍照；

[0011] 所述 Υ轴驱动装置包括 Υ轴伺服电机、 Υ轴丝杆， 所述 Υ轴伺服电机固装于所述 底座， 所述 Υ轴伺服电机的输出端固装有所述 Υ轴丝杆， 所述 Υ轴丝杆螺纹连接 Υ 轴丝杆螺母， 所述 Υ轴丝杆螺母固装于所述 Α轴回转台的支承底座， 所述 A轴回 转台的转动输出端固装有所述治具的下部安装 台， 所述治具固装于所述下部安 装台， 所述支承底座的两侧分别嵌装于上凸的 Y轴导轨；

[0012] X轴、 Y轴、 Z轴的驱动方向上分别设置有对应的 X轴拖链、 Y轴拖链、 Z轴拖链

， 方便布线。

发明的有益效果

有益效果

[0013] 采用本发明的结构后， 利用非接触式非接触位移传感器进行测量、 利用影像定 位系统进行被测件的定位， 非接触位移传感器的驱动系统包括 XYZ三个正交轴 和两个回转轴 A轴、 B轴， 其使得测量效率高， 适用于 3D曲面玻璃的大批量生产 过程中的全检， 其提供一种通用的、 最大可测折弯 90°的、 多功能的 3D曲面玻璃 测量装置， 以适应 3D曲面玻璃大批量生产的、 快速轮廓测量需求， 其通过一次 装夹可完成 3D曲面玻璃的纵 /横、 圆角轮廓， 外尺寸、 耳机孔 home键孔的尺寸及 位置度等 2D尺寸的所有测量。

对附图的简要说明

附图说明

[0014] 图 1为本发明具体实施例一的立体图结构示意图� �

[0015] 图 2为本发明具体实施例二的立体图结构示意图 （省略底座的下部支腿） ； [0016] 图 3为测量流程的框图；

[0017] 图 4为 3D轮廓测量过程示意图；

[0018] 图中序号所对应的名称如下：

[0019] 底座 1、 治具 2、 3D曲面玻璃 3、 Y轴导轨 4、 龙门架 5、 回转工作台 6、 安装座 6- 1、 B轴 6-2、 非接触位移传感器 7、 基座 7-1、 感应端 7-2、 镜头 8、 相机 9、 支架 10 、 水平横梁 12、 X轴导轨 13、 Z轴底板 14、 X轴伺服电机 15、 X轴丝杆 16、 Z轴伺 服电机 17、 Z轴丝杆 18、 Z轴滑台 19、 Z轴导轨 20、 水平支承板 21、 相机安装台 22 、 Y轴伺服电机 23、 Y轴丝杆 24、 下部安装台 25、 X轴拖链 26、 Y轴拖链 27、 Z轴 拖链 28、 A轴回转台 29、 支承底座 30、 转动输出端 31。

实施该发明的最佳实施例

本发明的最佳实施方式

[0020] 一种 3D曲面玻璃的快速测量装置， 见图 1 : 其包括底座 1， 底座 1上布置有治具 2 ， 治具 2用于定位待检测的 3D曲面玻璃 3， 治具 2支承于 A轴回转台 29， A轴回转 台 29的支承底座 30嵌装于 Y轴导轨 4， 治具 2支承于 Y轴导轨 4， 治具 2外接有 Y轴 驱动装置， 底座 1上还设置有一龙门架 5， 龙门架 5的 X轴、 Z轴的综合输出端固装 有回转工作台 6的安装座 6-1， 回转工作台 6的 B轴 6-2的输出端连接非接触位移传 感器 7的基座 7-1， 非接触位移传感器 7的感应端 7-2位于基座 7-1的外端布置， 感 应端 7-2相对于 B轴 6-2进行回转动作， 治具 2的上方还设置有镜头 8、 相机 9， 镜头 8、 相机 9支承于支架 10， X轴、 Y轴、 Z轴为互相垂直的三个运动轴， B轴平行 于 X轴或 Y轴布置、 为回转轴。 [0021] 具体实施例中， B轴为平行于 Y轴布置的回转轴。

[0022] 非接触位移传感器 7包括但不限于光谱共焦传感器、 三角激光测距传感器、 激 光飞行吋间测距传感器中的任意一种；

[0023] Y轴导轨 4垂直于龙门架 5的水平横梁 12布置， 水平横梁 12的长度方向上设置有 X轴导轨 13， Z轴底板 14安装于 X轴导轨 13， 水平横梁 12上固装有 X轴伺服电机 15 ， X轴伺服电机 15的输出端连接有 X轴丝杆 16， X轴丝杆 16螺纹连接 Z轴丝杆螺母 ， Z轴丝杆螺母固装于 Z轴底板 14， Z轴底板 14上设置有 Z轴伺服电机 17， Z轴伺 服电机 17的输出端连接 Z轴丝杆 18， Z轴丝杆 18螺纹连接 Z轴滑台 19内的 Z轴丝杆 螺母， Z轴滑台 19的内侧嵌装于 Z轴导轨 20， Z轴导轨 20固装于 Z轴底板 14的长度 方向， Z轴滑台 19即为 X轴、 Z轴的综合输出端；

[0024] Y轴驱动装置包括 Y轴伺服电机 23、 Y轴丝杆 24， Y轴伺服电机 23固装于底座 1

， Y轴伺服电机 23的输出端固装有 Y轴丝杆 24， Y轴丝杆 24螺纹连接 Y轴丝杆螺母 ， Y轴丝杆螺母固装于 A轴回转台 29的支承底座 30， A轴回转台 29的转动输出端 3 1固装有治具 2的下部安装台 25， 治具 2固装于下部安装台 25， 支承底座 30的两侧 分别嵌装于上凸的 Y轴导轨 4;

[0025] X轴、 Y轴、 Z轴的驱动方向上分别设置有对应的 X轴拖链 26、 Y轴拖链 27、 Z轴 拖链 28， 方便布线；

[0026] 支架 10包括支承板 21， 支承板 21上固装有相机安装台 22， 相机安装台 22上布置 有镜头 8、 相机 9;

[0027] 具体实施例一、 见图 1 : 支承板 21的一侧固装于 Z轴滑台 19的下端对应侧， 支承 板 21的前端面固装有相机安装台 22， 相机安装台 22上安装有相机 9， 相机 9的镜 头 8朝向治具 2布置， 相机 9和非接触位移传感器 7之间互不干涉。

[0028] 具体实施例二、 见图 2: 支承板 21平行于水平横梁 12布置， 支承板 21的两端固 装于水平横梁 12的前端面， 支承板 21的上端面固装有相机安装台 22， 镜头 8、 相 机 9自下而上固装于相机安装台 22， 相机安装台 22、 支承板 21对应于镜头 8的位 置幵有避让孔， 确保镜头 8无遮挡朝向治具 2进行拍照。

[0029] 其工作原理如下： 预先在测量软件中导入设计待测 3D玻璃模型， 进而根据模型 设计出合理的测量路径， 之后将待测玻璃放置于对应的治具上定位， 通过治具 上方的影像定位系统 （相机 +镜头） 拍照获取待测玻璃在 XY方向上的位置和姿 态， 用于进行 XY方向上的定位， 影像定位系统可集成于 X轴上布置或 z轴上布置 ， 只要能够拍照获取待测玻璃在 XY方向上的位置和姿态即可， 之后通过 A轴回 转台调整使得被测 3D曲面玻璃保持相对于非接触位移传感器的最� ��测量姿态， 该 A轴回转台的设置使得测量装置可测量任意姿� �的 3D曲面玻璃， 非接触位移传 感器安装于可相对于 B轴绕转的回转工作台， 其中 B轴为平行于 Y轴布置的回转 轴， 按照设计的测量路径，控制 X、 Y、 Ζ、 Α、 Β五轴运动， 通过非接触位移传感 器对被测件的整个表面进行扫描。 如图 4所示， 对于四面弯且折边角度达到 90度 的 3D曲面玻璃， 使用 X、 Ζ、 Β三轴联动方式完成单轮廓扫描测量， 单轮廓测量 完成后， Υ轴进动， 如此往复， 实现多轮廓扫描测量。 对纵向轮廓的测量， Α轴 回转 90度， 继续以 XZB联动、 Y进动方式完成纵向轮廓扫描； 对圆角部分的轮廓 测量， A轴回转调整待测玻璃姿态， 以 XZB三轴联动完成轮廓扫描。 将扫描获得 的参数和标准参数进行比对， 输出测量结果；

[0030] 为准确获知被测 3D曲面玻璃在测量坐标系中的位置与姿态， 辅以影像定位系统 ， 影像定位系统与测量系统通过融合标定建立相 对坐标关系；

[0031] 非接触位移传感器相对于待测玻璃的测量路径 和姿态由 3D曲面玻璃的设计模型 生成；

[0032] 具体实施例中： 治具 A轴回转台预先调整 3D玻璃的姿态， 待测玻璃可沿着 Y轴 单一方向水平向移动， B轴为平行于 Y轴布置的回转轴,治具进行 Y轴向动作， 非 接触位移传感器进行 Z轴、 X轴直线动作和 B轴的转动动作， 其使得在 X、 Y、 Ζ 、 Β、 Α五轴驱动下， 实现对 3D曲面玻璃的外轮廓扫描测量。 由于 A轴的存在， 当扫描测量方向由横向变成纵向吋， 不需要手动对曲面玻璃进行二次定位， 只 需 A轴回转台旋转 90°即可， 而且， 可用于四面弯曲面玻璃圆角部分扫描测量吋 调整被测件姿态。 其测量效率高， 适用于 3D曲面玻璃的大批量生产过程中的全 检；

[0033] 影像定位系统包括镜头、 相机、 支架， 影像定位系统通过捕获治具上 3D曲面玻 璃被测件的图像， 判断被测件的实际位置， 指引非接触位移传感器对 3D曲面玻 璃的轮廓进行全面测量。 [0034] 其有益效果如下：

[0035] 1.使用非接触位移传感器进行非接触测量， 由于没有接触力， 不会引起被测件 的变形， 测量精度更高；

[0036] 2.使用非接触位移传感器对 3D曲面玻璃进行连续扫描测量， 比三坐标测量机效 率更高；

[0037] 3.利用影像定位被测件的位置和姿态并可调整� ��测件的姿态， 比三坐标测量机 或单纯使用位移传感器进行定位， 效率更高；

[0038] 4.适用于两面弯、 四面弯手机玻璃， 弯曲程度可达 90°， 通用性好；

[0039] 5.影像部分可对玻璃外尺寸、 耳机孔 /home孔尺寸和位置度等 2D尺寸进行测量

， 非接触传感器实现 3D轮廓测量， 满足 3D曲面玻璃全尺寸测量需求。

[0040] 以上对本发明的具体实施例进行了详细说明， 但内容仅为本发明创造的较佳实 施例， 不能被认为用于限定本发明创造的实施范围。 凡依本发明创造申请范围 所作的均等变化与改进等， 均应仍归属于本专利涵盖范围之内。