[发明专利]型材三维外观检测装置及其测量方法

权利要求书

1.一种型材三维外观检测装置，其特征在于：包括机架本体(1)、齿条(3)、长轴底板(5)、伺服电机(6)、齿轮(7)、万向节(9)、角度传感器(10)、滚轮支架(11)、短轴底板(14)、直线轴承(15)、圆导轨(16)、连接板(17)、圆轴(18)、固定块(19)、短轴光栅尺(20)及垂直光栅尺(21)，其中长轴底板(5)与机架本体(1)滑动连接，该机架本体(1)的长度方向安装有齿条(3)，所述伺服电机(6)固定在长轴底板(5)上，输出端连接有与所述齿条(3)啮合传动的齿轮(7)，所述长轴底板(5)通过伺服电机(6)的驱动沿机架本体(1)的长度方向移动；所述长轴底板(5)上滑动连接有短轴底板(14)，并安装有测量该短轴底板(14)位置的短轴光栅尺(20)，所述短轴底板(14)上安装有圆导轨(16)，该圆导轨(16)上滑动连接有直线轴承(15)，所述固定块(19)的一端通过连接板(17)与直线轴承(15)连接，另一端连接有圆轴(18)，所述万向节(9)的输入轴与圆轴(18)底部连接，输出轴连接有滚轮支架(11)，该滚轮支架(11)的上部及下部分别安装有滚轮(24)，上下两个滚轮(24)分别与待检测的T型材(8)腹板上下两端的球头抵接，所述滚轮支架(11)上安装有用于测量T型材(8)腹板偏转角度的角度传感器(10)；所述短轴底板(14)上还安装有测量连接板(17)在垂直方向位置的垂直光栅尺(21)。

2.根据权利要求1所述的型材三维外观检测装置，其特征在于：所述机架本体(1)的长度方向安装有长轴直线导轨(2)，所述齿条(3)与该长轴直线导轨(2)平行，所述长轴底板(5)的底面安装有长轴滑块(4)，通过该长轴滑块(4)与所述长轴直线导轨(2)滑动连接。

3.根据权利要求1所述的型材三维外观检测装置，其特征在于：所述长轴底板(5)的上表面安装有短轴直线导轨(12)，所述短轴底板(14)的底面安装有短轴滑块(13)，通过该短轴滑块(13)与所述短轴直线导轨(12)滑动连接。

4.根据权利要求3所述的型材三维外观检测装置，其特征在于：所述短轴光栅尺(20)的定尺固接于长轴底板(5)上，且与所述短轴直线导轨(12)平行，所述短轴光栅尺(20)的动块与短轴底板(14)相连，随所述短轴底板(14)移动。

5.根据权利要求1所述的型材三维外观检测装置，其特征在于：所述短轴底板(14)的移动方向与长轴底板(5)的移动方向垂直。

6.根据权利要求1所述的型材三维外观检测装置，其特征在于：所述圆导轨(16)垂直固定于短轴底板(14)上，所述垂直光栅尺(21)的定尺通过安装支架(25)固定在短轴底板(14)上，并与所述圆导轨(16)平行，所述垂直光栅尺(21)的动块与连接板(17)相连，随所述连接板(17)沿垂直方向移动。

7.根据权利要求1所述的型材三维外观检测装置，其特征在于：所述滚轮支架(11)的端面呈“C”形，该“C”形开口的上部及下部均安装有所述滚轮(24)。

8.根据权利要求1所述的型材三维外观检测装置，其特征在于：所述滚轮(24)中间设有“V”形或“U”形槽，待检测的所述T型材(8)腹板上下两端的球头容置于上下两个滚轮(24)的槽中。

9.根据权利要求1所述的型材三维外观检测装置，其特征在于：所述长轴底板(5)上开设有通孔A(22)及通孔B(23)，所述伺服电机(6)位于通孔B(23)中，并通过安装板与所述长轴底板(5)固定；所述圆轴(18)的下部位于通孔A(22)中。

10.型材三维外观测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

首先将型材水平放到机架本体(1)上；将滚轮支架(11)的滚轮与T型材(8)的两个球头固定；

控制器启动伺服驱动器驱动伺服电机(6)以设定速度沿齿条(3)的长度方向移动；

按照数据采集密度设定采用此时伺服电机(6)的位置数据、短轴光栅尺(20)和垂直光栅尺(21)以及角度传感器(10)的数值，并保持在控制器的存储器中；

当整个检测装置移出型材尾部后，完成整个测量；

将所有测量数据通过网络传输给上位计算机，测量数据包括：伺服电机(6)的位置数据用于表示型材断面上某设定点在大地测量坐标系X轴的位置，短轴光栅尺(20)和垂直光栅尺(21)的检测数据分别用于表示型材断面上该点在大地测量坐标系Y轴和Z轴的位置，角度传感器(10)检测的角度用于表示该点所在型材断面的空间位姿；

根据伺服电机(6)的位置数据、短轴光栅尺(20)和垂直光栅尺(21)的检测数据、角度传感器(10)检测的角度得到每一采样时刻型材的断面在大地测量坐标系的位姿坐标，根据所有采样时刻型材断面在大地坐标系下的位姿坐标，拟合出型材的三维外形，完成整个测量过程。