[发明专利]基于光谱共焦技术的手机曲面外壳轮廓测量方法及其测量设备

说明书

技术领域

本发明涉及手机外壳质量检测领域，更具体地，涉及一种基于光谱共焦技术的手机外壳轮廓测量设备。

背景技术

随着人们对手机产品质量要求的不断提高和自动化技术的发展，手机外壳轮廓形状检测也越来越多的要求提高精度和采用自动化测量的方法实现。手机外壳形状精度检测主要包括背壳和侧面弧面轮廓的检测。为了实现这两个部分的检测，现有的技术方法主要包括以下四种：

1)接触式测量：使用该种方法的测量仪器，测脚需要接触测量工件表面，测量用时较长并且可能损伤工件表面。

2)采用工业相机进行视觉检测：该方法采用多目相机从不同角度检测手机外壳，该方法需要经过复杂的图像处理过程，对环境光线的要求严苛，不易实现精密检测；

3)采用激光扫描传感器测量：该方法通过传动装置带动激光扫描传感器相对被测工件旋转或平移，记录下与工件不同位置的距离信息，通过数学转换后获得整体工件的轮廓信息。但是当被测工件外表面为低反射率表面时，会导致反射光强小，测量误差大的问题；

4)采用光谱共焦技术测量：因为通过相同透镜时，不同波长的单色光的焦距不同。该方法可以通过光谱共焦传感器分析反射光中光强的波峰对应的波长值，得到与对应表面的距离值，由于该方法对于反射光强度要求低，所以可应用于反射率低的手机外壳表面轮廓检测。

采用光谱共焦技术检测手机轮廓的精度高，对工件材质要求低，且比激光扫描传感器的测量范围广。由于光谱测距或激光测距的测量范围优先，常见的外轮廓测量设备采用传动机构带动光谱传感器或激光传感器在三维空间中进行平移，从而采样到工件外壳整体轮廓数据。手机外轮廓由背壳和侧边弧面组成。由于反射角过大时传感器接收不了数据，因此固定角度的传感器不能同时测量背壳和侧面轮廓，现有的解决方法是使用不同的仪器将两种轮廓分开测量，再通过数学方法将两种轮廓进行拼接。这种方法较为麻烦，且增加了工件的检测时间，拼接精度也不能保证。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于光谱共焦技术的手机曲面外壳轮廓测量设备，其目的是设计一种包含侧角滑台的检测设备，可以自动调节工件夹具侧角滑台旋转角度，从而采用光谱量仪一次性测量并重建手机外壳截面轮廓模型，由此解决现有测量仪器不能同时进行手机背壳和侧边轮廓精密检测的问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种基于光谱共焦技术的手机曲面外壳轮廓测量设备，包括工业相机，色散共焦光谱量仪，侧角滑台机构。其中工业相机和光谱量仪沿x轴方向布置。侧角滑台由传动机构，侧角滑台，治具，数据传输线组成。治具将手机外壳固定在侧角滑台上。通过手动旋转传动机构上的旋钮，传动机构可以带动侧角滑台沿Z轴方向旋转，从而调整手机外壳的侧面切线与光谱仪之间的角度。使外壳侧面位于光谱量仪的测试范围内。通过旋钮调整的角度值通过数据传输线输出到计算机上用于轮廓数据的修正和拼接。

本发明涉及的曲面测量方法是采用工业相机视觉系统定位，调整侧角滑台角度，再由光谱共焦传感器获取外壳轮廓信息后进行拼接计算。

本发明还包括测量方法，主要包括以下步骤：

第一步，将标准手机外壳固定在侧角滑台上；

第二步，将标准手机外壳轮廓数据分为手机背壳，左侧边与右侧边三部分数据，分别通过旋转旋钮调整侧角滑台角度，保证这三个部分的轮廓信息可以被光谱量仪接收，记录对应于三个部分的侧角滑台角度值。设置并记录色散共焦光谱量仪的沿y轴方向的移动速度；

第三步，采用工业相机视觉定位方法建立标定标准手机外壳位置坐标系；根据第二步记录的侧角滑台角度值调整侧角滑台，分别标定标准手机外壳三部分截面曲线的距离数据；根据标定的标准手机外壳上的标志点记录拼接位置；

第四步，采用数学公式将光谱量仪的光学笔与测量点之间的距离转换成标准手机轮廓截面的曲线垂直高度；

第五步，取下标准手机外壳，将待检测手机外壳固定在侧角滑台上，采用视觉定位方法建立待检测手机位置坐标系；

第六步，采用相同的侧角滑台角度值和光谱量仪移动速度；测量待检测手机外壳三部分截面曲线的距离数据；

第七步，利用数学公式和标准手机数据计算待检测手机外壳标准手机轮廓截面的曲线垂直高度；根据标志点位置与侧角滑台角度值对待检测手机侧边截面曲线数据进行拟合后插值，获得沿垂直方向均匀分布的高度数据，将采集到的侧边曲线数据进行拼接获得完整的外壳截面曲线。

标定标准手机外壳侧边截面曲线垂直高度时，需做如下转换