[发明专利]具有定位补偿功能的数字化卡板及其测量方法

说明书

本发明提供了一种具有定位补偿功能的数字化卡板及其测量方法，包括：基板、定位机构、位移传感器、视觉传感器、控制器，所述基板通过定位机构横跨在被测车体的表面上；其中：所述定位机构位于所述基板的下方，用于支撑基板，并限定所述基板与被测车体的相对位置；所述位移传感器安装在基板的内部，并与被测车体上的预设测量点所在表面保持垂直，用于测量被测车体的预设测量点；所述视觉传感器位于基板的两侧，用于测量被测车体的两侧边缘；所述控制器安装在基板的内容，并与所述位移传感器、视觉传感器电连接，用于接收和处理所述位移传感器、视觉传感器测量得到的数据。本发明定位精度高，可在生产现场实时测量车体轮廓偏差，测量速度快。

技术领域

本发明涉及列车车体轮廓测量技术领域，具体地，涉及具有定位补偿功能的数字化卡板及其测量方法。

背景技术

在列车车厢制造过程中，需要对车厢车体的车顶、侧墙等部件进行在线检测，以获取准确的形状参数。

目前，在列车生产现场采用的车体轮廓检测方法一般是以金属卡板为模板，利用直尺人工测量车体与卡板之间的间隙大小的方式来获取形状偏差信息。这种检测方式测量精度低、效率低、可靠性差，而且生产过程的相关数据无法自动保存，不能实现产品质量追溯，无法满足现代化生产需求。针对这一问题，又提出了自动化测量技术。对于一般的大尺寸目标轮廓三维测量，现场自动化测量方式主要有：双目立体成像法、数字投影光栅法以及偏差测量法。

双目立体成像法是采用两个视觉探头同时瞄准被测目标的同一区域，通过特征匹配和计算得出特征点的空间位置坐标。但是，双目立体成像法测量过程复杂，特征匹配容易出错、深度测量精度低，不适宜车体轮廓测量。数字投影光栅法是利用数字投影仪想被测表面透射一组光栅条纹，利用一侧的摄像机获取光栅条纹的图像，最后对图像数据处理，得到被测表面的三维轮廓。但是，数字投影光栅法的测量精度受测量范围影响较大，尤其在表面出现较大倾角时，测量误差显著增大，无法满足车体轮廓测量需求。偏差测量法是在一个刚性卡板上安装若干位移传感器，形成一个数字化卡板，直接测量卡板与被测车体之间的距离偏差，从而实现卡板轮廓的测量。但是，偏差测量法是一种相对测量方法，数字卡板与被测车体之间的定位精度直接影响轮廓测量精度，而在生产现场卡板的定位精度往往得不到保证，因此实际测量精度低。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种具有定位补偿功能的数字化卡板及其测量方法。

第一方面，本发明提供的一种具有定位补偿功能的数字化卡板，包括：基板、定位机构、位移传感器、视觉传感器、控制器，所述基板通过定位机构横跨在被测车体的表面上；其中：

所述定位机构位于所述基板的下方，用于支撑基板，并限定所述基板与被测车体的相对位置；利用定位机构与被测车体保持稳定而可靠的相对位置关系，从而保证每次测量的位置一致性、提高测量重复性；

所述位移传感器安装在基板的内部，并与被测车体上的预设测量点所在表面保持垂直，用于测量被测车体的预设测量点；其中，位移传感器为多个非接触位移传感器，位移传感器的数量与测量点数量一致；而测量点数量根据实际情况设定；

所述视觉传感器位于基板的两侧，用于测量被测车体的两侧边缘轮廓；

所述控制器安装在基板的内部，并与所述位移传感器、视觉传感器电连接，用于接收和处理所述位移传感器、视觉传感器测量得到的数据。

可选地，所述基板内部设置有多个纵横交错的刚性骨架，所述基板的外部设置有轻质金属材料支撑的防护板。基板采用轻质金属材质制作，以保证卡板具有足够高的刚性、减小变形、保证测量精度；为了降低基板的自重，基板内部采用类似于飞机翅膀的空心蜂窝结构，基板外部为轻质薄形防护板、实现防水防尘功能。

可选地，所述定位机构包括：两组纵向定位机构和两组横向定位机构，其中：