光谱技术对3D玻璃尺寸量测的运用

SCG-190检测设备

SCG-190检测设备是一套配备高像素相机、光源、镜头和非接触式3D测头及其控制器的检测设备，它结合视觉系统和共焦光谱系统对产品的空间位置进行定位，通过多光谱测头扫描，使检测角度范围大大提高，利用拼接技术把产品的轮廓完整地采集并显示出来。同时采用了EtherCAT总线控制，通过PDO数据与位置同步功能，最终完成一套定位、测量精度高，检测角度大，测量范围广，检测速度快的检测设备。对于3D玻璃轮廓及形状计量等来说，SCG-190检测系统是一款最佳的选择系统，如图1所示。

图1 SCG-190检测系统机台

传统接触式测量

图2 传统接触式测量仪器

接触式：三次元探针接触测量，极可能对产品造成损坏；

速度：单条轮廓测量三分钟以上，速度慢，时间长；

精度：接触造成产品损坏减低数据精度；

传统接触式测量仪器如图2所示。

非接触式测量

传感器优势

非接触式检测：不与产品直接接触，对产品不造成任何损伤；SCG-190检测设备通过光谱系统收集产品表面反射回来的光波进行分析从而得到产品表面信息，它不需要直接与产品接触就可以得到产品表面的数据，保证产品在检测过程中不受任何损坏。

高频率：最高采样频率为50KHz；高频率的采样速度更能够正确地反映出产品表面情况，

即使很细微的变化也可以清晰的展现出来，准确判定。

速度快：视觉快速定位，定位时间在10秒以内；500万以上的高像素相机可以高清地分辨

产品边沿，快速定位产品位置及坐标。

通用性强：无材质要求（包括透明物体）；所有物体对光都有一定的反射，包括透明物体，

光谱系统可以感知微弱的光波信息，从而获取产品表面数据。对任何材质、颜色的产品都适用。

高精度：在Z轴方向分辨率为0.1um；高精度的光谱系统可以区分0.1um的高度，保证检测质量。

大量程：可在1mm到12mm内检测；不同款式的光谱检测有不同的检测量程，最大量程12mm几乎可以满足所有产品需求。

环境：可在较高温度、高辐射、黑暗、潮湿等不良环境下工作；

系统优势

运动高精度：运动控制系统采用全闭环控制系统，运动精度在0.001mm以内；

产能高：视觉定位时间在十秒钟以内，单条曲线扫描时间小于10秒。

实时性高：采用EtherCAT总线控制方式，利用PDO同步功能使位置和测头采集数据一一对应；

兼容性强：兼容所有支持EtherCAT总线控制方式的设备；

大角度：扫描角度达到±60度，实现平面度、圆弧半径、不规则的弧面轮廓检测；

操作简单：一键自动检测、自动判定产品是否合格，一键自动数据分析和导出；

模块化设计：为适应用户需求，可随时增减设计模块；

基于以上各种优势，使SCG-190检测系统对玻璃的厚度和轮廓度有着不可比拟的优势。

应用领域

产品结构和形状分析；

物体表面特征；

三维高度和厚度检测及分析；

空间计量分析；

3D玻璃曲面轮廓检测

检测方法及步骤

一、建立三维基准坐标系（X，Y，Z）：

  图3                                         图4  

说明：如图3所示，利用光谱或视觉对产品进行定位，通过PLC控制运动轴使相机精准在a、b、c、d、e、f位置拍照成像并通过软件自动搜索产品边缘建立X，Y坐标系及原点坐标，再通过光谱测头在1、2、3、4位置上采集数据建立Z坐标原点；视觉定位成像效果如图4所示。

二、确定扫描位置

 图5                                         图6  

说明：手机曲面屏一般分为双曲屏和四曲屏，双曲屏扫描位置如图5所示，四曲屏扫描位置如图6所示，扫描前必须把光谱坐标系与视觉坐标系和轴坐标系建立关系统一到同一个坐标系下，任何根据这个坐标系客户的要求，准确控制光谱测头的扫描位置与客户要求位置相符。

三、扫描方法

四曲屏的3D曲面弧度比较大，光谱测头检测角度较小，需要覆盖整个曲面，检测方法如图7、图8所示。

  图7                                         图8

三个光谱安装在同一直线上，其中左边光谱负责扫描左边弧面，中间光谱负责扫描背部弧面，右边光谱负责扫描右边弧面，扫描时三个同时往同一个方向运动，各个光谱在各自的扫描范围进行扫描并获取数据，然后通过拼接技术将这三条曲线拟合成一条曲线。

光谱扫描图形

  图9                                         图10

图11

软件可以显示单个光谱扫描的图形，如图9所示，其中蓝色曲线是左侧光谱采集到的数据，红色光谱是中间光谱采集到的曲线数据，绿色曲线为右侧光谱采集到的数据，也可以同时显示多个光谱扫描拼接之后的图形，如图10所示，如果扫描多条数据，还可以把整全部数据拟合成一个3D模型，形象反映被测物体的轮廓，如图11所示。

数据验证

依据轮廓度国际标准，通过上述实现方法扫描出的曲线与三次元设备测出某特定位置曲线数据进行对比

机台参数表