CN102175151A - 一种影像测量仪 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及影像测量技术领域，具体说是一种影像测量仪，包括内部有电控装置的电脑桌(6)，电脑桌(6)的桌面上设有大理石基座(8)，大理石基座(8)上设有X/Y移动工作台(5)，X/Y移动工作台(5)的上表面设有可拆装的校正片，所述校正片长37mm，宽24mm，厚2mm，其上表面设有镀膜层，镀膜层长33mm、宽20mm，在镀膜层覆盖的区域内设有十个单独的圆和一个由5个圆组成的同心圆(211)。本发明所述的影像测量仪，配套有校正片，实现了同心校正，减少了测量误差，使仪器测量精度更高。
Description
技术领域
本发明涉及影像测量技术领域，具体说是一种影像测量仪。尤指全自动影像测量仪。
背景技术
显微镜是影像测量仪的一个重要元件，显微镜在制造过程中，本身就有机械加工和装配的误差，这些误差是不可能避免的。显微镜内部有很多镜片，当调整显微镜倍数时，显微镜内的镜片位置会发生变化，因显微镜机械性能导致显微镜的镜片中心位置会发生偏移，因此带来测量误差。
常用的影像测量仪都没有作同心校正，当用户使用不同的倍数进行测量时，因为显微镜的机械性能，导致显微镜的镜片中心位置会发生偏移，正常情况下，偏移量在0.01mm～0.02mm。即使加工和装配很好的情况下也有0.01mm左右的偏移量，因此显微镜的机械性能将会增加测量误差。也就是说在测量过程中显微镜变换倍数后镜片中心位置发生了多少偏移量，测量误差就会增加多少。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种影像测量仪，配套有校正片，实现了同心校正，减少了测量误差，使仪器测量精度更高。
为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：
一种影像测量仪，其特征在于，包括：内部有电控装置的电脑桌6，所述电控装置内置24V开关电源，提供光源需要的3V电压、电子尺需要的5V电压、电荷耦合元件CCD需要的12V电压；所述电控装置还内置I/O板，I/O板和光源、电子尺、CCD连接，
安装有同心校正程序和影像测量软件的电脑主机7设置于电脑桌6内，电脑主机上装有PCI控制卡和影像采集卡，电控装置通过数据线和PCI控制卡连接，影像采集卡与CCD连接，电脑主机通过电控装置控制光源的亮度、传输电子尺读数信号、采集图像资料，
电脑桌6的桌面上设有大理石基座8，
大理石基座8上设有X/Y移动工作台5，
大理石基座立柱1竖直的固定在大理石基座8上，且位于X/Y移动工作台5后侧正中，
内置有电荷耦合元件CCD和光源装置的升降机构2装配在大理石基座立柱1的前侧面，
升降机构2的下端设有与CCD配套的全自动变倍功能的显微镜3，
所述显微镜3下端设有上光源4，
显示器9通过支架固定在大理石基座立柱1的侧面，与电脑主机7连接，
电脑桌6里面设有分别对应于X/Y/Z三轴的三套分辨率为0.001mm的光学尺测量系统，
X/Y移动工作台5的上表面设有可拆装的校正片，
所述校正片长37mm，宽24mm，厚2mm，其上表面设有镀膜层，镀膜层长33mm、宽20mm，
在镀膜层覆盖的区域内设有十个单独的圆和一个由5个圆组成的同心圆211。
在上述技术方案的基础上，所述组成同心圆211的5个圆的直径分别为：0.5mm、1.5mm、2.5mm、4.0mm、6.0mm。
在上述技术方案的基础上，所述十个单独的圆为第一圆至第十圆，其中：第一圆21和第二圆22分别位于镀膜层覆盖区域的左下角和右下角，二者圆点的间距为28mm，第一圆21和第二圆22的直径均为0.8mm，
同心圆211的圆点距离第一圆21的水平距离为4.578mm，垂直距离为9.469mm，
第三圆23的直径为0.2mm，其圆点距离第一圆21的水平距离为24mm，垂直距离为2.998mm，
第四圆24的直径为0.4mm，其圆点距离第一圆21的水平距离为20mm，垂直距离为5.998mm，
第五圆25的直径为0.6mm，其圆点距离第一圆21的水平距离为24mm，垂直距离为8.998mm，
第六圆26的直径为0.8mm，其圆点距离第一圆21的水平距离为20mm，垂直距离为11.999mm，
第七圆27的直径为1mm，其圆点距离第一圆21的水平距离为16mm，垂直距离为2.998mm，
第八圆28的直径为1.5mm，其圆点距离第一圆21的水平距离为12mm，垂直距离为5.998mm，
第九圆29的直径为2mm，其圆点距离第一圆21的水平距离为16mm，垂直距离为8.998mm，
第十圆210的直径为2.5mm，其圆点距离第一圆21的水平距离为16mm，垂直距离为11.999mm。
在上述技术方案的基础上，校正片上的这些标准圆和标准同心圆的大小和位置误差小于0.001mm。
在上述技术方案的基础上，材质是2mm厚的光学玻璃的校正片粘贴固定在X/Y移动工作台的玻璃右上角。
在上述技术方案的基础上，当启动同心校正程序后，运行自动校正功能，测量系统自动执行以下动作：
1，找到X/Y/Z三轴电子尺的原点位置；
2，找到校正片上第一圆21作自动对焦；
3，启动显微镜的400档位的倍数，用校正片上第一圆21作影像校正；
4，自动测量校正片上第一圆21和第二圆22，把第一圆21和第二圆22的参数作为基准值保存在系统里；
5，启动显微镜的最大倍数550档位，用校正片上第五圆25作影像校正，并自动保存；
6，启动显微镜的倍数500档位，用校正片上第五圆25作影像校正，并自动保存；
7，启动显微镜的倍数450档位，用校正片上第六圆26作影像校正，并自动保存；
8，启动显微镜的倍数400档位，用校正片上第六圆26作影像校正，并自动保存；
9，启动显微镜的倍数350档位，用校正片上第七圆27作影像校正，并自动保存；
10，启动显微镜的倍数300档位，用校正片上第七圆27作影像校正，并自动保存；
11，启动显微镜的倍数250档位，用校正片上第八圆28作影像校正，并自动保存；
12，启动显微镜的倍数200档位，用校正片上第八圆28作影像校正，并自动保存；
13，启动显微镜的倍数150档位，用校正片上第九圆29作影像校正，并自动保存；
14，启动显微镜的倍数100档位，用校正片上第九圆29作影像校正，并自动保存；
15，启动显微镜的倍数50档位，用校正片上第一圆210作影像校正，并自动保存；
16，启动显微镜的最小倍数0档位，用校正片上第十圆210作影像校正，并自动保存；显微镜的12档位的倍数影像校正完毕；
17，启动显微镜的最大倍数550档位，测量校正片上同心圆211中直径0.5的圆；
18，启动显微镜的倍数500档位，测量校正片上同心圆211中直径0.5的圆；
19，启动显微镜的倍数450档位，测量校正片上同心圆211中直径0.5的圆；
20，启动显微镜的倍数400档位，测量校正片上同心圆211中直径1.5的圆；
21，启动显微镜的倍数350档位，测量校正片上同心圆211中直径1.5的圆；
22，启动显微镜的倍数300档位，测量校正片上同心圆211中直径1.5的圆；
23，启动显微镜的倍数250档位，测量校正片上同心圆211中直径2.5的圆；
24，启动显微镜的倍数200档位，测量校正片上同心圆211中直径2.5的圆；
25，启动显微镜的倍数150档位，测量校正片上同心圆211中直径2.5的圆；
26，启动显微镜的倍数100档位，测量校正片上同心圆211中直径4.0的圆；
27，启动显微镜的倍数50档位，测量校正片上同心圆211中直径4.0的圆；
28，启动显微镜的最小倍数0档位，测量校正片上同心圆211中直径4.0的圆；
29，测量系统对显微镜的12档位倍数的测量结果进行同心误差修正，并保存在系统内；全自动影像测量仪同心校正完成。
本发明所述的影像测量仪，配套有校正片，实现了同心校正，减少了测量误差，使仪器测量精度更高。
附图说明
本发明有如下附图：
图1影像测量仪的结构示意图，
图2校正片的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，本发明所述的影像测量仪，包括：
内部有电控装置的电脑桌6，所述电控装置内置24V开关电源，提供光源需要的3V电压、电子尺需要的5V电压、电荷耦合元件CCD需要的12V电压；所述电控装置还内置I/O板，I/O板和光源、电子尺、CCD连接，
安装有同心校正程序和影像测量软件的电脑主机7设置于电脑桌6内，电脑主机上装有PCI控制卡和影像采集卡，电控装置通过数据线和PCI控制卡连接，影像采集卡与CCD连接，电脑主机通过电控装置控制光源的亮度、传输电子尺读数信号、采集图像资料，
电脑桌6的桌面上设有大理石基座8，
大理石基座8上设有X/Y移动工作台5，X/Y移动工作台用于摆放待测工件，所述X/Y移动工作台5能在水平方向上前后、左右移动，
大理石基座立柱1竖直的固定在大理石基座8上，且位于X/Y移动工作台5后侧正中，大理石基座立柱1作为Z轴垂直于X/Y移动工作台5所在的X/Y轴，
内置有电荷耦合元件CCD和光源装置的升降机构2装配在大理石基座立柱1的前侧面，
升降机构2的下端设有与CCD配套的全自动变倍功能的显微镜3，
所述显微镜3下端设有上光源4，
显示器9通过支架固定在大理石基座立柱1的侧面，与电脑主机7连接，显示器9用于显示被测工件的放大图像和相关的测量数据等，
电脑桌6里面设有分别对应于X/Y/Z三轴的三套分辨率为0.001mm的光学尺测量系统(图中未示出)，
X/Y移动工作台5的上表面设有可拆装的校正片，
所述校正片长37mm，宽24mm，厚2mm，其上表面设有镀膜层，镀膜层长33mm、宽20mm，
在镀膜层覆盖的区域内设有十个单独的圆和一个由5个圆组成的同心圆211。
在上述技术方案的基础上，所述组成同心圆211的5个圆的直径分别为：0.5mm、1.5mm、2.5mm、4.0mm、6.0mm。
在上述技术方案的基础上，所述十个单独的圆为第一圆至第十圆，其中：
第一圆21和第二圆22分别位于镀膜层覆盖区域的左下角和右下角，二者圆点的间距为28mm，第一圆21和第二圆22的直径均为0.8mm，
同心圆211的圆点距离第一圆21的水平距离为4.578mm，垂直距离为9.469mm，
第三圆23的直径为0.2mm，其圆点距离第一圆21的水平距离为24mm，垂直距离为2.998mm，
第四圆24的直径为0.4mm，其圆点距离第一圆21的水平距离为20mm，垂直距离为5.998mm，
第五圆25的直径为0.6mm，其圆点距离第一圆21的水平距离为24mm，垂直距离为8.998mm，
第六圆26的直径为0.8mm，其圆点距离第一圆21的水平距离为20mm，垂直距离为11.999mm，
第七圆27的直径为1mm，其圆点距离第一圆21的水平距离为16mm，垂直距离为2.998mm，
第八圆28的直径为1.5mm，其圆点距离第一圆21的水平距离为12mm，垂直距离为5.998mm，
第九圆29的直径为2mm，其圆点距离第一圆21的水平距离为16mm，垂直距离为8.998mm，
第十圆210的直径为2.5mm，其圆点距离第一圆21的水平距离为16mm，垂直距离为11.999mm。
校正片上的这些标准圆(标准圆即指十个单独的圆，即第一圆至第十圆)和标准同心圆(标准同心圆即指同心圆211)的大小和位置误差小于0.001mm。
本发明通过以下校正方法，用专用校正片和校正程序，作影像校正，把每次因改变放大倍数带来的中心位置偏移进行修正。保证影像测量仪在不同倍数下测量结果的一致性。提高测量的精确度。
本发明通过影像测量系统进行误差修正，将校正片的测量图像与校正片对比，消除显微镜变换倍数后镜片中心位置发生了偏移的问题，最终提高测量精度。达到测量结果同心误差不大于0.003mm。
本发明所述的校正片适用于显微镜的同心校正，该校正片是一块定制的掩模板，材质是2mm厚的光学玻璃，其上表面设有镀膜层，把校正片的信息写入专用的同心校正程序里。将校正片粘贴固定在X/Y移动工作台的玻璃右上角。
根据测量的需要，我们把显微镜的放大倍数分为12个档位，按最小倍数到最大倍数顺序依次为0档位、50档位、100档位、150档位、200档位、250档位、300档位、350档位、400档位、450档位、500档位、550档位。
当启动同心校正程序后，运行自动校正功能，测量系统先找到X/Y/Z三轴电子尺的原点位置，然后测量校正片上的标准圆，作为基准值保存在测量系统内。测量系统先对显微镜的12个档位的倍数作影像校正，然后用12个档位倍数分别测量同心圆。对测量结果作同心修正，并保存在系统内。在以后的测量中，系统会自动的载入相应的同心修正参数。达到测量结果同心误差不大于0.003mm。具体地说：测量系统自动执行以下动作：
1，找到X/Y/Z三轴电子尺的原点位置；
2，找到校正片上第一圆21作自动对焦；
3，启动显微镜的400档位的倍数，用校正片上第一圆21作影像校正；
4，自动测量校正片上第一圆21和第二圆22，把第一圆21和第二圆22的参数作为基准值保存在系统里；
5，启动显微镜的最大倍数550档位，用校正片上第五圆25作影像校正，并自动保存；
6，启动显微镜的倍数500档位，用校正片上第五圆25作影像校正，并自动保存；
7，启动显微镜的倍数450档位，用校正片上第六圆26作影像校正，并自动保存；
8，启动显微镜的倍数400档位，用校正片上第六圆26作影像校正，并自动保存；
9，启动显微镜的倍数350档位，用校正片上第七圆27作影像校正，并自动保存；
10，启动显微镜的倍数300档位，用校正片上第七圆27作影像校正，并自动保存；
11，启动显微镜的倍数250档位，用校正片上第八圆28作影像校正，并自动保存；
12，启动显微镜的倍数200档位，用校正片上第八圆28作影像校正，并自动保存；
13，启动显微镜的倍数150档位，用校正片上第九圆29作影像校正，并自动保存；
14，启动显微镜的倍数100档位，用校正片上第九圆29作影像校正，并自动保存；
15，启动显微镜的倍数50档位，用校正片上第一圆210作影像校正，并自动保存；
16，启动显微镜的最小倍数0档位，用校正片上第十圆210作影像校正，并自动保存；显微镜的12档位(此处的12档位为步骤5到16中所述及的档位)的倍数影像校正完毕；
17，启动显微镜的最大倍数550档位，测量校正片上同心圆211中直径0.5的圆；
18，启动显微镜的倍数500档位，测量校正片上同心圆211中直径0.5的圆；
19，启动显微镜的倍数450档位，测量校正片上同心圆211中直径0.5的圆；
20，启动显微镜的倍数400档位，测量校正片上同心圆211中直径1.5的圆；
21，启动显微镜的倍数350档位，测量校正片上同心圆211中直径1.5的圆；
22，启动显微镜的倍数300档位，测量校正片上同心圆211中直径1.5的圆；
23，启动显微镜的倍数250档位，测量校正片上同心圆211中直径2.5的圆；
24，启动显微镜的倍数200档位，测量校正片上同心圆211中直径2.5的圆；
25，启动显微镜的倍数150档位，测量校正片上同心圆211中直径2.5的圆；
26，启动显微镜的倍数100档位，测量校正片上同心圆211中直径4.0的圆；
27，启动显微镜的倍数50档位，测量校正片上同心圆211中直径4.0的圆；
28，启动显微镜的最小倍数0档位，测量校正片上同心圆211中直径4.0的圆；
29，测量系统对显微镜的12档位(此处的12档位为步骤17到28中所述及的档位)倍数的测量结果进行同心误差修正，并保存在系统内；全自动影像测量仪同心校正完成。
上述步骤中所述的同心误差修正由同心校正程序完成，所述的倍数影像校正由影像测量软件完成。
经过全自动影像测量仪同心校正后，用任何倍数去测量一个工件，系统会对测量结果自动进行同心修正。从而达到影像测量同心校正的目的。修正后的测量结果同心误差不大于0.003mm。
第三圆23、第四圆24和同心圆211中直径6.0的圆是备用，当用到其它更大倍数或更小倍数的显微镜时才会用到。
本发明在X/Y/Z三轴均装有马达、驱动，通过控制系统及专用的影像测量软件，对工件进行精密的测量。
Claims (6)
1.一种影像测量仪，其特征在于，包括：内部有电控装置的电脑桌(6)，所述电控装置内置24V开关电源，提供光源需要的3V电压、电子尺需要的5V电压、电荷耦合元件CCD需要的12V电压；所述电控装置还内置I/O板，I/O板和光源、电子尺、CCD连接，
安装有同心校正程序和影像测量软件的电脑主机(7)设置于电脑桌(6)内，电脑主机上装有PCI控制卡和影像采集卡，电控装置通过数据线和PCI控制卡连接，影像采集卡与CCD连接，电脑主机通过电控装置控制光源的亮度、传输电子尺读数信号、采集图像资料，
电脑桌(6)的桌面上设有大理石基座(8)，
大理石基座(8)上设有X/Y移动工作台(5)，
大理石基座立柱(1)竖直的固定在大理石基座(8)上，且位于X/Y移动工作台(5)后侧正中，
内置有电荷耦合元件CCD和光源装置的升降机构(2)装配在大理石基座立柱(1)的前侧面，
升降机构(2)的下端设有与CCD配套的全自动变倍功能的显微镜(3)，
所述显微镜(3)下端设有上光源(4)，
显示器(9)通过支架固定在大理石基座立柱(1)的侧面，与电脑主机(7)连接，
电脑桌(6)里面设有分别对应于X/Y/Z三轴的三套分辨率为0.001mm的光学尺测量系统，
X/Y移动工作台(5)的上表面设有可拆装的校正片，
所述校正片长37mm，宽24mm，厚2mm，其上表面设有镀膜层，镀膜层长33mm、宽20mm，
在镀膜层覆盖的区域内设有十个单独的圆和一个由5个圆组成的同心圆(211)。
2.如权利要求1所述的影像测量仪，其特征在于：所述组成同心圆(211)的5个圆的直径分别为：0.5mm、1.5mm、2.5mm、4.0mm、6.0mm。
3.如权利要求2所述的影像测量仪，其特征在于，所述十个单独的圆为第一圆至第十圆，其中：第一圆(21)和第二圆(22)分别位于镀膜层覆盖区域的左下角和右下角，二者圆点的间距为28mm，第一圆(21)和第二圆(22)的直径均为0.8mm，
同心圆(211)的圆点距离第一圆(21)的水平距离为4.578mm，垂直距离为9.469mm，
第三圆(23)的直径为0.2mm，其圆点距离第一圆(21)的水平距离为24mm，垂直距离为2.998mm，
第四圆(24)的直径为0.4mm，其圆点距离第一圆(21)的水平距离为20mm，垂直距离为5.998mm，
第五圆(25)的直径为0.6mm，其圆点距离第一圆(21)的水平距离为24mm，垂直距离为8.998mm，
第六圆(26)的直径为0.8mm，其圆点距离第一圆(21)的水平距离为20mm，垂直距离为11.999mm，
第七圆(27)的直径为1mm，其圆点距离第一圆(21)的水平距离为16mm，垂直距离为2.998mm，
第八圆(28)的直径为1.5mm，其圆点距离第一圆(21)的水平距离为12mm，垂直距离为5.998mm，
第九圆(29)的直径为2mm，其圆点距离第一圆(21)的水平距离为16mm，垂直距离为8.998mm，
第十圆(210)的直径为2.5mm，其圆点距离第一圆(21)的水平距离为16mm，垂直距离为11.999mm。
4.如权利要求3所述的影像测量仪，其特征在于：校正片上的这些标准圆和标准同心圆的大小和位置误差小于0.001mm。
5.如权利要求1所述的影像测量仪，其特征在于：材质是2mm厚的光学玻璃的校正片粘贴固定在X/Y移动工作台的玻璃右上角。
6.如权利要求3所述的影像测量仪，其特征在于：当启动同心校正程序后，运行自动校正功能，测量系统自动执行以下动作：
1，找到X/Y/Z三轴电子尺的原点位置；
2，找到校正片上第一圆(21)作自动对焦；
3，启动显微镜的400档位的倍数，用校正片上第一圆(21)作影像校正；
4，自动测量校正片上第一圆(21)和第二圆(22)，把第一圆(21)和第二圆(22)的参数作为基准值保存在系统里；
5，启动显微镜的最大倍数550档位，用校正片上第五圆(25)作影像校正，并自动保存；
6，启动显微镜的倍数500档位，用校正片上第五圆(25)作影像校正，并自动保存；
7，启动显微镜的倍数450档位，用校正片上第六圆(26)作影像校正，并自动保存；
8，启动显微镜的倍数400档位，用校正片上第六圆(26)作影像校正，并自动保存；
9，启动显微镜的倍数350档位，用校正片上第七圆(27)作影像校正，并自动保存；
10，启动显微镜的倍数300档位，用校正片上第七圆(27)作影像校正，并自动保存；
11，启动显微镜的倍数250档位，用校正片上第八圆(28)作影像校正，并自动保存；
12，启动显微镜的倍数200档位，用校正片上第八圆(28)作影像校正，并自动保存；
13，启动显微镜的倍数150档位，用校正片上第九圆(29)作影像校正，并自动保存；
14，启动显微镜的倍数100档位，用校正片上第九圆(29)作影像校正，并自动保存；
15，启动显微镜的倍数50档位，用校正片上第一圆(210)作影像校正，并自动保存；
16，启动显微镜的最小倍数0档位，用校正片上第十圆(210)作影像校正，并自动保存；显微镜的12档位的倍数影像校正完毕；
17，启动显微镜的最大倍数550档位，测量校正片上同心圆(211)中直径0.5的圆；
18，启动显微镜的倍数500档位，测量校正片上同心圆(211)中直径0.5的圆；
19，启动显微镜的倍数450档位，测量校正片上同心圆(211)中直径0.5的圆；
20，启动显微镜的倍数400档位，测量校正片上同心圆(211)中直径1.5的圆；
21，启动显微镜的倍数350档位，测量校正片上同心圆(211)中直径1.5的圆；
22，启动显微镜的倍数300档位，测量校正片上同心圆(211)中直径1.5的圆；
23，启动显微镜的倍数250档位，测量校正片上同心圆(211)中直径2.5的圆；
24，启动显微镜的倍数200档位，测量校正片上同心圆(211)中直径2.5的圆；
25，启动显微镜的倍数150档位，测量校正片上同心圆(211)中直径2.5的圆；
26，启动显微镜的倍数100档位，测量校正片上同心圆(211)中直径4.0的圆；
27，启动显微镜的倍数50档位，测量校正片上同心圆(211)中直径4.0的圆；
28，启动显微镜的最小倍数0档位，测量校正片上同心圆(211)中直径4.0的圆；
29，测量系统对显微镜的12档位倍数的测量结果进行同心误差修正，并保存在系统内；全自动影像测量仪同心校正完成。
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