CN102435617A

CN102435617A - 基于镜面成像显微拍摄技术的球面缺陷的检测装置

Info

Publication number: CN102435617A
Application number: CN2011103807057A
Authority: CN
Inventors: 徐荣青; 陈陶; 常春耘; 赵瑞; 梁忠诚
Original assignee: Nanjing Post and Telecommunication University
Current assignee: Nanjing Post and Telecommunication University; Nanjing University of Posts and Telecommunications
Priority date: 2011-11-25
Filing date: 2011-11-25
Publication date: 2012-05-02

Abstract

基于镜面成像显微拍摄技术的球面缺陷的检测装置，通过显微拍摄技术获得被检测球面面对显微物镜球冠面镜面反射标准物形成的图像，在被检测球冠面上的任何缺陷，都会使图像发生畸变。检测系统包括显微成像拍摄装置（1）和标准物（3）以及放置被检球面（4）的载物平台装置（6）。

Description

基于镜面成像显微拍摄技术的球面缺陷的检测装置

技术领域

本发明涉及一种用于球面缺陷的自动检测装置，属于光电检测的技术领域。

背景技术

球面缺陷检测是球面物体在生产、装配、应用过程中必不可少的一步。上述缺陷包括在凸表面、凹表面上的凹坑、毛刺、划痕、变形和锈斑等。许多球形表面器件如轴承滚珠、光学玻璃透镜、液体透镜的待侧面起到了凸/凹面镜的作用，包括平面，能对特定物体镜面成像。

以往是由经过训练的人员目视检验每一成品表面的缺陷。这种方法速度太慢，因而成本很高。而且，目视检测无法检测细微缺陷。最近研制成功的球面缺陷自动检测系统或引入干涉而复杂、成本高，或检测的面型有限，大多只检测凸球面面。

发明内容

技术问题：本发明的目的在于提出一种基于镜面成像显微拍摄技术的球面缺陷的检测装置，用于解决现有球面缺陷检测手段比较复杂的问题，可快速、准确检测各种球面、平面甚至非球面缺陷，同时容易实现在线检测。使其检测成本低，

检测容易。

技术方案：本发明的基于镜面成像显微拍摄技术的球面缺陷的检测装置包括自上至下顺序同轴线设置的CCD摄像机、显微拍摄系统、标准物、显微物镜、被检测球面、载物平台；所述的显微拍摄系统的目镜处设有CCD摄像机用于采集图片。所述的标准物为由一组发光叉丝或发光点构成的环状发光物，并与显微物镜同轴放置，能上下调节位置以控制成像的大小。所述的被检测球面为凸起球面、凹面、平面或非球面。

本发明的基于镜面成像显微拍摄技术的球面缺陷的检测装置的检测方法，使用镜面成像对缺陷放大-显微技术进一步放大的方案进行缺陷检测；通过置于载物平台上被检测球面的反射图像，经显微拍摄系统放大并被CCD摄像机获得后送入计算机储存；在被检测球冠面上的任何细微缺陷，都会使该反射图像发生较大畸变，经显微拍摄技术进一步放大后获取的图像被计算机采集、储存并与标准球面所成的无缺陷图像（标准物经完美的标准球面成的无缺陷图像）进行自动比对和分析，便可检测到被测球面缺陷的大小和类型。

有益效果：根据以上叙述可知，本发明具有如下特点：

本发明通过“镜面成像缺陷放大-显微放大”的技术来检测球面的缺陷，具有重要的技术价值。本发明设计的检测装置具有结构简单、制作成本低、组装容易、操作方便等优点。由于不需要复杂的干涉技术使得制作成本、生产工艺大大降低，具有重要的技术价值和经济价值，将在无损检测等领域得到广泛的应用。

创新之处在于：

1）细微的缺陷将使成像发生很严重的畸变，将球面缺陷通过镜面成像的装置进行放大；

2）通过显微拍摄技术将上述成像图形再次放大、采集并输入计算机储存。

附图说明

图1 是基于镜面成像显微拍摄技术的球面缺陷检测装置的结构图。图中有：显微拍摄系统1； CCD摄像机2；标准物3；被测球面4；显微物镜5；载物平台6。

图2 是动态检测的结构示意图。

具体实施方式

本发明提出的检测装置，在显微物镜附近设置的标准物，通过显微镜物镜获得放置于载物平台上的被检测球面反射的图像，被显微目镜上的CCD摄像机拍摄采集，通过数据线送入计算机进行储存。标准物通过无缺陷的被检测球面反射时，计算机将采集和储存到标准的图像。而被检测球冠面上的任何缺陷，都会使图像发生畸变，利用特定的计算机软件对该图像与标准图像的比较，可以判断、分析缺陷的大小、形状等信息。因检测面为球面，所述的标准物优选为环状发光物，并与显微物镜同轴放置，可上下调节位置配合显微物镜放大倍数的连续可调来控制成像的大小以便显微系统获得良好的图像。

被检测球面优选为凸起球面，还可通过调节标准物位置、调整被检测球面轴与系统主轴夹角、缩小显微物镜放大倍数等手段来检测凹面和平面。

被检测球面优选为静态的球面，当用于球面的在线动态检测时，可在载物平台上设置一平动/滚动轨道，同时在轨道的上方设置多台显微摄像机。

基于镜面成像显微拍摄技术的球面缺陷检测装置，在显微拍摄系统1显微物镜5附近同轴设置的标准物3，通过显微镜物镜5获得放置于载物平台6上的被检测球面4反射的图像，被显微目镜上的CCD摄像机2拍摄采集，通过数据线送入计算机进行储存。标准物3通过无缺陷的被检测球面反射时，计算机将采集和储存到标准的图像。而被检测球冠面上的任何缺陷，都会使图像发生畸变，利用特定的计算机软件对该图像与标准图像的比较，可以判断、分析缺陷的大小、形状等信息。因检测面为球面，所述的标准物优选为环状发光物，并与显微物镜同轴放置，可上下调节位置配合显微物镜放大倍数的连续可调来控制成像的大小以便显微系统获得良好的图像。

实施例1：

被检测球面4为凸球面。若被检测球面无缺陷，标准物通过凸面成缩小的像，此像通过显微系统放大，而后被CCD摄像机拍摄成图片通过数据线送入计算机储存，若被测球面有缺陷，此缺陷通过标准物的镜面成像放大，然后通过显微系统再次放大并拍摄成畸变图片，比较畸变图和标准图，通过数学计算可以判读缺陷的大小、位置、形状等信息，可通过设计特定软件系统将缺陷自动识别。为便于成像并检测球面，标准物优选为环状发光物，并与显微物镜同轴但独立设置；调整标准物的位置可反映球面不同位置处质量情况。

实施例2：

被检测球面4为凹球面或平面或非球面。相对于凸面情况，反射成像的位置不一样。需要调整标准物及被检测球面的位置，使经被检测球面成的像处于微物镜的视场中，或使凹面或平面以一定的倾角放置与载物台，使至少有一部分像面进入显微镜系统的视场；可在被测凹面/平面下方设置旋转装置便于全部球面都能检测到。

实施例3：

对于完整球面例如钢球的动态检测，可在载物平台上设置一平动/滚动轨道，同时在轨道的上方设置多台显微摄像机。如果让显微摄像机检测圆锥角为120°的球冠面，则只需安装三台显微摄像机即可。

Claims

1.一种基于镜面成像显微拍摄技术的球面缺陷的检测装置，其特征在于：该检测装置包括自上至下顺序同轴线设置的CCD摄像机（2）、显微拍摄系统（1）、标准物（3）、显微物镜（5）、被检测球面（4）、载物平台（6）；所述的显微拍摄系统（1）的目镜处设有CCD摄像机（2）用于采集图片。

2.根据权利要求1所述的基于镜面成像显微拍摄技术的球面缺陷的检测装置，其特征在于所述的标准物（3）为由一组发光叉丝或发光点构成的环状发光物，并与显微物镜（5）同轴放置，能上下调节位置以控制成像的大小。

3.根据权利要求1所述的基于镜面成像显微拍摄技术的球面缺陷的检测装置，其特征在于所述的被检测球面（4）为凸起球面、凹面、平面或非球面。

4.一种如权利要求1所述的基于镜面成像显微拍摄技术的球面缺陷的检测装置的检测方法，其特征在于使用镜面成像对缺陷放大-显微技术进一步放大的方案进行缺陷检测；通过置于载物平台（6）上被检测球面（4）的反射图像，经显微拍摄系统（1）放大并被CCD摄像机（2）获得后送入计算机储存；在被检测球冠面上的任何细微缺陷，都会使该反射图像发生较大畸变，经显微拍摄技术进一步放大后获取的图像被计算机采集、储存并与标准球面所成的无缺陷图像进行自动比对和分析，便可检测到被测球面缺陷的大小和类型。