CN103307990A - 一种拉丝模具内孔自动归位装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种拉丝模具内孔自动归位装置，在现有拉丝模具测量仪的基础上，增加了平动装置，然后根据拉斯模具内孔所成图像在图像采集器采集图像中的位置，控制平动装置平动，从而带动拉丝模具平动或带动显微镜及图像采集器平动，使内孔图像位于图像采集器采集图像视场中心，既解决了测量时内孔图像超出图像采集器视场的问题，又解决了由于摄像头畸变引起的内孔图像位置不同存在的测量值偏差的问题，提高了拉丝模具孔径测量的成功率、重复度和精度。同时与现有的人工移动拉丝模具或模具安放台相比，测量效率大大提高。

Description

一种拉丝模具内孔自动归位装置

技术领域

本发明属于拉丝模具孔径测量技术领域，更为具体地讲，涉及一种拉丝模具内孔自动归位装置。

背景技术

随着近年来通信行业的飞速发展，从过去简单的电话电报线缆发展到组合通信缆。这种线缆尺寸通常较小而均匀，制造精度要求高。线缆的直径大小及均匀程度是由拉丝模具决定的，拉丝模具是用耐磨、耐高温的材料制成的，但在高速的线缆拉丝过程中，使用一段时间的拉丝模具难免会产生磨损。磨损的模具孔径和形状都有可能发生变化，直接影响了生产线缆的质量。因此，拉丝模具的孔径及形状的检测显得尤为重要。随着线缆行业的迅速发展，针对拉丝模具孔径检测的仪器也越来越多。

现有技术中，使用的利用光学检测的拉丝模具孔径和形状的检测仪器如2011年06月22日公告授权的，授权公告号为CN201876244U的中国实用新型专利“线材生产模具内径智能测量仪”，虽然能对拉丝模具内孔的大小和形状进行测量，但是有以下缺点：

1、采用光学方法的孔径测量仪的图像采集器和模具安放台只能在跟模具平面垂直的方向进行调节，在测量模具孔径时，存在图像采集器的观察视场较小，模具内孔有偏心、模具安放台和图像采集器的中心有偏差等情况，容易导致待测孔超出图像采集器的视场，测量失败率高；

2、采用光学方法的孔径测量仪在测量拉丝模具孔径时，拉丝模具内孔存在偏心、模具安放台和图像采集器的中心存在偏差等情况，实际测量时模具内孔往往不在视场中心，由于镜头畸变的存在导致同一内孔在图像采集器视场不同位置测量值不一致，从而导致测量重复度低，精度低。

目前，采用光学方法的孔径测量仪在待测内孔偏离图像采集器中心较大或超出视场时，只能手动去移动拉丝模具或模具安放台，靠人工去搜索，让内孔重新回到图像采集器的视场中心，这样会导致操作时间长，效率低下；而且靠手动移动拉丝模具或模具安放台精度很低，难以保证能移到图像采集器的视场中心。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种拉丝模具内孔自动归位装置，以提高拉丝模具孔径测量的效率以及重复度、精度。

为实现以上目的，本发明拉丝模具内孔自动归位装置，包括：

光源与模具安放台，模具安放台用于放置拉丝模具，光源发出的光穿过拉丝模具内孔，形成内孔光斑；

显微镜及图像采集器，显微镜用于对内孔光斑进行放大和调焦，使其投射到图像采集器上并形成清晰的内孔图像；

其特征在于，还包括：

平动装置，与模具安放台连接，带动拉丝模具平动，或者与显微镜及图像采集器连接，带动显微镜及图像采集器平动；所述的平动装置是能带动模具安放台或显微镜及图像采集器在与模具安放台与显微镜及图像采集器中心连线垂直的二维平面内任意移动的装置，平动装置的移动范围按拉丝模具内孔的偏心度和模具安放台放置模具的余量来确定；

控制器，与图像采集器、平动装置连接，用于根据内孔图像在图像采集器采集图像中的位置，控制平动装置平动，从而带动拉丝模具平动或带动显微镜及图像采集器平动，使内孔图像位于图像采集器采集图像中心。

作为本发明的进步改进，所述的控制器还与光源连接；所述的根据内孔图像在图像采集器采集图像视野中的位置，控制平动装置平动，从而带动拉丝模具平动或带动显微镜及图像采集器平动，使内孔图像位移图像采集器采集图像视野中心为：

情况一：内孔图像刚好在图像采集器采集图像中心，此时控制器不驱动平动装置，孔径测量仪直接对内孔图像进行处理，测量出拉丝模具孔径以及形状参数；

情况二：内孔图像偏离图像采集器采集图像中心且全部包含在图像采集器采集图像中，此时，控制器首先进行图像处理，计算出内孔图像的形心坐标，然后根据内孔图像的形心坐标跟采集图像中心坐标之差，换算出平动的步数，驱动平动装置将内孔图像的形心移到图像采集器视野中心；

情况三：内孔图像偏离图像采集器采集图像中心且部分包含在图像采集器采集图像中，此时，控制器首先进行图像处理，计算出内孔图像在图像采集器采集图像中不完整成像部分的形心坐标，根据形心坐标，驱动平动装置移动，使内孔图像完全进入图像采集器的视场，然后按情况二来处理；

情况四：在内孔图像不在图像采集器视场范围内即采集图像无内孔图像，此时，控制器首先提高光源的亮度，使透过内孔制造材料的光亮度变大，本来透过内孔的光加上透过内孔制造材料的光，使得在图像采集器上的内孔图像变大，或提高图像采集器的曝光时间，透过内孔制造材料的光和直接透过内孔的光在图像采集器的感光单元经过更长时间的电荷积累，使得在图像采集器上的内孔图像变大，这样不断提高光源亮度或图像采集器的曝光时间，或者两者同时提高，直到变大后的内孔图像的一部分出现在图像采集器视场范围，然后按照情况三，驱动平动装置使得变大后的内孔图像的中心移到图像采集器采集图像中心，最后恢复原有的光源亮度或/和曝光时间，按照情况二处理，根据内孔真实的成像，驱动平动装置，使得内孔图像的中心精确移到图像采集器采集图像中心。

本发明的目的是这样实现的：

本发明拉丝模具内孔自动归位装置，在现有拉丝模具测量仪的基础上，增加了平动装置，然后根据内孔图像在图像采集器采集图像中的位置，控制平动装置平动，从而带动拉丝模具平动或带动显微镜及图像采集器平动，使内孔图像位于图像采集器采集图像视场中心，既解决了测量时内孔图像超出图像采集器视场的问题，又解决了由于摄像头畸变引起的内孔图像位置不同存在的测量值偏差的问题，提高了拉丝模具孔径测量的成功率、重复度和精度。同时与现有的人工移动拉丝模具或模具安放台相比，测量效率大大提高。

附图说明

图1是本发明拉丝模具内孔自动归位装置一种具体实施方式示意图；

图2是本发明中情况一：内孔图像形心位置位于图像采集器采集图像中心示意图；

图3是本发明中情况二：内孔图像形心位置偏离图像采集器采集图像中心且全部包含在图像采集器采集图像中示意图；

图4是本发明中情况三：内孔图像形心位置偏离图像采集器采集图像中心且部分包含在图像采集器采集图像中示意图；

图5是本发明中情况四：内孔图像不在图像采集器视场范围内示意图；

图6是图5所示放大后的内孔图像出现在图像采集器视场范围内示意图；

图7是驱动平动装置进行螺旋式搜索示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行描述，以便本领域的技术人员更好地理解本发明。需要特别提醒注意的是，在以下的描述中，当已知功能和设计的详细描述也许会淡化本发明的主要内容时，这些描述在这里将被忽略。

图1是本发明拉丝模具内孔自动归位装置一种具体实施方式示意图。

在本实施例中，如图1所示，本发明拉丝模具内孔自动归位装置包括：图像采集器1、镜筒2、镜头3、模具安放台4、平动装置5、光源6、控制器7组成。其中，镜筒2、镜头3组成显微镜，模具安放台4用于放置拉丝模具，光源6发出的光穿过拉丝模具内孔，形成内孔光斑；显微镜用于对内孔光斑进行放大和调焦，使其投射到图像采集器1上并形成清晰的内孔图像。

控制器7与图像采集器1、平动装置5、光源6连接。平动装置5是能带动模具安放台4或显微镜及图像采集器1在与模具安放台4与显微镜及图像采集器中心1连线垂直的二维平面内任意移动的装置。

控制器7的主要功能是对图像采集器1采集的图像进行处理并调节图像采集参数、驱动平动装置5、调节光源6亮度，根据内孔图像在图像采集器1采集图像中的位置，控制平动装置5平动，从而带动拉丝模具平动或带动显微镜及图像采集器平动，使内孔图像位于图像采集器1采集图像中心。平动装置5的移动范围按拉丝模具内孔的偏心度和模具安放台4放置模具的余量来定。

在本实施例中平动装置5与模具安放台4接在一起，其功能是驱动拉丝模具在二维平面内运动。

光源6发出的光透过拉丝模具孔经过镜头3、镜筒2投射到图像采集器1，形成清晰的内孔图像，与图像采集器1采集图像的关系有以下四种情况：

情况一

如图2所示，内孔图像11刚好在图像采集器采集图像12中心即内孔图像11的形心位置刚好位于图像采集器采集图像12中心，此时不驱动平动装置5，孔径测量仪直接对内孔图像11进行处理，测量出拉丝模具孔径以及形状参数。

情况二

如图3所示，内孔图像11偏离图像采集器采集图像12中心且全部包含在图像采集器采集图像12中即内孔图像11的形心位置偏移图像采集器1中心且内孔图像11完全在图像采集器1成像范围，此时，控制器7首先进行图像处理，计算出内孔图像1的形心坐标，然后根据内孔图像1的形心坐标跟采集图像12的中心坐标之差，换算出平动的步数，驱动平动装置5将内孔图像11的形心移到图像采集器1视场中心。

情况三

如图4所示，内孔图像11偏离图像采集器采集图像12中心且部分包含在图像采集器采集图像12中，即内孔图像11的形心位置偏移图像采集器1中心且所成像部分在图像采集器1成像范围。此时，控制器7首先进行图像处理，计算出内孔图像11在图像采集器采集图像12中不完整成像部分的形心坐标，根据形心坐标，驱动平动装置5移动，使内孔图像完全进入图像采集器1的视场，然后按情况二来处理；

情况四

如图5所示，内孔图像11不在图像采集器1视场范围内即采集图像12无内孔图像11，由于拉丝模具内孔由金刚石等透光材料构成，此时提高光源6的亮度，透过内孔制造材料的光亮度变大，本来透过内孔的光加上透过内孔制造材料的光，使得在图像采集器1上内孔所成像变大，如图6所示。还有另外一种方式是提高图像采集器1的曝光时间，透过内孔制造材料的光和直接透过内孔的光在图像采集器1的感光单元经过更长时间的电荷积累，使得在图像采集器1上内孔所成像变大，如图6所示。这样不断提高光源6亮度或图像采集器1的曝光时间，或者两者同时提高，直到变大后的内孔图像10的一部分出现在图像采集器1范围。然后驱动平动装置5，按照情况三，使得变大后的内孔图像10的中心移到图像采集器1的中心。最后恢复原有的光源亮度或/和曝光时间，按照情况二处理，根据内孔真实的成像即内孔图像11，驱动平动装置5，使得内孔图像11的中心精确移到图像采集器采集图像12中心。

该方式相比驱动平动装置5遍历搜索，如螺旋式搜索，如图7所示，具有速度快，定位准等优点。其中8表示搜索轨迹，9表示平动范围。

与现有技术的方式相比，本专利具有以下至少一种优点：

1、拉丝模具内孔自动归位装置由显微镜、图像采集器、光源、模具安放台、平动装置、控制器组成。控制器根据内孔图像的反馈，驱动平动装置保证模具内孔自动精确地回到图像视场的中心，排除了镜头畸变的影响，提高了孔径测量重复度和精度。

2、在内孔图像不在图像采集器视场范围内时，首先通过增大图像采集器的曝光时间或提高光源的亮度，或者两者同时提高，使本来较小的内孔所成图像变大，增大搜索命中的概率，提高了搜索速度。

尽管上面对本发明说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

Claims (3)

1.一种拉丝模具内孔自动归位装置，包括：

光源与模具安放台，模具安放台用于放置拉丝具，光源发出的光穿过拉丝模具内孔，形成内孔光斑；

显微镜及图像采集器，显微镜用于对内孔光斑进行放大和调焦，使其投射到图像采集器上并形成清晰的内孔图像；

其特征在于，还包括：

平动装置，与模具安放台连接，带动拉丝模具平动，或者与显微镜及图像采集器连接，带动显微镜及图像采集器平动；所述的平动装置是能带动模具安放台或显微镜及图像采集器在与模具安放台与显微镜及图像采集器中心连线垂直的二维平面内任意移动的装置；

控制器，与图像采集器、平动装置连接，用于根据内孔图像在图像采集器采集图像中的位置，控制平动装置平动，从而带动拉丝模具平动或带动显微镜及图像采集器平动，使内孔图像位于图像采集器采集图像中心。

2.根据权利要求1所述的自动归位装置，其特征在于，所述的控制器还与光源连接；

所述的根据内孔图像在图像采集器采集图像视场中的位置，控制平动装置平动，从而带动拉丝模具平动或带动显微镜及图像采集器平动，使内孔图像位于图像采集器采集图像视场中心为：

情况一：内孔图像刚好在图像采集器采集图像中心，此时控制器不驱动平动装置，孔径测量仪直接对内孔图像进行处理，测量出拉丝模具孔径以及形状参数；

情况二：内孔图像偏离图像采集器采集图像中心且全部包含在图像采集器采集图像中，此时，控制器首先进行图像处理，计算出内孔图像的形心坐标，然后根据内孔图像的形心坐标跟采集图像中心坐标之差，换算出平动的步数，驱动平动装置将孔径图像的形心移到图像采集器视场中心；

情况三：内孔图像偏离图像采集器采集图像中心且部分包含在图像采集器采集图像中，此时，控制器首先进行图像处理，计算出内孔图像在图像采集器采集图像中不完整成像部分的形心坐标，根据形心坐标，驱动平动装置移动，使内孔图像完全进入图像采集器的视场，然后按情况二来处理；

情况四：在内孔图像不在图像采集器视场范围内即采集图像无内孔图像，此时，控制器首先提高光源的亮度，使透过内孔制造材料的光亮度变大，本来透过内孔的光加上透过内孔制造材料的光，使得在图像采集器上的内孔图像变大，或提高图像采集器的曝光时间，透过内孔制造材料的光和直接透过内孔的光在图像采集器的感光单元经过更长时间的电荷积累，使得在图像采集器上的内孔图像变大，这样不断提高光源亮度或图像采集器的曝光时间，或者两者同时提高，直到变大后的内孔图像的一部分出现在图像采集器视场范围，然后按照情况三，驱动平动装置使得变大后的内孔图像的中心移到图像采集器采集图像中心，最后恢复原有的光源亮度或/和曝光时间，按照情况二处理，根据内孔真实的成像，驱动平动装置，使得内孔图像的中心精确移到图像采集器采集图像中心。

3.根据权利要求1所述的拉丝模具平动装置，其特征在于，所述的平动装置的移动范围按拉丝模具内孔的偏心度和模具安放台放置模具的余量来确定。

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