CN104019754A - 一种胶囊厚度快速检测设备 - Google Patents

Abstract

本发明适用于采用光学方法检测厚度的设备的技术领域，公开了一种胶囊厚度快速检测设备，包括横向躺倒放置的U型支架，在U型支架开口端的内部中设置有上激光器与下激光器，U型支架的闭合端的内部中设置有光学系统以及CCD(Charge-coupled Device)图像传感器，上激光器与下激光器发出的光束分别打在被测胶囊的上表面和下表面，并形成上下两个光斑，这两个光斑的光线通过光学系统成像到CCD图像传感器上。本发明提供的一种胶囊厚度快速检测设备，结构合理，检测速度快，检测精度高，能够直接将被测胶囊的厚度转化为电信号，使得胶囊厚度检测设备能够直接与计算机控制系统相连，减少了大量的重复劳动，从而利于提高胶囊厚度检测设备的综合性能和市场竞争力。

Description

一种胶囊厚度快速检测设备

【技术领域】

本发明涉及一种采用光学方法检测厚度的设备，特别涉及一种胶囊厚度快速检测设备。

【背景技术】

激光测厚系统在工业生产中的非接触、在线动态测量的成功应用，对于提高产品的质量、生产效率及安全保障等方面均发挥着非常重要的作用。它可以完成许多用接触式测量手段无法完成的检测任务。广泛应用于透明薄膜、纸张、玻璃、橡胶牛毛毡等生产企业，用于生产线上对产品的厚度在线检测。

现今，胶囊的制造加工中由于制造时不可避免的会产生误差，因此，在加工胶囊的步骤中往往需要筛选出厚度合适、厚薄一致的胶囊外壳，这就需要胶囊厚度检测设备。

目前的胶囊厚度检测设备一般采用接触式测量，其不仅测量精度较低、测量状态不稳定，而且还容易受到外界震动的干扰，无法满足全自动胶囊生产线的检测需要。因此，提出一种激光式胶囊厚度检测设备、使得胶囊厚度的检测平稳快速，是行业内亟需解决的技术问题。

【发明内容】

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种胶囊厚度快速检测设备，其旨在解决现有技术中胶囊厚度检测的检测精度不高、容易受外界干扰、检测状态不稳定、无法与计算机系统相容的技术问题。

为实现上述目的，本发明提出了一种胶囊厚度快速检测设备，包括横向躺倒放置的U型支架，在所述的U型支架开口端的内部中设置有上激光器与下激光器，所述的上激光器与下激光器相互对应设置，所述的U型支架的闭合端的内部中设置有光学系统以及CCD(Charge-coupled Device)图像传感器，在上述的基础上，上激光器与下激光器发出的光束分别打在被测胶囊的上表面和下表面，并形成上下两个光斑，这两个光斑的光线通过光学系统成像到CCD图像传感器上，经光电转换后再发送至计算机中进行处理，直接得到被测胶囊的厚度。

作为优选，所述的U型支架还设有支撑柱，所述的支撑柱的轴线与下激光器发出的光束相重合，所述的支撑柱开口朝向上激光器，所述的被测胶囊套设于支撑柱上，所述的被测胶囊的球状端面朝上，所述的支撑柱内部还设有通孔，所述的通孔的轴线与支撑柱的轴线相重合。

作为优选，所述的被测胶囊的厚度为0.08mm～0.125mm。

作为优选，所述的光学系统包括上透镜、下透镜、上反射镜、下反射镜和反射棱镜，其中上透镜、上反射镜与下透镜、下反射镜分别上下对称设置，打在被测胶囊上表面和下表面的两个光斑的光线分别经过上透镜、上反射镜和下透镜、下反射镜，然后经过反射棱镜成像到CCD图像传感器上。

作为优选，所述的上透镜和下透镜为凸透镜。

作为优选，所述的反射棱镜是锥度为95°的棱镜。

本发明的有益效果：与现有技术相比，本发明提供的一种胶囊厚度快速检测设备，结构合理，安全可靠，检测速度快，检测精度高，能够直接将被测胶囊的厚度转化为电信号，使得胶囊厚度检测设备能够直接与计算机控制系统相连，减少了大量的重复劳动，从而利于提高胶囊厚度检测设备的综合性能和市场竞争力。

本发明的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。

【附图说明】

图1是本发明实施例的结构示意图；

图2是本发明实施例的工作原理图。

【具体实施方式】

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中及实施例，对本发明进行进一步详细说明。但是应该理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

参阅图1，本发明实施例提供一种胶囊厚度快速检测设备，包括横向躺倒放置的U型支架1，在U型支架1开口端的内部中设置有上激光器2与下激光器3，上激光器2与下激光器3相互对应设置，U型支架1的闭合端的内部中设置有光学系统4以及CCD图像传感器5，在上述的基础上，上激光器2与下激光器3发出的光束分别打在被测胶囊6的上表面和下表面，并形成上下两个光斑，这两个光斑的光线通过光学系统4成像到CCD图像传感器5上，经光电转换后再发送至计算机中进行处理，直接得到被测胶囊6的厚度。

本发明的实施例采用激光作为光源，通过光学系统4将上下两个激光光斑的光束进行采集，从而得到被测胶囊6的厚度。与现有的接触式检测设备不同，其工作原理是上激光器2和下激光器3分别照射到被测胶囊6的上下表面形成上下两个光斑，将这两个光斑通过一个光学系统4成像到CCD图像传感器5上。也就是说，这两个光斑之间的距离就是被测胶囊6的厚度的映射，通过计算机控制系统的计算可以直接得出被测胶囊6的厚度，这就避免了U形支架的变形、外界生产设备的震动以及上激光器2和下激光器3的测量误差等因素对最终测量结果的影响，增强了检测状态的稳定性能。

为了更好地实现本发明的技术目标，本发明的实施例中的CCD图像传感器5采用了单镜头的面阵CCD做光电转换部件，由于是上下光斑同时测量，若出现任一光斑太暗，则该组上下光斑数据作废，保证了用于厚度数据的上下光斑的一一对应性，提高检测的精度。

具体地，U型支架1还设有支撑柱11，支撑柱11的轴线与下激光器3发出的光束相重合，支撑柱11开口朝向上激光器2，被测胶囊6套设于支撑柱11上，被测胶囊6的球状端面朝上，支撑柱11内部还设有通孔12，通孔12的轴线与支撑柱11的轴线相重合，使得上激光器2和下激光器3发出的光束正好与被测胶囊6的球状端面的顶点相对应，保证所检测的厚度的准确性。

进一步地，被测胶囊6的厚度为0.08mm～0.125mm。

具体地，光学系统4包括上透镜41、下透镜42、上反射镜43、下反射镜44和反射棱镜45，其中上透镜41、上反射镜43与下透镜42、下反射镜44分别上下对称设置，打在被测胶囊6上表面和下表面的两个光斑的光线分别经过上透镜41、上反射镜43和下透镜42、下反射镜44，然后经过反射棱镜45成像到CCD图像传感器5上。

进一步地，上透镜41和下透镜42为凸透镜，反射棱镜45是锥度为95°的棱镜。

请再参阅图2的工作原理图，a为上激光器2与被测胶囊6的上表面的距离，b为下激光器3与被测胶囊6的下表面的距离，C为上激光器2与下激光器3之间的距离，d为被测胶囊6的厚度。检测时，被测胶囊6的球状端面处于水平状态，开启上激光器2和下激光器3，对被测胶囊6进行测量，上激光器2和下激光器3分别到达被测胶囊6的上表面和下表面，得到上激光器2和下激光器3之间的距离C＝a+b+d，即所检测得出的被测胶囊6的厚度为d＝C-a-b。

本发明的具体工作过程如下：

在测量前的准备时，首先要安装上激光器2和下激光器3，调整上激光器2和下激光器3的焦距，使得两者在被测胶囊6的球状端面的17mm左右处对焦。接着，粗调激光器的角度，使得上激光器2的光束打在下激光器3的上表面时与下激光器3发出的光束同心或同轴，同理，对下激光器3也进行粗调。然后，将被测胶囊6套设于支撑柱11上，打开激光器。

接下来，进行其余结构的安装：安装上透镜41和下透镜42，使得其角度分别对准上下光斑；安装上反射镜43，使得光斑通过上透镜41后能够到达上反射镜43的中心位置，调整其角度，使得出射光垂直向下；安装下反射镜44，并将人眼放在CCD图像传感器5的位置，调整其角度，使得人眼能够通过下反射镜44分别观察到上下光斑；安装CCD图像传感器5，并调整其前后位置。

随后，进行整个光学系统4的调整：调整上透镜41和下透镜42的前后位置，使得上下光斑均能在CCD图像传感器5上聚焦；使用黑色圆柱体和放大镜，从侧面接近上激光器2和下激光器3在被测胶囊6附近的光斑，再次调整激光器的角度，使得所述的光斑对准；调整上反射镜43的角度，使得上下光斑均在CCD图像传感器5的垂直位置中心成像，而且上下光斑在水平方向上保留一定的距离，其中要求上光斑设于下光斑的右侧，使得计算机系统能够将两个光斑区分，即整个图像范围内不出现“Just One Point”的提示。

最后，开始标定，标定完成后需要再次精调激光器，使得被测胶囊6的结果误差尽量缩小。

对于具体测量时出现的错误，可以采取如下的措施进行调整：如果出现没有光斑的情况，则首先请确定设备与计算机系统是否连接正常，然后确定上激光器2或者下激光器3是否打开，再次上下调整薄膜所在位置。如果出现只有一个光斑，则首先调整被测胶囊6所在的位置，如果该调整还是无法使得图像出现两个光斑，则观察被测胶囊6时候歪斜，以至于其中一条光路被挡住或者散射进入到透镜的光极弱。此时请调整被测胶囊6的状态，使得被测胶囊6与支撑柱11完全贴合。如果经过上述的调整还是无法观察到两个光斑，则请更换CCD图像传感器5。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种胶囊厚度快速检测设备，其特征在于：包括横向躺倒放置的U型支架(1)，在所述的U型支架(1)开口端的内部中设置有上激光器(2)与下激光器(3)，所述的上激光器(2)与下激光器(3)相互对应设置，所述的U型支架(1)的闭合端的内部中设置有光学系统(4)以及CCD图像传感器(5)，在上述的基础上，上激光器(2)与下激光器(3)发出的光束分别打在被测胶囊(6)的上表面和下表面，并形成上下两个光斑，这两个光斑的光线通过光学系统(4)成像到CCD图像传感器(5)上，经光电转换后再发送至计算机中进行处理，直接得到被测胶囊(6)的厚度。

2.如权利要求1所述的一种胶囊厚度快速检测设备，其特征在于：所述的U型支架(1)还设有支撑柱(11)，所述的支撑柱(11)的轴线与下激光器(3)发出的光束相重合，所述的支撑柱(11)开口朝向上激光器(2)，所述的被测胶囊(6)套设于支撑柱(11)上，所述的被测胶囊(6)的球状端面朝上，所述的支撑柱(11)内部设有通孔(12)，所述的通孔(12)的轴线与支撑柱(11)的轴线相重合。

3.如权利要求2所述的一种胶囊厚度快速检测设备，其特征在于：所述的被测胶囊(6)的厚度为0.08mm～0.125mm。

4.如权利要求1或2所述的一种胶囊厚度快速检测设备，其特征在于：所述的光学系统(4)包括上透镜(41)、下透镜(42)、上反射镜(43)、下反射镜(44)、和反射棱镜(45)，其中上透镜(41)、上反射镜(43)与下透镜(42)、下反射镜(44)分别上下对称设置，打在被测胶囊(6)上表面和下表面的两个光斑的光线分别经过上透镜(41)、上反射镜(43)和下透镜(42)、下反射镜(44)，然后经过反射棱镜(45)成像到CCD图像传感器(5)上。

5.如权利要求4所述的一种胶囊厚度快速检测设备，其特征在于：所述的上透镜(41)和下透镜(42)为凸透镜。

6.如权利要求4所述的一种胶囊厚度快速检测设备，其特征在于：所述的反射棱镜(45)是锥度为95°的棱镜。