CN104101308A - 测量圆角的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种测量圆角的系统和方法。所述测量圆角的系统，包括准直光源、多组棱镜光学部、采集装置和处理装置，光线被所述准直光源发出后照射在待测量工件的圆角上，再经过所述多组棱镜光学部使所述待测量工件的圆角被分割成多个分段圆弧，所述棱镜光学部的组数与分段圆弧的个数相等，且一组棱镜光学部对应一个分段圆弧；所述采集装置采集所述多个分段圆弧，并将所述分段圆弧发送给所述处理装置；所述处理装置用于检测各个分段圆弧的中心与所述多组棱镜的基准线的距离是否都在预设的范围之内，若是，则所述待测量圆角符合条件。上述测量圆角的系统和方法，该测试过程自动完成，不需人工比对，提高了测量效率。

Description

测量圆角的系统和方法

技术领域

本发明涉及光学器件检测领域，特别是涉及一种测量圆角的系统和方法。

背景技术

为了满足某些要求，需将工件加工成圆角。工件被加工成圆角的过程中，或多或少存在一定的偏差，为了检测产品是否为圆角，需要检测该圆角是否满足要求，一般通过R规人工进行目测对比，效率比较低。其中，R规是利用光隙法测量圆弧半径的工具，测量时必须使R规的测量面与工件的圆弧完全的紧密接触，当测量面与工件的圆弧中间没有间隙时，工件的圆弧度数则为此时的R规上所表示的数字。

发明内容

基于此，有必要针对传统的测量方法效率较低的问题，提供一种能提高测量效率的测量圆角的系统。

此外，还有必要提供一种能提高测量效率的测量圆角的方法。

一种测量圆角的系统，包括准直光源、多组棱镜光学部、采集装置和处理装置，光线被所述准直光源发出后照射在待测量工件的圆角上，再经过所述多组棱镜光学部使所述待测量工件的圆角被分割成多个分段圆弧，所述棱镜光学部的组数与分段圆弧的个数相等，且一组棱镜光学部对应一个分段圆弧；所述采集装置采集所述多个分段圆弧，并将所述分段圆弧发送给所述处理装置；所述处理装置用于检测各个分段圆弧的中心与所述多组棱镜的基准线的距离是否都在预设的范围之内，若是，则所述待测量圆角符合条件。

一种测量圆角的方法，包括以下步骤：

发出光线照射待测量工件的圆角；

光线经过预设的多组棱镜光学部使所述待测量工件的圆角被分割成多个分段圆弧，所述棱镜光学部的组数与分段圆弧的个数相等，且一组棱镜光学部对应一个分段圆弧；

检测各个分段圆弧的中心与所述多组棱镜光学部的基准线的距离是否都在预设的范围之内，若是，则所述待测量工件的圆角符合条件。

上述测量圆角的系统和方法，通过将待测量工件的圆角通过多组棱镜光学部后被分割成多个分段圆弧，其中，棱镜光学部组数与分段圆弧相等，且一一对应，每个分段圆弧的中心与基准线之间的距离在预设范围之内，则可判定待测量工件的圆角符合要求，该测试过程自动完成，不需人工比对，提高了测量效率。

附图说明

图1为一个实施例中测量圆角的系统的框架图；

图2为一个实施例中多组棱镜中各组棱镜光线产生平移的示意图；

图3为另一个实施例中多组棱镜中各组棱镜光线产生平移的示意图；

图4为调整多组棱镜中各组棱镜的空气间距或厚度将分段圆弧中心平移到同一条线上的示意图；

图5为圆弧经过8组棱镜前的示意图；

图6为图5中圆弧经过多组棱镜后的示意图；

图7为标准圆角和待测量圆角被多组棱镜分割的示意图；

图8为图7中A的局部放大图；

图9为另一个实施例中测量圆角的系统的框架图；

图10为一个实施例中测量圆角的方法的流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图1为一个实施例中测量圆角的系统的框架图。如图1所示，该测量圆角的系统，包括准直光源110、多组棱镜光学部120、采集装置130和处理装置140。

光线被准直光源110发出后照射在待测量工件200的圆角上，再经过多组棱镜光学部120使该待测量工件的圆角被分割成多个分段圆弧。棱镜光学部120的组数与分段圆弧的个数相等，且一组棱镜光学部120对应一个分段圆弧。

其中，棱镜光学部120的组数可根据需要选择，如5组、10组等。各组棱镜光学部120之间可等距离或不等距离。如此圆角被分割存在间断。若棱镜光学部120的组数足够多，且相邻组的棱镜光学部120紧靠设定，可使得圆角被完整分割成多个分段圆弧，分段圆弧之间可不存间断。

此外，圆角分割可采用等弧分割，每部分的弧长相等，等弧分割可提高精度。

该采集装置130用于采集该多个分段圆弧，并将该分段圆弧发送给该处理装置140。具体的，该采集装置130可为摄像头等。

该处理装置140用于检测各个分段圆弧的中心与该多组棱镜光学部的基准线的距离是否都在预设的范围之内，若是，则该待测量圆角符合条件。

具体的，多组棱镜光学部的基准线是指标准圆角被多组棱镜光学部分割成多个分段参考圆弧后，分段参考圆弧的中心平移到同一条线上，该同一条线即作为多组棱镜光学部的基准线。预设的范围可根据需要设定。

在一个实施例中，该测量圆角系统还包括调整装置；该多组棱镜光学部120的每组棱镜光学部包括两个棱镜，一个棱镜的入光面平行于另一个棱镜的出光面，一个棱镜的出光面平行于另一个棱镜的入光面；光线被该准直光源110发出后照射标准圆角上，再经过该多组棱镜光学部使该标准圆角被分割成多个分段参考圆弧；该采集装置130采集该多个分段参考圆弧；该调整装置调整该各组棱镜光学部中两个棱镜间的距离使该多个分段参考圆弧的中心平移到同一条线上，该同一条线作为该多组棱镜光学部的基准线，多个分段参考圆弧在同一条线上的各组棱镜光学部中两个棱镜间的距离作为该各组棱镜光学部中两个棱镜间的最终距离。

具体的，标准圆角是指用于作为参考的圆角，根据该标准圆角可确定各组棱镜光学部中两个棱镜间的距离。多组棱镜120中各组棱镜光学部的两个棱镜间的间距不等。

图2为一个实施例中多组棱镜光学部中各组棱镜光学部光线产生平移的示意图。如图2所示，光线经过一组有空气间距的棱镜后，会产生平移，光线平移距离L的计算公式如下：

n×sin(θ1)＝sin(θ2) (1)

l＝d÷cos(θ2) (2)

L＝l×sin(θ2-θ1) (3)

其中，n为棱镜玻璃折射率，由式(1)(2)(3)可得出光线平移距离L与棱镜入射角度θ1、两个棱镜间的空气间距d的函数关系，即L＝f(θ1,d)。通过改变θ1或d就可以改变L的大小，因改变θ1容易导致产生全反射，故将θ1固定不变，通过改变d来改变L的大小，即L＝f(d)。

在一个实施例中，该测量圆角系统还包括变换装置。多组棱镜光学部120的每组棱镜光学部包括一个棱镜，该棱镜的入光面与出光面平行。光线被该准直光源110发出后照射标准圆角上，再经过该多组棱镜光学部120使该标准圆角被分割成多个分段参考圆弧；该采集装置130采集该多个分段参考圆弧；该变换装置用于改变该各组棱镜光学部中棱镜的厚度使该多个分段圆弧的中心平移到同一条线上，该同一条线作为该多组棱镜光学部的基准线，多个分段圆弧在同一条线上的各组棱镜光学部中棱镜的厚度作为该各组棱镜光学部中棱镜的最终厚度。

具体的，该各组棱镜光学部中棱镜的厚度不同。

图3为另一个实施例中多组棱镜光学部中各组棱镜光线产生平移的示意图。如图3所示，棱镜的厚度为d，也可按照式(1)(2)(3)得出光线平移距离L＝f(d)。

图4为调整多组棱镜光学部中各组棱镜光学部中两个棱镜的空气间距或各组棱镜光学部中棱镜的厚度将分段圆弧中心平移到同一条线上的示意图。如图4所示，将圆角通过8组棱镜光学部，通过控制8组棱镜光学部中两个棱镜的空气间距或各组棱镜光学部中棱镜的厚度产生不同的光线平移距离，将8个分段圆弧的中心平移到同一条线上。

图5为圆弧经过8组棱镜光学部前的示意图；图6为图5中圆弧经过多组棱镜光学部后的示意图。由图5和图6可知，圆弧经过棱镜光学部后分割成8个分段圆弧，8个分段圆弧的中心平移到同一条线上。

图7为标准圆角和待测量圆角被多组棱镜光学部分割的示意图；图8为图7中A的局部放大图。如图8可知，待测量圆角被分割后的分段圆弧与标准圆角被分割后的分段圆弧的中心存在距离偏差ΔL。该距离偏差ΔL在预设的范围内，则该分段圆弧符合要求。

上述测量圆角系统，通过将待测量工件的圆角通过多组棱镜光学部后被分割成多个分段圆弧，每个分段圆弧的中心与基准线之间的距离在预设范围之内，则可判定待测量工件的圆角符合要求，该测试过程自动完成，不需人工比对，提高了测量效率。

图9为另一个实施例中测量圆角的系统的框架图。图9中测量圆角系统与图1的区别在于：增加了放大倍率可调镜头150。该放大倍率可调镜头150用于将待测量圆角轮廓圆弧的成像尺寸调整至预先的指定成像尺寸；该预设的多组棱镜光学部为与该指定成像尺寸对应的多组棱镜光学部。

具体的，该指定成像尺寸可根据需要设定，在此不做限定。不同的成像尺寸，其所采用的多组棱镜光学部中各组棱镜光学部中两个棱镜的空气间距或一个棱镜的厚度不同。该放大倍率可调镜头150位于待测量工件200和多组棱镜光学部120之间。

图10为一个实施例中测量圆角的方法的流程图。如图10所示，该测量圆角方法，包括以下步骤：

步骤1002，发出光线照射待测量工件的圆角。

步骤1004，光线经过预设的多组棱镜光学部使该待测量工件的圆角被分割成多个分段圆弧，该棱镜光学部的组数与分段圆弧的个数相等，且一组棱镜光学部对应一个分段圆弧。

步骤1006，检测各个分段圆弧的中心与该多组棱镜光学部的基准线的距离是否都在预设的范围之内，若是，则该待测量圆角符合条件。

具体的，多组棱镜光学部的基准线是指标准圆角被多组棱镜分割成多个分段参考圆弧后，分段参考圆弧的中心平移到同一条线上，该同一条线即作为多组棱镜光学部的基准线。预设的范围可根据需要设定。

上述测量圆角方法，通过将待测量工件的圆角通过多组棱镜光学部后被分割成多个分段圆弧，每个分段圆弧的中心与基准线之间的距离在预设范围之内，则可判定待测量工件的圆角符合要求，该测试过程自动完成，不需人工比对，提高了测量效率。

在一个实施例中，在该发出光线照射待测量工件的圆角之前，该测量圆角方法还包括：

每组棱镜光学部包括两个棱镜，一个棱镜的入光面平行于另一个棱镜的出光面，所述一个棱镜的出光面平行于另一个棱镜的入光面，获取标准圆角，根据标准圆角预先确定各组棱镜光学部中两个棱镜间的距离以及多组棱镜光学部的基准线。

标准圆角是指用于作为参考的圆角，根据该标准圆角可确定各组棱镜光学部中两个棱镜间的距离。

本实施例中，该获取标准圆角，根据标准圆角预先确定各组棱镜光学部中两个棱镜间的距离以及多组棱镜光学部的基准线的步骤包括：

将标准圆角通过多组棱镜光学部，使该标准圆角被分割成多个分段参考圆弧，调整该各组棱镜光学部中两个棱镜间的距离使该多个分段参考圆弧的中心平移到同一条线上，该同一条线作为该多组棱镜光学部的基准线，多个分段参考圆弧在同一条线上的各组棱镜光学部中两个棱镜间的距离作为该各组棱镜光学部中两个棱镜间的最终距离。

在一个实施例中，在该发出光线照射待测量工件的圆角之前，该测量圆角方法还包括：

多组棱镜光学部的每组棱镜光学部包括一个棱镜，该棱镜的入光面与出光面平行，获取标准圆角，根据标准圆角预先确定各组棱镜光学部中棱镜的厚度以及多组棱镜光学部的基准线。

本实施例中，该获取标准圆角，根据标准圆角预先确定各组棱镜光学部中棱镜的厚度以及多组棱镜光学部的基准线的步骤包括：

将标准圆角通过多组棱镜光学部，使该标准圆角被分割成多个分段参考圆弧，改变该各组棱镜光学部的厚度使该多个分段参考圆弧的中心平移到同一条线上，该同一条线作为该多组棱镜光学部的基准线，多个分段参考圆弧在同一条线上的各组棱镜光学部中棱镜的厚度作为该各组棱镜光学部中棱镜的最终厚度。

在一个实施例中，在该发出光线照射待测量工件的圆角之前，该测量圆角方法还包括：将待测量工件的圆角的成像尺寸调整至预先的指定成像尺寸；该预设的多组棱镜光学部为与该指定成像尺寸对应的多组棱镜光学部。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种测量圆角的系统，其特征在于，包括准直光源、多组棱镜光学部、采集装置和处理装置，光线被所述准直光源发出后照射在待测量工件的圆角上，再经过所述多组棱镜光学部使所述待测量工件的圆角被分割成多个分段圆弧，所述棱镜光学部的组数与分段圆弧的个数相等，且一组棱镜光学部对应一个分段圆弧；所述采集装置采集所述多个分段圆弧，并将所述分段圆弧发送给所述处理装置；所述处理装置用于检测各个分段圆弧的中心与所述多组棱镜的基准线的距离是否都在预设的范围之内，若是，则所述待测量圆角符合条件。

2.根据权利要求1所述的测量圆角的系统，其特征在于，所述测量圆角系统还包括调整装置；所述多组棱镜光学部的每组棱镜光学部包括两个棱镜，一个棱镜的入光面平行于另一个棱镜的出光面，所述一个棱镜的出光面平行于另一个棱镜的入光面；光线被所述准直光源发出后照射标准圆角上，再经过所述多组棱镜光学部使所述标准圆角被分割成多个分段参考圆弧；所述采集装置采集所述多个分段参考圆弧；所述调整装置调整所述各组棱镜光学部中两个棱镜间的距离使所述多个分段参考圆弧的中心平移到同一条线上，所述同一条线作为所述多组棱镜光学部的基准线，多个分段参考圆弧在同一条线上的各组棱镜光学部中两个棱镜间的距离作为所述各组棱镜光学部中两个棱镜间的最终距离。

3.根据权利要求1所述的测量圆角的系统，其特征在于，所述测量圆角系统还包括变换装置；所述多组棱镜光学部的每组棱镜光学部包括一个棱镜，该棱镜的入光面与出光面平行；光线被所述准直光源发出后照射标准圆角上，再经过所述多组棱镜光学部使所述标准圆角被分割成多个分段参考圆弧；所述采集装置采集所述多个分段参考圆弧；所述变换装置用于改变所述各组棱镜光学部中棱镜的厚度使所述多个分段圆弧的中心平移到同一条线上，所述同一条线作为所述多组棱镜光学部的基准线，多个分段圆弧在同一条线上的各组棱镜光学部中棱镜的厚度作为所述各组棱镜光学部中棱镜的最终厚度。

4.根据权利要求1所述的测量圆角的系统，其特征在于，所述测量圆角系统还包括放大倍率可调镜头；所述放大倍率可调镜头用于将待测量圆角轮廓圆弧的成像尺寸调整至预先的指定成像尺寸；所述预设的多组棱镜为与所述指定成像尺寸对应的多组棱镜光学部。

5.一种测量圆角的方法，包括以下步骤：

发出光线照射待测量工件的圆角；

光线经过预设的多组棱镜光学部使所述待测量工件的圆角被分割成多个分段圆弧，所述棱镜光学部的组数与分段圆弧的个数相等，且一组棱镜光学部对应一个分段圆弧；

检测各个分段圆弧的中心与所述多组棱镜光学部的基准线的距离是否都在预设的范围之内，若是，则所述待测量工件的圆角符合条件。

6.根据权利要求5所述的测量圆角的方法，其特征在于，在所述发出光线照射待测量工件的圆角之前，所述方法还包括：

每组棱镜光学部包括两个棱镜，一个棱镜的入光面平行于另一个棱镜的出光面，所述一个棱镜的出光面平行于另一个棱镜的入光面，获取标准圆角，根据标准圆角预先确定各组棱镜光学部中两个棱镜间的距离以及多组棱镜光学部的基准线；

或者，在所述发出光线照射待测量工件的圆角之前，所述方法还包括：

所述多组棱镜光学部的每组棱镜光学部包括一个棱镜，该棱镜的入光面与出光面平行，获取标准圆角，根据标准圆角预先确定各组棱镜光学部中棱镜的厚度以及多组棱镜光学部的基准线。

7.根据权利要求6所述的测量圆角的方法，其特征在于，所述获取标准圆角，根据标准圆角预先确定各组棱镜光学部中两个棱镜间的距离以及多组棱镜光学部的基准线的步骤包括：

将标准圆角通过多组棱镜光学部，使所述标准圆角被分割成多个分段参考圆弧，调整所述各组棱镜光学部中两个棱镜间的距离使所述多个分段参考圆弧的中心平移到同一条线上，所述同一条线作为所述多组棱镜光学部的基准线，多个分段参考圆弧在同一条线上的各组棱镜光学部中两个棱镜间的距离作为所述各组棱镜光学部中两个棱镜间的最终距离。

8.根据权利要求6所述的测量圆角的方法，其特征在于，所述获取标准圆角，根据标准圆角预先确定各组棱镜光学部中棱镜的厚度以及多组棱镜光学部的基准线的步骤包括：

将标准圆角通过多组棱镜光学部，使所述标准圆角被分割成多个分段参考圆弧，改变所述各组棱镜光学部中棱镜的厚度使所述多个分段参考圆弧的中心平移到同一条线上，所述同一条线作为所述多组棱镜光学部的基准线，多个分段参考圆弧在同一条线上的各组棱镜光学部中棱镜的厚度作为所述各组棱镜光学部中棱镜的最终厚度。

9.根据权利要求5所述的测量圆角的方法，其特征在于，在所述发出光线照射待测量工件的圆角之前，所述方法还包括：

将待测量工件的圆角的成像尺寸调整至预先的指定成像尺寸；

所述预设的多组棱镜光学部为与所述指定成像尺寸对应的多组棱镜光学部。