CN105547156B - 快速二次元光学测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于光学检测领域，尤其涉及一种快速二次元光学测量装置，包括测量框架，测量框架的底部设有光源，待测样品位于光源上方，与光源相应的测量框架的上部设有多个用于采集待测样品图像的取像元件，多个取像元件可以同时对待测样品上相互垂直的两尺寸方向采集图像，取像元件连接图像处理元件，测量框架上还设有可对取像元件位置进行调节的取像元件调节机构，因而本发明测量装置可以根据待测样品的尺寸大小情况，将测量框架上部的取像元件调节到合适位置后，多个取像元件便可以同时对待测样品上相互垂直的两尺寸方向采集图像，然后由图像处理元件根据接收到的图像执行二次元的计算，提高了测量精度和测量效率，具有广阔的市场前景。

Description

快速二次元光学测量装置

技术领域

本发明属于光学检测领域，尤其涉及一种快速二次元光学测量装置。

背景技术

产品或模具的二次元信息主要是指产品或模具的长、宽等基本尺寸以及其包含的孔或凹槽等其他几何尺寸，二次元信息测量是光学检测领域重要的检测项目之一，尤其是对于电子产品面板，为了达到最优性能，电子产品面板的长、宽、孔等要受到严格限定，因而，二次元信息的检测成为电子产品面板生产商和应用商品质检测工作的重要环节，在这种市场背景下，如何快速且精确的测量出二次元信息，成为电子产品面板生产商和应用商关心的焦点问题。

目前市场上常见的二次元检测装置是在待测样品上方固定设有取像相机，取像相机连接图像处理单元，待测样品的上方或下方设有照明单元，照明单元发出的光经待测样品后反射或透射后进入取像相机，取像相机采集此时的图像并将其传送给图像处理单元，由图像处理单元对接收到的图像进行二次元的计算。由于要对待测样品进行多个几何尺寸的测量，因而在使用这种检测装置测量二次元时需要人工手动来回移动待测样品的位置，严重影响了测量效率。为了提高测量效率，市场上还有一种改进后的测量装置是将待测样品设置在移动平台上，通过自动化控制移动平台的位移实现对待测样品位置的调整，这种测量装置虽然不需要人工手动调整待测样品的位置，一定程度上提高了测量效率，但是由于取像相机仍需要分别多次对待测样品采集图像，因而这种改进后的测量装置仍不能满足高效率的要求。同时，由于待测样品设置在移动平台上，为了保证待测样品移动时取像相机采集的图像不失真，此时需要移动平台满足高精密的要求，这就提高了测量装置整体的制造成本。如果移动平台不能满足高精密的要求，待测样品移动时会导致取像相机采集的图像失真，从而影响了二次元测量的测量精度。

发明内容

本发明的目的是解决上述现有技术的不足，提供一种能够快速测量二次元信息、测量精度高且适用范围广的快速二次元光学测量装置。

本发明解决上述现有技术的不足所采用的技术方案是：

一种快速二次元光学测量装置，包括测量框架，其特征在于，测量框架的底部设有光源，待测样品位于光源上方，与光源相应的测量框架的上部设有多个用于采集待测样品图像的取像元件，多个取像元件可以同时对待测样品上相互垂直的两尺寸方向采集图像，取像元件连接图像处理元件，测量框架上还设有可对取像元件位置进行调节的取像元件调节机构。

本发明所述的测量框架上设有导向杆，所述的取像元件安装在导向杆上，且沿待测样品长边方向的导向杆上分别设有三个取像元件，沿待测样品短边方向的导向杆上分别设有两个取像元件。十个取像元件可以同时对待测样品长边和短边两个相互垂直的尺寸方向采集图像，提高了测量效率和精度，取像元件分别安装在导向杆上，便于取像元件调节机构对取像元件的位置进行调节，操作方便。

本发明所述的取像元件调节机构是在测量框架上设有滚珠丝杠和水平滑轨，水平滑轨上设有水平滑座，所述的导向杆固定在水平滑座上，滚珠丝杠的螺母连接水平滑座。通过滚珠丝杠运作带动水平滑座上的导向杆沿着水平滑轨来回移动，从而对导向杆上的取像元件位置进行调节。

本发明所述的滚珠丝杠为双向丝杠，双向丝杠上均设有左旋、右旋无牙螺母，且双向丝杠的一端设有旋转把手。滚珠丝杠选用双向丝杠，可以对取像元件的位置进行远近调节，使本发明测量装置可以适用于测量不同尺寸大小的待测样品，扩大了本发明的应用范围。双向丝杠上设有左旋、右旋无牙螺母，使用者可以根据具体情况对取像元件的位置进行快速调节，提高了测量效率。双向丝杠一端设有旋转把手，可以方便人工对取像元件的位置进行调节，提高了易操作性。

本发明所述的光源为偏振光源，使本发明待测样品上方取像元件采集的图像更清晰，提高了本发明测量装置的测量精度。

本发明所述的光源上方的测量框架上设有待测样品治具，供放置待测样品。待测样品放置在待测样品治具上，可以防止测量过程中待测样品发生位移，提高了本发明测量装置的测量精度。

本发明所述的待测样品治具是在测量框架上设有治具框，治具框下部的四周边设有支撑块，支撑块下部设有支撑弹簧，与支撑块相应的治具框上部设有滑槽，支撑块一端设有滑柱，滑柱上端由滑槽内凸出于治具框，支撑块另一端设有限位柱。通过沿着滑槽移动凸出于治具框的滑柱，可以根据待测样品实际尺寸的大小调节支撑块的位置，使支撑块上的限位柱将待测样品固定住。

本发明所述的滑槽边缘设有刻度，且刻度的大小范围与待测样品的尺寸大小相对应。使用本发明测量装置时，操作者可以根据待测样品尺寸的大小，快速的将滑柱移动到相应的刻度处，节省了来回移动滑柱的时间，提高了本发明测量装置的测量效率。

本发明所述的取像元件为千兆以太网工业相机。

本发明所述的工业相机前端设有远心镜头，测量精度高。

本发明所述的工业相机镜筒上设有角度调节机构，可以通过对其调节使远心镜头与待测样品的表面相垂直，进一步提高本发明测量装置的测量精度。

本发明所述的工业相机镜筒上还设有高度调节机构，可以对远心镜头与待测样品之间的距离进行调节，使二者之间的距离与远心镜头的焦距相适应，提高测量精度。

本发明的有益效果是，由于本发明快速二次元测量装置包括测量框架，测量框架的底部设有光源，待测样品位于光源上方，与光源相应的测量框架的上部设有多个用于采集待测样品图像的取像元件，多个取像元件可以同时对待测样品上相互垂直的两尺寸方向采集图像，取像元件连接图像处理元件，测量框架上还设有可对取像元件位置进行调节的取像元件调节机构，因而利用本发明测量装置进行二次元光学测量时，只需要将待测样品放置于光源上方，根据待测样品的尺寸大小情况，通过取像元件调节机构将测量框架上部的取像元件调节到合适位置后，多个取像元件便可以同时对待测样品上相互垂直的两尺寸方向采集图像，然后取像元件将采集到的图像发送给图像处理元件，最终由图像处理元件根据接收到的图像执行二次元的计算。由于取像元件安装在导向杆上，便于取像元件调节机构对取像元件进行位置调节，提高了本发明的易操作性。由于取像元件调节机构是在测量框架上设有滚珠丝杠和水平滑轨，水平滑轨上设有水平滑座，所述的导向杆固定在水平滑座上，滚珠丝杠的螺母连接水平滑座，且所述的滚珠丝杠为双向丝杠，双向丝杠上均设有左旋、右旋无牙螺母，双向丝杠的一端设有旋转把手，因而使用本发明测量装置时，通过滚珠丝杠的运作可以带动水平滑座上的导向杆沿着水平滑轨来回移动，从而对取像元件的位置进行远近调节，使本发明测量装置可以适用于测量不同尺寸大小的待测样品，扩大了本发明的应用范围。双向丝杠上设有左旋、右旋无牙螺母，使用者可以根据具体情况对取像元件的位置进行快速调节，提高了测量效率。双向丝杠一端设有旋转把手，可以方便使用者对取像元件的位置进行调节，提高了本发明测量装置的易操作性。由于测量框架上还设有供放置待测样品的待测样品治具，待测样品放置在待测样品治具上，可以防止测量过程中待测样品发生位移，避免了待测样品位置的不确定性，提高了本发明测量装置的测量精度。

附图说明

图1为本发明测量装置的一种实施例结构示意图，也是一种优选实施例示意图。

图2为图1的俯视图。

图3为本发明待测样品治具的结构示意图。

图4为本发明取像元件的结构示意图。

具体实施方式

以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本发明的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本发明的精神和范围的其他技术方案。

图1示出了本发明快速二次元光学测量装置的一种实施例结构示意图，也是一种优选实施例示意图。如图1所示，本实施例所述的快速二次元光学测量装置， 包括测量框架10，测量框架10的底部设有光源20，待测样品位于光源10上方，与光源20相应的测量框架10的上部设有多个用于采集待测样品图像的取像元件30，多个取像元件30可以同时对待测样品上相互垂直的两尺寸方向采集图像，取像元件30均连接图像处理元件（图中未示出），取像元件30对光源20发出的光经待测样品之后的图像进行采集，然后将采集到的图像传送给图像处理元件，由图像处理元件根据接收到的图像进行二次元的计算。由图1可以看出，测量框架10上还设有可对取像元件30位置进行调节的取像元件调节机构。

由图1、图2可以看出，本实施例所述的测量框架10上设有导向杆31，所述的取像元件30安装在导向杆31上，便于取像元件调节机构对取像元件30的位置进行调节，操作方便，且在本实施例中，沿待测样品长边方向的导向杆31上分别设有三个取像元件30，沿待测样品短边方向的导向杆31上分别设有两个取像元件30，即本实施例中待测样品上方共设有十个取像元件，十个取像元件可以同时对待测样品长边和短边两个相互垂直的尺寸方向采集图像，提高了测量效率和测量精度。

由图2可以看出，本实施例所述的取像元件调节机构是在测量框架10上设有滚珠丝杠32和水平滑轨33，水平滑轨33上设有水平滑座34，所述的导向杆31一端固定在水平滑座34上，滚珠丝杠32的螺母连接水平滑座34。使用本发明装置时，通过滚珠丝杠的运作可以带动水平滑座34上的导向杆31沿着水平滑轨来回移动，从而对导向杆31上的取像元件30位置进行调节。为了使本发明测量装置可以适用于测量不同尺寸大小的待测样品，本实施例所述的滚珠丝杠32为双向丝杠，双向丝杠上均设有左旋、右旋无牙螺母，通过双向丝杠的运作可以调节左旋、右旋无牙螺母之间的距离减小或增大，从而调整取像元件之间的距离，使本发明可以测量不同尺寸大小的待测样品，扩大了本发明测量装置的应用范围。由于双向丝杠上设有无牙螺母，使用者可以根据待测样品尺寸大小的具体情况实现对取像元件位置的快速调节，提高了测量效率。由图1、图2可以看出，双向丝杠的一端还设有旋转把手35，可以方便使用者通过旋转把手带动双向丝杠运作，从而实现对取像元件的位置进行调节，提高了本发明测量装置的易操作性。

如图1、图3所示，本实施例所述的光源20上方的测量框架10上设有待测样品治具50，供放置待测样品，待测样品放置在待测样品治具上，可以防止测量过程中待测样品发生位移，避免了待测样品位置的不确定性，提高了本发明测量装置的测量精度。由图3可以看出，本实施例所述的待测样品治具50是在测量框架10上设有治具框51，治具框51下部的四周边设有支撑块52，支撑块52下部设有支撑弹簧，与支撑块52相应的治具框51上部设有滑槽53，支撑块52一端设有滑柱54，滑柱54上端由滑槽53内凸出于治具框51，支撑块另一端设有限位柱55，使用本发明测量装置时，操作者可以通过沿着滑槽53移动凸出于治具框51的滑柱54，从而根据待测样品实际尺寸的大小调节支撑块52的位置，使支撑块52上的限位柱55将待测样品固定住，操作方便。作为优选实施方式，本实施例所述的滑槽53边缘设有刻度，且刻度的大小范围与待测样品的尺寸大小相对应，使用时操作者可以根据待测样品尺寸的实际大小，快速的将滑柱54移动到滑槽53相应的刻度处，节省了操作者移动滑柱的时间，提高了本发明测量装置的测量效率。

作为优选实施方式，本实施例所述的取像元件30为千兆以太网工业相机，灵敏度好，测量精度高。千兆以太网工业相机前端设有远心镜头，进一步提高了本发明测量装置的测量精度。由图4中可以看出，本实施例所述的千兆以太网工业相机镜筒上设有角度调节机构62，操作者可以通过对角度调节机构62进行调节，使远心镜头与待测样品的表面相垂直，确保了二者之间的垂直度，使本发明测量装置具有较高的测量精度。作为进一步改进，本实施例所述的工业相机镜筒上还设有高度调节机构63，可以对远心镜头与待测样品之间的距离进行调节，使二者之间的距离与远心镜头的焦距相适应，提高了测量精度。优选的，本实施例所述的图像处理元件为具有数据处理软件的通用计算机。

本实施例所述的光源20优选为偏振光源，对此，在本实施例中，所述的偏振光源是通过在LED光源与待测样品之间设置了偏振片来实现。由于本实施例中光源设置在待测样品下方，因而本实施例所述的待测样品优选为透明材料物体，如玻璃。

利用本发明快速二次元光学测量装置测量二次元时，操作者可以根据待测样品的尺寸大小情况，快速将待测样品治具上的滑柱移动到滑槽内与待测样品尺寸相应的刻度处，然后将待测样品放置在待测样品治具的支撑块上，通过支撑块上的限位柱将待测样品固定在待测样品治具上，从而可以防止待测样品在测量过程中发生位移，避免了待测样品位置的不确定性，提高了本发明测量装置的测量精度。将待测样品固定住后，根据待测样品的实际尺寸大小，调节测量框架上的旋转把手，将取像元件调整到与待测样品尺寸相应的合适位置，从而可以对待测样品采集清晰、完整的图像，提高了测量精度。由于本发明待测样品上方设有十个取像元件，可以同时对待测样品相互垂直的两尺寸方向采集图像，大大提高了本发明测量装置的测量效率。

本领域的技术人员应理解，上述描述及附图中所示的本发明的实施例只作为举例而并不限制本发明。本发明的目的已经完整并有效地实现。本发明的功能及结构原理已在实施例中展示和说明，在没有背离所述原理下，本发明的实施方式可以有任何变形或修改。

Claims (4)

1.一种快速二次元光学测量装置，包括测量框架，其特征在于，测量框架的底部设有光源，待测样品位于光源上方，与光源相应的测量框架的上部设有多个用于采集待测样品图像的取像元件，多个取像元件可以同时对待测样品上相互垂直的两尺寸方向采集图像，取像元件连接图像处理元件，测量框架上还设有可对取像元件位置进行调节的取像元件调节机构，所述的光源上方的测量框架上设有待测样品治具，供放置待测样品，所述的待测样品治具是在测量框架上设有治具框，治具框下部的四周边设有支撑块，支撑块下部设有支撑弹簧，与支撑块相应的治具框上部设有滑槽，支撑块一端设有滑柱，滑柱上端由滑槽内凸出于治具框，支撑块另一端设有限位柱，所述的滑槽边缘设有刻度，且刻度的大小范围与待测样品的尺寸大小相对应；所述的测量框架上设有导向杆，所述的取像元件安装在导向杆上，且沿待测样品长边方向的两个导向杆上分别设有三个取像元件，沿待测样品短边方向的两个导向杆上分别设有两个取像元件；所述的取像元件调节机构是在测量框架上设有滚珠丝杠和水平滑轨，水平滑轨上设有水平滑座，所述的导向杆固定在水平滑座上，滚珠丝杠的螺母连接水平滑座；所述的滚珠丝杠为双向丝杠，双向丝杠上均设有左旋、右旋无牙螺母，且双向丝杠的一端设有旋转把手。

2.根据权利要求1所述的二次元光学测量装置，其特征在于，所述的光源为偏振光源。

3.根据权利要求1所述的快速二次元光学测量装置，其特征在于，所述的取像元件为千兆以太网工业相机，且千兆以太网工业相机前端设有远心镜头。

4.根据权利要求3所述的快速二次元光学测量装置，其特征在于，所述的工业相机镜筒上设有角度调节机构和高度调节机构。