CN106569327B - 内窥镜套件以及包含该内窥镜套件的工业内窥镜检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于自动化检测技术领域，具体提供一种包含内窥镜套件的工业内窥镜检测系统。本发明旨在解决内窥镜如何直接应用于工业自动化检测装备或自动化生产线以及如何长期稳定地在工业设备内持续获取清晰图像的问题。本发明的内窥镜套件主要包括内窥镜、设置于内窥镜一端的相机、用于固定相机的U型支架和与U型支架可滑动连接的调整支架，U型支架能够沿设置在其底部的滑轨在内窥镜的长度方向上滑动，调整支架设置有与内窥镜可滑动连接的安装位，使得调整支架能够沿内窥镜的长度方向滑动，并因此调节内窥镜伸出调整支架的长度。本发明的工业内窥镜检测系统能够直接应用于工业自动化检测装备或自动化生产线并能长期稳定地在工业设备内持续获取清晰图像。

Description

内窥镜套件以及包含该内窥镜套件的工业内窥镜检测系统

技术领域

本发明属于自动化检测技术领域，具体提供一种内窥镜套件以及包含该内窥镜套件的工业内窥镜检测系统。

背景技术

经过30余年的发展，我国制造业所能生产加工的零件的复杂程度得到了很大地提高，越来越多的零件内部特征无法通过工具进行直接测量，甚至人眼无法直接观测。而工业内窥镜作为目视无损检测的工具之一，是集光学、精密机械、电子技术和显微摄像技术于一体的新型无损检测仪器，已经成功应用于各大行业。

内窥镜在工业领域内的应用主要是辅助人工进行观测，以反映被检测物体内部的使用或损伤情况，主要适用于各种人体无法直接进入和观察的环境中或对人体健康有威胁的场所。工业内窥镜探头可以进入物体内部，便可以检查各种机器、设备等的内部，而不需要拆卸或破坏被检测物体。

然而，目前还很少甚至没有将内窥镜直接应用于工业自动化检测装备或自动化生产线，并且现有的工业内窥镜不能够长期稳定地在工业设备内持续获取清晰图像。

相应地，本领域需要一种新的工业内窥镜来解决上述问题。

发明内容

为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决工业内窥镜如何直接应用于工业自动化检测装备或自动化生产线以及如何长期稳定地在工业设备内持续获取清晰图像的问题，本发明提供了一种内窥镜套件，该内窥镜套件包括相机以及设置于所述相机一端的内窥镜，所述相机通过第一调节机构固定于底座，并能够通过该第一调节机构至少能够沿所述内窥镜的长度方向相对于所述底座移动，所述相机通过第二调节机构固定于所述第一调节机构，并且所述第二调节机构至少能够沿所述内窥镜的长度方向相对于所述第一调节机构移动。

在上述内窥镜套件的优选技术方案中，所述第一调节机构为U型支架，所述U型支架的底部设置有第一滑条，所述底座上设置有与所述第一滑条对应的滑轨，所述相机坐落于所述U型支架的顶部。

在上述内窥镜套件的优选技术方案中，所述U型支架的顶部设置有至少一个安装槽，所述安装槽配置有安装槽压块，所述安装槽和所述安装槽压块通过配合形成有与所述相机的外缘匹配的第一安装位。

在上述内窥镜套件的优选技术方案中，所述U型支架还设置有导向板，所述第二调节机构能够相对于所述导向板沿所述内窥镜的长度方向移动。

在上述内窥镜套件的优选技术方案中，所述第二调节机构包括：壳体，其罩设于所述内窥镜的外侧；以及调整支架，且所述调整支架上设置有第二滑条，所述第二滑条与设置于所述导向板上的滑槽匹配相连。

在上述内窥镜套件的优选技术方案中，所述调整支架上还设置有第二安装位，所述内窥镜远离所述相机的一端坐落于所述第二安装位，并能够沿所述内窥镜的长度方向相对于所述第二安装位移动，并且所述第二安装位配置有压块，所述压块用于固定坐落于将所述第二安装位内的内窥镜。

在上述内窥镜套件的优选技术方案中，所述内窥镜包括镜鞘以及容纳于所述镜鞘内的主镜体。

在上述内窥镜套件的优选技术方案中，所述相机的图像采集端通过转接器与所述内窥镜相连接。

在另一方面，本发明提供了一种工业内窥镜检测系统，所述工业内窥镜检测系统包括光源组件、内窥镜套件和工控机，所述内窥镜套件通过图像预处理单元与所述工控机相连接，所述工控机连接至具有显示功能的人机交互界面，所述工控机还连接至光源组件，所述内窥镜套件具有上述的内窥镜套件的至少一项特征。

在上述工业内窥镜检测系统的优选技术方案中，所述光源组件包括：用于向被测物体提供成像照明的冷光源；以及所述冷光源的控制器，所述工控机还与该控制器相连接，用于调整冷光源的成像照明参数。

本领域技术人员能够理解的是，在本发明的优选技术方案中，通过将U型支架可滑动地安装到滑轨上，可通过滑动U型支架调整内窥镜与被测物体的相对距离；通过将调整支架可滑动地安装到设置在U型支架上靠近内窥镜一侧的导向板上，并且调整支架通过安装位与内窥镜可滑动地连接，使得滑动调整支架能够调整内窥镜插入被测物体内部的长度。通过将冷光源与内窥镜相连接，使冷光源为内窥镜采集图像提供照明，以便更好地反映出被测物体的细节特征。将图像预处理装置与相机相连接，对相机拍摄到的图像进行处理。将与人机交互界面相连接的工控机分别与图像预处理装置和冷光源的控制器进行连接，通过工控机控制冷光源的照明强度，并通过工控机将图像预处理装置从相机接受并处理好的图像传送至人机交互界面，以便操作人员观看。

附图说明

图1是本发明的工业内窥镜检测系统的结构示意图；

图2是本发明的内窥镜套件的剖视图；

图3是本发明的内窥镜套件的等轴侧视图；

图4是本发明的内窥镜套件的T型压块的效果示意图；

图5是本发明的内窥镜套件的调整支架的等轴侧视图。

具体实施方式

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。例如，虽然附图中各部件之间是按一定比例关系绘制的，但是这种比例关系并非一成不变，本领域技术人员可以根据需要对其作出调整，以便适应具体的应用场合。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1所示，本发明的工业内窥镜检测系统主要包括：主要由CCD相机1和内窥镜3组成的内窥镜套件、冷光源组件5、光源控制线6、人机交互界面7、工控机9和图像预处理单元11。其中，CCD相机1通过转接器2与内窥镜3相连接，内窥镜3通过光纤4与冷光源组件5连接，冷光源组件5通过光源控制线6与工控机9连接；CCD相机1通过CCD相机数据线12与图像预处理单元11连接，图像预处理单元11通过高清数据线10(例如，HMMI数据线或其他市售的高清数据线)与工控机9连接；工控机9又通过连接线8与人机交互界面7连接。本领域技术人员能够理解的是，在保证图像清晰度满足检测要求时，高清数据线10也可以采用普通数据线替代。本领域技术人员还能够理解的是，在满足图像采集要求的前提下，CCD相机1也可以被其他形式的相机替代。本领域技术人员进一步能够理解的是，在满足对CCD相机1所采集到的图像进行处理的要求下，图像预处理单元11可以是本领域技术人员能够想到的且能够实施的任何形式的图像预处理装置。

继续参阅图1，内窥镜3包括主镜体301和镜鞘302，镜鞘302既增强了主镜体301的刚度，减少了外来应力对其造成损伤，又可以降低主镜体301弯折时对内窥镜3的损害。进一步，冷光源组件5包括冷光源和冷光源控制器，工控机根据人机交互界面的相应指令来控制冷光源控制器调整冷光源的照明强度。

下面结合图1对本发明的工业内窥镜检测系统的控制原理作简要说明。内窥镜3辅助CCD相机1采集图像时，由冷光源组件5处的冷光源为被测物体23提供照明，CCD相机1采集的被测物体23的图像通过图像预处理单元11处理后由工控机9发送至人机交互界面7，以便操作人员观察。操作人员根据人机交互界面7上显示的图像的清晰度和亮度操作人机交互界面7向工控机9发出指令，工控机9接收到指令后，可以通过冷光源控制器调节冷光源的亮度，如可以使其变亮或变暗，通过图像预处理单元11调节CCD相机1的焦距，进而获得更加清晰的目标图像，以及通过图像预处理单元11对CCD相机1采集到的图像进行处理，比如除燥、锐化等。

如图2至图4所示，内窥镜套件除了包括前述的CCD相机1、转接器2和内窥镜3以外，还可以包括：防护外壳15、调整支架16、导向板17、底座18、U型支架19、T型压块20、第一圆弧压块21和第二圆弧压块22。其中，底座18上设置有滑轨(图中未标示)，且底座18固定于工业自动化检测装备或自动化生产线上，U型支架19的底端设置有第一滑条(图中未标示)，U型支架19通过该第一滑条可滑动地安装到底座18的滑轨上。U型支架19的右端(图3中U型支架19的右端)设置有第一圆弧槽，U型支架19的左端(图3中U型支架19的左端)设置有第二圆弧槽，CCD相机1的前端和后端分别放置到第一圆弧槽和第二圆弧槽内，然后通过螺栓将第一圆弧压块21和第二圆弧压块22分别固定安装到U型支架19上，并因此使CCD相机1得以固定在由第一圆弧槽、第二圆弧槽、第一圆弧压块21和第二圆弧压块22所形成的第一安装位上。优选地，将第一圆弧槽和/或第二圆弧槽设置成D型圆弧槽，并将与之对定的CCD相机1的前端和/或后端设置成与其相匹配的D型轴，通过相互匹配连接的D型圆弧槽和D型轴可防止安装于U型支架19上的CCD相机1绕其轴线旋转。

继续参阅图2和图3，导向板17固定连接至U型支架19的右侧(图3中U型支架19的右侧)，两者之间优选地通过焊接连接为一个整体，或者本领域技术人员也可以根据实际需要采用其他的连接方式将两者连接到一起，例如，螺栓连接方式。调整支架16沿内窥镜3的长度方向可滑动地连接至导向板17上。防护外壳15固定安装至调整支架16上，两者能够对内窥镜3起到有效地防护作用，极大地降低了内窥镜3的细长部分折断损坏的风险。本领域技术人员能够理解的是，防护外壳15除了图中示出的形式外，还可以是本领域技术人员能够想到的且能够实施的任何形式的壳体。

如图2至图5所示，调整支架16上设置有第二滑条161和U型槽162。为了实现与调整支架16可滑动地匹配连接，导向板17的顶端设置有与第二滑条161相匹配的滑槽(图中未示出)。在组装好的状态下，调整支架16能够通过置于滑槽内的第二滑条161相对于导向板17进行滑动。进一步，在组装好的状态下，内窥镜3置于U型槽162内，并通过T型压块20将其固定于U型槽162内，用以减少外界或工业设备本身的高频振动导致的内窥镜3的细长部分的抖动，为内窥镜3清晰成像提供了有力保证。T型压块20与调整支架16之间优选地采用螺栓或螺钉的连接方式进行固定。需要说明的是，在组装好的状态下，调整支架16能够相对于内窥镜3在其长度方向自由滑动。

下面结合图2和图3对本发明的工业内窥镜检测系统应用于工业自动化检测装备或自动化生产线时内窥镜3相对于被测物体23的位置调整方法进行简要说明。

通过在沿底座18的滑轨的延伸方向上滑动U型支架19，调整内窥镜3与被测物体23之间的相对距离L1；通过滑动调整支架16，调整内窥镜3能够伸入被测物体的长度L2。进一步，当调整支架16和U型支架19被调整到位时，为了防止其受外力位置发生改变，需要分别对其设置定位装置，例如，在图3中U型支架19上设置螺纹孔191，通过安装的螺钉或螺栓顶紧底座18来实现U型支架19的定位，或者本领域技术人员也可以根据需要采用其他的定位方式对调整支架16和U型支架19进行定位。由此不难看出，本发明的工业内窥镜检测系统能够直接应用于工业自动化检测装备或自动化生产线，并可通过定位装置长期稳定地在工业设备内持续获取清晰图像。

在操作过程中，操作人员可根据需要选择被测物体23是否抵靠防护外壳15或调整支架16，当被测物体23抵靠防护外壳15或调整支架16时，由于内窥镜3不裸露在外，可减少外界对其造成的伤害。

本领域技术人员能够理解的是，只要能够调整内窥镜3与被测物体23的距离L1以及内窥镜3伸入的长度L2，本领域技术人员便可根据需要将U型支架19和调整支架16的滑动装置进行适当调整。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种内窥镜套件，其特征在于，所述内窥镜套件包括相机、设置于所述相机一端的内窥镜、第一调节机构和第二调节机构，

所述相机通过所述第一调节机构固定于底座，并能够通过该第一调节机构至少能够沿所述内窥镜的长度方向相对于所述底座移动，

所述第二调节机构至少能够沿所述内窥镜的长度方向相对于所述第一调节机构移动；所述第一调节机构为U型支架，所述U型支架的底部设置有第一滑条，所述底座上设置有与所述第一滑条对应的滑轨，所述相机坐落于所述U型支架的顶部；

所述U型支架的顶部设置有至少一个安装槽，所述安装槽配置有安装槽压块，所述安装槽和所述安装槽压块通过配合形成有与所述相机的外缘匹配的第一安装位；

所述U型支架还设置有导向板，所述第二调节机构能够相对于所述导向板沿所述内窥镜的长度方向移动；

所述第二调节机构包括：

壳体，其罩设于所述内窥镜的外侧；以及

与所述壳体固定连接的调整支架，且所述调整支架上设置有第二滑条，所述第二滑条与设置于所述导向板上的滑槽匹配相连；

所述调整支架上还设置有第二安装位，所述内窥镜远离所述相机的一端坐落于所述第二安装位，并能够沿所述内窥镜的长度方向相对于所述第二安装位移动，

并且所述第二安装位配置有压块，所述压块用于固定坐落于将所述第二安装位内的内窥镜；

所述内窥镜套件还包括定位装置，以便在所述调整支架和所述U型支架被调整到位时，避免所述调整支架和所述U型支架受外力发生位置改变。

2.根据权利要求1所述的内窥镜套件，其特征在于，所述内窥镜包括镜鞘以及容纳于所述镜鞘内的主镜体。

3.根据权利要求1所述的内窥镜套件，其特征在于，所述相机的图像采集端通过转接器与所述内窥镜相连接。

4.一种工业内窥镜检测系统，所述工业内窥镜检测系统包括光源组件、内窥镜套件和工控机，所述内窥镜套件通过图像预处理单元与所述工控机相连接，所述工控机连接至具有显示功能的人机交互界面，其特征在于，所述工控机还连接至光源组件，

所述内窥镜套件为权利要求1至3中任一项所述的内窥镜套件。

5.根据权利要求4所述的工业内窥镜检测系统，其特征在于，所述光源组件包括：

用于向被测物体提供成像照明的冷光源；以及

所述冷光源的控制器，所述工控机还与该控制器相连接，用于调整冷光源的成像照明参数。

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