CN106705839A - 一种快速移动瓶胚尺寸精密测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种快速移动瓶胚尺寸精密测量装置，包括测量平台、瓶口测量机构、瓶身测量机构、瓶胚移动机构和图像采集机构，瓶身测量机构包括有平行光源和光线反射机构，平行光源位于瓶胚后方，瓶身测量机构的光线反射机构位于瓶胚前方；瓶口测量机构包括瓶口光源和光线反射机构；瓶胚放置于瓶胚移动机构上，通过瓶胚移动机构将瓶胚的待测部位移动至平行光源的前方。本发明通过平行光源照射及光线反射机构与图像采集系统进行配合，能够同时测量瓶身和瓶口尺寸，将检测信息传输到计算机处理数据，大幅提高测量的效率和精度。采用远心镜头和平行光源可提高测量的灵活性，采用精密移动机构对瓶胚做一维上下移动，可实现精确测量。

Description

一种快速移动瓶胚尺寸精密测量装置

技术领域

本发明涉及测量装置技术领域，尤其是一种用于对瓶胚的尺寸进行测量的装置。

背景技术

瓶的质量关键是取决于所供应瓶胚的质量，瓶胚作为各种塑料瓶成型前的雏形，其检测尤为重要。在传统的瓶胚尺寸测量技术中，常用的测量工具有游标卡尺和摄像仪等，其主要测量瓶胚的几何尺寸、瓶口尺寸、材料缺陷等等，但使用这些测量工具在测量过程中人工参与较多，操作比较麻烦，稳定性不好，造成测量值与真实值有较大的误差，导致检测的效率低下，从而导致企业的生产成本增加。另外，采用传统的背光源作为测量光源对精确测量会造成较大的测量误差。

所以，亟需一种能达到快速、精密测量的装置，以能够精确地检测整个瓶胚的尺寸。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有技术的缺陷，提供一种可快速精密测量瓶胚尺寸、能够为瓶胚生产检测提供质量检测、并能一起完成瓶身和瓶口测量的快速移动瓶胚尺寸精密测量装置。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种快速移动瓶胚尺寸精密测量装置，其特征在于：包括测量平台，以安装于测量平台上的瓶口测量机构、瓶身测量机构、瓶胚移动机构和图像采集机构，瓶身测量机构包括有平行光源和光线反射机构，平行光源位于瓶胚后方，瓶身测量机构的光线反射机构位于瓶胚前方；瓶口测量机构包括瓶口光源和光线反射机构，瓶口光源对准瓶胚的瓶口，瓶口测量机构的光线反射机构位于瓶口光源照射瓶口所得圆环光线的反射路径上；图像采集机构位于瓶身测量机构的光线反射机构对平行光源的光线所形成的反射路径上和瓶口测量机构的光线反射机构对瓶口光源的光线所形成的反射路径上；瓶胚放置于瓶胚移动机构上，通过瓶胚移动机构将瓶胚的待测部位移动至平行光源的前方。

进一步地，所述平行光源采用LED光源，LED光源均匀设置于瓶胚的后方，在瓶胚与LED光源之间设有准直透镜，准直透镜将LED光源的光线形成平行光照射瓶身准直透镜与LED光源相互对齐构成平行光源。

进一步地，瓶身测量机构的光线反射机构包括若干反射镜，通过该若干反射镜将平行光源照射的光线反射给图像采集机构。

进一步地，所述反射镜包括有第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜和第五反射镜，其中，第三反射镜设于瓶胚前方并与平行光源齐平，第五反射镜设于第三反射镜下方且与第三反射镜平行，第二反射镜设于第五反射镜前方并与第五反射镜垂直，第一反射镜设于第二反射镜上方并与第二反射镜平行，且第一反射镜与图像采集机构对齐。瓶身测量机构通过第三反射镜、第五反射镜、第二反射镜和第一反射镜，将瓶胚的轮廓图像传递到图像采集机构，得到最终成像，此时第五反射镜被放置于45°的位置。

进一步地，在测量平台中设有一瓶胚容置槽，瓶胚移动机构位于瓶胚容置槽的一侧，瓶胚放置于一瓶胚支撑板上，瓶胚支撑板连接瓶胚移动机构，平行光源位于瓶胚容置槽的一旁。

进一步地，所述瓶胚移动机构包括安装于测量平台中的升降机构和安装于升降机构上的滑块，所述瓶胚支撑板连接该滑块。根据瓶身不同的断面进行测量，从瓶底到瓶口进行扫描，升降机构上下移动，完成整个瓶身扫描。

进一步地，瓶口光源设置于瓶胚的瓶口下方，瓶胚倒置于一玻璃载物台上，瓶口光源隔着该玻璃载物台与朝向瓶口；玻璃载物台位于瓶口光源之上，瓶口光源位于瓶胚支撑板之上。根据瓶身不同的断面进行测量，从瓶底到瓶口进行扫描，升降机构上下移动，完成整个瓶身扫描。可选择不同扫描次数，如一次扫描40毫米，120毫米的瓶胚扫描3次即可，最后通过三张图拼接得到整个瓶胚的图像，图像处理后提取轮廓，用尺寸测量软件得到瓶身尺寸值。

进一步地，瓶口测量机构的光线反射机构包括设于瓶口光源下方的第四反射镜，该第四反射镜通过一转轴活动安装于测量平台上；第四反射镜放下状态时垂立于瓶胚容置槽之外，使瓶胚可上下移动，抬起时倾斜于瓶胚支撑板下方并与第二反射镜对齐且垂直；第五反射镜也通过一转轴活动安装于测量平台上，第一反射镜放下状态时与第二反射镜相对且垂直，瓶口移动到最高位置时，第五反射镜收于第四反射镜对瓶口光源光线的反射路径之上，即水平位置，使其不挡住瓶口光源反射的光线。

进一步地，所述瓶口光源为环形光源，其对瓶胚瓶口的照射角度为5-20度。瓶口光源采用低角度照射瓶口，使瓶口内外直径平面得到均匀照射，形成照度均匀的圆环，经光线反射机构反射至图像采集机构。

所述图像采集机构包括CCD和镜头，镜头对准瓶身测量机构的光线反射机构和瓶口测量机构的光线反射机构，CCD对准镜头；所述镜头采用远心镜头。采用远心镜头可以使瓶胚轮廓尺寸测量更加精确，主要是为纠正镜头视差而设计，可以在一定的物距范围内，使得到的图像放大倍率不会变化，由于其特有的平行光路使镜头不发生畸变，可以消除像方调焦不准引入的测量误差。

测量过程按以下步骤进行，将瓶胚放置在玻璃载物台窗上，玻璃载物台位于最低段时，第四反射镜处于垂直状态，瓶胚底部处于第一测量位置，打开LED光源，CCD采集图像，得到第一段瓶身图像，保存图像，关闭光源；

升降机构将瓶胚向上移动，到达测量位置时，打开LED光源，CCD采集图像，得到第二段瓶身图像，保存图像，关闭光源；

升降机构将瓶胚向上移动，到达测量位置时，打开LED光源，CCD采集图像，得到第三段瓶身图像，保存图像，关闭光源；

进行瓶口测量，关闭LED光源，打开环形光源，CCD采集瓶口图像，进行图像处理及测量，得到瓶口内外直径，关闭环形光源，停止图像采集；

将采集到的瓶胚图像进行拼接，进行图像处理并用尺寸测量软件测量，得到瓶胚瓶身尺寸参数。

本发明通过平行光源照射及光线反射机构与图像采集系统进行配合，能够同时测量瓶身和瓶口尺寸，利用一套成像镜头自动对瓶胚瓶身和瓶口尺寸测量，将检测信息传输到计算机处理数据，大幅提高测量的效率和精度。采用远心镜头和平行光源，可提高测量的灵活性。另外，采用精密移动机构对瓶胚做一维上下移动，可实现精确测量。

附图说明

图1为本发明测量瓶身的结构示意图；

图2为本发明测量瓶口的结构示意图。

图中，1为CCD，2为镜头，3为第一反射镜，4为第三反射镜，5为瓶胚，6为准直透镜，7为LED光源，8为转轴，9为第四反射镜，10为玻璃载物台，11为瓶口光源，12为瓶胚支撑板，13为滑块，14为升降机构，15为第五反射镜，16为第二反射镜，17为测量平台，18为瓶胚容置槽。

具体实施方式

本实施例中，参照图1和图2，所述快速移动瓶胚尺寸精密测量装置，包括测量平台17，以安装于测量平台17上的瓶口测量机构、瓶身测量机构、瓶胚移动机构和图像采集机构，瓶身测量机构包括有平行光源和光线反射机构，平行光源位于瓶胚5后方，瓶身测量机构的光线反射机构位于瓶胚5前方；瓶口测量机构包括瓶口光源和光线反射机构，瓶口光源对准瓶胚5的瓶口，瓶口测量机构的光线反射机构位于瓶口光源照射瓶口所得圆环光线的反射路径上；图像采集机构位于瓶身测量机构的光线反射机构对平行光源的光线所形成的反射路径上和瓶口测量机构的光线反射机构对瓶口光源的光线所形成的反射路径上；瓶胚5放置于瓶胚移动机构上，通过瓶胚移动机构将瓶胚的待测部位移动至平行光源的前方。

所述平行光源采用LED光源7，LED光源7均匀设置于瓶胚5的后方，在瓶胚5与LED光源7之间设有准直透镜6，准直透镜6将LED光源7的光线形成平行光照射瓶身准直透镜6与LED光源7相互对齐构成平行光源。

瓶身测量机构的光线反射机构包括若干反射镜，通过该若干反射镜将平行光源照射的光线反射给图像采集机构。

所述反射镜包括有第一反射镜3、第二反射镜16、第三反射镜4和第五反射镜15，其中，第三反射镜4设于瓶胚5前方并与平行光源齐平，第五反射镜15设于第三反射镜4下方且与第三反射镜4平行，第二反射镜16设于第五反射镜15前方并与第五反射镜15垂直，第一反射镜3设于第二反射镜16上方并与第二反射镜16平行，且第一反射镜3与图像采集机构对齐。瓶身测量机构通过第三反射镜4、第五反射镜15、第二反射镜16和第一反射镜3，将瓶胚5的轮廓图像传递到图像采集机构，得到最终成像，此时第五反射镜15被放置于45°的位置。

在测量平台17中设有一瓶胚容置槽18，瓶胚5移动机构位于瓶胚容置槽18的一侧，瓶胚5放置于一瓶胚支撑板12上，瓶胚支撑板12连接瓶胚移动机构，平行光源位于瓶胚容置槽18的一旁。

所述瓶胚移动机构包括安装于测量平台17中的升降机构14和安装于升降机构14上的滑块13，所述瓶胚支撑板12连接该滑块13。

瓶口光源11设置于瓶胚5的瓶口下方，瓶胚5倒置于一玻璃载物台10上，瓶口光源11隔着该玻璃载物台10与朝向瓶口；玻璃载物台10位于瓶口光源11之上，瓶口光源11位于瓶胚支撑板12之上。根据瓶身不同的断面进行测量，从瓶底到瓶口进行扫描，升降机构14上下移动，完成整个瓶身扫描。可选择不同扫描次数，如一次扫描40毫米，120毫米的瓶胚扫描3次即可，最后通过三张图拼接得到整个瓶胚的图像，图像处理后提取轮廓，用尺寸测量软件得到瓶身尺寸值。

瓶口测量机构的光线反射机构包括设于瓶口光源11下方的第四反射镜9，该第四反射镜9通过一转轴8活动安装于测量平台17上；第四反射镜9放下状态时垂立于瓶胚容置槽18之外，使瓶胚5可上下移动，抬起时倾斜于瓶胚支撑板12下方并与第二反射镜16对齐且垂直；第五反射镜15也通过一转轴活动安装于测量平台17上，第一反射镜3放下状态时与第二反射镜16相对且垂直，瓶口移动到最高位置时，第五反射镜15收于第四反射镜9对瓶口光源11光线的反射路径之上，即水平位置，使其不挡住瓶口光源11反射的光线。

所述瓶口光源11对瓶胚瓶口的照射角度为10度(5-20度均可)。瓶口光源11采用低角度照射瓶口，使瓶口内外直径平面得到均匀照射，形成照度均匀的圆环，经光线反射机构反射至图像采集机构。

所述图像采集机构包括CCD1和镜头2，镜头2对准瓶身测量机构的光线反射机构和瓶口测量机构的光线反射机构，CCD1对准镜头2；所述镜头2采用远心镜头。采用远心镜头可以使瓶胚轮廓尺寸测量更加精确，主要是为纠正镜头视差而设计，可以在一定的物距范围内，使得到的图像放大倍率不会变化，由于其特有的平行光路使镜头不发生畸变，可以消除像方调焦不准引入的测量误差。

测量过程：将瓶胚5放置在玻璃载物台窗10上，玻璃载物台10位于最低段时，第四反射镜9处于垂直状态，瓶胚5底部处于第一测量位置，打开LED光源7，CCD1采集图像，得到第一段瓶身图像，保存图像，关闭光源。

升降机构14将瓶胚5向上移动，到达测量位置时，打开LED光源7，CCD1采集图像，得到第二段瓶身图像，保存图像，关闭光源。

升降机构14将瓶胚5向上移动，到达测量位置时，打开LED光源7，CCD1采集图像，得到第三段瓶身图像，保存图像，关闭光源。

然后进行瓶口测量，关闭LED光源7，打开环形光源11，CCD1采集瓶口图像，进行图像处理及测量，得到瓶口内外直径，关闭环形光源11，停止图像采集。

将采集到的瓶胚图像进行拼接，进行图像处理并用尺寸测量软件测量，得到瓶胚瓶身尺寸参数。

以上已将本发明做一详细说明，以上所述，仅为本发明之较佳实施例而已，当不能限定本发明实施范围，即凡依本申请范围所作均等变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖范围内。

Claims (10)

1.一种快速移动瓶胚尺寸精密测量装置，其特征在于：包括测量平台，以安装于测量平台上的瓶口测量机构、瓶身测量机构、瓶胚移动机构和图像采集机构，瓶身测量机构包括有平行光源和光线反射机构，平行光源位于瓶胚后方，瓶身测量机构的光线反射机构位于瓶胚前方；瓶口测量机构包括瓶口光源和光线反射机构，瓶口光源对准瓶胚的瓶口，瓶口测量机构的光线反射机构位于瓶口光源照射瓶口所得圆环光线的反射路径上；图像采集机构位于瓶身测量机构的光线反射机构对平行光源的光线所形成的反射路径上和瓶口测量机构的光线反射机构对瓶口光源的光线所形成的反射路径上；瓶胚放置于瓶胚移动机构上，通过瓶胚移动机构将瓶胚的待测部位移动至平行光源的前方。

2.根据权利要求1所述的快速移动瓶胚尺寸精密测量装置，其特征在于：所述平行光源采用LED光源，LED光源均匀设置于瓶胚的后方，在瓶胚与LED光源之间设有准直透镜，准直透镜将LED光源的光线形成平行光照射瓶身准直透镜与LED光源相互对齐构成平行光源。

3.根据权利要求2所述的快速移动瓶胚尺寸精密测量装置，其特征在于：瓶身测量机构的光线反射机构包括若干反射镜，通过该若干反射镜将平行光源照射的光线反射给图像采集机构。

4.根据权利要求3所述的快速移动瓶胚尺寸精密测量装置，其特征在于：所述反射镜包括有第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜和第五反射镜，其中，第三反射镜设于瓶胚前方并与平行光源齐平，第五反射镜设于第三反射镜下方且与第三反射镜平行，第二反射镜设于第五反射镜前方并与第五反射镜垂直，第一反射镜设于第二反射镜上方并与第二反射镜平行，且第一反射镜与图像采集机构对齐。

5.根据权利要求4所述的快速移动瓶胚尺寸精密测量装置，其特征在于：在测量平台中设有一瓶胚容置槽，瓶胚移动机构位于瓶胚容置槽的一侧，瓶胚放置于一瓶胚支撑板上，瓶胚支撑板连接瓶胚移动机构，平行光源位于瓶胚容置槽的一旁。

6.根据权利要求5所述的快速移动瓶胚尺寸精密测量装置，其特征在于：所述瓶胚移动机构包括安装于测量平台中的升降机构和安装于升降机构上的滑块，所述瓶胚支撑板连接该滑块。

7.根据权利要求6所述的快速移动瓶胚尺寸精密测量装置，其特征在于：瓶口光源设置于瓶胚的瓶口下方，瓶胚倒置于一玻璃载物台上，瓶口光源隔着该玻璃载物台与朝向瓶口；玻璃载物台位于瓶口光源之上，瓶口光源位于瓶胚支撑板之上；瓶口光源为环形光源，其对瓶胚瓶口的照射角度为5-20度。

8.根据权利要求7所述的快速移动瓶胚尺寸精密测量装置，其特征在于：瓶口测量机构的光线反射机构包括设于瓶口光源下方的第四反射镜，该第四反射镜通过一转轴活动安装于测量平台上；第四反射镜放下状态时垂立于瓶胚容置槽之外，抬起时倾斜于瓶胚支撑板下方并与第二反射镜对齐且垂直；第五反射镜也通过一转轴活动安装于测量平台上，第一反射镜放下状态时与第二反射镜相对且垂直，收起时位于第四反射镜对瓶口光源光线的反射路径之上。

9.根据权利要求8所述的快速移动瓶胚尺寸精密测量装置，其特征在于：所述图像采集机构包括CCD和镜头，镜头对准瓶身测量机构的光线反射机构和瓶口测量机构的光线反射机构，CCD对准镜头，镜头采用远心镜头。

10.根据权利要求9所述的快速移动瓶胚尺寸精密测量装置，其特征在于：测量过程按以下步骤进行，将瓶胚放置在玻璃载物台窗上，玻璃载物台位于最低段时，第四反射镜处于垂直状态，瓶胚底部处于第一测量位置，打开LED光源，CCD采集图像，得到第一段瓶身图像，保存图像，关闭光源；

升降机构将瓶胚向上移动，到达测量位置时，打开LED光源，CCD采集图像，得到第二段瓶身图像，保存图像，关闭光源；

升降机构将瓶胚向上移动，到达测量位置时，打开LED光源，CCD采集图像，得到第三段瓶身图像，保存图像，关闭光源；

进行瓶口测量，关闭LED光源，打开环形光源，CCD采集瓶口图像，进行图像处理及测量，得到瓶口内外直径，关闭环形光源，停止图像采集；

将采集到的瓶胚图像进行拼接，进行图像处理并用尺寸测量软件测量，得到瓶胚瓶身尺寸参数。