CN108469228B - 一种瓶胚翘曲度测量装置及测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种瓶胚翘曲度测量装置及测量方法，包括有瓶口光学成像系统、瓶身光学成像系统和瓶胚旋转固定机构，瓶口光学成像系统包括有圆形光源和瓶口成像系统，圆形光源从一侧朝向瓶口，瓶口成像系统的镜头从另一侧朝向瓶口；瓶身光学成像系统包括有方形光源和瓶身成像系统，方形光源从一侧朝向瓶身，瓶身成像系统的镜头从另一侧朝向瓶身；在瓶胚与瓶身成像系统的镜头之间设有光学透镜系统。本发明通过设置两组光学成像系统和两组光源，并设置旋转固定机构用以旋转并定位瓶胚的姿态，在测量中分别通过专门的光源和光学成像系统来测量瓶口和瓶身部位，这样在未进行接触的情况下即可通过完成翘曲度的测量，且测量精度高、速度快。
Description
技术领域
本发明涉及测量测绘技术领域，具体涉及一种用于对瓶胚的翘曲度进行测量的装置及其测量方法。
背景技术
在传统的瓶胚翘曲度测量技术中，常用的测量工具为接触式百分表，测量方法是采用双百分表测量瓶胚的外径，将瓶胚旋转一周根据测量最大值减最小值，其差值就是瓶胚的翘曲度。这种测量方法存在以下缺陷，第一，百分表的表针碰触到瓶胚表面，会产生变形，从而造成测量的系统误差；第二，椭圆瓶胚的外径差表现为翘曲度，翘曲度的测量方法需改进；第三，采用百分表测量的方式不仅误差较大，同时测量的效率低，在需要大规模测量时难以满足要求。基于以上原因，需发明一种非接触的光学测量仪器来测量瓶胚的翘曲度。
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，提供一种结构简单、测量速度快、测量精度高、不需要接触瓶胚的瓶胚翘曲度测量装置及测量方法。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种瓶胚翘曲度测量装置及测量方法，其特征在于：包括有瓶口光学成像系统、瓶身光学成像系统和瓶胚旋转固定机构，瓶胚固定在瓶胚旋转固定机构上实现旋转及定位；瓶口光学成像系统包括有圆形光源和瓶口成像系统，圆形光源从一侧朝向瓶胚的瓶口部位，瓶口成像系统的镜头从另一侧朝向瓶口部位并与圆形光源隔瓶口相对；瓶身光学成像系统包括有方形光源和瓶身成像系统，方形光源从一侧朝向瓶胚的瓶身部位，瓶身成像系统的镜头从另一侧朝向瓶身部分并与方形光源隔瓶身相对；在瓶胚与瓶身成像系统的镜头之间设有光学透镜系统；所述瓶胚旋转固定机构包括有卡胚头、连接轴和伺服电机，卡胚头固定于连接轴上，连接轴通过联轴器连接伺服电机形成旋转结构，瓶胚固定于卡胚头上。
进一步地，所述瓶身成像系统具有第一镜头和第一相机，第一镜头安装在第一镜头座上，第一相机与第一镜头对接；位于第一镜头与瓶胚之间的光学透镜系统包括有一半反半透镜和一反射棱镜。
进一步地，伺服电机安装在主机架上，而瓶胚倒立固定在卡胚头上，瓶胚的瓶尾部位处于最高位置，在瓶胚的两侧各设有一窗口玻璃，一窗口玻璃位于圆形光源及方形光源与瓶胚之间，另一窗口玻璃位于瓶胚与所述光学透镜系统之间；所述半反半透镜以45度倾斜的结构设置在第一镜头与靠近第一镜头的窗口玻璃之间，所述反射棱镜设置于半反半透镜的下方，反射棱镜为等腰直角三棱柱形成，其斜面与半反半透镜平行，方形光源的光线照过瓶身部位后经过反射棱镜射向半反半透镜，经半反半透镜反射入第一镜头。
进一步地，瓶口成像系统具有第二镜头和第二相机，第二镜头安装在第二镜头座上，第二相机与第二镜头对接，圆形光源的光线照过瓶口部位后进入第二镜头。
一种基于前述瓶胚翘曲度测量装置的测量方法，按以下步骤进行，
1)瓶胚插入卡胚头固定，瓶口成像系统采集瓶胚的瓶口图像，计算瓶口的轴线角度A；
2)瓶身成像系统采集瓶身的图像，计算出瓶身的轴线角度B与瓶口的轴线角度A的偏差夹角α；
3)伺服电机转动一3～10度的角度值，并重复步骤1)和步骤2)，直到累计转动角度达到180时停止，计算得到各组夹角偏差α数据，取角度偏差最大αmax为该瓶胚的翘曲最大位置；
4)依瓶胚的翘曲根据公式：翘曲度＝瓶身长度*tan(αmax)，计算得到翘曲度。
在步骤3)中，伺服电机每次转动的角度值为5度，并重复步骤1)和步骤2)，直到累计转动角度达到180时停止，计算得到36组夹角偏差α数据，取角度偏差最大αmax为该瓶胚的翘曲最大位置。
本发明通过设置两组光学成像系统和两组光源，并设置旋转固定机构用以旋转并定位瓶胚的姿态，在测量中分别通过专门的光源和光学成像系统来测量瓶口和瓶身部位，这样在未进行接触的情况下即可通过完成翘曲度的测量，且测量精度高、速度快。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
图中，1为圆形光源，2为方形光源，3为窗口玻璃，4为反射棱镜，5为半反半透镜，6为第一镜头，7为第一镜头座，8为瓶胚，9为联轴器，10为伺服电机，11为转接轴，12为卡胚头，13为第二镜头，14为第二镜头座，15为第一相机，16为主机架，17为第二相机。
具体实施方式
本实施例中，参照图1，所述瓶胚翘曲度测量装置及测量方法，包括有瓶口光学成像系统、瓶身光学成像系统和瓶胚旋转固定机构，瓶胚8固定在瓶胚旋转固定机构上实现旋转及定位；瓶口光学成像系统包括有圆形光源1和瓶口成像系统，圆形光源1从一侧朝向瓶胚8的瓶口部位，瓶口成像系统的镜头从另一侧朝向瓶口部位并与圆形光源1隔瓶口相对；瓶身光学成像系统包括有方形光源2和瓶身成像系统，方形光源2从一侧朝向瓶胚8的瓶身部位，瓶身成像系统的镜头从另一侧朝向瓶身部分并与方形光源1隔瓶身相对；在瓶胚8与瓶身成像系统的镜头之间设有光学透镜系统；所述瓶胚旋转固定机构包括有卡胚头12、连接轴11和伺服电机10，卡胚头12固定于连接轴11上，连接轴11 通过联轴器9连接伺服电机10形成旋转结构，瓶胚8固定于卡胚头12上。
所述瓶身成像系统具有第一镜头6和第一相机15，第一镜头6安装在第一镜头座7上，第一相机15与第一镜头6对接；位于第一镜头6与瓶胚8之间的光学透镜系统包括有一半反半透镜5和一反射棱镜4。
伺服电机10安装在主机架16上，而瓶胚8倒立固定在卡胚头12上，瓶胚8的瓶尾部位处于最高位置，在瓶胚8的两侧各设有一窗口玻璃3，一窗口玻璃3位于圆形光源1及方形光源2与瓶胚8之间，另一窗口玻璃3位于瓶胚 8与所述光学透镜系统之间；所述半反半透镜5以45度倾斜的结构设置在第一镜头6与靠近第一镜头6的窗口玻璃3之间，所述反射棱镜4设置于半反半透镜5的下方，反射棱镜4为等腰直角三棱柱形成，其斜面与半反半透镜5平行，方形光源1的光线照过瓶身部位后经过反射棱镜4射向半反半透镜5，经半反半透镜5反射入第一镜头6。
瓶口成像系统具有第二镜头13和第二相机17，第二镜头13安装在第二镜头座14上，第二相机17与第二镜头13对接，圆形光源1的光线照过瓶口部位后进入第二镜头13。
基于前述瓶胚翘曲度测量装置的测量方法，按以下步骤进行，
1)瓶胚8插入卡胚头12固定，瓶口成像系统采集瓶胚8的瓶口图像，计算瓶口的轴线角度A；
2)瓶身成像系统采集瓶身的图像，计算出瓶身的轴线角度B与瓶口的轴线角度A的偏差夹角α；
3)伺服电机10转动5度，并重复步骤1)和步骤2)，直到累计转动角度达到180时停止，计算得到36组夹角偏差α数据，取角度偏差最大αmax为该瓶胚的翘曲最大位置；
4)依瓶胚8的翘曲根据公式：翘曲度＝瓶身长度*tan(αmax)，计算得到翘曲度。
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 (4)
1.一种瓶胚翘曲度测量装置，其特征在于：包括有瓶口光学成像系统、瓶身光学成像系统和瓶胚旋转固定机构，瓶胚固定在瓶胚旋转固定机构上实现旋转及定位；瓶口光学成像系统包括有圆形光源和瓶口成像系统，圆形光源从一侧朝向瓶胚的瓶口部位，瓶口成像系统的镜头从另一侧朝向瓶口部位并与圆形光源隔瓶口相对；瓶身光学成像系统包括有方形光源和瓶身成像系统，方形光源从一侧朝向瓶胚的瓶身部位，瓶身成像系统的镜头从另一侧朝向瓶身部分并与方形光源隔瓶身相对；在瓶胚与瓶身成像系统的镜头之间设有光学透镜系统；所述瓶胚旋转固定机构包括有卡胚头、连接轴和伺服电机，卡胚头固定于连接轴上，连接轴通过联轴器连接伺服电机形成旋转结构，瓶胚固定于卡胚头上；
瓶口光学成像系统、瓶身光学成像系统和瓶胚旋转固定机构运行时，包括以下步骤：
1)瓶胚插入卡胚头固定，瓶口成像系统采集瓶胚的瓶口图像，计算瓶口的轴线角度A；
2)瓶身成像系统采集瓶身的图像，计算出瓶身的轴线角度B与瓶口的轴线角度A的偏差夹角α；
3)伺服电机转动一3～10度的角度值，并重复步骤1)和步骤2)，直到累计转动角度达到180时停止，计算得到各组夹角偏差α数据，取角度偏差最大αmax为该瓶胚的翘曲最大位置；
31)伺服电机每次转动的角度值为5度，并重复步骤1)和步骤2)，直到累计转动角度达到180时停止，计算得到36组夹角偏差α数据，取角度偏差最大αmax为该瓶胚的翘曲最大位置；
4)依瓶胚的翘曲根据公式：翘曲度＝瓶身长度*tan(αmax)，计算得到翘曲度。
2.根据权利要求1所述的瓶胚翘曲度测量装置，其特征在于：所述瓶身成像系统具有第一镜头和第一相机，第一镜头安装在第一镜头座上，第一相机与第一镜头对接；位于第一镜头与瓶胚之间的光学透镜系统包括有一半反半透镜和一反射棱镜。
3.根据权利要求2所述的瓶胚翘曲度测量装置，其特征在于：伺服电机安装在主机架上，而瓶胚倒立固定在卡胚头上，瓶胚的瓶尾部位处于最高位置，在瓶胚的两侧各设有一窗口玻璃，一窗口玻璃位于圆形光源及方形光源与瓶胚之间，另一窗口玻璃位于瓶胚与所述光学透镜系统之间；所述半反半透镜以45度倾斜的结构设置在第一镜头与靠近第一镜头的窗口玻璃之间，所述反射棱镜设置于半反半透镜的下方，反射棱镜为等腰直角三棱柱形成，其斜面与半反半透镜平行，方形光源的光线照过瓶身部位后经过反射棱镜射向半反半透镜，经半反半透镜反射入第一镜头。
4.根据权利要求3所述的瓶胚翘曲度测量装置，其特征在于：瓶口成像系统具有第二镜头和第二相机，第二镜头安装在第二镜头座上，第二相机与第二镜头对接，圆形光源的光线照过瓶口部位后进入第二镜头。
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