CN108593657A - 一种针对小尺寸磁性材料零件的图像获取装置 - Google Patents

一种针对小尺寸磁性材料零件的图像获取装置 Download PDF

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Abstract

该发明公开了一种针对小尺寸磁性材料零件的图像获取装置,涉及图像获取装置领域，特别是小尺寸零件的图像获取领域。该装置包括：固定底板、载物台、边长尺寸采图机构、厚度尺寸采图机构、上视外观采图机构、下视外观采图机构；所述载物台包括：支撑架、电机、载物圆盘，载物圆盘为透明材料，支撑架安装于固定底板上，电机、载物圆盘安装于支撑架上，电机可带动载物圆盘转动；所述的边长尺寸采图机构、厚度尺寸采图机构、下视外观采图机构、上视外观采图机构均设置于固定底板上，位于载物台的周围；本发明重复性精度高，稳定性好，系统检测精度受时间和环境的影响小，检测精度能够达到微米级检测精度要求；该系统能够用于不同形状、不同规格的零件尺寸、外观检测，用途广泛。

Description

一种针对小尺寸磁性材料零件的图像获取装置
技术领域
本发明涉及图像获取装置领域，特别是小尺寸零件的图像获取领域。
背景技术
磁性材料具有优异的磁性能，广泛应用于电子、电力机械、医疗器械、玩具、包装、五金机械、航天航空等领域，较常见的有永磁电机、扬声器、磁选机、计算机磁盘驱动器、磁共振成像设备仪表等。生产过程中，由于工艺复杂、表面镀层种类繁多，再加上现今检测设备性能等因素，很难实现缺陷的自动化检测。目前国内厂商中绝大部分对磁性材料采用的是人工全检的方式。人工全检的方式来检测缺陷检测主观性大，误检、漏检率高，极大的限制了磁性材料行业的发展。针对这一问题，通过机器视觉技术，实现对磁性材料缺陷的自动检测。
发明内容
本发明为了克服现有技术的不足，提出了一种小零件尺寸、外观自动检测装置及方法，不仅实现了全自动测量，达到了良好的可靠性和精良精度，而且可以通过更换工位支撑杆的方法实现任意检测项目的组合，灵活地实现了多种需求、多种类型零件的检测。同时，检测装置的设计易于调节，避免了一般装置检测过于单一的问题。且该发明结构简单，工作效率高，灵活，对于零件的较小的外轮廓、内径的尺寸、外观都能实现精确测量。
本发明采用以下技术方案：一种针对小尺寸磁性材料零件的图像获取装置，该装置包括：固定底板、载物台、边长尺寸采图机构、厚度尺寸采图机构、上视外观采图机构、下视外观采图机构；所述载物台包括：支撑架、电机、载物圆盘，载物圆盘为透明材料，支撑架安装于固定底板上，电机、载物圆盘安装于支撑架上，电机可带动载物圆盘转动；所述的边长尺寸采图机构、厚度尺寸采图机构、下视外观采图机构、上视外观采图机构均设置于固定底板上，位于载物台的周围；
所述边长尺寸采图机构包括：第一底座、第一支撑杆、背光源机构、第一相机机构，其中第一底座设置于固定底板上，第一支撑杆竖直设置于第一底座上，第一支撑杆由下至上依次配合设置背光源机构、第一相机机构；背光源机构和第一相机机构可沿第一支撑杆上下滑动；所述载物圆盘的一部分位于背光源机构、第一相机机构之间；
所述厚度尺寸采图机构包括：第二底座、第二支撑杆、三角形支架、远光源机构、第二相机机构，其中第二底座设置于固定底板上；第二支撑杆竖直设置于第二底座上；三角形支架水平设置于第二支撑杆上，且可沿第二支撑杆上下滑动；三角形支架两端分别配合设置远光源机构和第二相机机构；所述载物圆盘转动时，其承载的零件从远光源机构和第二相机机构之间通过；
所述下视外观采图机构包括：第一滑轨机构、第三支撑杆、第一下条形光源机构、第一上条形光源机构、第三相机机构；所述第一滑轨机构设置于固定地板上，滑轨的方向指向载物圆盘的圆心；第三支撑杆设置于第一滑轨机构上，并且可在第一滑轨机构上滑动；所述第三相机机构、第一下条形光源机构、第一上条形光源机构由下至上依次配合设置在第三支撑杆上，且可沿第三支撑杆上下滑动；所述第三相机机构、第一下条形光源机构、第一上条形光源机构均位于载物圆盘的下方；
所述上视外观采图机构包括：第二滑轨机构、第四支撑杆、第二下条形光源机构、第二上条形光源机构、第四相机机构；所述第二滑轨机构设置于固定地板上，滑轨的方向指向载物圆盘的圆心；第四支撑杆设置于第二滑轨机构上，并且可在第二滑轨机构上滑动；所述第四相机机构、第二下条形光源机构、第二上条形光源机构由下至上依次配合设置在第四支撑杆上，且可沿第四支撑杆上下滑动；所述第四相机机构、第二下条形光源机构、第二上条形光源机构均位于载物圆盘的上方。
进一步的，所述边长尺寸采图机构中的背光源机构包括：背光源、背光源底座、背光源滑块；其中背光源设置于背光源底座上；背光源底座固定于背光源滑块上；背光源滑块可滑动的设置于第一支撑杆上，并通过紧固螺丝固定滑块位置。
进一步的，所述边长尺寸采图机构中的第一相机机构包括：远心镜头、面阵CCD相机、镜筒夹紧块、细调节装置、相机滑块；其中远心镜头配合设置于面阵CCD相机前；镜筒夹紧块用于夹紧远心镜头；镜头夹紧块设置于细调节装置上；细调节装置设置于相机滑块上；相机滑块可滑动的设置于第一支撑杆上，并通过紧固螺丝固定滑块位置；细调节装置用于精细的调节镜筒夹紧块的上下位置。
进一步的，所述厚度尺寸采图机构中的远光源机构包括：远心光源、远心光源夹紧块、角度调节装置；其中远心光源夹紧块用于夹紧远心光源、远心光源夹紧块设置于角度调节装置上、角度调节装置设置于三角形支架的一端。
进一步的，所述厚度尺寸采图机构中的第二相机机构包括：远心镜头、面阵CCD相机、镜筒夹紧块、角度调节装置；其中远心镜头配合设置于面阵CCD相机前；镜筒夹紧块用于夹紧远心镜头；镜头夹紧块设置于角度调节装置上，角度调节装置设置于三角形支架的一端。
进一步的，所述下视外观采图机构中第一下条形光源机构和第一上条形光源机构结构相同，均包括：条形光源、条形光源支撑架、滑杆、夹紧块、紧固螺丝；其中条形光源设置于条形光源支架上；条形光源支架设置于滑杆上；滑杆从夹紧块中穿过，可沿夹紧块滑动，滑动方向指向载物圆盘的圆心；夹紧块设置于第三支撑杆上，且可沿第三支撑杆上下滑动，紧固螺丝用于固定夹紧块；所述第一下条形光源机构的条形光源与第一上条形光源机构的条形光源设置方向相互垂直。
进一步的，所述下视外观采图机构中第三相机机构包括：定焦镜头、面阵CCD相机、细调节装置、相机组件夹紧块；所述定焦镜头配合设置于面阵CCD相机前；面阵CCD相机固定于细调节装置上，细调节装置设置于相机组件夹紧块上；相机组件夹紧块可滑动的设置于第三支撑杆上，通过紧固螺丝固定相机组件夹紧块的位置；所述细调节装置精细的调节面阵CCD相机的上下位置。
本发明重复性精度高，稳定性好，系统检测精度受时间和环境的影响小，检测精度能够达到微米级检测精度要求；该系统能够用于不同形状、不同规格的零件尺寸、外观检测，用途广泛。本发明能够实现非接触测量，可以达到较好的可靠性和检测精度，可以更换检测工位模块实现各种检测项目的组合，且该发明结构简单，工作效率高，灵活，检测工位模块化，且机械结构简单，易于更换，可以根据用户不同的检测需求任意组合检测项目；整个模块可以前后移动，保持光学系统光轴固定，避免重复调试；采用远心镜头和远心平行光源，大大增加了光学系统的景深，对于有一定厚度的零件也可采集到清晰地图像，检测效果良好；所有光学元件有配有粗调或微调装置，可以根据实际情况调整到最佳采图效果。
附图说明
图1是机器视觉的小零件尺寸、外观检测系统结构侧视图；
图2是机器视觉的小零件尺寸、外观检测系统结构上视图；
图3是边长尺寸采图机构示意图；
图4是边长尺寸采图机构的光源组件示意图；
图5是边长尺寸采图机构的相机组件示意图；
图6是厚度尺寸采图机构示意图；
图7是上视外观采图机构示意图；
图8是上视外观采图机构的相机组件示意图；
图9是上视外观采图机构的光源组件部分示意图；
图10是上视外观采图机构的光源组件部分示意图；
图11是导轨和滑块示意图。
图中1-边长尺寸采图机构，2-厚度尺寸采图机构，3-下视外观采图机构，4-上视外观采图机构，5-滑轨机构，6-固定底板，1-1-细调节装置，1-2-面阵CCD相机，1-3-镜筒夹紧块，1-4-远心镜头，1-5-背光源，1-6-背光源底座，1-7-梅花手拧螺丝，1-8-支撑杆，1-9-背光源底座夹紧块，1-10-相机组件夹紧块，2-1-三角形支架，2-2-角度调节装置，2-3-远心光源夹紧块，2-4-远心光源，2-5-镜筒夹紧块，2-6-远心镜头，2-7-面阵CCD相机，2-8-角度调节装置，2-9-支撑杆，3-1-细调节装置，3-2-面阵CCD相机，3-3-定焦镜头，3-4-条形光源,3-5-手拧螺丝，3-6-夹紧块，3-7-滑杆，3-8-条形光源支架，3-9-滑杆，3-10-梅花手拧螺丝，3-11-相机组件夹紧块，3-12-光源组件夹紧块，5-1-梅花手拧螺丝，5-2-滑轨，5-3-滑块，5-4-夹紧块。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步说明：
如图1所示，一种机器视觉零件尺寸、外观测量系统，包括边长尺寸采图机构1，厚度尺寸采图机构2，上视外观采图机构3，下视外观采图机构4，滑轨机构5，固定底板6，不同工位的支撑杆上依次固定有相应的光源、相机组件和调节装置。
如图3所示，边长尺寸检测工位上依次固定有背光源模块和相机组件，其中背光源1-5通过螺钉固定在背光源托板1-6上，背光源托板1-6通过带有梅花手拧螺丝1-7的夹紧块固定在支撑杆1-8上，同时可进行上下距离的粗调节，CCD面阵相机1-2通过C型接口和远心镜头1-4直接相连，远心镜头1-4通过梅花手拧螺丝1-7固定在镜筒夹紧块1-3上，镜筒夹紧块1-3通过螺丝钉固定在长度细调装置1-1上，长度细调装置1-1通过带有梅花手拧螺丝1-3的夹紧块固定在支撑杆上。
如图6所示，厚度尺寸检测工位上依次固定有远心平行光源模块和相机组件，其中远心平行光源2-4通过螺钉固定在远心光源夹紧块2-3上，远心光源夹紧块2-3通过螺钉固定在角度微调装置2-2上，可进行一定范围的角度细调节，角度微调装置2-2通过螺钉固定在水平支架上，CCD面阵相机2-7通过C型接口和远心镜头2-6直接相连，远心镜头2-6通过螺钉固定在镜筒夹紧块2-5上，镜筒夹紧块2-5通过螺丝钉固定在角度微调装置2-8上，角度微调装置2-8通过螺钉固定在水平支架上，三角形支架2-1通过螺钉固定在水平支架上。
如图7所示，外观检测工位上依次固定有条形光源模块和相机组件，其中条形光源3-4通过螺钉固定在条形光源支架3-8上，条形光源支架3-8通过螺钉固定在滑杆3-7上，可进行前后调节，滑杆3-7通过螺钉固定在夹紧块上，夹紧块通过手拧螺丝3-5固定在支撑杆上，CCD面阵相机3-2通过C型接口和定焦镜头3-3直接相连，定焦镜头3-3通过螺钉固定在长度细调装置3-1上，长度细调装置3-1通过带有梅花手拧螺丝3-10的夹紧块固定在支撑杆上。
如图11所示，固定底板6装有导轨5-2，滑块5-3可沿导轨5-2前后滑动，滑到需要位置时，梅花手拧螺丝5-1可通过拧紧使其固定，滑块5-3通过螺钉与夹紧块5-4固定，夹紧块5-4通过螺钉与支撑杆固定。

Claims (7)

1.一种针对小尺寸磁性材料零件的图像获取装置，该装置包括：固定底板、载物台、边长尺寸采图机构、厚度尺寸采图机构、上视外观采图机构、下视外观采图机构；所述载物台包括：支撑架、电机、载物圆盘，载物圆盘为透明材料，支撑架安装于固定底板上，电机、载物圆盘安装于支撑架上，电机可带动载物圆盘转动；所述的边长尺寸采图机构、厚度尺寸采图机构、下视外观采图机构、上视外观采图机构均设置于固定底板上，位于载物台的周围；
所述边长尺寸采图机构包括：第一底座、第一支撑杆、背光源机构、第一相机机构，其中第一底座设置于固定底板上，第一支撑杆竖直设置于第一底座上，第一支撑杆由下至上依次配合设置背光源机构、第一相机机构；背光源机构和第一相机机构可沿第一支撑杆上下滑动；所述载物圆盘的一部分位于背光源机构、第一相机机构之间；
所述厚度尺寸采图机构包括：第二底座、第二支撑杆、三角形支架、远光源机构、第二相机机构，其中第二底座设置于固定底板上；第二支撑杆竖直设置于第二底座上；三角形支架水平设置于第二支撑杆上，且可沿第二支撑杆上下滑动；三角形支架两端分别配合设置远光源机构和第二相机机构；所述载物圆盘转动时，其承载的零件从远光源机构和第二相机机构之间通过；
所述下视外观采图机构包括：第一滑轨机构、第三支撑杆、第一下条形光源机构、第一上条形光源机构、第三相机机构；所述第一滑轨机构设置于固定地板上，滑轨的方向指向载物圆盘的圆心；第三支撑杆设置于第一滑轨机构上，并且可在第一滑轨机构上滑动；所述第三相机机构、第一下条形光源机构、第一上条形光源机构由下至上依次配合设置在第三支撑杆上，且可沿第三支撑杆上下滑动；所述第三相机机构、第一下条形光源机构、第一上条形光源机构均位于载物圆盘的下方；
所述上视外观采图机构包括：第二滑轨机构、第四支撑杆、第二下条形光源机构、第二上条形光源机构、第四相机机构；所述第二滑轨机构设置于固定地板上，滑轨的方向指向载物圆盘的圆心；第四支撑杆设置于第二滑轨机构上，并且可在第二滑轨机构上滑动；所述第四相机机构、第二下条形光源机构、第二上条形光源机构由下至上依次配合设置在第四支撑杆上，且可沿第四支撑杆上下滑动；所述第四相机机构、第二下条形光源机构、第二上条形光源机构均位于载物圆盘的上方。
2.如权利要求1所述的一种针对小尺寸磁性材料零件的图像获取装置,其特征在于所述边长尺寸采图机构中的背光源机构包括：背光源、背光源底座、背光源滑块；其中背光源设置于背光源底座上；背光源底座固定于背光源滑块上；背光源滑块可滑动的设置于第一支撑杆上，并通过紧固螺丝固定滑块位置。
3.如权利要求1所述的一种针对小尺寸磁性材料零件的图像获取装置,其特征在于所述边长尺寸采图机构中的第一相机机构包括：远心镜头、面阵CCD相机、镜筒夹紧块、细调节装置、相机滑块；其中远心镜头配合设置于面阵CCD相机前；镜筒夹紧块用于夹紧远心镜头；镜头夹紧块设置于细调节装置上；细调节装置设置于相机滑块上；相机滑块可滑动的设置于第一支撑杆上，并通过紧固螺丝固定滑块位置；细调节装置用于精细的调节镜筒夹紧块的上下位置。
4.如权利要求1所述的一种针对小尺寸磁性材料零件的图像获取装置,其特征在于所述厚度尺寸采图机构中的远光源机构包括：远心光源、远心光源夹紧块、角度调节装置；其中远心光源夹紧块用于夹紧远心光源、远心光源夹紧块设置于角度调节装置上、角度调节装置设置于三角形支架的一端。
5.如权利要求1所述的一种针对小尺寸磁性材料零件的图像获取装置,其特征在于所述厚度尺寸采图机构中的第二相机机构包括：远心镜头、面阵CCD相机、镜筒夹紧块、角度调节装置；其中远心镜头配合设置于面阵CCD相机前；镜筒夹紧块用于夹紧远心镜头；镜头夹紧块设置于角度调节装置上，角度调节装置设置于三角形支架的一端。
6.如权利要求1所述的一种针对小尺寸磁性材料零件的图像获取装置,其特征在于所述下视外观采图机构中第一下条形光源机构和第一上条形光源机构结构相同，均包括：条形光源、条形光源支撑架、滑杆、夹紧块、紧固螺丝；其中条形光源设置于条形光源支架上；条形光源支架设置于滑杆上；滑杆从夹紧块中穿过，可沿夹紧块滑动，滑动方向指向载物圆盘的圆心；夹紧块设置于第三支撑杆上，且可沿第三支撑杆上下滑动，紧固螺丝用于固定夹紧块；所述第一下条形光源机构的条形光源与第一上条形光源机构的条形光源设置方向相互垂直。
7.如权利要求1所述的一种针对小尺寸磁性材料零件的图像获取装置,其特征在于所述下视外观采图机构中第三相机机构包括：定焦镜头、面阵CCD相机、细调节装置、相机组件夹紧块；所述定焦镜头配合设置于面阵CCD相机前；面阵CCD相机固定于细调节装置上，细调节装置设置于相机组件夹紧块上；相机组件夹紧块可滑动的设置于第三支撑杆上，通过紧固螺丝固定相机组件夹紧块的位置；所述细调节装置精细的调节面阵CCD相机的上下位置。
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