CN109470157A - 用于内孔检测的成像系统及装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于内孔检测的成像系统及装置，涉及机器视觉技术领域。所述用于内孔检测的成像系统包括从物侧到像侧依次布置的第一凹凸正透镜、第二凹凸正透镜、第三双凸正透镜、第四双凹负透镜、第五双凸正透镜、第六双凸正透镜、第七凸凹负透镜、第八双凸正透镜和第九凹凸负透镜，其中，第四双凹负透镜和第五双凸正透镜组合成胶合镜片，第七凸凹负透镜和第八双凸正透镜组合成胶合镜片。本发明可同时对内孔底部和侧壁进行成像，提高了检测效率。

Description

用于内孔检测的成像系统及装置
技术领域
本发明涉及的是一种机器视觉领域的技术，具体是一种用于内孔检测的成像系统及装置。
背景技术
随着工业自动化设备的高速增长，工业检测的发展也越来越快，对于零件内孔检测的需求越来越多，要求也越来越高。在机器视觉系统中，目前主要通过针孔镜头或者光钎探头进行内孔检测。将针孔镜头或者光钎探头伸进腔体，通过反射镜得到腔体垂直内壁视场，拍摄图像，据此实现内孔检测，然而这两种设备的分辨率不高，无法满足高标准的检测需求。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提出了一种用于内孔检测的成像系统及装置，可同时对内孔底部和侧壁进行成像，提高了检测效率。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明涉及一种用于内孔检测的成像系统，包括从物侧到像侧依次布置的第一凹凸正透镜、第二凹凸正透镜、第三双凸正透镜、第四双凹负透镜、第五双凸正透镜、第六双凸正透镜、第七凸凹负透镜、第八双凸正透镜和第九凹凸负透镜，其中，第四双凹负透镜和第五双凸正透镜组合成胶合镜片，第七凸凹负透镜和第八双凸正透镜组合成胶合镜片。
在一些技术方案中，第一凹凸正透镜开口朝物面；第二凹凸正透镜开口朝物面；第三双凸正透镜曲率半径较大的一面朝物面，另一面边缘有明显倒角，便于在组装时区分镜片左右面，提高组装的效率；第四双凹负透镜曲率半径较大的一面朝物面，另一面是胶合面；第五双凸正透镜曲率半径较小的一面朝物面，与第四双凹负透镜进行胶合；第六双凸正透镜曲率半径较小的一面朝物面；第七凸凹负透镜开口朝像面；第八双凸正透镜曲率半径较小的一面朝物面，并与第七凸凹负透镜进行胶合；第九凹凸负透镜开口朝物面。
本发明涉及一种成像装置，包括镜筒组件和设置在镜筒组件内的上述成像系统；
所述镜筒组件包括依次连接的第一镜筒、第二镜筒和第三镜筒；上述成像系统中第一凹凸正透镜、第二凹凸正透镜固定在第一镜筒中，第三双凸正透镜、第四双凹负透镜、第五双凸正透镜和第六双凸正透镜固定在第二镜筒前端，第七凸凹负透镜和第八双凸正透镜组成的胶合镜片和第九凹凸负透镜分别固定在第三镜筒前后两端；
所述第一镜筒对应第一凹凸正透镜在前端设有光阑。
技术效果
与现有技术相比，本发明具有如下技术效果：
1)操作简单，可以同时对内孔底面和侧壁进行成像，只需一张图像就能分析内孔的质量；可以拍摄10mm到150mm范围直径的内孔，适用于检测诸如圆柱、圆锥、孔洞、瓶子、内螺纹、管道等物体；
2)分辨率最高可达8μm；
3)结构紧凑稳固，抗震性好。
附图说明
图1实施例1成像装置的剖面结构示意图；
图2为图1中I处结构放大图；
图中：第一镜筒1，第二镜筒2，第二凹凸正透镜3，第一压母4，外观件5，第三双凸正透镜6，第二压母7，第四双凹负透镜8，第五双凸正透镜9，隔圈10，第六双凸正透镜11，第三压母12，第四压母13，第七凸凹负透镜14，第八双凸正透镜15，第三镜筒16，第九凹凸负透镜17，连接件18，调节环19，第五压母20，第六压母21，光阑22，第一凹凸正透镜23。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施方式对本发明进行详细描述。
实施例1
如图1和图2所示，本实施例涉及一种成像装置，包括镜筒组件和设置在镜筒组件内的成像系统，成像系统包括从物侧到像侧依次布置的第一凹凸正透镜23、第二凹凸正透镜3、第三双凸正透镜6、第四双凹负透镜8、第五双凸正透镜9、第六双凸正透镜11、第七凸凹负透镜14、第八双凸正透镜15和第九凹凸负透镜17，其中，第四双凹负透镜8和第五双凸正透镜9组合成胶合镜片，第七凸凹负透镜14和第八双凸正透镜15组合成胶合镜片。
镜筒组件包括依次连接的第一镜筒1、第二镜筒2和第三镜筒16；上述成像系统中第一凹凸正透镜23、第二凹凸正透镜3固定在第一镜筒1中，第三双凸正透镜6、第四双凹负透镜8、第五双凸正透镜9和第六双凸正透镜11固定在第二镜筒2前端，第七凸凹负透镜14和第八双凸正透镜15组成的胶合镜片和第九凹凸负透镜17分别固定在第三镜筒16前后两端。
第一镜筒1顶端通过螺纹连接安装有第六压母21，对应第一凹凸正透镜23，第六压母21前端中心设有光阑22；第一凹凸正透镜23凹面侧通过胶水固定在第六压母21上；第二凹凸正透镜3通过第一压母4与第一镜筒1螺纹连接而固定。
第二镜筒2通过螺纹与第一镜筒1连接顶靠；第三双凸正透镜6通过第二压母7与第二镜筒2螺纹连接而固定，第四双凹负透镜8和第五双凸正透镜9组成的胶合镜片顶靠在第二镜筒2内的台阶上，第六双凸正透镜11与第四双凹负透镜8和第五双凸正透镜9组成的胶合镜片之间夹设有隔圈10，第六双凸正透镜11通过第三压母12与第二镜筒2螺纹连接而固定。
第三镜筒16通过螺纹与第二镜筒2连接固定；第七凸凹负透镜14与第八双凸正透镜15组成的胶合镜片放置在第三镜筒16内的台阶上，并通过第四压母13与第三镜筒16螺纹连接而固定；第九凹凸负透镜17凹面侧放置在第三镜筒16内的台阶上并通过第五压母20与第三镜筒16螺纹连接而固定。
第三镜筒16通过螺纹连接有连接件18，连接件18与第三镜筒16顶靠，连接件18上通过螺纹连接有调节环19；连接件18拧到相机上，使得镜头呈松弛状态，在成像过程中镜头上下位置调节到位后，调节环19与相机顶靠拧紧以固定镜头；
有两种方法可以将图像调节清晰：一是把被测物放置在镜头下方，调节镜头上下位置，使被测物与镜头的间距处于规定的范围内；二是通过观察相机拍摄的图像，调节被测物，使之充满整个视野后，再通过调节调节环19使图像达到清晰的效果。
第二镜筒2通过螺纹与第一镜筒1连接，向第一镜筒1方向内嵌延伸，使得成像装置外观更简洁。
第六压母21优选采用铜材质，使光阑22边缘更锐利，内壁容易加工成尖边，使光阑22挡光更少。
第四双凹负透镜8和第五双凸正透镜9组成的胶合镜片中第四双凹负透镜8的右侧平面顶靠在隔圈10一侧，从而能够轻松的控制第五双凸正透镜9与第六双凸正透镜11的间隔，因为镜片平面矢高好保证，机械件倒角不好保证；另外第九凹凸负透镜14与第八双凸正透镜15同理。
第五压母20设置有阶梯状外螺纹，缩短了与第三镜筒16上螺纹实际连接长度，节省装配时间。
第三镜筒16中第八双凸正透镜15与第九凹凸负透镜17之间的镜筒部分外扩，内径增大，可以减少杂散光，使图像对比度更佳。
本发明实施例优化第一压母4、第二压母7、第三压母12和第四压母13的结构，将内侧面做成斜面，使孔径沿物侧向像侧扩张，减少内部的反射光，进而减少杂散光，提高图像对比度。
需要强调的是：以上仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种用于内孔检测的成像系统，其特征在于，包括从物侧到像侧依次布置的第一凹凸正透镜、第二凹凸正透镜、第三双凸正透镜、第四双凹负透镜、第五双凸正透镜、第六双凸正透镜、第七凸凹负透镜、第八双凸正透镜和第九凹凸负透镜，其中，第四双凹负透镜和第五双凸正透镜组合成胶合镜片，第七凸凹负透镜和第八双凸正透镜组合成胶合镜片。
2.根据权利要求1所述用于内孔检测的成像系统，其特征是，所述第一凹凸正透镜开口朝物面；第二凹凸正透镜开口朝物面；第三双凸正透镜曲率半径较大的一面朝物面，另一面边缘有明显倒角；第四双凹负透镜曲率半径较大的一面朝物面，另一面是胶合面；第五双凸正透镜曲率半径较小的一面朝物面，与第四双凹负透镜进行胶合；第六双凸正透镜曲率半径较小的一面朝物面；第七凸凹负透镜开口朝像面；第八双凸正透镜曲率半径较小的一面朝物面，并与第七凸凹负透镜进行胶合；第九凹凸负透镜开口朝物面。
3.一种成像装置，其特征在于，包括镜筒组件和设置在镜筒组件内的如权利要求1-2任一项所述用于内孔检测的成像系统；
所述镜筒组件包括依次连接的第一镜筒、第二镜筒和第三镜筒；所述用于内孔检测的成像系统中第一凹凸正透镜、第二凹凸正透镜固定在第一镜筒中，第三双凸正透镜、第四双凹负透镜、第五双凸正透镜和第六双凸正透镜固定在第二镜筒前端，第七凸凹负透镜和第八双凸正透镜组成的胶合镜片和第九凹凸负透镜分别固定在第三镜筒前后两端；
所述第一镜筒对应第一凹凸正透镜在前端设有光阑。
4.根据权利要求3所述成像装置，其特征是，所述光阑设置在第六压母上，所述第六压母与第一镜筒通过螺纹连接，第一凹凸正透镜凹面侧通过胶水与第六压母固定连接，第二凹凸正透镜通过第一压母与第一镜筒螺纹连接而固定。
5.根据权利要求4所述成像装置，其特征是，所述第二镜筒通过螺纹与第一镜筒连接顶靠，并向第一镜筒方向内嵌延伸；第三双凸正透镜通过第二压母与第二镜筒螺纹连接而固定，第四双凹负透镜和第五双凸正透镜组成的胶合镜片顶靠在第二镜筒内的台阶上，第六双凸正透镜与第四双凹负透镜和第五双凸正透镜组成的胶合镜片之间夹设有隔圈，第六双凸正透镜通过第三压母与第二镜筒螺纹连接而固定。
6.根据权利要求5所述成像装置，其特征是，所述第四双凹负透镜和第五双凸正透镜组成的胶合镜片与第六双凸正透镜之间夹设有隔圈，第四双凹负透镜的右侧平面顶靠在隔圈一侧，通过隔圈控制胶合镜片与第五双凸正透镜间隔。
7.根据权利要求3所述成像装置，其特征是，所述第三镜筒通过螺纹与第二镜筒连接固定；第七凸凹负透镜与第八双凸正透镜组成的胶合镜片放置在第三镜筒内的台阶上，并通过第四压母与第三镜筒螺纹连接而固定；第九凹凸负透镜凹面侧放置在第三镜筒内的台阶上并通过第五压母与第三镜筒螺纹连接而固定。
8.根据权利要求7所述成像装置，其特征是，所述第五压母设置阶梯状外螺纹，通过阶梯状外螺纹与第三镜筒部分结构连接。
9.根据权利要求3所述成像装置，其特征是，所述第三镜筒通过螺纹连接有连接件，连接件与第三镜筒顶靠，连接件上通过螺纹连接有调节环；连接件拧到相机上，使得镜头呈松弛状态，在成像过程中镜头上下位置调节到位后，调节环与相机顶靠拧紧以固定镜头。
10.根据权利要求9所述成像装置，其特征是，所述第三镜筒中第八双凸正透镜与第九凹凸负透镜之间的镜筒部分外扩，内径增大。
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