CN110535011B - 线性光学器件姿态调整方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种线性光学器件的姿态调整方法，涉及光电测量技术领域。本发明包括线性光学器件的安装步骤和线性光学器件的姿态调整步骤，本发明中，设置安装板和调整底板，在安装板和调整底板之间设置有三组姿态调整组件，三组姿态调整组件不共线，分别对三组姿态调整组件进行调节，从而实现线性光学器件的姿态调整；在本申请中，姿态调整组件是有安装板上的调节螺栓以及穿过调节螺栓中心的通孔与调整底板螺纹连接的固定螺栓构成，本发明的调整方法调节精度高、调节简单且固定关系稳定。

Description

线性光学器件姿态调整方法

技术领域

本发明涉及光电测量技术领域，更具体地说涉及一种线性光学器件姿态调整方法。

背景技术

目前对于待测物的测量可以采用机器视觉技术，机器视觉技术是指通过摄像设备（一般包括CMOS和CCD两种）将目标对象的特征转换成图像信号，然后将像素分布、亮度、颜色等信息转变成数字化的信号，通过对不同的信号进行运算处理，根据运算结果获得目标的特征，从而拾取人们所需信息。常常与机器视觉搭配使用的是结构光，基于结构光的测量方法指将结构光投射到被测物体上，摄像机拍摄投影图像并经3D信息还原后获得被测物的尺寸等信息、按激光所投射出的光线的特点将结构光分为点结构光、线结构光、多线结构光及网格结构光等几种类型。

将线结构光技术与机器视觉技术结合，不仅能提高测量的精度，同时也使得测量系统更加的简单稳定。对于大尺寸待测物，需要多台摄像机的协同操作，因此也需要多台激光器进行协同操作。当需要多台激光器进行系统操作时，就需要调整每个激光器的光面使其共面，才能保证相机采集到的激光光条在待测物的同一个截面上。

目前激光器空间共面调整需要进行三个自由度调节，即：Z轴平移、X轴旋转、Y轴旋转，传统的调节方式有：加垫片调节、螺钉紧定导致安装板变形调节。增加多个单自由度调整机构调节，各调节方式实施内容表述如下：

（1）加垫片调节方式：在被调节设备与设备安装平面之间添加不同厚度的调整垫片（通常采用铜皮）通过多次增减调整垫片来调节设备平移、旋转，最后再使用螺栓紧固。

（2）螺钉紧定安装板形变调节方式：将被调设备安装在安装板上，在安装板上加工三个螺纹通孔，先固定好安装板，再采用紧定螺钉调节，通过安装板的形变来微调设备平移、旋转，最后再使用螺栓锁死。

（3）多个单自由度机构调节方式：采用一个平移调节机构和两个旋转调节机构的组合来实现：Z轴平移、X轴旋转、Y轴旋转的调节。

上述现有技术中的激光器的共面调节方式操作复杂，且不稳定，如增加垫片的调节方式，无法做到精确的调节，螺钉紧定安装板形变调节方式会使得安装板发生形变，是一种单向调节，调节之后，无法再做出适应性调整，也存在加大误差；多个单自由度机构调节方式，仅仅可以实现共面调节，对于其固定安装的稳定性无法得到有效的保障。

发明内容

为了克服上述现有技术中存在的缺陷和不足，本申请提供了一种线性光学器件姿态调整方法，本发明的发明目的在于解决上述现有技术中存在的不足，提供一种调节精度高、调节简单且固定关系稳定的线性光学器件姿态调整方法。

为了解决上述现有技术中存在的问题，本申请是通过下述技术方案实现的：

线性光学器件姿态调整方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤A、线性光学器件的安装步骤：将线性光学器件固定安装在一安装板上，将安装板安装在一调整底板上；

所述将安装板安装在一调整底板上，具体是指：在调整底板上开设三个螺纹安装孔，三个螺纹安装孔不共线；在安装板上开设与调整底板上的螺纹安装孔对应的螺纹调节孔，安装板安装在调整底板上时，螺纹调节孔和螺纹安装孔共轴；且螺纹调节孔的孔径大于螺纹安装孔的孔径；

在安装板上的螺纹调节孔中安装调节螺栓，在调节螺栓上沿调节螺栓的轴线开设通孔，采用一固定螺栓穿过调节螺栓上的通孔与调节底板上的螺纹安装孔螺纹连接，将安装板与调整底板固定安装在一起；

步骤B、线性光学器件的姿态调整步骤：安装步骤中的调节螺栓和固定螺栓构成线性光学器件的姿态调整组件，安装板与调整底板之间设置有三组姿态调整组件，分别对三组姿态调整组件进行调节，使得安装板上的光学器件的照射范围达到预定照射范围；

所述对姿态调整组件进行调节具体是指：松动固定螺栓，使得固定螺栓与调节螺栓之间具有调节孔隙；拧动调节螺栓，调节安装板相对于调整底板的角度，待三组姿态调整组件的调节螺栓均调节完成之后，将固定螺栓拧紧，完成姿态调整组件的调节。

所述调整底板上的三个螺纹安装孔呈等边三角形布置。

所述调整底板上安装两组安装板，每组安装板均通过三组姿态调整组件与调整底板相连，每组安装上均安装有线性光学器件。

所述调整底板上安装三组安装板，每组安装板均通过三组姿态调整组件与调整底板相连，每组安装上均安装有线性光学器件。

所述调节螺栓上还设置有锁紧螺母，其调节过程为，松动固定螺栓和锁紧螺母，使得固定螺栓与调节螺栓之间具有调节孔隙，锁紧螺母与安装板之间具有调节孔隙；拧动调节螺栓，调节安装板相对于调整底板的角度，待三组姿态调整组件的调节螺栓均调节完成之后，将锁紧螺母拧紧，固定调节螺栓的位置，然后将固定螺栓拧紧，完成姿态调整组件的调节。

所述线性光学器件通过一安装座安装在安装板上，安装座包括上座和下座，上座和下座之间形成安装腔，上座和下座之间通过螺钉固定连接，光学器件固定在安装腔处。

所述光学器件包括线性激光器和/或线阵相机。

所述调节螺栓与调整底板之间的可调节范围在0-15mm。即调节螺栓的垂向调节范围在0-15mm之间，也就是说，调节螺栓可伸出安装板螺纹调节孔的范围在0-15mm。在本实施例中，调节螺栓上通孔内壁与固定螺栓之间存在1.5mm±0.2mm的间隙，方便固定螺栓的插入，调节螺栓的微调，以及固定螺栓的紧固。

所述螺纹安装孔为盲孔。

与现有技术相比，本申请所带来的有益的技术效果表现在：

1、本申请的调节螺栓和固定螺栓的安装位置关系和连接关系，形成了光学器件的姿态调整结构和固定锁死结构，不仅方便对安装板上的光学器件与其他光学器件进行共面调整，同时也可以在调整后进行锁死，确保光学器件的稳定性，不会出现调整之后松动或移位的现象。有效地保障了安装板与调整底板之间固定关系的稳定性，以及调整之后线性激光器线照射待测物的稳定性。

2、本申请通过调节螺栓和固定螺栓组合而成的姿态调整组件，通过调节螺栓螺纹连接的方式，可以有效保障调整的精度，提高线性激光器线结构光的共面的精度，从而确保了后续测量的精度。在本申请中，对于姿态调整组件的调节均是通过对安装板端面完成姿态的调节，调节方式简单，操作灵活、方便。通过拧动调节螺栓、锁紧螺母和固定螺栓，其螺纹连接的方式，确保调整的精度。

3、本申请中的光学器件包括线阵相机或线性激光器，当安装板设置有两组时，可以同时安装两个线性激光器，可以针对尺寸较大的待测物，一个线性激光器无法照射完全，可以并排排列多个线性激光器；又或者可以并排排列线阵相机，又或者是将线性相机和线性激光器进行并排排列，通过本申请的姿态调整装置调节线性相机和线性激光器的共面。

4、在本申请中，三个螺纹安装孔按照等边三角形的形状进行布置，可以实现光学器件的快速调节，按照等边三角形的方式分布，可以实现姿态调节的快速响应，方便对光学器件的姿态进行有效地调节。

5、本申请中还调节螺栓上增加了锁紧螺母，防止固定螺栓紧固时，影响到已经调节好的调节螺栓，防止线结构光出现角度的变动，影响到调整精度。

6、本申请的器件安装座包括上座和下座，方便光学器件的安装和拆卸，方便更换光学器件，在更换光学器件时，不需要整体更换安装板，仅仅需要更换安装板上的光学器件即可。

7、本申请中，调整底板上的螺纹安装孔设置有盲孔，防止固定螺栓穿透调整底板，影响到整个调整装置的姿态调整效果，若固定螺栓的下端伸出于调整底板，则会影响到调整底板的姿态，从而影响到光学器件的姿态，不利于光学器件的姿态调整。

附图说明

图1为本发明调整方法中调整底板与安装板之间的结构示意图；

图2为本实用调整方法中调整底板与安装板之间的侧视结构示意图；

图3为本发明图1的A-A的剖视图；

附图标记：1、安装板，2、上座，3、下座，4、光学器件，5、调整底板，6、固定螺栓，7、调节螺栓，8、螺纹调节孔，9、螺纹安装孔，10、通孔，11、锁紧螺母。

具体实施方式

下面结合说明书附图，对本发明的技术方案作出进一步详细地阐述。

实施例1

作为本发明一较佳实施例，参照说明书附图1-3，本实施例公开了：

在本实施例中，以线性激光器为例，对线性激光器的姿态调整方法包括以下步骤：

步骤A、线性激光器的安装步骤：将线性激光器固定安装在一安装板1上，将安装板1安装在一调整底板5上；

所述将安装板1安装在一调整底板5上，具体是指：在调整底板5上开设三个螺纹安装孔9，三个螺纹安装孔9不共线；在安装板1上开设与调整底板5上的螺纹安装孔9对应的螺纹调节孔8，安装板1安装在调整底板5上时，螺纹调节孔8和螺纹安装孔9共轴；且螺纹调节孔8的孔径大于螺纹安装孔9的孔径；

在安装板1上的螺纹调节孔8中安装调节螺栓7，在调节螺栓7上沿调节螺栓7的轴线开设通孔10，采用一固定螺栓6穿过调节螺栓7上的通孔10与调节底板上的螺纹安装孔9螺纹连接，将安装板1与调整底板5固定安装在一起；

步骤B、线性激光器的姿态调整步骤：安装步骤中的调节螺栓7和固定螺栓6构成线性激光器的姿态调整组件，安装板1与调整底板5之间设置有三组姿态调整组件，分别对三组姿态调整组件进行调节，使得安装板1上的光学器件4的照射范围达到预定照射范围；

所述对姿态调整组件进行调节具体是指：松动固定螺栓6，使得固定螺栓6与调节螺栓7之间具有调节孔隙；拧动调节螺栓7，调节安装板1相对于调整底板5的角度，待三组姿态调整组件的调节螺栓7均调节完成之后，将固定螺栓6拧紧，完成姿态调整组件的调节。

实施例2

作为本发明又一较佳实施例，参照说明书附图1-3，本实施例公开了：

在本实施例中，调整底板5上设置有两组安装板1，两组安装板1上分别安装有线性激光器，在针对尺寸较大的待测物时，一个线性激光器无法将线性激光器照射完全，需要将两个线性激光器并排设置，或者是在空间上并列设置，也就需要两个线性激光器所照射的面属于待测物的同一个截面，就需要对调整底板5上的两个线性激光器进行共面调节，具体如下：

步骤A、线性激光器的安装步骤：将两个线性激光器分别固定安装在两块安装板1上，将两块安装板1并排安装在一调整底板5上；

所述将两块安装板1并排安装在一调整底板5上；，具体是指：在调整底板5上开设两组螺纹安装孔9，每组螺纹安装孔9包括三个螺纹安装孔9，且一组螺纹安装对应一块安装板1，三个螺纹安装孔9不共线；在安装板1上开设与调整底板5上的螺纹安装孔9对应的螺纹调节孔8，安装板1安装在调整底板5上时，螺纹调节孔8和螺纹安装孔9共轴；且螺纹调节孔8的孔径大于螺纹安装孔9的孔径；

在安装板1上的螺纹调节孔8中安装调节螺栓7，在调节螺栓7上沿调节螺栓7的轴线开设通孔10，采用一固定螺栓6穿过调节螺栓7上的通孔10与调节底板上的螺纹安装孔9螺纹连接，将安装板1与调整底板5固定安装在一起；

步骤B、线性激光器的姿态调整步骤：安装步骤中的调节螺栓7和固定螺栓6构成线性激光器的姿态调整组件，安装板1与调整底板5之间设置有三组姿态调整组件，分别对三组姿态调整组件进行调节，使得安装板1上的光学器件4的照射范围达到预定照射范围；

所述对姿态调整组件进行调节具体是指：松动固定螺栓6，使得固定螺栓6与调节螺栓7之间具有调节孔隙；拧动调节螺栓7，调节安装板1相对于调整底板5的角度，待三组姿态调整组件的调节螺栓7均调节完成之后，将固定螺栓6拧紧，完成姿态调整组件的调节。所述调整底板5上的三个螺纹安装孔9呈等边三角形布置。三个螺纹安装孔9按照等边三角形的形状进行布置，可以实现光学器件4的快速调节，按照等边三角形的方式分布，可以实现姿态调节的快速响应，方便对光学器件4的姿态进行有效地调节。

实施例3

作为本发明又一较佳实施例，参照说明书附图1-3，本实施例公开了：

在本实施例中，所述的线性光学器件4为线性激光器和线阵相机，在本实施例中，所述调整底板5上设置有三组安装板1，每组安装板1上均设置有器件安装座和光学器件4，每组安装板1均通过三个调节螺栓7和三个固定螺栓6与调整底板5固定连接在一起。调整底板5上设置有三组安装板1，两组安装板1上安装有线阵相机或线性激光器，第三组上安装有线性激光器或线阵相机，其构成一双目视觉系统，具体如下：

线性光学器件姿态调整方法，包括以下步骤：

步骤A、线性光学器件4的安装步骤：将线性光学器件4固定安装在一安装板1上，将安装板1安装在一调整底板5上；

所述将安装板1安装在一调整底板5上，具体是指：在调整底板5上开设三个螺纹安装孔9，三个螺纹安装孔9不共线；在安装板1上开设与调整底板5上的螺纹安装孔9对应的螺纹调节孔8，安装板1安装在调整底板5上时，螺纹调节孔8和螺纹安装孔9共轴；且螺纹调节孔8的孔径大于螺纹安装孔9的孔径；

在安装板1上的螺纹调节孔8中安装调节螺栓7，在调节螺栓7上沿调节螺栓7的轴线开设通孔10，采用一固定螺栓6穿过调节螺栓7上的通孔10与调节底板上的螺纹安装孔9螺纹连接，将安装板1与调整底板5固定安装在一起；

步骤B、线性光学器件4的姿态调整步骤：安装步骤中的调节螺栓7和固定螺栓6构成线性光学器件4的姿态调整组件，安装板1与调整底板5之间设置有三组姿态调整组件，分别对三组姿态调整组件进行调节，使得安装板1上的光学器件4的照射范围达到预定照射范围；

所述对姿态调整组件进行调节具体是指：松动固定螺栓6，使得固定螺栓6与调节螺栓7之间具有调节孔隙；拧动调节螺栓7，调节安装板1相对于调整底板5的角度，待三组姿态调整组件的调节螺栓7均调节完成之后，将固定螺栓6拧紧，完成姿态调整组件的调节。所述调整底板5上的三个螺纹安装孔9呈等边三角形布置。

所述调整底板5上安装三组安装板1，每组安装板1均通过三组姿态调整组件与调整底板5相连，每组安装上均安装有线性光学器件4。

所述调节螺栓7上还设置有锁紧螺母11，其调节过程为，松动固定螺栓6和锁紧螺母11，使得固定螺栓6与调节螺栓7之间具有调节孔隙，锁紧螺母11与安装板1之间具有调节孔隙；拧动调节螺栓7，调节安装板1相对于调整底板5的角度，待三组姿态调整组件的调节螺栓7均调节完成之后，将锁紧螺母11拧紧，固定调节螺栓7的位置，然后将固定螺栓6拧紧，完成姿态调整组件的调节。所述线性光学器件4通过一安装座安装在安装板1上，安装座包括上座2和下座3，上座2和下座3之间形成安装腔，上座2和下座3之间通过螺钉固定连接，光学器件4固定在安装腔处。所述光学器件4包括线性激光器和/或线阵相机。。所述调节螺栓与调整底板之间的可调节范围在0-15mm。即调节螺栓的垂向调节范围在0-15mm之间，也就是说，调节螺栓可伸出安装板螺纹调节孔的范围在0-15mm。在本实施例中，调节螺栓上通孔内壁与固定螺栓之间存在1.5mm±0.2mm的间隙，方便固定螺栓的插入，调节螺栓的微调，以及固定螺栓的紧固。所述螺纹安装孔9为盲孔。

Claims (9)

1.线性光学器件姿态调整方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤A、线性光学器件（4）的安装步骤：将线性光学器件（4）固定安装在一安装板（1）上，将安装板（1）安装在一调整底板（5）上；

所述将安装板（1）安装在一调整底板（5）上，具体是指：在调整底板（5）上开设三个螺纹安装孔（9），三个螺纹安装孔（9）不共线；在安装板（1）上开设与调整底板（5）上的螺纹安装孔（9）对应的螺纹调节孔（8），安装板（1）安装在调整底板（5）上时，螺纹调节孔（8）和螺纹安装孔（9）共轴；且螺纹调节孔（8）的孔径大于螺纹安装孔（9）的孔径；

在安装板（1）上的螺纹调节孔（8）中安装调节螺栓（7），在调节螺栓（7）上沿调节螺栓（7）的轴线开设通孔（10），采用一固定螺栓（6）穿过调节螺栓（7）上的通孔（10）与调节底板上的螺纹安装孔（9）螺纹连接，将安装板（1）与调整底板（5）固定安装在一起；

步骤B、线性光学器件（4）的姿态调整步骤：安装步骤中的调节螺栓（7）和固定螺栓（6）构成线性光学器件（4）的姿态调整组件，安装板（1）与调整底板（5）之间设置有三组姿态调整组件，分别对三组姿态调整组件进行调节，使得安装板（1）上的光学器件（4）的照射范围达到预定照射范围；

所述对三组姿态调整组件进行调节具体是指：松动固定螺栓（6），使得固定螺栓（6）与调节螺栓（7）之间具有调节孔隙；拧动调节螺栓（7），调节安装板（1）相对于调整底板（5）的角度，待三组姿态调整组件的调节螺栓（7）均调节完成之后，将固定螺栓（6）拧紧，完成姿态调整组件的调节；

所述光学器件（4）包括线性激光器和/或线阵相机。

2.如权利要求1所述的线性光学器件姿态调整方法，其特征在于：所述调整底板（5）上的三个螺纹安装孔（9）呈等边三角形布置。

3.如权利要求1所述的线性光学器件姿态调整方法，其特征在于：所述调整底板（5）上安装两组安装板（1），每组安装板（1）均通过三组姿态调整组件与调整底板（5）相连，每组安装上均安装有线性光学器件（4）。

4.如权利要求1所述的线性光学器件姿态调整方法，其特征在于：所述调整底板（5）上安装三组安装板（1），每组安装板（1）均通过三组姿态调整组件与调整底板（5）相连，每组安装上均安装有线性光学器件（4）。

5.如权利要求1-4任意一项所述的线性光学器件姿态调整方法，其特征在于：所述调节螺栓（7）上还设置有锁紧螺母（11），其调节过程为，松动固定螺栓（6）和锁紧螺母（11），使得固定螺栓（6）与调节螺栓（7）之间具有调节孔隙，锁紧螺母（11）与安装板（1）之间具有调节孔隙；拧动调节螺栓（7），调节安装板（1）相对于调整底板（5）的角度，待三组姿态调整组件的调节螺栓（7）均调节完成之后，将锁紧螺母（11）拧紧，固定调节螺栓（7）的位置，然后将固定螺栓（6）拧紧，完成姿态调整组件的调节。

6.如权利要求1所述的线性光学器件姿态调整方法，其特征在于：所述线性光学器件（4）通过一安装座安装在安装板（1）上，安装座包括上座（2）和下座（3），上座（2）和下座（3）之间形成安装腔，上座（2）和下座（3）之间通过螺钉固定连接，光学器件（4）固定在安装腔处。

7.如权利要求1所述的线性光学器件姿态调整方法，其特征在于：所述调节螺栓（7）与调整底板（5）之间的可调节范围在0-15mm。

8.如权利要求1或7所述的线性光学器件姿态调整方法，其特征在于：调节螺栓上的通孔的内壁与固定螺栓之间存在1.5mm±0.2mm的间隙。

9.如权利要求1所述的线性光学器件姿态调整方法，其特征在于：所述螺纹安装孔（9）为盲孔。

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