CN111060001A - 一种异形弹簧分散目标点的测量装置及其测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种异形弹簧分散目标点的测量装置及其测量方法，该测量装置包括测量平台、显微镜相机组、环形光源、第一反射镜和第二反射镜组，异形弹簧经过第一反射镜和第二反射镜组的反射，最后只将异形弹簧的目标点反射至显微镜相机组中。测量方法通过反射镜改变异形弹簧上两目标点上的反射光线路径，使反射光线在显微镜相机中成像，并通过计算得出相机图像中的目标点在现实世界中的距离尺寸从而实现测量。相较于现有的单个显微镜相机测量目标点的方法，本发明能够在无需运动平台的辅助下，能够将多个目标点能够成像在同一个显微镜相机测量，保证测量精度的情况下，节省运动平台带来的成本。

Description

一种异形弹簧分散目标点的测量装置及其测量方法

技术领域

本发明涉及弹簧检测领域，更具体地，涉及一种异形弹簧分散目标点的测量装置及其测量方法。

背景技术

异形弹簧生产完成后，需要对弹簧的某些位置进行测量，确认弹簧是否符合规格，而这些位置称为目标点。目标点在异形弹簧上往往分散在不同的位置，现有对于异形弹簧分散目标点的测量方法共有三种，其中一种是通过工业相机对弹簧一次拍摄成像，将不同的目标点拍摄在同一图像中，但由于异形弹簧自身尺寸较小，且目标点所在的区域相对于被弹簧自身尺寸来说也较小，采用相机测量会使得图像中目标点所在区域面积占据整幅图像面积的比例就很小，造成相机中的图像像素没被充分利用，且为了能够清晰看到较小的目标点，需要相机具有比常规的工业相机更高的分辨率，提高工业相机的购买和维护成本；

第二种方法是采用一个目标点对应一个显微镜相机，但是当弹簧上目标点间的尺寸小于相机能并排放置的尺寸时，相机的硬件部分会存在机械干涉，相机无法正常摆放会导致测量任务无法完成；

第三种方法是利用单个显微镜镜头相机配合精密的运动平台，逐步获取弹簧目标点的图像后，结合相机运动参数亦可完成目标点的几何测量，但此方案会因精密的运动平台而增加了成本。

发明内容

本发明为克服上述现有技术中单个显微镜相机无法一次性测量目标点的问题，提供一种异形弹簧分散目标点的测量装置及其测量方法，能够通过显微镜相机同时测量同一异形弹簧上不同目标点，无需运动平台的配合，节省运动平台的成本。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种异形弹簧分散目标点的测量装置，包括测量平台和固定于测量平台上方的显微镜相机组件，所述测量平台上设置有环形光源，所述环形光源远离所述测量平台的一侧设置有第一反射镜；所述显微镜相机组件设置于所述第一反射镜的一侧，靠近所述显微镜相机组件的镜头一端设置有第二反射镜组，且第二反射镜组的镜面与所述显微镜相机组件光轴方向所成夹角为锐角；所述第二反射镜组设置有至少两个第二反射镜。

将异形弹簧放置于测量平台上并在环形光源的下方并被环形光源均匀照射，异形弹簧的结构映射在第一反射镜上，第一反射镜上的目标点反射在不同的第二反射镜上，而第二反射镜与显微镜相机组件光轴方向为锐角，因此第二反射镜上的目标点反射到显微镜相机组件内成像。

优选的，所述显微镜相机组件设置有若干个显微镜镜相机，显微镜相机为装有显微镜镜头的工业相机；每一个工业相机对应一个第二反射镜。每个第二反射镜上都有一个目标点光部，且每个反射镜的目标点并不一样，每个第二反射镜对应一个显微镜相机，使得每个显微镜相机能够在一次测量都能获取目标点，且只需要调节第二反射镜与第一反射镜的距离，就不会发生显微镜相机之间发生干涉的情况。

优选的，所述锐角的角度为40-50度。在该角度下，目标点的反射光线更好的反射至显微镜相机中成像。

优选的，所述第一反射镜相均平行于所述第二反射镜组的第二反射镜。第一反射镜与第二反射镜平行，第二反射镜反射的目标点光部能够更加贴合第一反射镜的目标点光部，避免发生折射。

另外还提供一种异形弹簧分散目标点的测量方法，包括以下步骤：

步骤一：将待测的异形弹簧放置于上述的测量装置的测量平台上，且位于环形光源靠近测量平台的一侧；

步骤二：调整第一反射镜的位置，使得包含所有目标点的异形弹簧映射在第一反射镜上；

步骤三：调整第二反射镜组中每一块反射镜相对于第一反射镜的位置，使得第一反射镜上不同的目标点映射在不同的第二反射镜上；

步骤四：第二反射镜上的目标点反射到显微镜相机组件中成像，并对成像后的目标点进行测量。

第一反射镜中包含了所有目标点光部，调节每个第二反射镜相对于第一反射镜的位置，使得每个第二反射镜上都只有一个与其他反射镜不相同的目标点，第二反射镜分别将目标点光部反射到同一工业相机中成像。使得一个工业相机能够同时看到多个不同的目标点。

优选的，在所述步骤四中，显微镜相机组件设置有与第二反射镜数量相等的工业相机，第二反射镜将目标点反射至对应的工业相机中成像，每个第二反射镜中的目标点光部都反射至对应的工业相机中，从而获得更加清晰的目标点图像。

优选的，所述环形光源的开口的内径大于异形弹簧的最大尺寸。异形弹簧无论是如何摆放，如横摆、竖摆和斜摆，均能穿过环形光源的开口，保证异形弹簧所有位置均能够反射在第一反射镜上，避免被环形光源阻挡。

优选的，在所述步骤三中，还调节第二反射镜组相对于显微镜相机组件的高度，使得第二反射镜组均在所述显微镜相机组件的视野范围内和镜深范围内。以使第二反射镜反射的目标点均能在相机中完整而清晰地成像。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：相较于现有的单个显微镜相机测量目标点的方法，本发明能够在无需运动平台的辅助下，能够将多个目标点能够成像在同一个显微镜相机测量，保证测量精度的情况下，节省运动平台带来的成本。

附图说明

图1是本发明的待测的异形弹簧的结构示意图。

图2是本发明的一种异形弹簧分散目标点的测量装置的结构示意图；

图3是本发明的一种异形弹簧分散目标点的测量装置的工作状态示意图；

图4是本发明的一种异形弹簧分散目标点的测量方法的目标点成像后的示意图；

图5是本发明的一种异形弹簧分散目标点的测量装置的另一实施例的结构示意图；

图6是本发明的一种异形弹簧分散目标点的测量装置的另一实施例的工作状态示意图；

图7是本发明的一种异形弹簧分散目标点的测量方法的另一实施例的第一目标点成像后的示意图；

图8是本发明的一种异形弹簧分散目标点的测量方法的另一实施例的第二目标点成像后的示意图。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”“长”“短”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的具体描述：

实施例1

如图1所示为需要进行分散目标点检测的异形弹簧，异形弹簧的目标点共设置有两个，分别为第一目标点8和第二目标点9。

如图2-3所示为一种异形弹簧分散目标点的测量装置的实施例，包括测量平台1和固定于测量平台1上方的显微镜相机组10，显微镜相机组10为一个显微镜相机，具体为装有显微镜镜头2的工业相机3，测量平台1上设置有环形光源4，环形光源4远离测量平台1的一侧设置有第一反射镜5；显微镜相机设置于第一反射镜5的一侧，显微镜镜头2的下方设置有与第一反射镜5平行的第二反射镜组6，由于目标点有两个，因为第二反射镜组设置有两个第二反射镜601，且第二反射镜601的镜面与显微镜镜头2的光轴方向所成夹角为45度。

本实施例的工作原理或工作流程：如图3所示，将异形弹簧7放置于测量平台上并在环形光源4的下方并被环形光源4均匀照射，异形弹簧7的结构映射在第一反射镜5上，第一反射镜5上的两个目标点分别反射在两个第二反射镜601上，而两个第二反射镜601目标点反射到显微镜镜头内并经过放大后成像。

本实施例的有益效果：相较于现有的单个显微镜相机测量目标点的方法，本发明能够在无需运动平台的辅助下，能够将多个目标点能够成像在同一个显微镜相机测量，保证测量精度的情况下，节省运动平台带来的成本。

实施例2

本实施例在实施例1的基础上，提供一种利用实施例1的测量装置进行异形弹簧分散目标点测量的方法，具体的步骤为：

步骤一：将待测的异形弹簧7放置于上述的测量装置的测量平台1上，且位于环形光源4靠近测量平台1的一侧，环形光源4的的开口所覆盖的范围大于异形弹簧7的最大尺寸，异形弹簧7无论是如何摆放均能穿过环形光源4的开口；

步骤二：调整第一反射镜5的位置，使得包含所有目标点的异形弹簧7映射在第一反射镜5上；由于异形弹簧7的所占的区域小于环形光源4的开口的内径，异形弹簧7能够完成映射到第一反射镜5上。

步骤三：调整第二反射镜A601和第二反射镜B602相对于第一反射镜5的位置，第二反射镜A601反射第一反射镜5上的第一目标点8，第二反射镜B602反射第一反射镜5上的第二目标点9。

步骤四：如图4所示，第二反射镜601分别将第一目标点8和第二目标点9反射到显微镜镜头2中并放大成像在工业相机3上，最后并对成像后的目标点进行测量。

对目标点的测量为将计算得出工业相机3图像中第一目标点和第二目标点在现实世界中的距离尺寸，具体的计算方法如同背景技术中的第三种方法，为现有技术，此处不描述。

实施例3

如图5-6所示为一种异形弹簧分散目标点的测量装置的另一实施例，本实施例与实施例1的区别在于，装有显微镜镜头2的工业相机3并排设置有两个，第二反射镜601分别放置在两个显微镜镜头2的下端。其中一个第二反射镜601的将第一目标点8反射到其中一个工业相机上，另外一个第二反射镜601将第二目标点反射到另一个工业相机上。

其余的特征和工作原理与实施例1一致。

本实施例相较于实施例1的有益效果：使得每个工业相机能够在一次测量都能获取目标点，且一个工业相加只显示一个目标点，成像更加清晰，测量更加准确。

本实施例相较于现有技术的有益效果：只需要调节第二反射镜与第一反射镜的距离，就不会发生工业相机之间发生干涉的情况。

实施例4

本实施例在实施例3的基础上，提供一种利用实施例3的测量装置进行异形弹簧分散目标点测量的方法，具体的步骤为：

步骤一：将待测的异形弹簧7放置于上述的测量装置的测量平台1上，且位于环形光源4靠近测量平台1的一侧，环形光源4的的开口所覆盖的范围大于异形弹簧7的最大尺寸；

步骤二：调整第一反射镜5的位置，使得包含所有目标点的异形弹簧7映射在第一反射镜5上；由于异形弹簧7的所占的区域小于环形光源4的开口，异形弹簧7能够完成映射到第一反射镜5上。

步骤三：调整第二反射镜A601和第二反射镜B602相对于第一反射镜5的位置，第二反射镜A601反射第一反射镜5上的第一目标点8，第二反射镜B602反射第一反射镜5上的第二目标点9。

步骤四：如图7-8所示，第二反射镜601分别将第一目标点8和第二目标点9反射到两个工业相机3上，最后并对成像后的目标点进行测量。

对目标点的测量为将计算得出两个工业相机3图像中第一目标点和第二目标点在现实世界中的距离尺寸，具体的计算方法如同背景技术中提及的第二种方法，属于现有技术，此处不描述。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种异形弹簧分散目标点的测量装置，包括测量平台(1)和固定于测量平台(1)上方的显微镜相机组件(10)，其特征在于，所述测量平台(1)上设置有环形光源(4)，所述环形光源(4)远离所述测量平台(1)的一侧设置有第一反射镜(5)；所述显微镜相机组件(10)设置于所述第一反射镜(5)的一侧，靠近所述显微镜相机组件(10)的镜头一端设置有第二反射镜组(6)，且第二反射镜组(6)的镜面与所述显微镜相机组件(10)光轴方向所成夹角为锐角；所述第二反射镜组(6)设置有至少两个第二反射镜(601)。

2.根据权利要求1所述的一种异形弹簧分散目标点的测量装置，其特征在于，所述显微镜相机组件(10)设置有若干个显微镜相机，所述显微镜相机为装有显微镜镜头(2)的工业相机(3)；每一个显微镜相机对应一个第二反射镜(601)。

3.根据权利要求1或2所述的一种异形弹簧分散目标点的测量装置，其特征在于，所述锐角的角度为40-50度。

4.根据权利要求3所述的一种异形弹簧分散目标点的测量装置，其特征在于，所述第一反射镜(5)与所述第二反射镜组(6)的第二反射镜(601)均平行。

5.一种异形弹簧分散目标点的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：将待测的异形弹簧放置于权利要求1-4任一所述的测量装置的测量平台(1)上，且位于环形光源(4)靠近测量平台(1)的一侧；

步骤二：调整第一反射镜(5)的位置，使得包含所有目标点的异形弹簧(7)映射在第一反射镜(5)上；

步骤三：调整第二反射镜组(6)中每一个反射镜相对于第一反射镜(5)的位置，使得第一反射镜(5)上不同的目标点映射在不同的第二反射镜(601)上；

步骤四：第二反射镜上的目标点反射到显微镜相机组件中成像，并对成像后的目标点进行测量。

6.根据权利要求5所述的一种异形弹簧分散目标点的测量方法，其特征在于，在所述步骤四中，显微镜相机组件(10)设置有与第二反射镜(601)数量相等的显微镜相机，第二反射镜(601)将目标点反射至对应的显微镜相机中成像。

7.根据权利要求5所述的一种异形弹簧分散目标点的测量方法，其特征在于，所述环形光源(4)的开口的内径大于异形弹簧(7)的最大尺寸。

8.根据权利要求5所述的一种异形弹簧分散目标点的测量方法，其特征在于，在所述步骤三中，还调节第二反射镜组(6)相对于显微镜相机组件的高度，使得第二反射镜组(6)均在所述显微镜相机组件的视野范围内和镜深范围内。

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