CN111141732A - 一种多方位视觉检测装置 - Google Patents

Abstract

一种多方位视觉检测装置，所述棱镜固定机构包括外管体、固定基座，所述外管体的内部安装有所述固定基座；所述固定基座的中心处开设有待测工件放置孔，所述待测工件放置孔用以放置待测工件；所述固定基座的内部开设有多个棱镜安装槽，所述棱镜安装槽的内部插接有三棱镜；所述三棱镜设有多个且均置于所述待测工件放置孔的外周；本发明利用多个三棱镜能够实现使用一组拍摄设备一次性拍出待测工件多个方位的图像，结构简单、紧凑，成本低，操作简便、效率高；同时，避免了产品或相机装置进行二次调整定位动作，从而有效提高产品检测效率和检测一致性。

Description

一种多方位视觉检测装置

技术领域

本发明属于视觉检测设备技术领域，特别涉及一种多方位视觉检测装置。

背景技术

随着我国工业自动化技术的发展，机器视觉技术广泛应用于尺寸检测、缺陷检验和自动控制等领域。通常，为满足产品质量检验技术需求，需对同一产品不同表面多个特征参数进行检测。

目前，常规的检测工艺方法可主要分为：不同表面多个工位同时检测、不同表面同一工位多模块检测、不同表面同一工位多次检测等类型。如：中国专利CN 209367243 U所公布的“工件全方位自动视觉检测装置”即通过在多个工位设置多组相机检测装置，并搭配相应翻转动作进而实现同一产品多个方位同时检测功能，该类型检测装置检测效率较高、检测精度较好，但由于工业相机及镜头本身成本较高，导致其整体开发成本也相应较高；中国专利CN 208705239 U所公布的“一种多方位视觉检测装置”通过设置电机传动装置使得相机检测装置可在指定导轨内移动，进行可实现同一工位多个方位检测功能，该类型装置可有效节约相机装置开发成本，但同时需配合相应电机传动装置、且产品检测效率也相应降低。

然而，现有视觉检测装置在实现多方位检测功能同时，却在相机和辅助装置投入过多开发成本，同时，其检测效率也受到相应影响。因此，为进一步满足自动化领域视觉检测需求，仍需结合新型工业技术，开发出低成本、高效型多方位视觉检测装置。

发明内容

本发明针对现有技术存在的不足，提供了一种多方位视觉检测装置，具体技术方案如下：

一种多方位视觉检测装置，包括支撑机构，所述支撑机构的侧壁滑动连接有拍摄机构、LED同轴光源以及棱镜固定机构，所述拍摄机构、LED同轴光源以及棱镜固定机构由上至下依次设置且均位于同一中线处；

所述棱镜固定机构包括外管体、固定基座，所述外管体的内部安装有所述固定基座；所述固定基座的中心处开设有待测工件放置孔，所述待测工件放置孔用以放置待测工件；

所述固定基座的内部开设有多个棱镜安装槽，所述棱镜安装槽的内部插接有三棱镜；所述三棱镜设有多个且均置于所述待测工件放置孔的外周；

多个所述三棱镜用以反射待测工件多个方位的图像，所述LED同轴光源平行置于所述三棱镜的顶部，所述LED同轴光源用以向所述三棱镜处射出光线。

进一步地，所述三棱镜为三棱柱结构，所述三棱镜沿棱柱高度方向投影为等腰直角三角形；所述三棱镜的侧壁包括顶面、内侧面以及反光斜面，所述反光斜面上涂抹有镜面涂层，所述顶面、内侧面之间呈直角分布，所述顶面、内侧面以及反光斜面均为平面结构，所述顶面平行置于所述LED同轴光源的底部，所述内侧面朝向所述待测工件放置孔设置，所述反光斜面与所述固定基座贴合，所述反光斜面用以反射光线、镜像显示图像。

进一步地，所述顶面上设有盖板，所述盖板贴合于所述固定基座的表面，所述盖板的底面垂直设有定位柱，所述固定基座的表面开设有定位孔，每个所述棱镜安装槽的外部均设有所述定位孔，所述定位柱插接于所述定位孔的内部。

进一步地，所述三棱镜对称分布有两组，三个所述三棱镜为一组，相邻所述三棱镜之间的夹角为45°。

进一步地，所述三棱镜设有八个，所述三棱镜呈环形阵列分布，相邻所述三棱镜之间的夹角为45°。

进一步地，所述外管体的底面开设有穿孔，所述外管体的底面设有环形阵列分布的夹持机构，所述夹持机构分布于所述穿孔的外部，所述夹持机构包括滑座、夹持块以及弹簧，所述滑座设于所述外管体的底面，所述滑座滑动连接夹持块，所述滑座的内部安装有弹簧，所述弹簧置于所述夹持块背离所述穿孔的一侧。

进一步地，所述支撑机构包括水平导轨、水平滑座以及竖直导轨，所述水平导轨上滑动连接所述水平滑座，所述水平滑座的顶面垂直设有竖直导轨，所述竖直导轨的侧面滑动连接有第一安装滑块、第二安装滑块以及第三安装滑块，所述第一安装滑块、第二安装滑块以及第三安装滑块由上至下依次设置，所述第一安装滑块固定连接所述拍摄机构，所述第二安装滑块固定连接所述LED同轴光源，所述第三安装滑块固定连接所述棱镜固定机构。

本发明的有益效果是：

1、利用多个三棱镜能够实现使用一组拍摄设备一次性拍出待测工件多个方位的图像，结构简单、紧凑，成本低，操作简便、效率高；同时，避免了产品或相机装置进行二次调整定位动作，从而有效提高产品检测效率和检测一致性；

2、各个三棱镜均是活动安装的，能够根据实际拍摄需要而安装合适个数的三棱镜，从而避免多余的棱镜影响光的传播；

3、反光斜面朝外且与固定基座贴合，能够实现固定基座对反光斜面进行保护，避免灰尘、杂物聚集在反光斜面上，无需再打扫，保证反光斜面的洁净度，进而保证拍照图像的清晰度，提高照片质量。

附图说明

图1示出了本发明的一种多方位视觉检测装置结构示意图；

图2示出了本发明的支撑机构结构示意图；

图3示出了本发明的棱镜固定机构与三棱镜连接结构示意图；

图4示出了图3的俯视截面结构示意图；

图5示出了本发明的三棱镜整体结构示意图；

图6示出了图3的侧视截面结构示意图；

图7示出了本发明的夹持机构结构示意图；

图8示出了图6的A处放大结构示意图；

图9示出了本发明的光线传播路径结构示意图；

图10示出了本发明的图像传播路径结构示意图；

图11示出了本发明的工业相机拍摄图像示意图；

图中所示：1、支撑机构，11、水平导轨，111、第一安装滑块，112、第二安装滑块，113、第三安装滑块，12、水平滑座，13、竖直导轨，2、拍摄机构，21、工业相机，22、镜头，3、LED同轴光源，31、盒体，32、半透镜片，33、发光板，4、棱镜固定机构，41、外管体，411、穿孔，42、固定基座，421、棱镜安装槽，422、定位孔，423、待测工件放置孔，5、三棱镜，51、顶面，52、内侧面，53、反光斜面，54、反射涂层，55、盖板，551、定位柱，6、夹持机构，61、滑座，62、夹持块，63、弹簧。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

一种多方位视觉检测装置，包括支撑机构1，所述支撑机构1的侧壁滑动连接有拍摄机构2、LED同轴光源3以及棱镜固定机构4，所述拍摄机构2、LED同轴光源3以及棱镜固定机构4由上至下依次设置且均位于同一中线处；拍摄机构2用以拍摄图像；

所述棱镜固定机构4包括外管体41、固定基座42，所述外管体41的内部安装有所述固定基座42；所述固定基座42的中心处开设有待测工件放置孔423，所述待测工件放置孔423用以放置待测工件；

所述固定基座的内部开设有多个棱镜安装槽421，所述棱镜安装槽421的内部插接有三棱镜5；各个三棱镜均是活动安装的，能够根据实际拍摄所需面的个数而安装合适个数的三棱镜5，若安装的三棱镜超过所需拍摄面的个数，多出的三棱镜所反着的光线会对其他面造成一定程度的影响，影响图像质量；

所述三棱镜5设有多个且均置于所述待测工件放置孔423的外周；用以保证三棱镜5能够从通信件的外部各个面进行镜像照射；

多个所述三棱镜5用以反射待测工件多个方位的图像，所述LED同轴光源3平行置于所述三棱镜5的顶部，所述LED同轴光源3用以向所述三棱镜5处射出光线；利用多个三棱镜5能够实现使用一组拍摄设备一次性拍出待测工件多个方位的图像，结构简单、紧凑，成本低，操作简便、效率高。

作为上述技术方案的改进，所述三棱镜5为三棱柱结构，所述三棱镜5沿棱柱高度方向投影为等腰直角三角形；所述三棱镜5的侧壁包括顶面51、内侧面52以及反光斜面53，所述反光斜面53上涂抹有镜面涂层54，所述顶面51、内侧面52之间呈直角分布，所述顶面51、内侧面52以及反光斜面53均为平面结构，所述顶面51平行置于所述LED同轴光源3的底部，所述内侧面52朝向所述待测工件放置孔423设置，所述反光斜面53与所述固定基座42贴合；反光斜面53朝外且与固定基座42贴合能够实现固定基座42对反光斜面53进行保护，避免灰尘、杂物聚集在反光斜面53上，无需再打扫，保证反光斜面53的洁净度，进而保证拍照图像的清晰度，提高照片质量；若反光斜面53朝外、内侧面52水平设置，则反光斜面53容易集尘，需要经常擦拭，经常擦拭则容易导致反光斜面53被刮花；内侧面52朝内设置能够保证待测工件放置孔423的均匀性以及光线传输的稳定性；

所述反光斜面53用以反射光线、镜像显示图像；采用等腰直角三角形的三棱柱能够使得光反射更为稳定，由顶面51照射来的光均可充分直角反射至待测工件上，使得成型效果更好，镜面涂层54用以使得玻璃材质的反光斜面53转变为镜子。

作为上述技术方案的改进，所述顶面51上设有盖板55，所述盖板55贴合于所述固定基座42的表面，所述盖板55的底面垂直设有定位柱551，所述固定基座42的表面开设有定位孔422，每个所述棱镜安装槽421的外部均设有所述定位孔422，所述定位柱551插接于所述定位孔422的内部；在将三棱镜5插入到棱镜安装槽421内时，盖板55会抵触在固定基座42上，定位柱551插入到定位孔422内，从而实现三棱镜的快速定位，在取出时，直接上提三棱镜5便可，结构简单，稳定可靠，无需设置其他的锁紧定位结构。

作为上述技术方案的改进，所述三棱镜5对称分布有两组，三个所述三棱镜5为一组，相邻所述三棱镜5之间的夹角为45°；利用上述结构分布，能够形成左右对称的六个方位图像，且每一侧的方位图像均是连续的。

作为上述技术方案的改进，所述三棱镜5设有八个，所述三棱镜5呈环形阵列分布，相邻所述三棱镜5之间的夹角为45°，通过八个三棱镜5能偶实现对于待测待测工件全方位的图像拍摄。

作为上述技术方案的改进，所述外管体41的底面开设有穿孔411，所述外管体41的底面设有环形阵列分布的夹持机构6，所述夹持机构6分布于所述穿孔411的外部，所述夹持机构6包括滑座61、夹持块62以及弹簧63，所述滑座61设于所述外管体41的底面，所述滑座61滑动连接夹持块62，所述滑座61的内部安装有弹簧63，所述弹簧63置于所述夹持块62背离所述穿孔411的一侧；穿孔421用以方便待测待测工件从外管体41的底面伸入到待测工件放置孔423的中心处，夹持块62能够从多个方位夹持固定待测工件，可满足不同尺寸待测工件的夹持需要，保证每个待测工件均可位于中心处，同时在固定完毕后，也无需人工再扶着，解放了检测人员的双手。

作为上述技术方案的改进，所述支撑机构1包括水平导轨11、水平滑座12以及竖直导轨13，所述水平导轨11上滑动连接所述水平滑座12，所述水平滑座12的顶面垂直设有竖直导轨13，所述竖直导轨13的侧面滑动连接有第一安装滑块111、第二安装滑块112以及第三安装滑块113，所述第一安装滑块111、第二安装滑块112以及第三安装滑块113由上至下依次设置，所述第一安装滑块111固定连接所述拍摄机构2，所述第二安装滑块112固定连接所述LED同轴光源3，所述第三安装滑块113固定连接所述棱镜固定机构4；水平导轨11、水平滑座12的设置能够实现水平方向的位置调节，第一安装滑块111、第二安装滑块112以及第三安装滑块113的设置能够实现拍摄机构2、LED同轴光源3、棱镜固定机构4之间的间距的调节。

本发明在实施时；

先上下调节各个安装滑块，使得拍摄机构2、LED同轴光源3以及棱镜固定机构4处于合适的高度，然后将待检测的待测工件由外管体41的底部插入到固定基座42内，待测工件通过穿孔411伸入到待测工件放置孔423内，与此同时，各个夹持块62在弹簧63的推动下，从多个方位夹持住待测工件，使得待测工件稳定的置于待测工件放置孔423的中线处；

根据所需拍射面的个数而放置合适个数的三棱镜5，示例性的，选择6个三棱镜5，将一组三棱镜5插入到位于左侧的三个连续的棱镜安装槽421内，将另一组三棱镜5插入到位于右侧的三个连续的棱镜安装槽421内，在插入时，盖板55贴合在固定基座42顶面、定位柱551插入到定位孔422内，三棱镜5的顶面51平行置于LED同轴光源3的底部、内侧面52朝向待侧工件放置孔423设置、反光斜面53与固定基座42贴合；

然后启动拍摄机构2和LED同轴光源3，拍摄机构2包括工业相机21和镜头22，LED同轴光源3包括盒体31、半透镜片32以及发光板33；

如图9所示，发光板33发出的光通过半透镜片32反射至各个三棱镜顶面51，然后光线进入到三棱镜5内，由反光斜面53垂直反射，使得光线照至待测工件上，同时六个反射斜面53上也会显示出待测工件六个方位的图像；

如图10所示，图像透过半透镜片32可被镜头22捕捉，此时，按下工业相机21的快门，便可照出如图11的图像，实现一次性对六个方位进行照射。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种多方位视觉检测装置，其特征在于：包括支撑机构(1)，所述支撑机构(1)的侧壁滑动连接有拍摄机构(2)、LED同轴光源(3)以及棱镜固定机构(4)，所述拍摄机构(2)、LED同轴光源(3)以及棱镜固定机构(4)由上至下依次设置且均位于同一中线处；

所述棱镜固定机构(4)包括外管体(41)、固定基座(42)，所述外管体(41)的内部安装有所述固定基座(42)；所述固定基座(42)的中心处开设有待测工件放置孔(423)，所述待测工件放置孔(423)用以放置待测工件；

所述固定基座的内部开设有多个棱镜安装槽(421)，所述棱镜安装槽(421)的内部插接有三棱镜(5)；所述三棱镜(5)设有多个且均置于所述待测工件放置孔(423)的外周；

多个所述三棱镜(5)用以反射待测工件多个方位的图像，所述LED同轴光源(3)平行置于所述三棱镜(5)的顶部，所述LED同轴光源(3)用以向所述三棱镜(5)处射出光线。

2.根据权利要求1所述的一种多方位视觉检测装置，其特征在于：所述三棱镜(5)为三棱柱结构，所述三棱镜(5)沿棱柱高度方向投影为等腰直角三角形；所述三棱镜(5)的侧壁包括顶面(51)、内侧面(52)以及反光斜面(53)，所述反光斜面(53)上涂抹有镜面涂层(54)，所述顶面(51)、内侧面(52)之间呈直角分布，所述顶面(51)、内侧面(52)以及反光斜面(53)均为平面结构，所述顶面(51)平行置于所述LED同轴光源(3)的底部，所述内侧面(52)朝向所述待测工件放置孔(423)设置，所述反光斜面(53)与所述固定基座(42)贴合，所述反光斜面(53)用以反射光线、镜像显示图像。

3.根据权利要求2所述的一种多方位视觉检测装置，其特征在于：所述顶面(51)上设有盖板(55)，所述盖板(55)贴合于所述固定基座(42)的表面，所述盖板(55)的底面垂直设有定位柱(551)，所述固定基座(42)的表面开设有定位孔(422)，每个所述棱镜安装槽(421)的外部均设有所述定位孔(422)，所述定位柱(551)插接于所述定位孔(422)的内部。

4.根据权利要求3所述的一种多方位视觉检测装置，其特征在于：所述三棱镜(5)对称分布有两组，三个所述三棱镜(5)为一组，相邻所述三棱镜(5)之间的夹角为45°。

5.根据权利要求3所述的一种多方位视觉检测装置，其特征在于：所述三棱镜(5)设有八个，所述三棱镜(5)呈环形阵列分布，相邻所述三棱镜(5)之间的夹角为45°。

6.根据权利要求3所述的一种多方位视觉检测装置，其特征在于：所述外管体(41)的底面开设有穿孔(411)，所述外管体(41)的底面设有环形阵列分布的夹持机构(6)，所述夹持机构(6)分布于所述穿孔(411)的外部，所述夹持机构(6)包括滑座(61)、夹持块(62)以及弹簧(63)，所述滑座(61)设于所述外管体(41)的底面，所述滑座(61)滑动连接夹持块(62)，所述滑座(61)的内部安装有弹簧(63)，所述弹簧(63)置于所述夹持块(62)背离所述穿孔(411)的一侧。

7.根据权利要求1所述的一种多方位视觉检测装置，其特征在于：所述支撑机构(1)包括水平导轨(11)、水平滑座(12)以及竖直导轨(13)，所述水平导轨(11)上滑动连接所述水平滑座(12)，所述水平滑座(12)的顶面垂直设有竖直导轨(13)，所述竖直导轨(13)的侧面滑动连接有第一安装滑块(111)、第二安装滑块(112)以及第三安装滑块(113)，所述第一安装滑块(111)、第二安装滑块(112)以及第三安装滑块(113)由上至下依次设置，所述第一安装滑块(111)固定连接所述拍摄机构(2)，所述第二安装滑块(112)固定连接所述LED同轴光源(3)，所述第三安装滑块(113)固定连接所述棱镜固定机构(4)。

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