CN111367089A - 一种反射式投影镜头调校装置及自动调校方法 - Google Patents

一种反射式投影镜头调校装置及自动调校方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种反射式投影镜头调校装置及自动调校方法。包括检测台、幕布、工业相机视觉检测系统、反射镜调整器、控制器，曲面反射镜将显示画面投射于幕布上，工业相机拍摄幕布画面，反射镜调整器调整曲面反射镜的调距连接件，控制器连接并控制工业相机、反射镜调整器。通过伺服电机精确控制调整量，解决了手工调整不确定性的问题；控制器中的计算机图像处理系统实现人工智能自动化调校，降低了人工成本；自动调校过程采用闭环控制，高速多循环调校，调校设备成像质量高；设备具备人工智能主动学习能力，在每次完成调校将生成一项模板文件，设备将检测到的图像与模板文件进行对比，不断的修整调校的方向与调整量，以提高调校精度和效率。

Description

一种反射式投影镜头调校装置及自动调校方法
技术领域
本发明涉及投影镜头技术领域，特别涉及一种反射式投影镜头调校装置及自动调校方法。
背景技术
反射式投影镜头是一种短焦投影镜头，曲面反射镜是镜头中的一个重要部件，由于镜片的制作、组装过程中都会存在一定的误差量，因此需要对其进行调校，如授权公告号为CN 209388005 U的中国专利公开了一种可调反射式镜头，包括透镜组、曲面反射镜，其特征在于：还包括镜头支座，所述镜头支座包括用于安装透镜组的透镜组支座、用于安装曲面反射镜的反射镜支座，所述曲面反射镜通过三个支撑连接件安装于反射镜支座上，支撑连接件包括一个转向连接件和两个调距连接件，三个支撑连接件呈三角关系布置。该镜头通过调整两个调距连接件对曲面反射镜进行位置调整以调校投影镜头，现有的人工校准需要通过肉眼根据显示图像调整调距连接件，调整难度高、且需要反复调整、效率低；同时，显示图像尺寸较大，校准过程中又需兼顾画面不同位置的显示效果，进一步加大了手工校准的难度。
发明内容
为克服现有技术中的不足，本发明提供一种反射式投影镜头调校装置及自动调校方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种反射式投影镜头调校装置，用于对反射式投影镜头的曲面反射镜进行调校，所述曲面反射镜上设有用于调整反射角度的调距连接件，其特征在于：包括检测台、幕布、工业相机、反射镜调整器、控制器，所述反射式投影镜头定位安装于检测台上并通过曲面反射镜将显示画面投射于幕布上，所述工业相机朝向并拍摄幕布显示画面，所述反射镜调整器对应且调整曲面反射镜的调距连接件，所述控制器信号连接并控制工业相机、反射镜调整器。
进一步的，反射镜调整器包括螺母调整头、第一伺服电机、第一移动平台、第一气缸，所述螺母调整头对应朝向调距连接件，所述螺母调整头由第一伺服电机驱动，所述螺母调整头、第一伺服电机设于第一移动平台上，所述第一移动平台由第一气缸驱动，以带动螺母调整头在与调距连接件接触操控的调整位置、或可使反射式投影镜头拆卸的让位位置间移动。
进一步的，还包括焦距调整器，所述控制器信号连接并控制焦距调整器，所述反射式投影镜头包括调焦环，所述焦距调整器包括皮带、皮带轮、第二气缸、第二移动平台、第二伺服电机，所述皮带张紧于皮带轮上，皮带对应调焦环，皮带轮由第二伺服电机驱动，所述皮带轮设于第二移动平台上，第二移动平台由第二气缸驱动，以带动皮带在接触调操控焦环的调整位置，或可使反射式投影镜头拆卸的让位位置间移动。
进一步的，还包括固化装置，所述固化装置包括点胶机构、光固化机构，所述点胶机构用于对完成调校后曲面反射镜的调距连接件施胶，所述光固化机构用于将调距连接件的胶水照射固化。
进一步的，点胶机构包括针管点胶头、点胶移动平台、第三气缸、第四气缸，所述针管点胶头设于点胶移动平台上，所述针管点胶头通过第三气缸带动至调距连接件处进行施胶，所述点胶移动平台通过第四气缸驱动以在施胶位置与让位位置间移动；所述光固化机构包括紫外线灯、光固化移动平台、第五气缸、第六气缸，所述紫外线灯设于光固化移动平台上，所述紫外线灯通过第五气缸至调距连接件处进行光固化，光固化移动平台通过第六气缸驱动以在施胶位置与让位位置间移动。
进一步的，曲面反射镜上设有两个调距连接件，所述反射镜调整器设有两组，两组反射镜调整器分别对应操控两个调距连接件。
进一步的，所述工业相机设有两个，两个工业相机分别采样幕布左右两部分。
进一步的，控制器包括显示器、手动控制台。
进一步的，还包括定位夹具，所述定位夹具固定设于检测台上，所述反射式投影镜头安装于定位夹具上。
一种反射式投影镜头自动调校方法，其特征在于：包括
步骤一，将反射式投影镜头定位安装于检测台上，反射镜调整器对应操控曲面反射镜的调距连接件，反射式投影镜头通过曲面反射镜将画面投射于幕布上；
步骤二，工业相机拍摄幕布画面P1，并将P1传输给控制器；
步骤三，控制器将P1与数据库中的若干模板的画面D进行比对，选取画面相似度最高的Dn对应的调整路径模板Sn，控制器将Sn路径信息输出给反射镜调整器进行对应路径调整；
步骤四，工业相机拍摄幕布画面P2，并将P2传输给控制器；
步骤五，控制器将P2与标准画面R进行对比，并得出相似度值，进行以下判断
①若两者相似度值低于要求值，则控制器计算调整路径T，将路径信息T输出给反射镜调整器进行对应路径调整，回到步骤四重复；
②若两者相似度值高于或等于要求值，则根据Sn、T得出最终调整路径Sm，将保存为Dm，形成一项模板文件(Dm、Sm)储存至数据库中；
步骤六，完成调校，取下反射式投影镜头。
由上述对本发明的描述可知，与现有技术相比，本发明提供的一种反射式投影镜头调校装置及自动调校方法，通过伺服电机精确控制调整量，解决了手工调整不确定性的问题，量化了调校过程；通过工业相机、各调整部件的配合，在控制器中的计算机图像处理系统进行计算与控制，实现人工智能自动化调校，降低了人工成本；自动调校过程采用闭环控制，多循环调校，调校设备成像质量高；设备具备主动学习能力，在每完成一次自动化调校将会生成一项模板文件至数据库，随设备调校量增加，其自主学习进度提升，其校准速度及质量亦将加快与提高。
附图说明
图1为本发明一种反射式投影镜头调校装置结构示意图。
图2为本发明一种反射式投影镜头调校装置局部结构示意图。
图3为本发明图2的俯视图。
图4为本发明工作流程框图。
图中标识对应如下：A反射式投影镜头、A1曲面反射镜、A2调距连接件、A3调焦环、1检测台、2定位夹具、3幕布、4工业相机、5反射镜调整器、51螺母调整头、52第一伺服电机、53第一移动平台、54第一气缸、6焦距调整器、61皮带、62皮带轮、63第二气缸、64第二移动平台、65第二伺服电机、7固化装置、71点胶机构、711针管点胶头、712点胶移动平台、713第三气缸、714第四气缸、72光固化机构、721紫外线灯、722光固化移动平台、723第五气缸、724第六气缸、8控制器、81显示器、82手动控制台。
具体实施方式
以下通过具体实施方式对本发明作进一步的描述。
参照图1至图4所示，一种反射式投影镜头调校装置，用于对反射式投影镜头A的曲面反射镜A1进行调校，曲面反射镜A1上设有用于调整反射角度的调距连接件A2，反射式投影镜头A上设有调焦环A3。
该种反射式投影镜头调校装置包括检测台1、定位夹具2、幕布3、工业相机4、反射镜调整器5、焦距调整器6、固化装置7、控制器8。控制器8信号连接并控制工业相机4、反射镜调整器5、焦距调整器6、固化装置7。
定位夹具2固定设于检测台1上，反射式投影镜头A安装于定位夹具2上，反射式投影镜头A通过曲面反射镜A1将显示画面投射于幕布3上。工业相机4设有两个，两个工业相机4分别采样拍摄幕布3左右两部分。
反射镜调整器5设于检测台1上，反射镜调整器5包括螺母调整头51、第一伺服电机52、第一移动平台53、第一气缸54，螺母调整头51对应朝向调距连接件A2，螺母调整头51由第一伺服电机52驱动，螺母调整头51、第一伺服电机52设于第一移动平台53上，第一移动平台53由第一气缸54驱动以带动螺母调整头51在与调距连接件3A接触操控的调整位置、或可使反射式投影镜头A拆卸的让位位置间移动。
焦距调整器6包括皮带61、皮带轮62、第二气缸63、第二移动平台64、第二伺服电机65，皮带61张紧于皮带轮62上，皮带61对应调焦环A3，皮带61轮由第二伺服电机65驱动，皮带轮62设于第二移动平台64上，第二移动平台64由第二气缸63驱动，以带动皮带61在接触操控调焦环A3的调整位置，或可使反射式投影镜头A拆卸的让位位置间移动。
固化装置7包括点胶机构71、光固化机构72，点胶机构71用于对完成调校后曲面反射镜A1的调距连接件A2施胶，光固化机构72用于将调距连接件A2的胶水照射固化。点胶机构71包括针管点胶头711、点胶移动平台712、第三气缸713、第四气缸714，针管点胶头711设于点胶移动平台712上，针管点胶头711通过第三气缸713带动至调距连接件A2处进行施胶，点胶移动平台712通过第四气缸714驱动以在施胶位置与让位位置间移动；光固化机构72包括紫外线灯721、光固化移动平台722、第五气缸723、第六气缸724，紫外线灯721设于光固化移动平台722上，紫外线灯721通过第五气缸723至调距连接件A2处进行光固化，光固化移动平台722通过第六气缸724驱动以在施胶位置与让位位置间移动。
控制器8包括显示器81、手动控制台82，显示器81可显示工业相机4拍摄画面，控制器8可自动控制校准，操作人员亦可通过手动控制台82对反射式投影镜头A手动校准。
一种反射式投影镜头自动调校方法，
控制器8的数据库内预先存储有曲面反射镜A1调整准确状态下工业相机4拍摄的标准画面R，若干项曲面反射镜A1非调整准确状态下工业相机4拍摄的画面D及将其调整至准确状态所需要的反射镜调整器5的调整路径S的原始模板信息。
步骤一，反射镜调整器5、焦距调整器6、固化装置7包均处于不影响反射式投影镜头A安装的让位位置处；将反射式投影镜头A通过定位夹具2定位安装于检测台1上，反射式投影镜头A通过曲面反射镜A1将画面投射于幕布3上；第一气缸54带动第一移动平台53移动，使螺母调整头51移动至与调距连接件A2接触操控的调整位置；第二气缸63带动第二移动平台63移动，使皮带61移动至接触调操控焦环A3的调整位置，工业相机4拍摄实时画面传送给控制器8，控制器8根据实时画面控制第二伺服电机65运动，通过皮带61带动调焦环A3转动调整反射式投影镜头A至准确对焦状态；
步骤二，工业相机4拍摄幕布3画面P1，并P1传输给控制器8；
步骤三，控制器8将P1与数据库中的若干模板的画面D进行比对，根据纹理、光照、阴影、畸变的特征比对，选取画面相似度最高的Dn对应的调整路径模板Sn，控制器将Sn路径信息输出给反射镜调整器5进行对应路径调整，即第一伺服电机52带动螺母调整头51转动以调整调距连接件A2；
步骤四，工业相机4拍摄幕布画面P2，并P2将传输给控制器8；
步骤五，控制器8将P2与标准画面R进行对比，根据纹理、光照、阴影、畸变的特征比对，得出相似度值，进行以下判断
①若相似度值低于要求值，则控制器8计算调整路径T，将路径信息T输出给反射镜调整器5进行对应路径调整，回到步骤四重复；
②若相似度值高于或等于要求值，则根据Sn、T得出最终调整路径Sm，将保存为Dm，形成一项模板文件(Dm、Sm)储存至数据库中；
步骤六，第一气缸54带动第一移动平台53移动使反射镜调整器5处于让位位置，固化装置7通过点胶机构71、光固化机构72对调距连接件施胶与照射固化，反射式投影镜头A完成调校，此时反射镜调整器5、焦距调整器6、固化装置7移动至不影响反射式投影镜头A安装的让位位置处，取下反射式投影镜头A。
每完成一次调校，将会生成一项模板文件至数据库，随着模板文件数量的增多，待调校件与数据库中模板的匹配度增加，通过步骤三的模板调校即可通过步骤五的相似度判断的概率增大，因此校准速度将会随着校准数量的增加而加快。
上述仅为本发明的一种具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。

Claims (10)

1.一种反射式投影镜头调校装置，用于对反射式投影镜头的曲面反射镜进行调校，所述曲面反射镜上设有用于调整反射角度的调距连接件，其特征在于：包括检测台、幕布、工业相机、反射镜调整器、控制器，所述反射式投影镜头定位安装于检测台上并通过曲面反射镜将显示画面投射于幕布上，所述工业相机朝向并拍摄幕布显示画面，所述反射镜调整器对应且调整曲面反射镜的调距连接件，所述控制器信号连接并控制工业相机、反射镜调整器。
2.根据权利要求1所述一种反射式投影镜头调校装置，其特征在于：所述反射镜调整器包括螺母调整头、第一伺服电机、第一移动平台、第一气缸，所述螺母调整头对应朝向调距连接件，所述螺母调整头由第一伺服电机驱动，所述螺母调整头、第一伺服电机设于第一移动平台上，所述第一移动平台由第一气缸驱动，以带动螺母调整头在与调距连接件接触操控的调整位置、或可使反射式投影镜头拆卸的让位位置间移动。
3.根据权利要求1所述一种反射式投影镜头调校装置，其特征在于：还包括焦距调整器，所述控制器信号连接并控制焦距调整器，所述反射式投影镜头包括调焦环，所述焦距调整器包括皮带、皮带轮、第二气缸、第二移动平台、第二伺服电机，所述皮带张紧于皮带轮上，皮带对应调焦环，皮带轮由第二伺服电机驱动，所述皮带轮设于第二移动平台上，第二移动平台由第二气缸驱动，以带动皮带在接触调操控焦环的调整位置，或可使反射式投影镜头拆卸的让位位置间移动。
4.根据权利要求1所述一种反射式投影镜头调校装置，其特征在于：还包括固化装置，所述固化装置包括点胶机构、光固化机构，所述点胶机构用于对完成调校后曲面反射镜的调距连接件施胶，所述光固化机构用于将调距连接件的胶水照射固化。
5.根据权利要求4所述一种反射式投影镜头调校装置，其特征在于：所述点胶机构包括针管点胶头、点胶移动平台、第三气缸、第四气缸，所述针管点胶头设于点胶移动平台上，所述针管点胶头通过第三气缸带动至调距连接件处进行施胶，所述点胶移动平台通过第四气缸驱动以在施胶位置与让位位置间移动；所述光固化机构包括紫外线灯、光固化移动平台、第五气缸、第六气缸，所述紫外线灯设于光固化移动平台上，所述紫外线灯通过第五气缸至调距连接件处进行光固化，光固化移动平台通过第六气缸驱动以在施胶位置与让位位置间移动。
6.根据权利要求1所述一种反射式投影镜头调校装置，其特征在于：所述曲面反射镜上设有两个调距连接件，所述反射镜调整器设有两组，两组反射镜调整器分别对应操控两个调距连接件。
7.根据权利要求1所述一种反射式投影镜头调校装置，其特征在于：所述工业相机设有两个，两个工业相机分别采样幕布左右两部分。
8.根据权利要求1所述一种反射式投影镜头调校装置，其特征在于：所述控制器包括显示器、手动控制台。
9.根据权利要求1所述一种反射式投影镜头调校装置，其特征在于：还包括定位夹具，所述定位夹具固定设于检测台上，所述反射式投影镜头安装于定位夹具上。
10.一种反射式投影镜头自动调校方法，其特征在于：包括
步骤一，将反射式投影镜头定位安装于检测台上，反射镜调整器对应操控曲面反射镜的调距连接件，反射式投影镜头通过曲面反射镜将画面投射于幕布上；
步骤二，工业相机拍摄幕布画面P1，并将P1传输给控制器；
步骤三，控制器将P1与数据库中的若干模板的画面D进行比对，选取画面相似度最高的Dn对应的调整路径模板Sn，控制器将Sn路径信息输出给反射镜调整器进行对应路径调整；
步骤四，工业相机拍摄幕布画面P2，并将P2传输给控制器；
步骤五，控制器将P2与标准画面R进行对比，并得出相似度值，进行以下判断
①若两者相似度值低于要求值，则控制器计算调整路径T，将路径信息T输出给反射镜调整器进行对应路径调整，回到步骤四重复；
②若两者相似度值高于或等于要求值，则根据Sn、T得出最终调整路径Sm，将保存为Dm，形成一项模板文件(Dm、Sm)储存至数据库中；
步骤六，完成调校，取下反射式投影镜头。
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