CN111664797A - 一种可判断测试样品位置高度的成像装置 - Google Patents

一种可判断测试样品位置高度的成像装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种可判断测试样品位置高度的成像装置,包括水平设置的安装板以及用于驱动安装板上下移动的升降机构,在安装板上设有X光管组件,X光管组件的发射端穿过所述安装板并竖直向下设置,安装板上位于X光管组件的下方倾斜设有反光镜,反光镜的后方设有摄像头,摄像头上设有CCD;测试样品放置在反光镜的正下方并成像至反光镜上,然后摄像头便可以采集反光镜上所成的图像并传递至CCD,CCD读取成像的清晰度,然后移动升降机构根据图像清晰程度判断测试样品的相对高度,X光管组件能够向下照射X射线形成固定的测试点,通过图像的清晰程度可以判断测试样品是否到达测试点,本发明结构简单,成本较低,体积较小,具有较好的测试效果。

Description

一种可判断测试样品位置高度的成像装置
技术领域
本发明属于成像定位测试技术领域,尤其涉及一种可判断测试样品位置高度的成像装置。
背景技术
能量色散型X射线荧光光谱技术以其简便快捷、无损分析等优点,在生产、科研等各个行业都有非常广泛的应用,并且在测量镀层厚度方面向微型、智能、多功能、高精度、实用化的方向进了一步发展,测量的精确率已达0.1微米,精度可达到1%,相对于之前的技术已经有了大幅度的提高,它适用范围广,量程宽、操作简便且价廉,是工业和科研活动中使用最为广泛的测厚仪器。
目前市场上X射线镀层测厚仪基本采用的定位系统大部分是通过三轴平台移动样品,通过成像系统进行定位,但是由于X射线荧光光谱仪在测试过程中本身对照射能量的要求比较高,光路越短越好,并且要能够实时观看测试样品的图像,当光管向下垂直照射时与所采集图像的相机完全干涉,现有技术中此时采用复杂的成像定位系统进行定位,但是采用复杂的成像定位系统不仅成本高,而且会增长光路,便会达不到X射线荧光光谱仪在测试过程中本身对照射能量的要求;另外一种方法采用相机倾斜放置拍摄样品,然后通过软件进行校正图像,配合Z轴运动对测试样品进行定位,这种结构也相对复杂,并且会给软件人员带了较大的工作量,大大的增加了生产成本。
发明内容
本发明目的在于为克服现有的技术缺陷,提供一种可判断测试样品位置高度的成像装置,结构简单,成本较低,占用空间小,大大提了高测试效率、增强了测试效果。
为了解决上述技术问题,本发明提供了一种可判断测试样品位置高度的成像装置,包括水平设置的安装板以及用于驱动所述安装板上下移动的升降机构,所述安装板的上端设有X光管组件,所述X光管组件的发射端穿过所述安装板并竖直向下设置,所述安装板的下端并位于所述X光管组件的下方设有倾斜设置的反光镜,所述反光镜的后方设有摄像头,所述摄像头上设有CCD。
进一步的,所述反光镜与所述安装板之间所成的角度为45°,所述反光镜的中心位置处设有通孔,所述通孔位于所述X光管组件的发射端的正下方。
进一步的,所述安装板的下端固定设有定位块,所述定位块上设有反光镜安装座,所述反光镜设于所述反光镜安装座上,所述反光镜安装座上设有与所述通孔上下对应的过孔。
进一步的,所述定位块上位于所述反光镜安装座的后方设有摄像头安装座,所述摄像头安装座的后端设有摄像头调节件,所述摄像头的前端设于所述摄像头调节件的后端;所述安装板的下端还设有套设于所述摄像头的后端外侧的摄像头固定架。
进一步的,所述安装板的下端设有安装架,所述安装架上位于所述反光镜的下方设有照明灯组。
进一步的,所述照明灯组包括两个左右对称设置的照明灯,所述两个照明灯之间设有间隔。
进一步的,所述升降机构包括竖直设置的基座板、转动设于所述基座板上的螺母、与所述螺母配套并竖直设置的滚珠丝杠、以及设于所述基座板的后端并与所述螺母传动连接的电机,所述滚珠丝杠的上端或下端固定连接设有连接板,所述安装板与所述连接板固定连接。
进一步的,所述基座板的前端设有两个上下间隔平行设置的前固定座,所述螺母的上下两端通过轴承分别转动设于两个所述前固定座上,所述前固定座的中间贯穿设有供所述滚珠丝杠穿过的穿孔,且所述穿孔的孔径大于所述滚珠丝杠的外径;所述基座板的前端还竖直设有两个分设于所述滚珠丝杠两侧的导轨以及与所述导轨配套的滑块,所述连接板的后端面与所述滑块固定。
进一步的,所述升降机构还包括两个固定设于所述基座板后端并上下间隔平行设置的后固定座、通过轴承转动设于两固定座上的电机轴、套装于电机轴上端并位于两个后固定座之间的主动齿轮以及套装于所述螺母外周并与所述主动齿轮啮合的从动齿轮,所述电机轴的下端穿过所述后固定座并与所述电机传动连接。
进一步的,所述升降机构还包括设于所述基座板上的光电开关以及设于所述连接板上用于与所述光电开关配合的挡光片。
本发明具有以下有益效果:
本发明通过将测试样品放置在反光镜的正下方,测试样品的图像能够呈现在反光镜上,然后位于反光镜后方的摄像头便可以采集反光镜上所成的图像,摄像头将测试样品的图像传递至CCD,CCD通过读取摄像头采集反光镜上所成的图像判断成像的清晰程度,根据图像清晰程度移动升降机构然后判断测试样品的相对高度,X光管组件能够竖直向下照射X射线形成固定的测试点,通过图像的清晰程度可以判断测试样品是否到达测试点;本发明结构简单,成本较低,体积较小,具有较好的测试效果。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解,构成本申请的一部分,并不构成对本发明的不当限定,在附图中:
图1为实施例中可判断测试样品位置高度的成像装置的示意图;
图2为实施例中可判断测试样品位置高度的成像装置的左视图;
图3为实施例中可判断测试样品位置高度的成像装置的俯视图;
图4为实施例中定位块的示意图;
图5为实施例中反光镜与反光镜安装座的示意图。
具体实施方式
为了更充分的理解本发明的技术内容,下面将结合附图以及具体实施例对本发明作进一步介绍和说明。
实施例
如图1-3所示,本实施例所示的一种可判断测试样品位置高度的成像装置,包括水平设置的安装板1以及用于驱动安装板1在竖直方向移动的的升降机构,在安装板1的上端设有X光管组件2,X光管组件2的发射端穿过安装板1并竖直向下设置,安装板1的下端位于X光管组件2的下方设有倾斜设置的反光镜3,反光镜3的后方设有摄像头4,摄像头4上设有CCD5;在上述结构中,可以将测试样品6放置在反光镜3的正下方,测试样品6的图像便能够呈现在反光镜3上,然后位于反光镜3后方的摄像头4便可以采集反光镜3上所成的测试样品6的图像,摄像头4将测试样品6的图像传递至CCD5,CCD5通过读取摄像头4采集反光镜3上所成的图像判断成像的清晰程度,根据图像清晰程度移动升降机构然后判断测试样品6的相对高度,X光管组件2能够竖直向下照射X射线形成固定的测试点,通过图像的清晰程度可以判断测试样品6是否到达测试点,。
具体的,反光镜3与安装板1之间所成的角度为45°;由于安装板1水平放置,反光镜3与安装板1之间的夹角为45°,竖直向上的光经过反光镜3的反射后,能够水平向后传播,这样能够保证测试样品竖直向上成像至反光镜3上后,反光镜3能够将所成的图像水平反射至摄像头4处,保证摄像头4采集到的反光镜13上所成的测试样品6的图像是完整的。
具体的,在反光镜3的中心位置处设有通孔31,通孔31位于X光管组件2的发射端的正下方;通孔31的存在能够让X光管组件2的发射端所发射出来的X射线不被反光镜3阻挡,X光管组件2的发射端所发射出来的X射线可以穿过通孔31抵达测试样品6的表面。
具体的,安装板1的下端固定设有定位块11,在定位块11上设有反光镜安装座32,反光镜3安装设于反光镜安装座32上,定位块11上设有与通孔31上下对应的过孔10,过孔10存在的作用与通孔31相同,能够让X光管组件2的发射端所发射出来的X射线不被反光镜安装座32阻挡,X光管组件2的发射端所发射出来的X射线可以依次穿过过孔10和通孔31抵达测试样品6的表面。
具体的,在定位块11上位于反光镜安装座32的后方设有摄像头安装座41,摄像头安装座41的后端设有摄像头调节件42,摄像头4设于摄像头调节件42的后端,测试样品6竖直向上成像至反光镜3上后,反光镜3将所成的图像水平向后反射至摄像头4处,通过调节摄像头调节件42,能够保持摄像头4的测试距离固定不变,避免加工误差造成的成像清晰点的实际值与理论值有出入。
具体的,在安装板1的下端对应摄像头4的位置处固定设有U型的摄像头固定架43,摄像头固定架43套设于摄像头4的外周,摄像头固定架43能够将摄像头4固定在安装板1上,能够保证摄像头4的稳定。
具体的,在安装板1的下端位于反光镜3的左右两侧固定设有两条平行设置的安装架12,两条安装架12之间设有间隙,在两条安装架12上设有两个左右对称设置的照明灯13,照明灯13的光线能够照射在测试样品6上,使测试样品6的所成的图像能够更清晰的呈现在反光镜3上,反光镜3将所成的图像水平向后反射至摄像头4处,CCD5通过读取摄像头4采集反光镜3上所成的图像判断成像的清晰程度,然后移动升降机构根据图像清晰程度判断测试样品6的相对高度;两条安装架12之间存在的间隙能够让X光管组件2的发射端所发射出来的X射线不被阻挡,X光管组件2的发射端所发射出来的X射线可以依次穿过过孔10、通孔31和两条安装架12之间的间隙后抵达测试样品6的表面。
具体的,两个左右对称设置的照明灯13均倾斜向下设置,其倾斜角度根据测试样品6与照明灯13之间的距离而定,使得两个左右对称设置的照明灯13的光线能够汇聚在测试样品6的上表面处,增加了测试样品6的亮度,这样能够保证测试样品6的所成的图像能够更清晰的呈现在反光镜3上,并能够补充反光镜3上因为开孔而无法反射的光,使图像尽可能清晰,便于摄像头4对所成的图像的采集以及CCD5对成像数据的读取与处理。
具体的,升降机构包括竖直设置的基座板71、转动设于基座板71上的螺母72、与螺母72配套并竖直设置的滚珠丝杠74、固定设于滚珠丝杠74下端的连接板75,安装板1与连接板75固定连接,在基座板71的前端设有两个上下间隔平行设置的前固定座73,螺母72的上下两端通过轴承分别转动设于两个前固定座73上,在前固定座73的中间贯穿设有供滚珠丝杠74穿过的穿孔78,且穿孔78的孔径大于滚珠丝杠74的外径,基座板71的前端还竖直设有两个分设于滚珠丝杠74两侧的导轨76以及与导轨76配套的滑块77,滑块77与连接板75的后端固定连接,安装板1固定设于连接板75的前端,在滚珠丝杠74的上下两端均设有限位螺丝79,还包括设于基座板71后端的电机80、两个固定设于基座板71后端并上下间隔平行设置的后固定座83、通过轴承转动设于两后固定座83上的电机轴81、套装于电机轴81的上端并位于两个后固定座83之间的主动齿轮82以及套装于螺母72的外周并与主动齿轮82啮合的从动齿轮84,电机轴81的下端穿过后固定座83并与电机80传动连接,从动齿轮84与螺母72固定连接;在上述机构中,电机80开启后能够带动电机轴81转动,进而带动固定套设于电机轴81上端的主动齿轮82转动,主动齿轮82带动与其啮合的从动齿轮84转动,从动齿轮84带动与其固定的螺母72转动,螺母72的转动便可以使滚珠丝杠74上下运动,滚珠丝杠74带动连接板75上下运动,进而使得滑块77沿着导轨76上下运动,限位螺丝79在滚珠丝杠74上下运动的过程中起到限位的作用,连接板75能够带动固定在其前端的安装板1上下运动,从而带动安装在安装板1上的各个部件上下运动。
具体的,升降机构还包括设于基座板71上并与电机80电连接的光电开关85以及设于连接板75上并与光电开关85配合的挡光片86;光电开关85在基座板71上保持不动,挡光片86随着连接板75上下移动,当挡光片86上升到光电开关85的位置处后,光电开关85断开连接,进而使电机80停止工作,防止连接板75上升太高对整个设备造成损坏,光电开关85和挡光片86的配合控制了升降系统上升的极限位置。
综上所述,可判断测试样品位置高度的成像装置在开始工作时,首先将测试样品6放置在反光镜3的正下方,打开照明灯13并调整使得两个照明灯13的光线能够汇聚在测试样品6的上表面处,进而使测试样品6的所成的图像能够更清晰的呈现在反光镜3上,反光镜3将所成的图像水平向后反射至摄像头4处,然后摄像头4便可以采集反光镜3上所成的测试样品6的图像,通过调节摄像头调节件42,能够保持摄像头4的测试距离固定不变,摄像头4将测试样品6的图像传递至CCD5,CCD5通过读取摄像头4采集反光镜3上所成的图像判断成像的清晰程度,然后移动升降机构根据图像清晰程度判断测试样品6的相对高度;X光管组件2能够竖直向下照射X射线形成固定的测试点,X光管组件2的发射端所发射出来的X射线可以依次穿过过孔10、通孔31和两条安装架12之间的间隙后抵达测试样品6的表面,根据图像清晰程度判断测试样品6是否达到该测试点,由于X光管组件2提供的测试点位置固定,测试样品6的图像清晰即是到达测试点,这样便可以判定测试样品6位置高度。
在本发明的其他实施例中,可判断测试样品位置高度的成像装置还包括用于控制整个装置的工控机,电机、X光管组件、摄像头、摄像头调节件、CCD和光电开关分别与工控机电连接,工控机可以控制电机运转进而控制安装板上下移动,同时还可以控制X光管组件、摄像头、摄像头调节件、CCD和光电开关工作,X光管组件、摄像头和CCD所接收到的坐标、影像等数据可以传输至工控机进行分析处理。
在本发明的其他实施例中,反光镜为镀铝反光镜。
以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍,本文中应用了具体个例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本发明实施例,在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处,综上所述,本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种可判断测试样品位置高度的成像装置,其特征在于,包括水平设置的安装板以及用于驱动所述安装板上下移动的升降机构,所述安装板的上端设有X光管组件,所述X光管组件的发射端穿过所述安装板并竖直向下设置,所述安装板的下端并位于所述X光管组件的下方设有倾斜设置的反光镜,所述反光镜的后方设有摄像头,所述摄像头上设有CCD。
2.如权利要求1所述的可判断测试样品位置高度的成像装置,其特征在于,所述反光镜与所述安装板之间所成的角度为45°,所述反光镜的中心位置处设有通孔,所述通孔位于所述X光管组件的发射端的正下方。
3.如权利要求2所述的可判断测试样品位置高度的成像装置,其特征在于,所述安装板的下端固定设有定位块,所述定位块上设有反光镜安装座,所述反光镜设于所述反光镜安装座上,所述反光镜安装座上设有与所述通孔上下对应的过孔。
4.如权利要求3所述的可判断测试样品位置高度的成像装置,其特征在于,所述定位块上位于所述反光镜安装座的后方设有摄像头安装座,所述摄像头安装座的后端设有摄像头调节件,所述摄像头的前端设于所述摄像头调节件的后端;所述安装板的下端还设有套设于所述摄像头的后端外侧的摄像头固定架。
5.如权利要求1所述的可判断测试样品位置高度的成像装置,其特征在于,所述安装板的下端设有安装架,所述安装架上位于所述反光镜的下方设有照明灯组。
6.如权利要求5所述的可判断测试样品位置高度的成像装置,其特征在于,所述照明灯组包括两个左右对称设置的照明灯,所述两个照明灯之间设有间隔。
7.如权利要求1-6任一项所述的可判断测试样品位置高度的成像装置,其特征在于,所述升降机构包括竖直设置的基座板、转动设于所述基座板上的螺母、与所述螺母配套并竖直设置的滚珠丝杠、以及设于所述基座板的后端并与所述螺母传动连接的电机,所述滚珠丝杠的上端或下端固定连接设有连接板,所述安装板与所述连接板固定连接。
8.如权利要求7所述的可判断测试样品位置高度的成像装置,其特征在于,所述基座板的前端设有两个上下间隔平行设置的前固定座,所述螺母的上下两端通过轴承分别转动设于两个所述前固定座上,所述前固定座的中间贯穿设有供所述滚珠丝杠穿过的穿孔,且所述穿孔的孔径大于所述滚珠丝杠的外径;所述基座板的前端还竖直设有两个分设于所述滚珠丝杠两侧的导轨以及与所述导轨配套的滑块,所述连接板的后端面与所述滑块固定。
9.如权利要求8所述的可判断测试样品位置高度的成像装置,其特征在于,所述升降机构还包括两个固定设于所述基座板后端并上下间隔平行设置的后固定座、通过轴承转动设于两固定座上的电机轴、套装于电机轴上端并位于两个后固定座之间的主动齿轮以及套装于所述螺母外周并与所述主动齿轮啮合的从动齿轮,所述电机轴的下端穿过所述后固定座并与所述电机传动连接。
10.如权利要求9所述的可判断测试样品位置高度的成像装置,其特征在于,所述升降机构还包括设于所述基座板上的光电开关以及设于所述连接板上用于与所述光电开关配合的挡光片。
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