CN111795647A - 一种高度检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高度检测装置，其中，高度检测装置包括：透明检测平台、安装支架以及均设置于安装支架上的相机、背光光源和侧面光源；靠近透明检测平台的边缘处能够放置试样，背光光源能够发射出平行的光从试样的后方射向相机的镜头，侧面光源位于透明检测平台的边缘处的上方且位于相机与背光光源之间，在侧面光源的照射下，透明检测平台的边缘处会有反射光发出，此时根据反射光确定试样的底部基准。当透明检测平台有跳动时，透明检测平台的边缘处反射的光也会对应发生变化，使得透明检测平台的不平整对于试样高度的检测影响可以忽略不计。相机与透明检测平台的边缘之间存在检测夹角，且检测夹角小于90°。

Description

一种高度检测装置及方法

技术领域

本发明涉及检测技术领域，尤其涉及一种高度检测装置及方法。

背景技术

现有技术中对试样的高度的检测往往是将试样放在检测平台上，并在试样的后方发射出背光光源，然后利用相机在试样的前方对试样进行拍照，根据照片中的阴影的底部基准和顶部基准来计算试样的高度。当检测平台上从背光光源到试样的路径是相下凹时，此时的底部基准并不与试样底部实际所在的平面对应，此时测得的高度误差大，这样的检测方法受检测平台的平整度的影响较大。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明提供了一种高度检测装置及方法，旨在解决现有技术中检测试样高度时受检测平台的平整度影响大的问题。

(二)技术方案

为了解决上述问题，本发明提供了一种高度检测装置，包括：透明检测平台、安装支架以及均设置于所述安装支架上的相机、背光光源和侧面光源；

靠近所述透明检测平台的边缘处能够放置试样，所述背光光源能够发射出平行的光从试样的后方射向所述相机的镜头，所述侧面光源位于所述透明检测平台的边缘处的上方且位于所述相机与所述背光光源之间，所述相机与所述透明检测平台的边缘之间存在检测夹角，且所述检测夹角小于90°。

优选地，所述透明检测平台为圆盘，靠近所述圆盘的边缘处能够放置试样，所述圆盘能够绕圆心自转。

优选地，所述圆盘为玻璃圆盘。

优选地，所述相机与所述圆盘的边缘的检测夹角小于90°，所述检测夹角是指所述相机的镜头的朝向与所述圆盘的边缘的检测切线之间的夹角，所述检测切线是镜头朝向的延伸线与所述圆盘的边缘的相交点处的圆盘切线。

优选地，所述检测夹角为30°至70°。

优选地，所述透明检测平台为皮带输送机构，所述皮带输送机构中皮带为透明带，所述皮带的边缘处能够放置待检测的试样，所述相机的朝向与所述皮带输送机构中皮带的边缘的延伸方向之间存在检测夹角，所述检测夹角小于90°。

优选地，所述透明检测平台和所述安装支架均安装在安装台上；

所述安装支架包括支板、第一滑板和第二滑板；

所述支板固定安装在所述安装台上，所述第一滑板和所述第二滑板安装在所述支板的两侧；所述第一滑板设置有第一凹槽和第二凹槽，所述相机通过第一滑块可滑动地安装在所述第一凹槽内；所述侧面光源通过第二滑块可滑动地安装在所述第二凹槽内；所述第二滑板上设有第三凹槽，所述背光光源通过第三滑块可滑动地安装在第三凹槽内，所述第三滑块的底端固定安装有反射支架，所述反射支架的一端安装有反射镜，所述反射镜的镜面与水平面的夹角小于90°，所述反射镜位于所述背光光源的正下方，待检测的试样位于所述反射镜的镜面与所述相机之间。

优选地，所述反射支架的下方固定有遮光板，所述遮光板靠近所述透明检测平台设置。

优选地，所述高度检测装置还包括图片分析模块，所述相机能够与所述图片分析模块进行通信，所述图片分析模块能够根据所述相机拍摄得到的试样图片分析计算出试样的高度。

优选地，本发明还提供了一种高度检测方法，所述方法基于上述的高度检测装置实施，所述方法包括：

所述相机对试样进行拍照得到试样照片并将所述试样照片发送至所述图片分析模块；

所述图片分析模块根据接收到的所述试样照片分析出试样的底部基准和顶部基准之间的高度差从而计算得到试样的实际高度；

其中，在所述相机对试样进行拍照得到试样照片的步骤中，试样在所述背光光源的照射下，在所述试样照片中成阴影，所述透明检测平台在所述侧面光源的照射下，所述透明检测平台的边缘会反射一部分光线至所述相机，并在所述试样照片中成一条亮光带；在所述试样照片中，相机的聚焦平面为与相机的镜头平行且与试样在竖直方向上的截面重合的平面，所述聚焦平面与所述透明检测平台的边缘的交点在亮光带上的位置就为所述底部基准；所述顶部基准就是所述试样照片中阴影的最高点。

(三)有益效果

本发明提供的一种高度检测装置，不仅在试样的后方提供了背光光源，还将试样靠近透明检测平台的边缘处设置且在试样的上方还设置了侧面光源。在侧面光源的照射下，透明检测平台的边缘处会有反射光发出，此时根据反射光确定试样的底部基准。当透明检测平台有跳动时，透明检测平台的边缘处反射的光也会发生对应变化，所以每次确定的底部基准都与试样底部实际所在平面是对应的，所以透明检测平台的不平整对于试样高度的检测影响可以忽略不计。

附图说明

图1为本发明的一种高度检测装置的俯视图；

图2为本发明的一种高度检测装置的结构示意图；

图3为现有技术中的高度检测装置的第一状态的示意图；

图4为现有技术中的高度检测装置的第二状态的示意图；

图5为现有技术中的高度检测装置的第三状态的示意图；

图6为本发明的一种高度检测装置的检测状态示意图；

图7为本发明中的相机的聚焦平面的示意图；

图8为本发明中的检测夹角的示意图。

【附图标记说明】

100：透明检测平台；110：试样；610：安装支架；611：支板；612：第一滑板；6121：第一凹槽；61210：第一滑块；6122：第二凹槽；61220：第二滑块；613：第二滑板；6131：第三凹槽；61310：第三滑块；6132：反射支架；6133：反射镜；6134：遮光板；620：相机；630：背光光源；640：侧面光源；1000：安装台；1-1：聚焦平面。

具体实施方式

为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。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在本发明中的具体含义。

如图1和图2所示，本发明提供了一种高度检测装置，其包括透明检测平台100、安装支架610以及均设置于安装支架610上的相机620、背光光源630和侧面光源640。

靠近透明检测平台100的边缘处能够放置试样110，背光光源630能够发射出平行的背光从试样110的后方射向相机620的镜头，试样110能够在背光光源630的照射下，相机620会采集到试样110的阴影。侧面光源640位于透明检测平台100的边缘处的上方且位于相机620与背光光源630之间。透明检测平台100的边缘在侧面光源640的照射下会反射一部分光线，透明检测平台100的边缘反射的光线被相机620所接受，使得相机620在对试样110进行照相得到的试样照片中，试样110成阴影，透明检测平台100的边缘会呈现一条亮光带，即以亮光带为底部基准，且以阴影的最高点为顶部基准，在现有的上位机中通过分析底部基准与顶部基准之间的高度差即可计算出试样110的实际高度。本发明提供的高度检测装置在检测每个试样110的高度时，底部基准会随着试样110在透明检测平台100上的位置不同而发生变化，即当透明检测平台100在表面有跳动时，透明检测平台100的边缘处反射的光也会发生对应变化，所以每次确定的底部基准都与试样110底部实际所在平面是对应的，所以透明检测平台100的不平整对于试样110高度的检测影响可以忽略不计。

现有技术中，一般采用的方法仅仅是在试样110的后方增加多道平行的背光，如图3至图4所示，当检测装置处于第一状态或第二状态时，即透明检测平台100的表面为理想状态或向上凸时，此时的相机620能够通过背光B获得试样110的全部阴影，并通过阴影的高度计算得到试样110的实际高度，此时的计算结果并未受到透明检测平台100的表面不平整的影响，误差较小。但是，当检测装置处于第三状态时，即透明检测平台100的表面向下凹时，如图5所示，由于透明检测平台100的表面向下凹使得试样110的H2部分不能被背光B照射到，导致相机620只能获得H1部分的阴影，此时的底部基准并不等同于试样110底部实际所在平面，所以计算得到的试样110的实际高度误差大。

在本发明提供的高度检测装置中，不仅在试样110的后方加入了背光B，还在透明检测平台100的边缘的上方增加了侧面光源640发射侧光C，如图6所示，即使透明检测平台100向下凹，透明检测平台100在侧面光源640发射的侧光C的照射下，其边缘也会反射一部分光至相机620，从而在试样照片中呈现一条亮光带，此时的亮光带与试样110底部实际所在平面之间的高度差可以忽略不计，所以以亮光带作为底部基准是准确的，所以本发明提供的高度检测装置测得的试样110的高度误差小，不受透明检测平台100的表面不平整的影响。

参见图7和图8，相机620与透明检测平台100的边缘之间存在检测夹角α，且检测夹角α小于90°。将相机620与透明检测平台100的边缘之间设置一定的角度且不垂直，相机620的聚焦平面1-1为与相机620的镜头所在的平面平行且与试样110在竖直方向上的截面重合的平面，聚焦平面1-1与透明检测平台100的边缘的交点在亮光带上的位置就为底部基准，此时的聚焦平面1-1与透明检测平台100的边缘的交点非常接近透明检测平台100上的试样110底部所在的点，所以最后测得的高度误差小。

进一步地，透明检测平台100为圆盘，靠近圆盘的边缘处能够放置试样110，圆盘能够绕圆心自转。圆盘为玻璃圆盘。将透明检测平台100设置为玻璃圆盘，可以在靠近圆盘的边缘处放置试样110，相比于将试样110设置在一条直线上，提高了空间利用率。同时利用圆盘自转，可以将高度合格以及不合格的试样110转移到不同的工位，同时还能重复上料，实现高效率的高度检测。

更进一步地，相机620与圆盘的边缘的检测夹角α小于90°，参见图8，检测夹角α是指相机620的镜头的朝向与圆盘的边缘的检测切线之间的夹角，检测切线是镜头朝向的延伸线与圆盘的边缘的相交点处的圆盘切线。

如图7和图8所示，检测夹角α小于90°时，当相机620在照相时的聚焦平面1-1为与相机620的镜头平行且与试样110在竖直方向上的截面重合的平面，聚焦平面1-1与透明检测平台100的边缘的交点A在亮光带上对应的点就为底部基准，此时的底部基准与试样110的底部所在的点相距很近，所以误差小。若是相机620的检测夹角α为90°时，此时聚焦平面1-1与透明检测平台100的边缘相交的点距离试样110的底部较远，且相机620不能拍到，所以检测夹角α不能设置为90°。在本发明中，当检测夹角α为30°至70°时，所测得高度的误差最小。

另一方面，透明检测平台100还可以为皮带输送机构(未图示)，皮带输送机构中皮带为透明带，皮带的边缘处能够放置待检测的试样110，相机620的朝向与皮带输送机构中皮带的边缘的延伸方向之间存在检测夹角α，检测夹角α小于90°。

进一步地，如图2所示，透明检测平台100和安装支架610均安装在安装台1000上。安装支架610包括支板611、第一滑板612和第二滑板613。

支板611固定安装在安装台1000上，第一滑板612和第二滑板613安装在支板611的两侧，且第一滑板612和第二滑板613均能够沿支板611上下运动并通过紧固件(例如，螺钉或螺栓等)锁紧于支板611上，进而能够调节相机620、背光光源630以及侧面光源640的高度，从而使得相机620获得高质量的照片。第一滑板612设置有第一凹槽6121和第二凹槽6122，相机620通过第一滑块61210可滑动地安装在第一凹槽6121内，第一滑块61210与相机620的安装部位刻有刻度，相机620不仅能够沿第一滑块61210做微调，还能够通过第一滑块61210在第一凹槽6121内做比较大的位移。其中，相机620和侧面光源640在进行位置调整后均可以通过紧固件锁定于第一滑板612上。在优选的实施方案中，侧面光源640可以为环形光源，且在拍摄试样照片时，试样110位于环形光源的正下方。通过将环形光源设置在试样110的正上方，使得环形光源能够充分照射到试样110所在区域的透明检测平台的边缘，使得相机620能获得更加清楚的照片，从而使高度测量结果更加精确。

侧面光源640通过第二滑块61220可滑动地安装在第二凹槽6122内，侧面光源640能够根据透明检测平台100的边缘所处的空间位置做相应的位移。第二滑板613上设有第三凹槽6131，背光光源630通过第三滑块61310可滑动地安装在第三凹槽6131内，其中第三凹槽6131的方向为竖直方向。其中，第三滑块61310在进行位置调整后均可以通过紧固件锁定于第二滑板613上。第三滑块61310的底端固定安装有反射支架6132，反射支架6132的一端安装有反射镜6133，反射镜6133的镜面与水平面的夹角小于90°，反射镜6133位于背光光源630的正下方，待检测的试样110位于反射镜6133的镜面与相机620之间。通过反射镜6133反射背光光源630射出的光线，光线再从试样110的后方射向相机620。由于背光光源630的必定有黑色边框，设置反射镜6133能够避免由背光光源630直接从试样110的后方射向相机620而使成像里出现黑色边框，从而使得相机620的成像效果更好更简洁。

同时，在反射支架6132的下方固定有遮光板6134，遮光板6134靠近透明检测平台100设置，避免了背光光源630直接照射透明检测平台100，以避免透明检测平台100反射的光线对相机620的成像造成影响。

最后，高度检测装置包括上位机，上位机包括图片分析模块，相机620能够与图片分析模块进行通信，图片分析模块能够根据相机620拍摄得到的试样照片分析计算出试样110的高度。

另外，本发明还提供了一种高度检测方法，该高度检测方法基于上述的高度检测装置实施，该高度检测方法包括：

相机620对试样110进行拍照得到试样照片并将试样照片发送至图片分析模块；

图片分析模块根据接收到的试样照片分析出试样110的底部基准和顶部基准之间的高度差从而计算得到试样110的实际高度；

其中，在相机620对试样110进行拍照得到试样照片的步骤中，试样110在背光光源630的照射下，在试样照片中成阴影，透明检测平台100在侧面光源640的照射下，透明检测平台100的边缘会反射一部分光线至相机620，并在试样照片中成一条亮光带；在试样照片中，相机620的聚焦平面1-1为与相机620的镜头平行且与试样110在竖直方向上的截面重合的平面，聚焦平面1-1与透明检测平台100的边缘的交点A在亮光带上的位置就为底部基准，顶部基准就是试样照片中阴影的最高点。其中交点A在亮光带上的位置可以根据亮光带在试样照片上的清晰度来判定，亮光带上最清晰的位置就为基准点A的位置。交点A在亮光带上的位置还可以通过试样110与透明检测平台100的边缘之间的距离来确定。

本发明提供的高度检测方法在检测每个试样110的高度时，底部基准会随着试样110在透明检测平台100上的位置不同而发生变化，即当透明检测平台100在表面有跳动时，透明检测平台100的边缘处反射的光也会发生对应的变化，所以每次确定的底部基准都与试样110底部实际所在平面是对应的。因此，透明检测平台100的不平整对于试样110高度的检测影响可以忽略不计，从而使得本发明的高度检测方法测得的高度精度较高，受外部因素影响小。

需要理解的是，以上对本发明的具体实施例进行的描述只是为了说明本发明的技术路线和特点，其目的在于让本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，但本发明并不限于上述特定实施方式。凡是在本发明权利要求的范围内做出的各种变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种高度检测装置，其特征在于，所述高度检测装置包括：透明检测平台、安装支架以及均设置于所述安装支架上的相机、背光光源和侧面光源；

靠近所述透明检测平台的边缘处能够放置试样，所述背光光源能够发射出平行的光从试样的后方射向所述相机的镜头，所述侧面光源位于所述透明检测平台的边缘处的上方且位于所述相机与所述背光光源之间，所述相机与所述透明检测平台的边缘之间存在检测夹角，且所述检测夹角小于90°。

2.如权利要求1所述的高度检测装置，其特征在于，所述透明检测平台为圆盘，靠近所述圆盘的边缘处能够放置试样，所述圆盘能够绕圆心自转。

3.如权利要求2所述的高度检测装置，其特征在于，所述圆盘为玻璃圆盘。

4.如权利要求2所述的高度检测装置，其特征在于，所述相机与所述圆盘的边缘的检测夹角小于90°，所述检测夹角是指所述相机的镜头的朝向与所述圆盘的边缘的检测切线之间的夹角，所述检测切线是镜头朝向的延伸线与所述圆盘的边缘的相交点处的圆盘切线。

5.如权利要求4所述的高度检测装置，其特征在于，所述检测夹角为30°至70°。

6.如权利要求1所述的高度检测装置，其特征在于，所述透明检测平台为皮带输送机构，所述皮带输送机构中皮带为透明带，所述皮带的边缘处能够放置待检测的试样，所述相机的朝向与所述皮带输送机构中皮带的边缘的延伸方向之间存在检测夹角，所述检测夹角小于90°。

7.如权利要求1-6中任意一项所述的高度检测装置，其特征在于，所述透明检测平台和所述安装支架均安装在安装台上；

所述安装支架包括支板、第一滑板和第二滑板；

所述支板固定安装在所述安装台上，所述第一滑板和所述第二滑板安装在所述支板的两侧；所述第一滑板设置有第一凹槽和第二凹槽，所述相机通过第一滑块可滑动地安装在所述第一凹槽内；所述侧面光源通过第二滑块可滑动地安装在所述第二凹槽内；所述第二滑板上设有第三凹槽，所述背光光源通过第三滑块可滑动地安装在第三凹槽内，所述第三滑块的底端固定安装有反射支架，所述反射支架的一端安装有反射镜，所述反射镜的镜面与水平面的夹角小于90°，所述反射镜位于所述背光光源的正下方，待检测的试样位于所述反射镜的镜面与所述相机之间。

8.如权利要求7所述的高度检测装置，其特征在于，所述反射支架的下方固定有遮光板，所述遮光板靠近所述透明检测平台设置。

9.如权利要求1-6中任意一项所述的高度检测装置，其特征在于，所述高度检测装置还包括图片分析模块，所述相机能够与所述图片分析模块进行通信，所述图片分析模块能够根据所述相机拍摄得到的试样图片分析计算出试样的高度。

10.一种高度检测方法，其特征在于，所述方法基于如权利要求1-9中任意一项所述的高度检测装置实施，所述方法包括：

所述相机对试样进行拍照得到试样照片并将所述试样照片发送至所述图片分析模块；

所述图片分析模块根据接收到的所述试样照片分析出试样的底部基准和顶部基准之间的高度差从而计算得到试样的实际高度；

其中，在所述相机对试样进行拍照得到试样照片的步骤中，试样在所述背光光源的照射下，在所述试样照片中成阴影，所述透明检测平台在所述侧面光源的照射下，所述透明检测平台的边缘会反射一部分光线至所述相机，并在所述试样照片中成一条亮光带；在所述试样照片中，相机的聚焦平面为与相机的镜头平行且与试样在竖直方向上的截面重合的平面，所述聚焦平面与所述透明检测平台的边缘的交点在亮光带上的位置就为所述底部基准；所述顶部基准就是所述试样照片中阴影的最高点。

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