CN112326693B - 一种智能设备防护玻璃缺陷检测设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种智能设备防护玻璃缺陷检测设备,包括工控机(1)、直线运动部件(2)、背光源部件(3)、显示部件(4)、相机调整部件(5)、防护外壳(6)、机柜(7)和电气安装板(8),其中所述相机调整部件(5)可以实现相机在X轴、Y轴、Z轴三个方向的位置调整;所述单相机调整组件(9),可实现相机沿X轴和Z轴两个方向的姿态调整,即相机调整组件(5)具备五自由度的调节线阵相机(17)的功能。本发明保证了相机高度调节的精确度,并且实现了高度的绝对值调节,只需将高度调节块的刻度指示数值调整到玻璃的实际厚度即可保证相机最佳的对焦效果。
Description
技术领域
本发明涉及计算机视觉检测技术领域,具体涉及一种智能设备防护玻璃缺陷检测设备。
背景技术
随着科技发展和生活水平的进步,智能设备逐渐成为人们生活的必备品之一。智能设备防护玻璃主要用于对智能设备的进行外部保护、美观或装饰。例如手机或平板电脑的触摸屏防护玻璃及其背面的后玻璃,都是为了对设备内部的芯片电路等核心部件进行防护,同时又能起到美化的作用。
不同材质的智能设备防护玻璃的生产过程存在很大差异,但是无一例外都对其外观有着越来越高的要求。比如玻璃表面可能出现划伤、崩边、脏污、丝印不良等缺陷。这些表面外观缺陷都直接影响到智能设备的美观等。
目前传统的检测手段一般是采用人工进行表面质量检测。工人通过测量仪器(如二次元影像测量仪、放大镜、菲林尺等),读取测量仪器读数,或者是通过在各种光照情况下,利用肉眼观察表面对防护玻璃的外观缺陷进行评估和测量。这种传统的人工检测手段由于受到人的主观因素的影响,存在误判率高、检测品质不稳定、检测效率低等缺点,难以保证产品质量稳定,直接影响到用户体验,逐渐成为制约智能设备防护玻璃的生产效率和生产质量提高的瓶颈因素。
因此行业内急需一种能够替代传统人工检测的高效率、高稳定性的智能化视觉检测系统。
发明内容
本发明在于提供一种智能设备防护玻璃缺陷检测设备,其解决了智能设备电子玻璃生产中丝网印刷表面缺陷检测的行业技术问题,具有运行速度高、检测精度高、避免二次损伤、可检测较大尺寸范围内的玻璃的特点,保证持续获取防护玻璃表面缺陷清晰图像。
为了实现上述目的,本发明提供了以下技术方案:
一种智能设备防护玻璃缺陷检测设备,包括:工控机1、直线运动部件2、背光源部件3、显示部件4、相机调整部件5、防护外壳6、机柜7和电气安装板8,其特征在于,
所述相机调整部件5包括多个单相机调整组件9、高度调节组件10、相机连接板11、相机固定底座12、相机固定型材13、相机固定件14、相机立柱15,用于实现相机在X轴、Y轴、Z轴三个方向的位置调整。
优选的,所述相机连接板11与相机固定底座12通过导轨连接,用于保证单个相机的视场面垂直于玻璃表面,并且使得多个所述单相机调整组件9组成一个整体沿着导轨在Z轴方向上移动。
优选的,所述相机固定底座12和所述相机固定型材13之间设有旋转销,该旋转销固定在所述相机固定底座12上,并插入所述相机固定型材13中,使所述相机固定底座12能够沿旋转销旋转,用于实现多个单相机调整组件9沿X方向的位置调整。
优选的,所述相机固定底座12的旋转销与相机固定型材13配合,能够推动所述相机固定底座12和旋转销沿相机固定型材13的槽进行移动,用于实现多个相机整体沿Y轴的位置调整。
优选的,所述单相机调整组件9包括单相机安装板16、线阵相机17、单相机转接板18、单相机支撑板19和单相机固定板20,用于实现相机沿X轴 和/或 Z轴两个方向的位置调整。
优选的,线阵相机17安装在具有圆周凸缘的单相机安装板16上,所述单相机安装板16和单相机转接板18相互配合,并通过配合单相机安装板16表面设置的圆形槽调整单个线阵相机17沿Z轴的位置。
优选的,具有直线凸起的所述单相机转接板18和具有直线凹槽的单相机支撑板19相互配合,并通过配合单相机支撑板19表面上设置的导向槽调整单个线阵相机17沿Y轴的位置。
优选的,所述高度调节组件10包括:高度调节螺丝固定块21、高度调整螺丝22、高度调节块23、刻度指示板24、高度调节轴承25、第一高度调节板26和第二高度调节板27,用于实现相机高度的绝对调节。
优选的,所述第一高度调节板26与第二高度调节板27通过螺丝固定,所述第二高度调节板27设置有长圆形孔,通过长圆形孔可以调节所述第一高度调节板26与所述第二高度调节板27的相对位置。
优选的,所述高度调节块23与所述刻度指示板24固定连接,所述刻度指示板24设置有长圆形孔;刻度指示板24能够指示出相机固定底座12上的刻度。
与现有技术相比,上述技术方案至少具有以下有益效果:
依据线阵相机成像和结构外形的特点,使用背光源提供照明,运用玻璃的位置信息触发光源和相机,可灵活适应多种尺寸被测玻璃,最终获取清晰玻璃图像,构建了一个完整、可靠、高效的主动光学检测系统。
防护玻璃固定组件可根据不同尺寸的玻璃手动或自动调整支撑位置,在实现稳定支撑吸附效果的同时,减少了外围物体造成的视觉盲区,极大的提高了玻璃视觉检测的可视范围,减少盲区造成的漏检。
相机调整部件通过高度调节块和刻度调整结构的配合,保证了相机高度调节的精确度,并且实现了高度的绝对值调节,只需将高度调节块的刻度指示数值调整到玻璃的实际厚度即可保证相机最佳的对焦效果。
以直线位移台带动防护玻璃固定组件和检测玻璃一起运动,极大提高了玻璃运动的速度和精度。
采用背光源固定和线阵相机采集图片的形式,有效减少了背光源的尺寸。
实现了基于线阵工业相机的智能设备防护玻璃外观主动光学检测硬件系统的搭建,具有成像效果稳定,结构简洁,装调难度小,大幅提高了工业外观检测的检测效率。
当然,实施的任一产品不一定需要同时实现以上所述的所有优点。
附图说明
图1为本发明实施例所述用于智能设备防护玻璃外观检测的装置的整体示意图;
图2为本发明实施例所述相机调整部件的示意图;
图3为本发明实施例所述单相机调整组件的示意图;
图4为本发明实施例所述高度调节组件的示意图;
图5为本发明实施例所述直线运动部件的示意图;
图6为本发明实施例所述防护玻璃固定组件的示意图;
图7为本发明实施例所述背光源部件的示意图;
图8为本发明实施例所述显示部件的示意图。
其中,上述附图包括以下附图标记:
1、工控机;2、直线运动部件;3、背光源部件;4、显示部件;5、相机调整部件;6、防护外壳部件;7、机柜;8、电气安装板;9、 单相机调整组件 ;10、高度调节组件 ;11、相机连接板 ;12、相机固定底座 ;13、相机固定型材 ;14、相机固定件; 15、相机立柱; 16、单相机安装板 ;17、相机; 18、单相机转接板; 19、单相机支撑板;20、单相机固定板; 21、高度调节螺丝固定块; 22、高度调整螺丝;23、高度调节块;24、刻度指示板;25、高度调节轴承;26、第一高度调节板;27、第二高度调节板;28 、运动侧板 ;29、直线位移台连接板 ;30、防护玻璃固定组件 ;31、轴固定板;32、支撑轴;33、直线位移台;34、位置传感器;35、电机;36、玻璃第一支撑件;37、调节板;38、玻璃第二支撑件;39、第一刻度板 ;40、接近传感器;41、玻璃限位块;42、 玻璃第三支撑件;43、固定板;44、玻璃第四支撑件;45、第二刻度板;46、轴支座 ;47、安装横轴 ;48、背光源 ;49、光源固定件;50、显示器 ;51、显示器支架。
这些附图和文字描述并不旨在以任何方式限制本发明的构思范围,而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本发明的概念。
具体实施方式
现在参考附图来更加充分地描述本公开的例子。以下描述实质上只是示例性的,而不旨在限制本发明公开、应用或用途。
提供了示例实施例,以便本发明公开将会变得详尽,并且将会向本领域技术人员充分地传达其范围。阐述了众多的特定细节如特定部件、装置和方法的例子,以提供对本发明公开的实施例的详尽理解。对于本领域技术人员而言,不需要使用特定的细节,示例实施例可以用许多不同的形式来实施,它们都不应当被解释为限制本发明公开的范围。在某些示例实施例中,没有详细地描述众所周知的过程、众所周知的结构和众所周知的技术。
下面将对本发明公开内容所提出的技术问题进行详细说明。需要注意的,该技术问题仅是示例性的,目的不在于限制本发明的应用。
如图1所示,本发明提供一种智能设备防护玻璃缺陷检测设备,包括工控机1、直线运动部件2、背光源部件3、显示部件4、相机调整部件5、防护外壳6、机柜7和电气安装板8。
其中,所述工控机1设置于机柜7内部的电气安装板8上,用于对获取到的图像进行处理和识别。
所述直线运动部件2设置于机柜7的台面上,用于带动防护玻璃高速运动。
所述背光源部件3设置于相机下方的机柜7台面上,用于相机拍照时提供光源。所述背光源可以是面光源。
所述显示部件4与相机调整部件5并行设置,用于显示相机获取到的图像信息以及缺陷类型和缺陷尺寸。
所述相机调整部件5设置在防护外壳6上,并处于防护外壳6的内部,用于可五自由度调整相机的位置和姿态,其中,相机用于待检测玻璃的成像,可以是线阵相机。
如图2所示,所述相机调整部件5包括多个单相机调整组件9、高度调节组件10、相机连接板11、相机固定底座12、相机固定型材13、相机固定件14、相机立柱15。实现相机在X轴、Y轴、Z轴三个方向的位置调整。
其中,多个所述单相机调整组件9组成一个整体固定在相机连接板11,并与高度调节组件10连接。
所述相机连接板11与相机固定底座12通过导轨连接,可保证单个相机的视场面垂直于玻璃表面,并且使得多个所述单相机调整组件9组成一个整体沿着导轨在Z轴方向上移动。
所述相机固定底座12安装在相机调整组件5的顶部竖直方向,并与相机固定型材13固定连接,所述相机固定型材13具有两个槽口。
所述相机固定底座12和所述相机固定型材13之间设有旋转销,该旋转销固定在所述相机固定底座12上,并插入所述相机固定型材13中,使得所述相机固定底座12沿旋转销旋转,并且旋转销可以使得所述相机固定底座12一直在槽中进行平移,即实现多个单相机调整组件9沿X方向的位置调整。
所述相机固定底座12通过螺丝固定在相机固定型材13上,在所述相机固定底座12调节过程中,需要松开螺丝,等调节到位后用螺丝固定。所述相机固定底座12中间固定有一个旋转销,并插入相机固定型材13的槽里面。所述相机固定底座12的中心孔与相机固定型材13的中心凸起圆柱配合,所述相机固定底座12可以绕旋转销进行旋转,实现多个相机的整体旋转调节功能,可保证多个线阵相机的视场面垂直于玻璃表面。
另外,所述相机固定底座12的旋转销与相机固定型材13配合,可以推动所述相机固定底座12和旋转销沿相机固定型材13的槽进行移动,从而调整多个相机整体沿Y轴的姿态。
所述相机固定型材13通过相机固定件14固定安装在相机立柱15上,并且,所述相机调整组件5可通过相机立柱15底部的长条孔固定在机柜7的底板上。
如图3所示,所述单相机调整组件9包括单相机安装板16、多个线阵相机17、单相机转接板18、单相机支撑板19和单相机固定板20。可实现相机沿X轴和Z轴两个方向的姿态调整。因此,相机调整组件5具备五自由度的调节线阵相机17的功能。
其中,线阵相机17安装在具有圆周凸缘的单相机安装板16上,所述单相机安装板16和单相机转接板18配合,并通过配合面上设置的圆形槽调整单个线阵相机17沿Z轴的姿态,即线阵相机CCD实现相机沿竖直中轴线Z轴的旋转。具体来说,所述线阵相机17通过旋转轴与相机连接板11连接,旋转轴固定在相机连接板11上,这样所述线阵相机17沿竖直中轴线Z轴的旋转。
同时,具有直线凸起的所述单相机转接板18和具有直线凹槽的单相机支撑板19配合,并通过配合面上设置的导向槽调整单个线阵相机17沿Y轴的姿态,即线阵相机CCD实现相机沿Y轴的平移。
所述单相机固定板20中心圆柱与相机连接板11相配合,中间有一个旋转轴,旋转轴固定在所述相机连接板11上,所述单相机固定板20的内部有一个圆孔,旋转轴和圆孔配合,使所述单相机固定板20可以绕旋转轴进行旋转,从而单独完成单相机调整组件沿X轴的姿态。
如图4所示,所述高度调节组件10包括:高度调节螺丝固定块21、高度调整螺丝22、高度调节块23、刻度指示板24、高度调节轴承25、第一高度调节板26、第二高度调节板27,实现了相机高度的绝对调节。
所述高度调节块23的两端分别连接高度调整螺丝22,两个高度调整螺丝22的每一个分别固定在一个高度调节螺丝固定块21上。所述刻度指示板24设置在高度调节块23中间的位置,并与高度调节轴承25连接。所述高度调节轴承25固定在第一高度调节板26上,所述第一高度调节板26与第二高度调节板27通过螺丝固定,其中所述第二高度调节板27设置有长圆形孔,通过长圆形孔可以调节所述第一高度调节板26与所述第二高度调节板27的相对位置。
其中,具有斜楔结构的高度调节块23与高度调节轴承25相连,所述高度调节块23与所述高度调节轴承25通过线接触,由于重力,保证两者始终保持接触,通过移动所述高度调节块23的位置,可以调节所述高度调节轴承25的高度,实现多个相机沿Z轴的调节。同时,也可以在一定高度范围内精确调节多个线阵相机17与被测物之间的距离,获取清晰的图像,从而满足相机焦距调节。
高度调节块23与刻度指示板24固定,所述刻度指示板24设置有长圆形孔,可以相对运动。
刻度指示板24可以指示出相机固定底座12上的刻度,相机调整到最佳对焦效果后,将刻度指示板指示到玻璃的实际厚度。例如,此时玻璃厚度为0.8mm,则将刻度指示板指示到玻璃的实际厚度潜伏30.8mm,所述高度调节块23的斜度和刻度有相对关系,每移动刻度1mm,所述高度调节轴承25上升1mm,调整所述高度调节块23的位置,使刻度指示板指示到待测玻璃的实际厚度。另外,以后更换玻璃,只需调整高度调节块的位置,使刻度指示板指示到待测玻璃的实际厚度。
根据目前采集的玻璃厚度,所述刻度指示板24的刻度通常是0-3mm,其中所述高度调节块23零件两侧的高度差也是3mm,有一定对应关系。
即可实现相机最佳的对焦效果,刻度指示板实现了相机高度的绝对值调节。
上述具有五自由度调节功能的相机调整组件5能够灵活的调整相机17的位置和姿态,具有设计简洁、调节方便快捷、刚度强等优点,完全可以满足线扫描成像的要求。
如图5所示,所述直线运动部件2包括运动侧板28、直线位移台连接板29、防护玻璃固定组件30、轴固定板31、支撑轴32、直线位移台33、位置传感器34、电机35。
其中,两个运动侧板28安装在两个相对的防护玻璃固定组件30长边的下面,两个支撑轴32分别设置在运动侧板28两侧下部的圆孔中。两个轴固定板31分别固定安装在两个支撑轴32上,而直线位移台连接板29的两端分别固定安装在两个轴固定板31上。所述直线位移台连接板29与直线位移台33滑动连接,这样就可以通过直线位移台33带动防护玻璃固定组件30运动。
另外,所述电机35设置在直线位移台33上在防护外壳6内的一端,而所述位置传感器34设置在直线位移台33上靠近电机35的一端。
如图6所示,所述防护玻璃固定组件30包含:玻璃第一支撑件36、调节板37、玻璃第二支撑件38、第一刻度板39、接近传感器40、玻璃限位块41、玻璃第三支撑件42、固定板43、玻璃第四支撑件44、第二刻度板45。
其中,调节板37上有多排螺纹孔,玻璃第一支撑件36和玻璃第二支撑件38开有长条孔,玻璃第一支撑件36和玻璃第二支撑件38可以在调节板37上任意移动并固定。固定板43上有多排螺纹孔,玻璃第三支撑件42和玻璃第四支撑件44开有长条孔,玻璃第三支撑件42和玻璃第四支撑件44可以在固定板43上任意移动并固定,第一刻度板39和第二刻度板45上有多排螺纹孔,调节板37两端开有长条孔,调节板37可以在第一刻度板39和第二刻度板45上任意移动并固定,从而可以根据待检防护玻璃的尺寸来调整玻璃第一支撑件36,玻璃第二支撑件38,玻璃第三支撑件42和玻璃第四支撑件44的位置。
另外,所述玻璃第一支撑件36、所述玻璃第二支撑件38、所述玻璃第三支撑件42和所述玻璃第四支撑件44,具有支撑功能,可以完成对玻璃的支撑。
所述玻璃第三支撑件42、所述玻璃第四支撑件44和所述玻璃限位块41有限位功能,可以对防护玻璃进行限位。
所述接近传感器40可以检测防护玻璃的有无。
所述玻璃第三支撑件42和所述玻璃第四支撑件44有真空吸附功能,可以对防护玻璃进行吸附,防止高速直线运动过程中防护玻璃相对防护玻璃固定组件的运动。
防护玻璃固定组件30能精确定位和吸附待检玻璃,也可以根据防护玻璃的尺寸两自由度调整支撑位置。
如图7所示,所述背光源部件3为背光源48。四个轴支座46固定在机柜7的台面上,每两个轴支座46分别固定连接安装横轴47的两端,背光源48的两端下部通过光源固定件49滑动连接在安装横轴47上,这样背光源48可以沿安装横轴47滑动。
如图8所示,所述显示部件4包括显示器50和显示器支架51,结合图1可以看到,所述显示部件4通过显示器支架51固定在防护外壳6的一侧立柱上。
智能设备防护玻璃缺陷检测设备,将高分辨率线阵工业相机及直线位移台用于玻璃的外观检测,其中,相机,优选线阵工业相机,通过相机调整部件与机柜的底板连接。相机调整部件主体件以型钢和钢板焊接而成的桁架结构,表面进行喷塑处理。其底部是长条孔,可调节相机沿玻璃运动方向的位置。
高度调节组件可带动相机上下运动,调整相机与玻璃之间的距离,以获取清晰锐利的图像。
为大幅提高玻璃的检测效率,减少外围物体与智能设备防护玻璃之间的接触面积,采用直线位移台和真空吸盘吸附的方式保证玻璃水平稳定地高速运动,同时可确保在高速运动过程中玻璃与防护玻璃固定组件之间无相对滑动,从而避免了玻璃被二次损伤的风险。
背光源可采用面光源,背光源通过光源固定件以及轴支座固定在机柜的底板上。
本发明的智能设备防护玻璃缺陷检测设备的工作原理如下:
通过机械手或者人工把玻璃放置防护玻璃固定组件30上,当接近传感器40检测有料时,玻璃第三支撑件42和玻璃第四支撑件44开启真空吸附功能,直线位移台33带动防护玻璃固定组件30和检测玻璃高速运动,当玻璃通过线阵相机下方时,触发图像采集启动信号传感器33,点亮背光源48,相机17开始图像采集。图像采集结束后,关闭背光源48,直线位移台33反向运动至起点处。玻璃第三支撑件42和玻璃第四支撑件44关闭真空吸附功能。工控机1根据图像确定缺陷类型并将结构显示在显示器50上。机械手或人工可从防护玻璃固定组件30上取走已检测过的玻璃。开始下一循环检测。
更为具体的,通过机械手或人手放置待检玻璃时,使待检玻璃的一边贴合玻璃第三支撑件38和玻璃第四支撑件44的定位面,待检玻璃的另一边贴合玻璃限位块41的定位面,保证玻璃放置时左上角的位置恒定。
更为具体地,图像采集启动信号传感器34固定在直线位移台33的侧面,通过直线位移台连接板29来触发图像采集启动信号传感器34。待检玻璃的尺寸信息保持在工控机1中,当触发图像采集启动信号传感器34后,通过延时来确定相机开启时间和相机采图时间,根据待检玻璃的宽度信息来确定相机开启的数量。
以上参照附图描述了本公开的优选实施例,但是本公开当然不限于以上示例。本领域技术人员可在所附权利要求的范围内得到各种变更和修改,并且应理解这些变更和修改自然将落入本公开的技术范围内。
例如,在以上实施例中包括在一个单元中的多个功能可以由分开的装置来实现。替选地,在以上实施例中由多个单元实现的多个功能可分别由分开的装置来实现。另外,以上功能之一可由多个单元来实现。无需说,这样的配置包括在本发明公开的技术范围内。
在该说明书中,流程图中所描述的步骤不仅包括以所述顺序按时间序列执行的处理,而且包括并行地或单独地而不是必须按时间序列执行的处理。此外,甚至在按时间序列处理的步骤中,无需说,也可以适当地改变该顺序。
以上虽然结合附图详细描述了本发明公开的实施例,但是应当明白,上面所描述的实施方式只是用于说明本发明公开,而并不构成对本发明公开的限制。对于本领域的技术人员来说,可以对上述实施方式做出各种修改和变更而没有背离本发明公开的实质和范围。因此,本发明公开的范围仅由所附的权利要求及其等效含义来限定。
Claims (8)
1.一种智能设备防护玻璃缺陷检测设备,包括:工控机(1)、直线运动部件(2)、背光源部件(3)、显示部件(4)、相机调整部件(5)、防护外壳(6)、机柜(7)和电气安装板(8),其特征在于,
所述相机调整部件(5)包括多个单相机调整组件(9)、高度调节组件(10)、相机连接板(11)、相机固定底座(12)、相机固定型材(13)、相机固定件(14)、相机立柱(15),用于实现相机在X轴、Y轴、Z轴三个方向的位置调整;
所述单相机调整组件(9)包括单相机安装板(16)、线阵相机(17)、单相机转接板(18)、单相机支撑板(19);
所述单相机安装板(16)和单相机转接板(18)相互配合,并通过配合单相机安装板(16)表面设置的圆形槽调整单个线阵相机(17)沿Z轴的位置;
具有直线凸起的所述单相机转接板(18)和具有直线凹槽的单相机支撑板(19)相互配合,并通过配合单相机支撑板(19)表面上设置的导向槽调整单个线阵相机(17)沿Y轴的位置;
所述高度调节组件(10)包括:高度调节螺丝固定块(21)、高度调整螺丝(22)、高度调节块(23)、刻度指示板(24)、高度调节轴承(25)、第一高度调节板(26)和第二高度调节板(27),用于实现相机高度的绝对调节。
2.根据权利要求1所述的设备,其特征在于,所述相机连接板(11)与相机固定底座(12)通过导轨连接,用于保证单个相机的视场面垂直于玻璃表面,并且使得多个所述单相机调整组件(9)组成一个整体沿着导轨在Z轴方向上移动。
3.根据权利要求1所述的设备,其特征在于,所述相机固定底座(12)和所述相机固定型材(13)之间设有旋转销,该旋转销固定在所述相机固定底座(12)上,并插入所述相机固定型材(13)中,使所述相机固定底座(12)能够沿旋转销旋转,用于实现多个单相机调整组件(9)沿X方向的位置调整。
4.根据权利要求1所述的设备,其特征在于,所述相机固定底座(12)的旋转销与相机固定型材(13)配合,能够推动所述相机固定底座(12)和旋转销沿相机固定型材(13)的槽进行移动,用于实现多个相机整体沿Y轴的位置调整。
5.根据权利要求1所述的设备,其特征在于,所述单相机调整组件(9)进一步包括单相机固定板(20)。
6.根据权利要求5所述的设备,其特征在于,线阵相机(17)安装在具有圆周凸缘的单相机安装板(16)上。
7.根据权利要求1所述的设备,其特征在于,所述第一高度调节板(26)与第二高度调节板(27)通过螺丝固定,所述第二高度调节板(27)设置有长圆形孔,通过长圆形孔可以调节所述第一高度调节板(26)与所述第二高度调节板(27)的相对位置。
8.根据权利要求1所述的设备,其特征在于,所述高度调节块(23)与所述刻度指示板(24)固定连接,所述刻度指示板(24)设置有长圆形孔;刻度指示板(24)能够指示出相机固定底座(12)上的刻度。
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