CN112683192A - 非接触式的待测件外形尺寸测量装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种非接触式的待测件外形尺寸测量装置，包括：激光器，作为光源，用以发射光束；衰减器，用以衰减所述激光器发射出的光束的功率；准直扩束透镜组，用以把经过所述衰减器的光束扩散为平行光；载物台，所述载物台是可旋转的，用以放置待测件，使所述待测件位于所述扩散后的平行光束的光路中；电荷耦合元件，用以接收所述平行光束经过所述待测件后的光学影像信息将该光学影像信息转换成数字信号，并将该数字信号传输给计算机，用以计算出所述待测件的外形尺寸。本实施例有效避免了环境因素对测量结果的干扰也提高了电荷耦合元件的使用寿命，同时使得测量过程更具自动化，具有很好的应用潜力。

Description

非接触式的待测件外形尺寸测量装置
技术领域
本发明属于光学测量技术领域，涉及一种非接触式的待测件外形尺寸测量装置。
背景技术
非接触式的待测件外形尺寸测量是光电技术与机械测量结合的高科技，借用计算机技术，可以实现对待测物的外形尺寸进行快速，准确的测量，非接触式的待测件外形尺寸测量主要应用在现代工业检测。但是，在测量时，为得到更精确的测量结果，测试人员会随时根据需要来手动旋转待测件，使得测试较为冗杂，同时在测量时，空气中的潮气和灰尘也会对电荷耦合元件(Charge-Coupled-Device，CCD)产生干扰，不仅降低CCD的使用寿命，也会影响到测试结果。
发明内容
本发明提供一种非接触式的待测件外形尺寸测量装置，包括：激光器，作为光源，用以发射光束；衰减器，用以衰减所述激光器发射出的光束的功率；准直扩束透镜组，用以把经过所述衰减器的光束扩散为平行光；载物台，所述载物台是可旋转的，用以放置待测件，使所述待测件位于所述扩散后的平行光束的光路中；电荷耦合元件，用以接收所述平行光束经过所述待测件后的光学影像信息将该光学影像信息转换成数字信号，并将该数字信号传输给计算机，用以计算出所述待测件的外形尺寸。
本发明通过设置一防尘箱，有效防止了测量环境中灰尘和潮气对CCD的影响，避免了环境因素对测量结果的干扰也提高了CCD的使用寿命；通过设置所述载物台为可旋转的，将待测件放置在所述可旋转的载物台上，可避免在测量过程中需要人主动去旋转载物台或者改变待测件位置的操作，使得测量过程更具自动化，精简了测量过程，因此本发明实施例的非接触式的待测件外形尺寸测量装置具有很好的应用潜力。
附图说明
图1是本发明实施例非接触式的待测件外形尺寸测量装置的示意图。
图2是图1中载物台的放大示意图。
主要元件符号说明
非接触式的待测件外形尺寸测量装置 10
激光器 100
衰减器 110
准直扩束透镜组 120
凸透镜 120a
凹透镜 120b
载物台 130
载物台底部 130a
载物台上部 130b
待测件 140
CCD 150
防尘箱 160
透明钢化玻璃罩 161
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。需要说明的是，在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
请参阅图1，本实施例的非接触式的待测件外形尺寸测量装置10，包括：激光器100、衰减器110、准直扩束透镜组120、载物台130、电荷耦合元件(Charge-Coupled-Device，CCD)150以及防尘箱160。所述激光器100、所述衰减器110、所述准直扩束透镜组120、所述载物台130以及所述CCD150均安装在所述防尘箱160内，并且在所述防尘箱160内部从一端到对应的另一端依次设置成一排。
所述激光器100作为光源，用以发射光束。本实施例中，激光器100为波长为632.8nm、输出功率为1mW的氦氖激光器，该激光器100具有极高光束质量，平行度较高，以尽可能使测量结果误差最小化。
所述衰减器110用以衰减所述激光器100发射出的光束的功率得到衰减光束，并通过衰减所述激光器100发出的光束的功率，防止所述激光器100发出的光损坏所述CCD150。
所述准直扩束透镜组120用于把经过所述衰减器110后的衰减光束扩散成平行光。本实施例中，所述准直扩束透镜组120包括一凹透镜120b和一凸透镜120a，经过所述衰减器110的光线依次经过所述凹透镜120b和所述凸透镜120a，所述凹透镜120b用以当光线射入时将光线发散，所述凸透镜120a用以当经过所述凹透镜120b发散后的光线入射时将光线进行准直，从而发出平行的宽光束。
所述载物台130用于放置待测件140，使所述待测件140位于经过所述准直扩束透镜组120扩散后的平行光束的光路中，所述载物台130上的所述待测件140包括但不限于光学镜片。载物台130是可旋转的，使放置于其上的待测件140可以自动更换待测面，以从各个角度测量所述待测件140。
所述CCD150采用的是面阵CCD，所述面阵CCD可以同时接受完整的图像，广泛的应用于面积、形状、尺寸、位置，甚至温度等的测量。所述CCD150用以接收所述平行光束经过所述待测件140后的光学影像信息，将光学影像信息转换为数字信号，并将数字信号传输到计算机上，以计算出所述待测件140的外形尺寸。具体为，所述平行光束经过所述待测件140后在CCD150上形成投影(即光学影像)，该投影的尺寸与实际待测件140的尺寸一致，根据该面阵CCD的像素的尺寸和投影所占用的像素数量来计算成像的尺寸。所述光学影像信息包括CCD150的像素尺寸以及投影所占用的像素数量，所述CCD150将接收到的光学影像信息转换为数字信号并将数字信号传输给计算机，即可在计算机程序中算出最终测量结果。
所述防尘箱160用以保护所述CCD150避免受潮和进入灰尘，对延长所述CCD150的使用寿命和提高测量结果有积极帮助。所述防尘箱160至少有一个面设置有一镀有增反膜的透明钢化玻璃罩161，用以隔绝杂散光的同时又不影响观看到内部，其余面是具有防尘防潮的材质，本实施例中，其余面的材质是铝合金。
请一并参阅图1和图2，在本实施例中，所述载物台130包括载物台底部130a和载物台上部130b，所述载物台底部130a和所述载物台上部130b均为圆柱体。所述待测件140放置在所述载物台上部130b，所述载物台上部130b可相对于所述载物台底部130a旋转，当所述待测件140放置在所述载物台上部130b时，由于所述载物台上部130b可相对于所述载物台底部130a旋转，因此可以从各个角度测量所述待测件140，避免了在测量过程中需要人主动去旋转载物台130或者改变待测件140位置的操作，使得测量过程更具自动化。
用非接触式的待测件外形尺寸测量装置10所述对待测件140进行外形尺寸测量时，首先把所述待测件140固定在所述载物台130上且使所述待测件140位于光路中；接着使作为光源的所述激光器100发射光束，该光束依次经过所述衰减器110和所述准直扩束透镜组120后形成平行光；然后将位于平行光路中的所述待测件140的光学影像信息投射到所述CCD150上，所述光学影像信息包括CCD150的像素尺寸以及投影所占用的像素数量，所述CCD150将该光学影像信息转换成数字信号并将该数字信号传输给计算机；最后根据计算机上的程序计算公式算出所述待测件140的外形尺寸。
该非接触式的待测件外形尺寸测量装置10结构精简，成本较低，且由于所述载物台上部130b可相对于所述载物台底部130a旋转，因此可以从各个角度测量所述待测件140，避免了在测量过程中需要人主动去旋转载物台130或者改变待测件140位置的操作，使得测量过程更具自动化，精简了测量过程。该非接触式的待测件外形尺寸测量装置10还有效避免了因环境因素导致的所述CCD150出现进入灰尘和受潮等现象，对延长所述CCD150的使用寿命和提高测量结果都有积极帮助。
特别的，在其他实施例中，所述载物台130既可以是一体成型的旋转体，也可以是不用旋转的，且所述载物台130不局限于圆柱体等规则物体。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术案的范围。

Claims (8)

1.一种非接触式的待测件外形尺寸测量装置，其特征在于，包括：
激光器，作为光源，用以发射光束；
衰减器，用以衰减所述激光器发射出的光束的功率；
准直扩束透镜组，用以把经过所述衰减器的光束扩散为平行光；
载物台，所述载物台是可旋转的，用以放置待测件，使所述待测件位于所述扩散后的平行光束的光路中；
电荷耦合元件，用以接收所述平行光束经过所述待测件后的光学影像信息将该光学影像信息转换成数字信号，并将该数字信号传输给计算机，用以计算出所述待测件的外形尺寸。
2.如权利要求1所述的非接触式的待测件外形尺寸测量装置，其特征在于，所述激光器为氦氖激光器。
3.如权利要求1所述的非接触式的待测件外形尺寸测量装置，其特征在于，所述电荷耦合元件为面阵电荷耦合元件。
4.如权利要求1所述的非接触式的待测件外形尺寸测量装置，其特征在于，所述准直扩束透镜组包括一凹透镜和一凸透镜，经过所述衰减器的光线依次经过所述凹透镜和所述凸透镜，所述凹透镜用以当光线射入时将光线发散，所述凸透镜用以当经过所述凹透镜发散后的光线入射时将光线进行准直，从而发出平行的宽光束。
5.如权利要求1所述的非接触式的待测件外形尺寸测量装置，其特征在于，所述待测件包括光学镜片。
6.如权利要求1所述的非接触式的待测件外形尺寸测量装置，其特征在于，所述激光器、所述衰减器、所述准直扩束透镜组、所述载物台以及所述电荷耦合元件均安装在防尘箱内。
7.如权利要求6所述的非接触式的待测件外形尺寸测量装置，其特征在于，所述防尘箱至少有一个面设置有一镀有增反膜的透明钢化玻璃罩，用以隔绝杂散光，所述防尘箱的其余面是铝合金材质。
8.如权利要求1或7所述的非接触式的待测件外形尺寸测量装置，其特征在于，所述激光器、所述衰减器、所述准直扩束透镜组、所述载物台以及所述电荷耦合元件依次设置成一排。
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