CN113188485B - 一种多工位智能表面waviness量检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种多工位智能表面waviness量检测系统，包括检测台座、光源投影模组和图像光学采集模组，在检测台座的上表面上水平的并排设置多个载物台，光源投影模组角度可调的设置在多个载物台上方；图像光学采集模组角度和间距可调的设置在多个载物台上方，且与光源投影模组邻接设置，图像光学采集模组的相机个数与载物台个数相等；系统使用条纹反射法，利用PMD原理，同时对多个待测件采集的条纹图像并进行计算得到曲率，来实现对镜面或类镜面待测件waviness的量检测，结构简单可调节，可适应不同规格镜面/类镜面待测件的waviness的精确零检测。

Description

一种多工位智能表面waviness量检测系统

技术领域

本发明涉及基于图像数据处理的量检测技术，具体涉及一种多工位智能表面waviness量检测系统。

背景技术

随着3C产品(计算机-Computer、通信-Communication和消费类电子产品-Consumer Electronics)的普及，产品表面的waviness的量检测显得越来越重要。

然而，现有的检测设备或系统，存在结构复杂，不宜调整，且适应的待测件单一等问题。

因此，需简要一个高效、结构简单且能调整的量检测系统。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种多工位智能表面waviness量检测系统，其能解决上述问题。

一种多工位智能表面waviness量检测系统，所述系统包括检测台座、光源投影模组和图像光学采集模组，在所述检测台座的上表面上水平的并排设置多个载物台，所述光源投影模组角度可调的设置在多个所述载物台上方，且光源投影模组投射的多频条纹图覆盖所述载物台；所述图像光学采集模组角度和间距可调的设置在多个所述载物台上方，且与所述光源投影模组邻接设置，所述图像光学采集模组的相机个数与载物台个数相等；系统使用条纹反射法，通过投影和采集条纹图像计算曲率实现对于镜面物品waviness的量检测。

优选的，系统还包括龙门支架，所述龙门支架包括相对设置的两个固定侧架、调角枢轴组件、总转接板、顶板和前支座板，所述总转接板通过所述调角枢轴组件转动可调的设置在所述固定侧架上部侧面，所述顶板的两端固定设置在两个所述总转接板后上侧边，两个所述前支座板的侧面固定设置在两个所述总转接板前端内侧面上；所述顶板用于支撑连接所述光源投影模组，两个所述前支座板用于支撑连接所述图像光学采集模组。

优选的，所述光源投影模组包括投影屏和投影屏转接架；所述投影屏采用光电平板显示器或LCD屏幕用以投影条纹图像；所述投影屏转接架采用“几”字形或“π”字形结构以在底脚和顶面连接所述投影屏和顶板。

优选的，所述图像光学采集模组包括多个相机镜头组件、相机转接板、包环块、相机垫板、相机限位螺钉、相机串轴、旋转接板和旋转固定板，多个所述相机镜头组件通过所述相机转接板与包环块的一个侧面可拆卸的连接，多个所述包环块将多个所述相机镜头组件并排的固定在相机串轴上；所述相机串轴的两端分别通过一个旋转接板与旋转固定板转接，所述旋转固定板的底面可拆卸的连接至所述龙门支架的前支座板上，以此对多个所述相机镜头组件的间隔和角度粗调；所述相机垫板和相机限位螺钉设置在所述相机镜头组件与相机转接板处，用于对相机镜头组件的位置和角度精调。

优选的，所述光源投影模组的投影方向与检测台座的水平面的夹角为投影角α，所述图像光学采集模组的图像采集方向与检测台座的水平面的夹角为采集角β，投影角α与采集角β角度相同，45°≤α＝β≤75°；系统的每个相机镜头组件同时进行两个待测件进行数据采集，通过双目重建方法实现对镜面类待测件的waviness量检测。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：本发明的waviness量检测系统利用PMD原理，通过多组光学投影模组和载物台的设计，同时对多个待测件采集的条纹图像并进行计算得到曲率，来实现对镜面或类镜面待测件waviness的量检测，结构简单可调节，可适应不同规格镜面/类镜面待测件的waviness的精确零检测。

附图说明

图1为本发明多工位智能表面waviness量检测系统的结构示意图；

图2位图1的侧视图；

图3为光源投影模组、检测台座及图像光学采集模组的角度布置关系图；

图4为相机镜头组件与待测件的视场示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，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的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。

如本说明书和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其它的步骤或元素。

Waviness：本申请中的waviness不仅仅指波纹度，还可如平面度等镜面类待测件的表面特征，具体的量检测项目包括波纹面或平面上的关键尺寸测量以及瑕疵的检测、分类等。

参见图1和图2，一种多工位智能表面waviness量检测系统，系统包括检测台座1、光源投影模组2和图像光学采集模组3。

具体的，在所述检测台座1的上表面上水平的并排设置多个载物台11，所述光源投影模组2角度可调的设置在多个所述载物台11上方，且光源投影模组2投射的多频条纹图覆盖所述载物台11；所述图像光学采集模组3角度和间距可调的设置在多个所述载物台11上方，且与所述光源投影模组2邻接设置，所述图像光学采集模组3的相机31个数与载物台11个数相等；系统使用条纹反射法，通过投影和采集条纹图像计算曲率实现对于镜面物品waviness的量检测。

进一步的，系统还包括龙门支架4，所述龙门支架4包括相对设置的两个固定侧架41、调角枢轴组件42、总转接板43、顶板44和前支座板45，所述总转接板43通过所述调角枢轴组件42转动可调的设置在所述固定侧架41上部侧面，所述顶板44的两端固定设置在两个所述总转接板43后上侧边，两个所述前支座板45的侧面固定设置在两个所述总转接板43前端内侧面上；所述顶板44用于支撑连接所述光源投影模组2，两个所述前支座板45用于支撑连接所述图像光学采集模组3。

其中，所述总转接板43为菱形板，所述调角枢轴组件42设置在所述菱形板的长轴线1/6～1/4处。当然，也可为其他形式的连接板，只要达到同样的转接效果即可。

进一步的，所述龙门支架4还包括一个背板46，设置在两个固定侧架41后边缘之间。

进一步的，在载物台11上对应待测件量测设置遮光板，且所述遮光板为全吸收或全漫反射板，如磨砂板。

检测台座

其中，检测台座1包括多个载物台11、底座12和位于底座12底面的多个防滑地脚13。该结构采用常规载物机台即可，但为了保证精度和不受热变形，底座12优先采用大理石材质。

多个所述载物台11位置可调的设置在所述底座12上表面离后边缘1/4～1/2的宽度距离。

光源投影模组

光源投影模组2包括投影屏21和投影屏转接架22。

其中，投影屏21采用光电平板显示器或LCD屏幕用以投影条纹图像，优选LCD屏幕。

其中，投影屏转接架22采用“几”字形或“π”字形结构以在底脚和顶面连接所述投影屏21和顶板44。投影屏转接架22的材质也优选热变形小的材质，如大理石、低热变系数合金、PEEK塑料等。

图像光学采集模组

图像光学采集模组3包括多个相机镜头组件31、相机转接板32、包环块33、相机垫板34、相机限位螺钉35、相机串轴36、旋转接板37和旋转固定板38。

连接关系：多个所述相机镜头组件31通过所述相机转接板32与包环块33的一个侧面可拆卸的连接，多个所述包环块33将多个所述相机镜头组件31并排的固定在相机串轴36上；所述相机串轴36的两端分别通过一个旋转接板37与旋转固定板38转接，所述旋转固定板38的底面可拆卸的连接至所述龙门支架4的前支座板45上，以此对多个所述相机镜头组件31的间隔和角度粗调；所述相机垫板34和相机限位螺钉35设置在所述相机镜头组件31与相机转接板32处，用于对相机镜头组件31的位置和角度精调。

进一步的，所述相机镜头组件31采用焦距为10mm～20mm的定焦镜头，且相机芯片全分辨率平均帧率≥10fps，优选为15mm焦距镜头，15fps相机芯片。

进一步的，所述相机串轴36采用双圆截面杆轴、矩形截面轴或菱形截面轴，优选为双圆界面杆轴。

进一步的，所述旋转接板37上设置角度刻度，用以精细角度显示，一般刻度显示范围为10°～80°即可。

进一步的，所述旋转固定板38上设置腰型连接槽，并通过调位螺钉将旋转接板37角度可调的连接至所述旋转固定板38上。

通过各连接件的调整，最后的角度布置关系如下。

参见图3，光源投影模组2的投影方向与检测台座1的水平面的夹角为投影角α，所述图像光学采集模组3的图像采集方向与检测台座1的水平面的夹角为采集角β，投影角α与采集角β角度相同，45°≤α＝β≤75°，优选为60°。

进一步的，为使得结构获得轻量化设计和成本管控，在各连接件上开设不同的镂空。

对于整个系统，优选示例中采用四个相机镜头组件31和四个载物台11，以此同时完成对四个待测件的检测，以提高效率。当然，也可以采用其他偶数个数，此处不再详列，本领域技术人员能够根据本方案想到且实施即可。

检测原理

系统的每个相机镜头组件31同时进行两个待测件进行数据采集，通过双目重建方法实现对镜面类待测件的waviness量检测。因此，相机镜头组件31和四个载物台11个数相同且为偶数个，且两个一组，参见图4，每个相机镜头组件31的相机视场1及相机视场2均能覆盖两个待测件1及待测件2，且两个相机视场的重叠区域能够同时覆盖两个待测件。

具体的，光源投影模组2投射条纹图像至镜面或类镜面的待测件上，反射后的图像由图像光学采集模组3采集接收。利用PMD(phase measuring deflectometry)原理，对采集的条纹图像进行计算得到曲率，来实现对镜面或类镜面待测件waviness的量检测，具体方法此处不做详述。

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，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种多工位智能表面waviness量检测系统，所述系统包括检测台座(1)、光源投影模组(2)和图像光学采集模组(3)，其特征在于：在所述检测台座(1)的上表面上水平的并排设置多个载物台(11)，所述光源投影模组(2)角度可调的设置在多个所述载物台(11)上方，且光源投影模组(2)投射的多频条纹图覆盖所述载物台(11)；所述图像光学采集模组(3)角度和间距可调的设置在多个所述载物台(11)上方，且与所述光源投影模组(2)邻接设置，所述图像光学采集模组(3)的相机(31)个数与载物台(11)个数相等；所述图像光学采集模组(3)包括多个相机镜头组件(31)、相机转接板(32)、包环块(33)、相机垫板(34)、相机限位螺钉(35)、相机串轴(36)、旋转接板(37)和旋转固定板(38)，多个所述相机镜头组件(31)通过所述相机转接板(32)与包环块(33)的一个侧面可拆卸的连接，多个所述包环块(33)将多个所述相机镜头组件(31)并排的固定在相机串轴(36)上；所述相机串轴(36)的两端分别通过一个旋转接板(37)与旋转固定板(38)转接，以此对多个所述相机镜头组件(31)的间隔和角度粗调；所述相机垫板(34)和相机限位螺钉(35)设置在所述相机镜头组件(31)与相机转接板(32)处，用于对相机镜头组件(31)的位置和角度精调；系统使用条纹反射法，通过投影和采集条纹图像计算曲率实现对于镜面物品waviness的量检测。

2.根据权利要求1所述的多工位智能表面waviness量检测系统，其特征在于：所述检测台座(1)包括多个载物台(11)、底座(12)和位于底座(12)底面的多个防滑地脚(13)；多个所述载物台(11)位置可调的设置在所述底座(12)上表面离后边缘1/4～1/2的宽度距离。

3.根据权利要求1所述的多工位智能表面waviness量检测系统，其特征在于：系统还包括龙门支架(4)，所述龙门支架(4)包括相对设置的两个固定侧架(41)、调角枢轴组件(42)、总转接板(43)、顶板(44)和前支座板(45)，所述总转接板(43)通过所述调角枢轴组件(42)转动可调的设置在所述固定侧架(41)上部侧面，所述顶板(44)的两端固定设置在两个所述总转接板(43)后上侧边，两个所述前支座板(45)的侧面固定设置在两个所述总转接板(43)前端内侧面上；所述顶板(44)用于支撑连接所述光源投影模组(2)，两个所述前支座板(45)用于支撑连接所述图像光学采集模组(3)。

4.根据权利要求3所述的多工位智能表面waviness量检测系统，其特征在于：所述光源投影模组(2)包括投影屏(21)和投影屏转接架(22)；所述投影屏(21)采用光电平板显示器或LCD屏幕用以投影条纹图像；所述投影屏转接架(22)采用“几”字形或

“π”字形结构以在底脚和顶面连接所述投影屏(21)和顶板(44)。

5.根据权利要求3所述的多工位智能表面waviness量检测系统，其特征在于：所述相机镜头组件(31)采用焦距为10mm～20mm的定焦镜头，且相机芯片全分辨率平均帧率≥10fps；所述相机串轴(36)采用双圆截面杆轴、矩形截面轴或菱形截面轴；所述旋转接板(37)上设置角度刻度；所述旋转固定板(38)上设置腰型连接槽，并通过调位螺钉将旋转接板(37)角度可调的连接至所述旋转固定板(38)上。

6.根据权利要求5所述的多工位智能表面waviness量检测系统，其特征在于：所述光源投影模组(2)的投影方向与检测台座(1)的水平面的夹角为投影角α，所述图像光学采集模组(3)的图像采集方向与检测台座(1)的水平面的夹角为采集角β，投影角α与采集角β角度相同，45°≤α＝β≤75°；系统的每个相机镜头组件(31)同时进行两个待测件进行数据采集，通过双目重建方法实现对镜面类待测件的waviness量检测。

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