CN113375575A - 一种线径测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供的线径测量装置，涉及线缆测量领域。该线径测量装置包括激光器、光阑、第一透镜、第二透镜、图像传感器和柱面镜，激光器、光阑、第一透镜、第二透镜和图像传感器依次设置，激光器用于发射激光，柱面镜设置在光阑和图像传感器之间的任意位置，以使激光经过柱面镜后，再射向图像传感器；第一透镜和第二透镜之间用于放置被测线缆。本发明实施例提供的线径测量装置能够提高角度适应性和长期使用的可靠性。

Description

一种线径测量装置

技术领域

本发明涉及线缆测量领域，具体而言，涉及一种线径测量装置。

背景技术

目前，可以通过基于夫琅禾费衍射原理的测量仪器测量线径。但是在现有技术中，基于夫琅禾费衍射原理的线径测量仪器的适应性较差，在被测线缆发生偏斜时，可能会使传感器上的感光区域不能接收到正确的衍射图像，从而导致无法测量或造成较大的测量误差。

发明内容

本发明的目的包括，例如，提供一种线径测量装置，其能够提高角度适应性和长期使用的可靠性。

本发明的实施例可以这样实现：

一种线径测量装置，用于测量被测线缆的直径，所述线径测量装置包括激光器、光阑、第一透镜、第二透镜、图像传感器和柱面镜，所述激光器、所述光阑、所述第一透镜、所述第二透镜和所述图像传感器依次设置，所述激光器用于发射激光，所述柱面镜设置在所述光阑和所述图像传感器之间的任意位置，以使所述激光经过所述柱面镜后，再射向所述图像传感器；所述第一透镜和所述第二透镜之间用于放置所述被测线缆。

进一步地，在可选的实施例中，所述柱面镜设置于所述光阑和所述第一透镜之间，所述激光的传递路径依次为：所述激光器、所述光阑、所述柱面镜、所述第一透镜、所述第二透镜和所述图像传感器。

进一步地，在可选的实施例中，所述柱面镜与所述第一透镜连接，并位于所述第一透镜靠近所述光阑的一侧。

进一步地，在可选的实施例中，所述柱面镜设置于所述第一透镜和所述第二透镜之间，所述激光的传递路径依次为：所述激光器、所述光阑、所述第一透镜、所述柱面镜、所述第二透镜和所述图像传感器；所述被测线缆位于所述第一透镜和所述柱面镜之间、或者位于所述柱面镜与所述第二透镜之间。

进一步地，在可选的实施例中，所述柱面镜与所述第一透镜连接，并位于所述第一透镜靠近所述第二透镜的一侧；或者，

所述柱面镜与所述第二透镜连接，并位于所述第二透镜靠近所述第一透镜的一侧。

进一步地，在可选的实施例中，所述柱面镜设置于所述第二透镜和所述图像传感器之间，所述激光的传递路径依次为：所述激光器、所述光阑、所述第一透镜、所述第二透镜、所述柱面镜和所述图像传感器。

进一步地，在可选的实施例中，所述柱面镜与所述第二透镜连接，并位于所述第二透镜靠近所述图像传感器的一侧；或者，

所述柱面镜与所述图像传感器连接，并位于靠近所述第二透镜的一侧。

进一步地，在可选的实施例中，所述图像传感器为线阵图像传感器。

本发明实施例的有益效果是：该线径测量装置包括激光器、光阑、第一透镜、第二透镜、图像传感器和柱面镜，激光器发出激光，在第一透镜的准直作用下，该激光变成平行激光；平行激光通过被测线缆，在第二透镜的作用下，图像传感器能够获得被测线缆的衍射波形，即被测线缆的图像；该衍射波形垂直于被测线缆，通过对图像传感器上得到的衍射波形进行分析，可以测得被测线缆的直径。在本发明实施例中，光阑的通光宽度以及柱面镜的参数共同用于调节或控制衍射波形的宽度，从而使得衍射波形能够较为方便地进行调节或控制。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定。对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明具体实施例所述的线径测量装置的结构示意图。

图标：10-线径测量装置；11-激光器；12-光阑；13-第一透镜；14-第二透镜；15-图像传感器；16-柱面镜；20-被测线缆。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

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一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细说明。

请参阅图1，本发明实施例提供一种线径测量装置10。该线径测量装置 10可以用于测量被测线缆20的直径，并具有良好的适应性和可靠性。

在本发明实施例中，该线径测量装置10包括激光器11、光阑12、第一透镜13、第二透镜14、图像传感器15和柱面镜16，激光器11、光阑12、第一透镜13、第二透镜14和图像传感器15依次设置，激光器11用于发射激光，柱面镜16设置在光阑12和图像传感器15之间的任意位置，以使激光经过柱面镜16后，再射向图像传感器15；第一透镜13和第二透镜14之间用于放置被测线缆20。

需要指出的是，在本发明实施例中，提供了一种线径测量装置10；除了上述部件外，该线径测量装置10还可以包括壳体、螺钉等用于连接的部件，本发明实施例对于其他部件不做具体限定。在本发明实施例中，该线径测量装置10能够使线径测量装置10的角度裕量成倍提高，从而提升线径测量装置10的适应性、保证测量结果的可靠性。

在本发明实施例中，激光器11发出激光，在第一透镜13的准直作用下，该激光变成平行激光；平行激光通过被测线缆20，在第二透镜14的作用下，图像传感器15能够获得被测线缆20的衍射波形，即被测线缆20的图像；该衍射波形垂直于被测线缆20，通过对图像传感器15上得到的衍射波形进行分析，可以测得被测线缆20的直径。在本发明实施例中，光阑12的通光宽度以及柱面镜16的参数共同用于调节或控制衍射波形的宽度，从而使得衍射波形能够较为方便地进行调节或控制。

需要说明的是，精度和适应性是评价测量仪器性能的两个重要指标。在现有技术中，基于夫琅禾费衍射原理的线缆测量仪，测量精度高，但适应性较差。在现有技术中，若被测线缆20在Y方向上发生偏斜，从而导致传感器上的衍射图像随之偏斜，以至于传感器上的感光区域不能接收到正确的衍射图像，导致测量仪不能测量出正确的线缆的直径。要保证传感器上得到正确的衍射图像，应当保证传感器的衍射图像与传感器感光区域尽量重合。现有的高精度线阵图像传感器1的感光区域宽度在6-200um左右(um，长度单位：微米)，而衍射图像的有效宽度为100um左右，也就是说，当衍射图像发生偏斜以后，衍射图像的旋转偏移量为0.2mm/(L/2)(L为线阵图像传感器的长度， mm为长度单位：毫米)。如果L＝30mm，那么，此时的偏移角度约为0.8°，即，该现有的测量仪的角度适应余量只有0.8°，这给线缆生产中线缆安装布置带来了巨大的困难。

而在本发明实施例中，柱面镜16设置在光阑12与图像传感器15之间，能够对图像传感器15接收的光线进行调节或控制。在本发明实施例中，光阑 12和柱面镜16均可以对通光宽度进行调节；在图像传感器15的上接收到的衍射图像发生变化，衍射波形在Y方向上变宽，衍射波形在Y方向上的宽度受光阑12的通光宽度和柱面镜16的参数共同决定，因此衍射波形宽度可以较为方便地进行调节。在本发明实施例中，若将衍射波形的宽度增加到1.5mm，线径测量装置10的角度裕量就变为1.5/(L/2)，如果L＝30mm，角度裕量变为5.6°，是现有技术中0.8°的7倍。在这种情况下，只要被测线缆20 的倾斜角度不超过5.6°，测量仪都能得到正确的测量结果，极大地方便了测量仪的安装调试，并提高了长时间使用的可靠性。

同时，还需要指出的是，在线缆行业里，线径在0.005～0.200毫米的线缆被称为微丝，用来测量这一类金属丝直径的仪器被称为微丝测量仪。目前，主要通过基于夫琅禾费衍射原理的测量仪器测量微丝线径。但是，在现有技术中，测量仪器对微丝的适应性较差。而在发明实施例中，通过光阑12和柱面镜16均可以对通光宽度进行调节；在图像传感器15的上接收到的衍射图像发生变化，衍射波形在Y方向上变宽，衍射波形在Y方向上的宽度受光阑 12的通光宽度和柱面镜16的参数共同决定，因此衍射波形宽度可以较为方便地进行调节。也就是说，在本发明实施例可以对于微丝的测量适应性也较好，有利于保证微丝的测量精度。应当理解的是，本发明实施例提供的线径测量装置10对于被测线缆20的直径基本不做要求，即理论上，可以测量任意大小的线缆。

此外，也需要指出的是，本发明实施例提供的线缆测量装置10可以用于测量线缆的线径，线缆不仅可以包括常见的电缆、电线、线芯等，还可以包括其他任意成线状的结构；也就是说，本发明实施例可以用于任意成线状或条状的物体的直径。

在本发明实施例中，柱面镜16位于光阑12与图像传感器15之间，具体的位置可以参考以下说明。

在可选的实施例中，柱面镜16设置于光阑12和第一透镜13之间，激光的传递路径依次为：激光器11、光阑12、柱面镜16、第一透镜13、第二透镜14和图像传感器15。

进一步地，柱面镜16与第一透镜13连接，并位于第一透镜13靠近光阑 12的一侧。

在可选的实施例中，柱面镜16设置于第一透镜13和第二透镜14之间，激光的传递路径依次为：激光器11、光阑12、第一透镜13、柱面镜16、第二透镜14和图像传感器15；被测线缆20位于第一透镜13和柱面镜16之间、或者位于柱面镜16与第二透镜14之间。

进一步地，柱面镜16与第一透镜13连接，并位于第一透镜13靠近第二透镜14的一侧；或者，柱面镜16与第二透镜14连接，并位于第二透镜14 靠近第一透镜13的一侧。

在可选的实施例中，柱面镜16设置于第二透镜14和图像传感器15之间，激光的传递路径依次为：激光器11、光阑12、第一透镜13、第二透镜14、柱面镜16和图像传感器15。

进一步地，柱面镜16与第二透镜14连接，并位于第二透镜14靠近图像传感器15的一侧；或者，柱面镜16与图像传感器15连接，并位于靠近第二透镜14的一侧。

可选地，在本发明实施例中，该图像传感器15可以为线阵图像传感器。当然，并不仅限于此，在本发明的其他实施例中，

本发明实施例提供的线径测量装置10：其包括激光器11、光阑12、第一透镜13、第二透镜14、图像传感器15和柱面镜16，激光器11发出激光，在第一透镜13的准直作用下，该激光变成平行激光；平行激光通过被测线缆20，在第二透镜14的作用下，图像传感器15能够获得被测线缆20的衍射波形，即被测线缆20的图像；该衍射波形垂直于被测线缆20，通过对图像传感器 15上得到的衍射波形进行分析，可以测得被测线缆20的直径。在本发明实施例中，光阑12的通光宽度以及柱面镜16的参数共同用于调节或控制衍射波形的宽度，从而使得衍射波形能够较为方便地进行调节或控制。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，“设置”、“连接”等术语应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。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。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (8)

1.一种线径测量装置，用于测量被测线缆(20)的直径，其特征在于，所述线径测量装置(10)包括激光器(11)、光阑(12)、第一透镜(13)、第二透镜(14)、图像传感器(15)和柱面镜(16)，所述激光器(11)、所述光阑(12)、所述第一透镜(13)、所述第二透镜(14)和所述图像传感器(15)依次设置，所述激光器(11)用于发射激光，所述柱面镜(16)设置在所述光阑(12)和所述图像传感器(15)之间的任意位置，以使所述激光经过所述柱面镜(16)后，再射向所述图像传感器(15)；所述第一透镜(13)和所述第二透镜(14)之间用于放置所述被测线缆(20)。

2.根据权利要求1所述的线径测量装置，其特征在于，所述柱面镜(16)设置于所述光阑(12)和所述第一透镜(13)之间，所述激光的传递路径依次为：所述激光器(11)、所述光阑(12)、所述柱面镜(16)、所述第一透镜(13)、所述第二透镜(14)和所述图像传感器(15)。

3.根据权利要求2所述的线径测量装置，其特征在于，所述柱面镜(16)与所述第一透镜(13)连接，并位于所述第一透镜(13)靠近所述光阑的一侧。

4.根据权利要求1所述的线径测量装置，其特征在于，所述柱面镜(16)设置于所述第一透镜(13)和所述第二透镜(14)之间，所述激光的传递路径依次为：所述激光器(11)、所述光阑(12)、所述第一透镜(13)、所述柱面镜(16)、所述第二透镜(14)和所述图像传感器(15)；所述被测线缆(20)位于所述第一透镜(13)和所述柱面镜(16)之间、或者位于所述柱面镜(16)与所述第二透镜(14)之间。

5.根据权利要求4所述的线径测量装置，其特征在于，所述柱面镜(16)与所述第一透镜(13)连接，并位于所述第一透镜(13)靠近所述第二透镜(14)的一侧；或者，

所述柱面镜(16)与所述第二透镜(14)连接，并位于所述第二透镜(14)靠近所述第一透镜(13)的一侧。

6.根据权利要求1所述的线径测量装置，其特征在于，所述柱面镜(16)设置于所述第二透镜(14)和所述图像传感器(15)之间，所述激光的传递路径依次为：所述激光器(11)、所述光阑(12)、所述第一透镜(13)、所述第二透镜(14)、所述柱面镜(16)和所述图像传感器(15)。

7.根据权利要求6所述的线径测量装置，其特征在于，所述柱面镜(16)与所述第二透镜(14)连接，并位于所述第二透镜(14)靠近所述图像传感器(15)的一侧；或者，

所述柱面镜(16)与所述图像传感器(15)连接，并位于靠近所述第二透镜(14)的一侧。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的线径测量装置，其特征在于，所述图像传感器(15)为线阵图像传感器。

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