CN113533341A - 一种三维机器视觉设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种三维机器视觉设备，包括底座、控制箱、连杆和结构光投射部，连杆与结构光投射部滑动连接，连杆包括第一连杆和第二连杆，结构光投射部设有相机，结构光投射部包括第一结构光投射部和第二结构光投射部，相机包括第一相机和第二相机，第一结构光投射部设有第一相机，第二结构光投射部设有第二相机，第一结构光投射部与第一连杆滑动连接，第一连杆的另一端与控制箱连接，第二结构光投射部与第二连杆滑动连接，第二连杆的另一端与控制箱滑动连接，控制箱与底座连接。本发明可调节相机之间的测量间距，从而灵活调整设备的测量范围，结构简单。
Description
技术领域
本发明涉及机器视觉设备技术领域，尤其涉及一种三维机器视觉设备。
背景技术
在一些不适于人工作业的危险工作环境或者人工视觉难以满足要求的场合，常用机器视觉来替代人工视觉，同时，在大批量重复性工业生产过程中，用机器视觉检测方法可以大大提高生产的效率和自动化程度。相关技术中，三维机器视觉设备普遍采用单腔体模式，其基线固定，无法调整相机之间的间距，故无法设置不同的测量范围，无法调整视觉设备的视觉范围。而随着机器视觉发展，机器视觉检测已经在许多产业上实现应用，尤其是在大型流水线上。所以，三维机器视觉设备的应用也越来越广泛，在应用时视觉范围的要求也越来越高，而相关技术中的调整工业相机的方式方法局限性太大，无法灵活调节，且结构复杂，对于很多对工作期间视觉范围要求较高的应用领域来说不利于生产的正常进行，限制了机器视觉在工业上的推广。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种三维机器视觉设备，能够灵活调整测量范围，结构简单。
根据本发明的第一方面实施例的一种三维机器视觉设备，其特征在于，包括：底座、控制箱、连杆和结构光投射部，所述连杆与所述结构光投射部滑动连接，所述连杆包括第一连杆和第二连杆，所述结构光投射部设有相机，所述结构光投射部包括第一结构光投射部和第二结构光投射部，所述相机包括第一相机和第二相机，所述第一结构光投射部设有所述第一相机，所述第二结构光投射部设有所述第二相机，所述第一结构光投射部与所述第一连杆滑动连接，所述第一连杆的另一端与所述控制箱连接，所述第二结构光投射部与所述第二连杆滑动连接，所述第二连杆的另一端与所述控制箱滑动连接，所述控制箱与所述底座连接。
根据本发明实施例的三维机器视觉设备，至少具有如下有益效果：本发明实施例中的三维机器视觉设备，设置了两部相机，分别位于设备两侧的结构光投射部上，其中，两侧的结构光投射部分别于连杆连接，连杆与控制箱滑动连接，通过连杆可调节相机之间的测量间距，从而灵活调整设备的测量范围，结构简单，通过调整三维机器视觉设备的结构，使得工业相机的视觉范围得到有效提升，从而解决由于对视觉范围的要求越来越高带来的三维机器视觉设备推广阻碍。
根据本发明的一些实施例，所述连杆上设有连接座，所述结构光投射部上设有支座，所述连接座与所述支座滑动连接。
根据本发明的一些实施例，所述连接座包括底板，所述底板连接在所述连杆上，所述连接座还包括分别设在所述底板两侧的夹板，所述夹板上设有滑槽，所述支座上设有滑块，所述滑槽与所述滑块滑动连接。
根据本发明的一些实施例，所述支座上设有与所述滑块位置相对应的第一通孔，所述底板上设有与所述滑槽位置相对应的第二通孔。
根据本发明的一些实施例，所述相机内包括依次沿光轴线从物侧到像侧设置的第一透镜组、第二透镜组、光阑、第三透镜组和第四透镜组。
根据本发明的一些实施例，所述连杆上设有外套杆和内套杆，所述连杆上还设有连接所述外套杆和所述内套杆的长度调节机构。
根据本发明的一些实施例，所述长度调节机构包括齿条和齿轮，所述齿条固定在所述外套杆上，所述齿轮固定在内套杆上，所述齿条与所述齿轮啮合以使所述齿条在所述齿轮的转动下带动所述外套杆。
根据本发明的一些实施例，所述长度调节机构还包括与所述齿轮连接的伸缩调节机构。
根据本发明的一些实施例，所述底座与所述控制箱之间通过设置转向机构转动连接。
根据本发明的一些实施例，所述转向机构包括设置在所述底座上的第一轴承和设置在所述控制箱上的第二轴承，所述第一轴承和所述第二轴承通过转向柱连接，所述控制箱内设有与所述转向柱连接的驱动装置。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明，其中：
图1为本发明一些实施例提供的三维机器视觉设备的结构示意图；
图2为本发明一些实施例提供的结构光投射部的结构示意图；
图3为本发明一些实施例提供的连杆的结构示意图；
图4为本发明一些实施例提供的结构光投射部的结构示意图；
图5为本发明另一些实施例提供的三维机器视觉设备的结构示意图。
附图标记：
底座110；控制箱120；连杆130；第一连杆131；第二连杆132；连接座133；底板1331；夹板1332；滑槽1333；第二通孔1334；外套杆134；内套杆135；齿条136；齿轮137；伸缩调节机构138；结构光投射部140；相机141；第一结构光投射部142；第一相机1421；第二结构光投射部143；第二相机1431；支座144；滑块1441；第一通孔1442；转向机构150；第一轴承151；第二轴承152；转向柱153；驱动装置154。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、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，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装置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。
在本发明的描述中，若干的含义是一个以上，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
本发明的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
参照图1所示，本发明实施例提供了一种三维机器视觉设备，包括底座、控制箱、连杆和结构光投射部，连杆与结构光投射部滑动连接，连杆包括第一连杆和第二连杆，结构光投射部设有相机，结构光投射部包括第一结构光投射部和第二结构光投射部，相机包括第一相机和第二相机，第一结构光投射部设有第一相机，第二结构光投射部设有第二相机，在本发明实施例中，相机可作为结构光投射部的一部分，即将镜头设置在结构光投射部中，第一结构光投射部与第一连杆滑动连接，第一连杆的另一端与控制箱连接，第二结构光投射部与第二连杆滑动连接，第二连杆的另一端与控制箱滑动连接，控制箱与底座连接。需要说明的是，在一实施例中，三维机器视觉设备呈对称结构，即第一结构光投射部与第二结构光投射部关于控制箱左右对称，本发明实施例中的三维机器视觉设备，设置了两部相机，分别位于设备两侧的结构光投射部上，其中，两侧的结构光投射部分别于连杆连接，连杆与控制箱滑动连接，通过连杆即可调节与控制箱的距离，即通过连杆可调节相机之间的测量间距，从而灵活调整设备的测量范围，结构简单，通过调整三维机器视觉设备的结构，使得工业相机的视觉范围得到有效提升，从而解决由于对视觉范围的要求越来越高带来的三维机器视觉设备推广阻碍。
需要说明的是，在本发明的一些实施例中，控制箱是作为设备中需要正常运行的各个电子元器件的集中所在位置，是对于连杆调节指令下达的中枢位置，起到的作用是维持设备正常运行，控制箱既是作为基座，固定和限制结构光透射部之间的距离，又是作为电子元件的集中位置，用于向相机和连杆等部件传递信号，下达命令。
参照图2和图3所示，在本发明的一些实施例中，连杆上设有连接座，结构光投射部上设有支座，连接座与支座滑动连接，支座上设有与连接座匹配的连接结构，以使得支座可以与连接座连接后进行相对滑动，以调节相机之间的间距，连杆通过连接座与支座的滑动连接，实现了与结构光投射部的滑动连接，在一实施例中，第一连杆和第二连杆均设有连接座，第一结构光投射部和第二结构光投射部均设有支座，第一连杆通过连接座与支座的滑动连接实现了与第一结构光投射部的滑动连接，第二连杆通过连接座与支座的滑动连接实现了与第二结构光投射部的滑动连接。
需要说明的是，在本发明的一些实施例中，连杆设有的结构，第一连杆和第二连杆中的至少一个也同样设有，结构光投射部设有的结构，第一结构光投射部和第二结构光投射部中的至少一个也同样设有，在此后的实施例中不再赘述。
参照图3所示，在本发明的一些实施例中，连接座包括底板，底板固定连接在连杆上，连接座还包括分别设在底板两侧的夹板，夹板上设有滑槽，即在底座两侧设置了两个带有滑槽的夹板，支座上对应设有两个滑块，两个滑块恰好能卡设在底板两侧的滑槽上，并在滑槽上发生相对滑动，实现了滑槽与滑块的滑动连接，即连杆与结构光投射部的滑动连接。
参照图2和图3所示，在本发明的一些实施例中，支座上设有与滑块位置相对应的第一通孔，底板上设有与滑槽位置相对应的第二通孔，第一通孔和第二通孔的位置对应，以使得第一通孔和第二通孔始终存在重叠部分，以便进行电信号传输，以使支座可沿滑槽滑动。
在本发明的一些实施例中，相机内包括依次沿光轴线从物侧到像侧设置的第一透镜组、第二透镜组、光阑、第三透镜组和第四透镜组。在一实施例中，三维机器视觉设备包括有结构光投射部、二分设于结构光投射部的两端的工业相机，结构光投射部中的工业相机包括依次沿光轴线从物侧到像侧设置的第一透镜组、第二透镜组、光阑、第三透镜组和第四透镜组，第一透镜组和第四透镜组均具有正光焦度，第二透镜组和第三透镜组均具有负光焦度，结构光投射部的两端对应于每一工业相机分别连接有一连杆，每一工业相机通过一连接座和支座以可上下左右滑动而前后限位的方式与对应的连杆连接，以实现工业相机部的拍摄角度可调整，且二工业相机的间距可调节。
需要说明的是，在本发明的一些实施例中，采用的是多个透镜组的相互影响，来达到扩大机器视觉范围的目的，特别是在半导体领域，硅片等缺陷检测的要求不断提高，对高精度光学成像系统中的线扫机器视觉镜头的分辨精度、适用工作范围、光学畸变等要求越来越高。同时，随着芯片技术不断的进步，芯片尺寸越来越大，像素尺寸越来越小。然而现有的线扫机器视觉镜头普遍存在分辨精度不够高，大靶面畸变率较大，并且随着放大倍率的提高，镜头的焦深变小，使得线扫机器视觉镜头不能满足小像元大靶面芯片清晰的成像需求。
参照图4所示，在本发明的一些实施例中，连杆上设有外套杆和内套杆，连杆上还设有连接外套杆和内套杆的长度调节机构，通过长度调节机构连接外套杆和内套杆，实现了连杆长度的调节，使得三维机器视觉设备可以更加灵活调节相机的测量间距。
参照图4所示，在本发明的一些实施例中，长度调节机构包括齿条和齿轮，齿条固定在外套杆上，齿轮固定在内套杆上，齿条与齿轮啮合以使齿条在齿轮的转动下带动外套杆，在一实施例中，齿条设置在外套杆内边缘，内套杆上对应设置有适配齿条长度的齿轮，齿条在齿轮的转动下会带动外套杆进行运动，从而达到连杆进行伸缩的目的，便可达成调节相机之间的距离的目的。
参照图4所示，在本发明的一些实施例中，长度调节机构还包括与齿轮连接的伸缩调节机构，伸缩调节机构与齿轮连接，通过伸缩带动齿轮的转动，在一实施例中，伸缩调节机构可以是气压或液压伸缩调节机构，本发明不对其作具体限制。
参照图5所示，在本发明的一些实施例中，底座与控制箱之间通过设置转向机构转动连接，在本发明实施例中，控制箱与底座也实现了转动连接，其通过转向机构实现，三维机器视觉设备整体能够进行转向，从而扩大视野所能涉及到的范围。
参照图5所示，在本发明的一些实施例中，转向机构包括设置在底座上的第一轴承和设置在控制箱上的第二轴承，可以理解的是，控制箱固定设置在第二轴承上，第一轴承和第二轴承通过转向柱连接，当控制箱转动的时候，控制箱由于与第二轴承固定，使得控制箱整体可围绕转向柱转动，转向柱为圆柱状，转向柱的另一端插入底座中，控制箱内设有与转向柱连接的驱动装置，用于驱动控制箱围绕转向柱转动，在一实施例中，第一轴承也可围绕转向柱转动，不同于第二轴承的是，第一轴承与转向柱之间的转向阻力大于第二轴承与转向柱之间的转向阻力，即第一轴承与转向柱的转动摩擦更大，这样可以实现相反定向的各力矩产生不同的转向性能，这些力矩在转向柱的左转或右转和助力转向的驱动装置的相应的辅助旋转时产生，由此可以减小或完全避免已知的在左转或右转时不同的转向性能，在满足本发明实施例要求的前提下，转向机构还可以是其它结构组成，本发明不对其作具体限制。
上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。此外，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
Claims (10)
1.一种三维机器视觉设备，其特征在于，包括：底座、控制箱、连杆和结构光投射部，所述连杆与所述结构光投射部滑动连接，所述连杆包括第一连杆和第二连杆，所述结构光投射部设有相机，所述结构光投射部包括第一结构光投射部和第二结构光投射部，所述相机包括第一相机和第二相机，所述第一结构光投射部设有所述第一相机，所述第二结构光投射部设有所述第二相机，所述第一结构光投射部与所述第一连杆滑动连接，所述第一连杆的另一端与所述控制箱连接，所述第二结构光投射部与所述第二连杆滑动连接，所述第二连杆的另一端与所述控制箱滑动连接，所述控制箱与所述底座连接。
2.根据权利要求1所述的三维机器视觉设备，其特征在于，所述连杆上设有连接座，所述结构光投射部上设有支座，所述连接座与所述支座滑动连接。
3.根据权利要求2所述的三维机器视觉设备，其特征在于，所述连接座包括底板，所述底板连接在所述连杆上，所述连接座还包括分别设在所述底板两侧的夹板，所述夹板上设有滑槽，所述支座上设有滑块，所述滑槽与所述滑块滑动连接。
4.根据权利要求3所述的三维机器视觉设备，其特征在于，所述支座上设有与所述滑块位置相对应的第一通孔，所述底板上设有与所述滑槽位置相对应的第二通孔。
5.根据权利要求1所述的三维机器视觉设备，其特征在于，所述相机内包括依次沿光轴线从物侧到像侧设置的第一透镜组、第二透镜组、光阑、第三透镜组和第四透镜组。
6.根据权利要求1所述的三维机器视觉设备，其特征在于，所述连杆上设有外套杆和内套杆，所述连杆上还设有连接所述外套杆和所述内套杆的长度调节机构。
7.根据权利要求6所述的三维机器视觉设备，其特征在于，所述长度调节机构包括齿条和齿轮，所述齿条固定在所述外套杆上，所述齿轮固定在内套杆上，所述齿条与所述齿轮啮合以使所述齿条在所述齿轮的转动下带动所述外套杆。
8.根据权利要求7所述的三维机器视觉设备，其特征在于，所述长度调节机构还包括与所述齿轮连接的伸缩调节机构。
9.根据权利要求1所述的三维机器视觉设备，其特征在于，所述底座与所述控制箱之间通过设置转向机构转动连接。
10.根据权利要求9所述的三维机器视觉设备，其特征在于，所述转向机构包括设置在所述底座上的第一轴承和设置在所述控制箱上的第二轴承，所述第一轴承和所述第二轴承通过转向柱连接，所述控制箱内设有与所述转向柱连接的驱动装置。
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| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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