CN113670280A - 一种垂直度测量装置和测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种垂直度测量装置和测量方法。该垂直度测量装置用于测量待测目标与参考面的垂直度，包括液态远心镜头、控制模块和镜头固定模块，镜头固定模块的第一端连接液态远心镜头，镜头固定模块的第二端连接待测目标；液态远心镜头用于获取参考面上的标记点的图像；控制模块用于根据标记点的图像获取标记点的坐标，并根据至少两次获取的坐标确定待测目标与参考面之间的垂直度。本发明实施例自动化程度高，能够避免垂直度测量过于依赖测量者测量经验。并且通过引入液态远心镜头进行垂直度测量，能够大大提高垂直度测量的准确性和可靠性。

Description

一种垂直度测量装置和测量方法

技术领域

本发明实施例涉及测量技术，尤其涉及一种垂直度测量装置和测量方法。

背景技术

工件的垂直度是影响装配精度的重要因素，当公差超差时，将会直接导致产品的性能及可靠性下降。

传统的测量丝杆或者滑轨与一个平面的垂直度的方式是把方尺(即标定块)放置在平面上，再把千分表固定在丝杆或者滑轨上，使千分表顶靠方尺，转动丝杆或者滑动滑轨，或移动千分表，读取移动起始位置和终止位置千分表上的数据，来判定丝杆或者滑轨与平面的垂直度；这种测量方式需要测量者经验丰富，否则误差很大。因此对于传统的测量方式，其测量精度与测量者经验密切相关，无法保证测量精度的准确性和可靠性，测量精度较低。

发明内容

本发明提供一种垂直度测量装置和测量方法，用以提高垂直度测量的准确性和可靠性。

第一方面，本发明实施例提供了一种垂直度测量装置，用于测量待测目标与参考面的垂直度，包括液态远心镜头、控制模块和镜头固定模块，所述镜头固定模块的第一端连接所述液态远心镜头，所述镜头固定模块的第二端连接所述待测目标；

所述液态远心镜头用于获取所述参考面上的标记点的图像；

所述控制模块用于根据所述标记点的图像获取所述标记点的坐标，并根据至少两次获取的所述坐标确定所述待测目标与所述参考面之间的垂直度。

可选的，还包括标定块，所述标定块的上表面包括所述标记点。

可选的，所述第二端与所述待测目标之间的连接为活动连接。

可选的，所述待测目标为丝杆，所述丝杆外壁设有丝杆螺纹，所述第二端套设于所述丝杆上，所述第二端的内壁设有固定模块螺纹，所述固定模块螺纹与所述丝杆螺纹相配合。

可选的，所述待测目标为滑轨，所述第二端的形状与所述滑轨相配合，所述第二端能够在所述滑轨上滑动。

可选的，所述第二端与所述待测目标之间的连接为固定连接。

可选的，所述第二端包括夹持部，所述夹持部用于夹持所述待测目标。

第二方面，本发明实施例还提供了一种垂直度测量方法，包括：

将液态远心镜头调整到第一高度，获取标记点的第一坐标；

将所述液态远心镜头调整到第二高度，获取所述标记点的第二坐标；

根据所述第一坐标和所述第二坐标确定坐标差值；

根据所述坐标差值确定所述待测目标与参考面之间的垂直度。

可选的，所述根据所述坐标差值确定所述待测目标与参考面之间的垂直度包括，计算垂直系数(a2-a1)²+(b2-b1)²；

其中，在所述参考面上建立平面直角坐标系，所述第一坐标为(a1，b1)，所述第二坐标为(a2，b2)。

可选的，还包括通过计算a2-a1确定所述待测目标在第一坐标轴方向上的倾斜量，通过计算b2-b1确定所述待测目标在第二坐标轴方向上的倾斜量；

其中，在所述参考面上建立平面直角坐标系，所述第一坐标为(a1，b1)，所述第二坐标为(a2，b2)。

本发明实施例提供一种垂直度测量装置，用于测量待测目标与参考面的垂直度，包括液态远心镜头、控制模块和镜头固定模块，镜头固定模块的第一端连接液态远心镜头，镜头固定模块的第二端连接待测目标；液态远心镜头用于获取参考面上的标记点的图像；控制模块用于根据标记点的图像获取标记点的坐标，并根据至少两次获取的坐标确定待测目标与参考面之间的垂直度。本发明实施例自动化程度高，能够避免垂直度测量过于依赖测量者测量经验。并且通过引入液态远心镜头进行垂直度测量，能够大大提高垂直度测量的准确性和可靠性。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种垂直度测量装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的另一种垂直度测量装置的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的另一种垂直度测量方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

图1为本发明实施例提供的一种垂直度测量装置的结构示意图，参见图1。本发明实施例提供了一种垂直度测量装置，用于测量待测目标1与参考面2的垂直度，包括液态远心镜头3、控制模块(图1中未示出)和镜头固定模块4，镜头固定模块4的第一端连接液态远心镜头3，镜头固定模块4的第二端连接待测目标1；

液态远心镜头3用于获取参考面2上的标记点的图像；

控制模块用于根据标记点的图像获取标记点的坐标，并根据至少两次获取的坐标确定待测目标1与参考面2之间的垂直度。

其中，液态远心镜头3结合了远心镜头的功能和液态镜头的灵活性。具有远心镜头的独特功能，以消除视差错误，液态镜头的特性使其能够以电子方式控制聚焦。这种组合能快速调整工作距离，同时保持在整个工作距离范围内的远心度、失真度和图像性能。因此液态远心镜头3可以在两个不同工作距离上获取到完全相同的图像。可以将液态远心镜头3设置为正对参考面2，液态远心镜头3本体与参考面2垂直。利用液态远心镜头3的特性，可以在不同高度上拍摄标记点，如果待测目标1与参考面2完全垂直，则液态远心镜头3在不同工作距离拍摄的两个图像完全相同；如果待测目标1与参考面2相比完全垂直存在一定的偏斜，则液态远心镜头3在不同工作距离拍摄的两个图像不会完全相同，而是两图像之间会有一定的偏移。这种偏移的程度，即偏移量可以通过控制模块获取图像后，以机器视觉的手段确定。控制模块可以确定图像中标记点的位置，并根据标记点相对于图像整体的位置确定标记点的坐标。可以设置两次拍摄的工作距离之间的差值为固定值，根据两图像的标记点的坐标之间的距离确定待测目标1与参考面2的垂直度。距离越大则垂直度越低，距离越小则垂直度越高。也可以设置两次拍摄的工作距离之间的差值为任意值，根据两图像的标记点的坐标之间的距离与两次拍摄的工作距离之间的差值的比值确定待测目标1与参考面2的垂直度。比值越大则垂直度越低，比值越小则垂直度越高。其中标记点可以是一个圆点，标记点的颜色可以与参考面2不同，以便识别标记点。其中控制模块可以是任意一种用于完成上述运算的模块，本发明实施例不针对控制模块的具体类型进行限定。通过本发明实施例提供的垂直度测量装置进行垂直度测量，自动化程度高，减少了测量者的劳动量，并且可以避免垂直度测量过于依赖测量者测量经验，大大提高了垂直度测量的准确性和可靠性。

在上一实施例基础上，还可以增加液态远心镜头3在不同工作距离拍摄的图像数量，例如可以在不同的工作距离上拍摄3次、4次或更多次图像，然后将任意两次获得的数据组成一组，并根据上述规则进行垂直度运算，将获得的垂直度运算结果取平均数，以提高垂直度运算结果的准确性，提高得出的垂直度的准确性。

图2为本发明实施例提供的另一种垂直度测量装置的结构示意图，参见图2。在另一些实施例中，还包括标定块5，标定块5的上表面包括标记点。

其中，标记点不仅可以直接设置在参考面2上，还可以在标定块5上设置标记点，将标定块5置于参考面2上。从而达到将标记点设置在参考面2上的效果。标记点可以与标定块5异色，以便于控制模块识别标记点。这样设置可以使标记点的设置更为灵活方便。

在另一些实施例中，第二端与待测目标之间的连接为活动连接。

其中，镜头固定模块用于将液态远心镜头与待测目标相连接。镜头固定模块的第二端可以通过活动连接的方式连接待测目标。通过活动连接的方式连接待测目标可以使工作距离的调节更为方便快捷。

在另一些实施例中，待测目标为丝杆，丝杆外壁设有丝杆螺纹，第二端套设于丝杆上，第二端的内壁设有固定模块螺纹，固定模块螺纹与丝杆螺纹相配合。

其中，镜头固定模块的第二端可以通过螺纹与丝杆连接，通过镜头固定模块与丝杆之间的相对旋转，可以改变液态远心镜头的工作距离。

在另一些实施例中，待测目标为滑轨，第二端的形状与滑轨相配合，第二端能够在滑轨上滑动。

其中，镜头固定模块的第二端可以是与滑轨相配合的形状，因此镜头固定模块可以在滑轨上滑动，以此调节液态远心镜头的工作距离。

在另一些实施例中，第二端与待测目标之间的连接为固定连接。

其中，镜头固定模块的第二端可以与待测目标固定连接，这样设置的好处在于能够确保在拍摄标记点图像的过程中，液态远心镜头稳固的连接在待测目标上。

在另一些实施例中，第二端包括夹持部，夹持部用于夹持待测目标。

其中，夹持部可以是能够夹住待测目标的夹子状结构。夹持部能够通过对待测目标的夹持，将镜头固定模块固定连接于待测目标上，使得液态远心镜头通过镜头固定模块稳固的连接在待测目标上。

图3为本发明实施例提供的另一种垂直度测量方法的流程图，参见图3。本发明实施例还公开了一种垂直度测量方法，该方法可以由上述实施例提供的任意一种垂直度测量装置执行，包括：

S1：将液态远心镜头调整到第一高度，获取标记点的第一坐标；

S2：将液态远心镜头调整到第二高度，获取标记点的第二坐标；

S3：根据第一坐标和第二坐标确定坐标差值；

S4：根据坐标差值确定待测目标与参考面之间的垂直度。

其中，可以将液态远心镜头调整到第一高度，在第一工作距离拍摄图像，控制模块根据第一工作距离拍摄的图像获取标记点的第一坐标。然后将液态远心镜头调整到第二高度，在第二工作距离拍摄图像，控制模块根据第二工作距离拍摄的图像获取标记点的第二坐标。可以分析两坐标之间的距离，把两坐标之间的距离作为坐标差值。还可以分析两坐标之间在某一方向上的距离，并以此作为坐标差值。进而通过坐标差值确定垂直度。

在另一些实施例中，根据坐标差值确定待测目标与参考面之间的垂直度包括，计算垂直系数(a2-a1)²+(b2-b1)²；

其中，在参考面上建立平面直角坐标系，第一坐标为(a1，b1)，第二坐标为(a2，b2)。

其中，通过对垂直系数的计算，可以得出待测目标与参考面的垂直度。垂直系数越大则垂直度越低，垂直系数越小则垂直度越高。

在另一些实施例中，还包括通过计算a2-a1确定待测目标在第一坐标轴方向上的倾斜量，通过计算b2-b1确定待测目标在第二坐标轴方向上的倾斜量；

其中，在参考面上建立平面直角坐标系，第一坐标为(a1，b1)，第二坐标为(a2，b2)。

其中，还可以通过计算第一坐标与第二坐标在第一坐标轴方向上的距离，确定待测目标在第一坐标轴方向上的倾斜量。通过计算第一坐标与第二坐标在第二坐标轴方向上的距离，确定待测目标在第二坐标轴方向上的倾斜量。方便后续进行针对性调整。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、相互结合和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种垂直度测量装置，其特征在于，用于测量待测目标与参考面的垂直度，包括液态远心镜头、控制模块和镜头固定模块，所述镜头固定模块的第一端连接所述液态远心镜头，所述镜头固定模块的第二端连接所述待测目标；

所述液态远心镜头用于获取所述参考面上的标记点的图像；

所述控制模块用于根据所述标记点的图像获取所述标记点的坐标，并根据至少两次获取的所述坐标确定所述待测目标与所述参考面之间的垂直度。

2.根据权利要求1所述的垂直度测量装置，其特征在于，还包括标定块，所述标定块的上表面包括所述标记点。

3.根据权利要求1所述的垂直度测量装置，其特征在于，所述第二端与所述待测目标之间的连接为活动连接。

4.根据权利要求3所述的垂直度测量装置，其特征在于，所述待测目标为丝杆，所述丝杆外壁设有丝杆螺纹，所述第二端套设于所述丝杆上，所述第二端的内壁设有固定模块螺纹，所述固定模块螺纹与所述丝杆螺纹相配合。

5.根据权利要求3所述的垂直度测量装置，其特征在于，所述待测目标为滑轨，所述第二端的形状与所述滑轨相配合，所述第二端能够在所述滑轨上滑动。

6.根据权利要求1所述的垂直度测量装置，其特征在于，所述第二端与所述待测目标之间的连接为固定连接。

7.根据权利要求1所述的垂直度测量装置，其特征在于，所述第二端包括夹持部，所述夹持部用于夹持所述待测目标。

8.一种垂直度测量方法，其特征在于，包括：

将液态远心镜头调整到第一高度，获取标记点的第一坐标；

将所述液态远心镜头调整到第二高度，获取所述标记点的第二坐标；

根据所述第一坐标和所述第二坐标确定坐标差值；

根据所述坐标差值确定所述待测目标与参考面之间的垂直度。

9.根据权利要求8所述的垂直度测量方法，其特征在于，所述根据所述坐标差值确定所述待测目标与参考面之间的垂直度包括，计算垂直系数(a2-a1)²+(b2-b1)²；

其中，在所述参考面上建立平面直角坐标系，所述第一坐标为(a1，b1)，所述第二坐标为(a2，b2)。

10.根据权利要求8所述的垂直度测量方法，其特征在于，还包括通过计算a2-a1确定所述待测目标在第一坐标轴方向上的倾斜量，通过计算b2-b1确定所述待测目标在第二坐标轴方向上的倾斜量；

其中，在所述参考面上建立平面直角坐标系，所述第一坐标为(a1，b1)，所述第二坐标为(a2，b2)。

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