CN117388181B - 一种棱镜片瑕疵检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种棱镜片瑕疵检测装置，属于光学镜片质量检测技术领域，包括工作台，工作台上设置有储物箱，工作台上设置有棱镜放置区、搬运部件、检测部件，搬运部件上设置有切换部件，搬运部件用于控制切换部件改变角锥棱镜的位置，检测部件用于控制光线照射角锥棱镜。本发明能够对多规格棱镜进行装载搬运从而进行检测，对棱镜的多个面进行一次性检测，并且可以根据棱镜表面的倾斜角度进行调节，确保检测效果；能够调节光线照射到镜面的角度，并且自动聚焦，通过多角度的光线照射，提高检测准确度，检测时屏蔽大量的外界光线对检测数值的干扰，提高检测准确度。

Description

一种棱镜片瑕疵检测装置

技术领域

本发明涉及光学镜片质量检测技术领域，特别涉及一种棱镜片瑕疵检测装置。

背景技术

棱镜是一种光学元件，其主要作用是分散光，将不同波长的光折射或偏折出来。棱镜通常具有多个平面表面，其中至少一个是斜面，使得入射的光线发生折射。其主要应用在光谱仪、望远镜、显微镜等仪器中。棱镜中有一种角锥棱镜，其具有多个斜面，而日常生活中最常见的角锥棱镜使用场景便是舞台灯光，通过角锥棱镜可以使得灯光效果更加绚烂。在角锥棱镜的生产过程中，需要对角锥棱镜表面进行检测，主要采用机器视觉识别技术，计算和选取合适的工业相机拍摄镜片的图像，再将图像传送给图像处理系统进行图像预处理、图像滤波、图像分割、特征提出、目标技术等程序实现对镜片上的瑕疵准确验证，最终对镜片瑕疵缺陷获取、处理、识别和计数，确保镜面上不会存在划痕、气泡、斑点、污渍等情况，否则棱镜的使用效果将大打折扣，甚至直接报废。

现有技术中公告号为CN209542487U的中国实用新型专利提供一种镜片瑕疵检测设备，主要包括座体，所述的座体内设置有电源以及控制部件，所述的控制部件控制转盘机转动，所述的转盘机上设置有若干个工位，镜片放置于所述的工位内，所述的工位随转盘机进行转动。其优点在于：该装置能够检测水波纹缺陷，提高检测质量。但是该装置的检测对象是普通镜片，当需要对角锥棱镜进行检测时，由于角锥棱镜存在多个面，每次检测需要依次对每个面进行检测，因此会消耗大量的时间成本，因此检测效率低下。

发明内容

本发明要解决的技术问题为：提供一种能够对角锥棱镜多面进行快速检测的棱镜片瑕疵检测装置。

针对以上技术问题，本发明采用的技术方案为：一种棱镜片瑕疵检测装置，包括工作台，工作台上设置有储物箱，所述的工作台上设置有棱镜放置区、搬运部件、检测部件，所述的搬运部件上设置有切换部件，所述的搬运部件用于控制切换部件改变角锥棱镜的位置，检测部件用于控制光线照射角锥棱镜；所述的切换部件包括切换支架，切换支架上转动连接十字架，十字架上转动连接活动偏移架，所述的切换支架上固定连接切换电机，十字架的中心点处于切换电机的旋转中心线上，切换电机上固定连接调节框，调节框上滑动连接滑动框，滑动框上固定连接调节弹簧，调节弹簧固定连接在调节框上，滑动框与活动偏移架球副连接，所述的活动偏移架上固定连接切换筒，切换筒上设置有夹持组件，夹持组件用于夹持角锥棱镜，通过切换电机的转动使得角锥棱镜的每一面都能够依次进行检测，无需每检测一面就需要更换角锥棱镜的夹持位置。

优选的，所述的切换筒上转动连接夹持盘，夹持盘上靠近十字架的一侧设置有齿圈，夹持盘上远离十字架的一面设置有涡状线槽，所述的切换筒上固定连接夹持电机，夹持电机上固定连接夹持齿轮，夹持齿轮与切换筒转动连接，夹持齿轮与夹持盘上的齿圈啮合，所述的切换筒上滑动连接多个夹持杆，夹持杆上设置有啮合齿，使其与夹持盘上的涡状线槽啮合，通过夹持电机的转动使得多个夹持盘将角锥棱镜夹持住。

优选的，所述的调节框上螺纹连接调节螺栓，调节螺栓上设置有刻度线，通过拧动调节螺栓来限制滑动框的偏移量，以使得角锥棱镜的待检测平面处于水平状态。

优选的，所述的搬运部件包括搬运支架，搬运支架上固定连接搬运电机，搬运电机上固定连接偏心轮圈，偏心轮圈上转动连接从动圈，从动圈与连杆Ⅱ转动连接，连杆Ⅱ转动连接在搬运支架上，连杆Ⅱ与连杆Ⅲ固定连接，连杆Ⅲ与举升架的一端转动连接，所述的搬运支架上转动连接连杆Ⅰ，连杆Ⅰ与举升架的另一端转动连接，举升架与切换支架固定连接，通过搬运电机的转动，使得举升架带动切换部件进行搬运角锥棱镜。

优选的，所述的检测部件包括检测箱，检测箱嵌入工作台中，检测箱上固定连接摄像设备，检测箱上设置有灯光组件、动力组件以及聚焦组件，所述的动力组件用于驱动灯光组件位移，聚焦组件用于驱动灯光组件始终将光线照射在角锥棱镜的待检面上。

优选的，所述的灯光组件包括调节环，调节环滑动连接在检测箱上，调节环上转动连接多个灯光座，多个灯光座呈等距圆周阵列分布，灯光座上固定连接灯具，多个灯具将同时且均匀的将光束照射在角锥棱镜的待检面上。

优选的，所述的动力组件包括纵向调节电机，纵向调节电机固定连接在检测箱上，纵向调节电机上固定连接主齿轮，主齿轮转动连接在检测箱上，所述的检测箱上转动连接两个副齿轮，两个阵列设置，副齿轮上固定连接不完全齿轮，两个副齿轮都与主齿轮啮合，所述的调节环上固定连接双面齿条，双面齿条分别与两侧的不完全齿轮间歇啮合，通过纵向调节电机的转动使得两个不完全齿轮分别带动双面齿条进行纵向的往复运动。

优选的，所述的聚焦组件包括聚焦环，聚焦环转动连接在调节环上，聚焦环上等距圆周阵列分布有多个聚焦柱、滑块，所述的灯光座内壁等距圆周阵列分布有多个螺纹槽，聚焦柱与灯光座内壁的螺纹槽形成配合，所述的检测箱固定连接斜齿条，滑块与斜齿条形成配合，通过聚焦环的纵向位移使得斜齿条驱动聚焦环转动，进而使得灯光座转动进行聚焦。

本发明与现有技术相比的有益效果是：（1）本发明所述的一种棱镜片瑕疵检测装置，通过设置搬运部件，能够对棱镜进行自动化搬运，无需人员进行作业，提高作业效率，同时防止人员损伤镜面；（2）本发明所述的一种棱镜片瑕疵检测装置，通过设置切换部件，对多规格棱镜进行装载搬运从而进行检测，能够对棱镜的多个面进行一次性检测，并且可以根据棱镜表面的倾斜角度进行调节，确保检测效果；（3）本发明所述的一种棱镜片瑕疵检测装置，通过设置检测部件，能够调节光线照射到镜面的角度，并且自动聚焦，通过多角度的光线照射，提高检测准确度；（4）本发明所述的一种棱镜片瑕疵检测装置，通过设置内嵌式的检测箱，在检测时由于检测箱以及切换筒、夹持盘的作用，使得外界光线基本无法射入检测区域，即在检测时屏蔽大量的外界光线对检测数值的干扰，提高检测准确度。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图。

图2为本发明整体结构正视角度构示意图。

图3为本发明整体结构俯视角度构示意图。

图4为搬运部件结构示意图。

图5为切换部件结构示意图。

图6为切换部件结构剖视图。

图7为夹持盘、夹持杆结构示意图。

图8为检测部件结构示意图。

图9为动力组件结构示意图。

图10为灯光组件结构示意图。

图11为图10中A处局部放大示意图。

图12为聚焦环结构示意图。

附图标号：2-搬运部件；3-切换部件；4-检测部件；5-角锥棱镜；101-工作台；102-棱镜放置区；103-储物箱；201-搬运支架；202-偏心轮圈；203-从动圈；204-搬运电机；205-连杆Ⅰ；206-连杆Ⅱ；207-连杆Ⅲ；208-举升架；301-切换筒；302-切换支架；303-夹持盘；304-切换电机；305-调节框；306-调节弹簧；307-滑动框；308-调节螺栓；309-活动偏移架；310-十字架；311-夹持电机；312-夹持齿轮；313-夹持杆；401-检测箱；402-斜齿条；403-聚焦环；404-不完全齿轮；405-副齿轮；406-双面齿条；407-主齿轮；408-纵向调节电机；409-灯光座；410-灯具；411-调节环；412-聚焦柱；413-滑块；414-摄像设备。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施例来进一步说明本发明的技术方案。

其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本申请的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

实施例：如图1-图4所示，工作台101上设置有储物箱103，其特征在于：工作台101上设置有棱镜放置区102、搬运部件2、检测部件4，搬运部件2上设置有切换部件3，搬运部件2用于控制切换部件3改变角锥棱镜5的位置，检测部件4用于控制光线照射角锥棱镜5；搬运部件2包括搬运支架201，搬运支架201上固定连接搬运电机204，搬运电机204上固定连接偏心轮圈202，偏心轮圈202上转动连接从动圈203，从动圈203与连杆Ⅱ206转动连接，连杆Ⅱ206转动连接在搬运支架201上，连杆Ⅱ206与连杆Ⅲ207固定连接，连杆Ⅲ207与举升架208的一端转动连接，搬运支架201上转动连接连杆Ⅰ205，连杆Ⅰ205与举升架208的另一端转动连接，举升架208与切换支架302固定连接，通过搬运电机204的转动，使得举升架208带动切换部件3进行搬运角锥棱镜5。启动搬运电机204，搬运电机204带动偏心轮圈202转动，偏心轮圈202转动时使得从动圈203拉动连杆Ⅱ206，连杆Ⅱ206同步带动连杆Ⅲ207，在连杆Ⅰ205的作用下，举升架208会不断地举动切换部件3，此时切换部件3大致的运动轨迹为“冂”形。

如图5-图7所示，切换部件3包括切换支架302，切换支架302上转动连接十字架310，十字架310上转动连接活动偏移架309，切换支架302上固定连接切换电机304，十字架310的中心点处于切换电机304的旋转中心线上，切换电机304上固定连接调节框305，调节框305上滑动连接滑动框307，307在305上的滑动轨迹为弧形，滑动框307上固定连接调节弹簧306，调节弹簧306固定连接在调节框305上，滑动框307与活动偏移架309球副连接，活动偏移架309上固定连接切换筒301，切换筒301上设置有夹持组件，夹持组件用于夹持角锥棱镜5，通过切换电机304的转动使得角锥棱镜5的每一面都能够依次进行检测，无需每检测一面就需要更换角锥棱镜5的夹持位置；切换筒301上转动连接夹持盘303，夹持盘303上靠近十字架310的一侧设置有齿圈，夹持盘303上远离十字架310的一面设置有涡状线槽，切换筒301上固定连接夹持电机311，夹持电机311上固定连接夹持齿轮312，夹持齿轮312与切换筒301转动连接，夹持齿轮312与夹持盘303上的齿圈啮合，切换筒301上滑动连接多个夹持杆313，夹持杆313上设置有啮合齿，使其与夹持盘303上的涡状线槽啮合，通过夹持电机311的转动使得多个夹持盘303将角锥棱镜5夹持住；调节框305上螺纹连接调节螺栓308，调节螺栓308上设置有刻度线，通过拧动调节螺栓308来限制滑动框307的偏移量，以使得角锥棱镜5的待检测平面处于水平状态。当夹持电机311启动时，夹持齿轮312驱动夹持盘303上的齿圈，使得夹持盘303转动，夹持盘303的转动使得多个夹持杆313开始向圆心处收缩，以此实现角锥棱镜5的自定心夹持，无论角锥棱镜5的半径多大，都能够完成夹持固定作业；由于滑动框307在调节弹簧306的弹力作用下产生了偏移，并且在调节弹簧306的弹力作用下始终紧贴调节螺栓308，人员根据角锥棱镜5的规格（角锥棱镜5上的待检平面与夹持盘303之间的夹角）手动拧动调节螺栓308使其在305上运动，调节螺栓308平移后滑动框307的同步平移拉动活动偏移架309，活动偏移架309就会使得切换筒301偏转，通过控制滑动框307的偏移量，刚好使得切换筒301偏转后与水平面呈现一定的夹角，这个夹角角度与角锥棱镜5的规格相匹配，即使得待检平面能够处于水平状态；启动切换电机304，切换电机304带动调节框305旋转，调节框305的旋转通过带动滑动框307使得活动偏移架309旋转，因此当活动偏移架309在转动时会使得十字架310以及切换筒301产生摆动，最终的合成运动就是切换筒301不断地做圆周性的摆动，而切换筒301的运动就会不断地切换角锥棱镜5上的不同面依次作为待检面，实现一次性将角锥棱镜5上的面全部检测完成，无需每次检测一个面后都需要再次调节角锥棱镜5的夹持位置。

如图8-图12所示，检测部件4包括检测箱401，检测箱401嵌入工作台101中，检测箱401上固定连接摄像设备414，检测箱401上设置有灯光组件、动力组件以及聚焦组件，动力组件用于驱动灯光组件位移，聚焦组件用于驱动灯光组件始终将光线照射在角锥棱镜5的待检面上；灯光组件包括调节环411，调节环411滑动连接在检测箱401上，调节环411上转动连接多个灯光座409，多个灯光座409呈等距圆周阵列分布，灯光座409上固定连接灯具410，多个灯具410将同时且均匀的将光束照射在角锥棱镜5的待检面上；动力组件包括纵向调节电机408，纵向调节电机408固定连接在检测箱401上，纵向调节电机408上固定连接主齿轮407，主齿轮407转动连接在检测箱401上，检测箱401上转动连接两个副齿轮405，两个阵列设置，副齿轮405上固定连接不完全齿轮404，两个副齿轮405都与主齿轮407啮合，调节环411上固定连接双面齿条406，双面齿条406分别与两侧的不完全齿轮404间歇啮合，通过纵向调节电机408的转动使得两个不完全齿轮404分别带动双面齿条406进行纵向的往复运动；聚焦组件包括聚焦环403，聚焦环403转动连接在调节环411上，摄像设备414设置在聚焦环403正下方，聚焦环403上等距圆周阵列分布有多个聚焦柱412、滑块413，灯光座409内壁等距圆周阵列分布有多个螺纹槽，聚焦柱412与灯光座409内壁的螺纹槽形成配合，检测箱401固定连接斜齿条402，滑块413与斜齿条402形成配合，通过聚焦环403的纵向位移使得斜齿条402驱动聚焦环403转动，进而使得灯光座409转动进行聚焦。启动纵向调节电机408，纵向调节电机408带动主齿轮407转动，主齿轮407使得两侧的副齿轮405同步转动，两个副齿轮405旋向相反，即两个不完全齿轮404的旋向相反，当一侧的不完全齿轮404在驱动双面齿条406进行上升运动时另一侧的不完全齿轮404不会与双面齿条406的啮合，同理，当双面齿条406进行下降运动时，依旧只有一个不完全齿轮404与其啮合，双面齿条406的运动同步带动调节环411进行运动，而调节环411则是带动聚焦环403同步进行纵向运动，聚焦环403在进行纵向运动时，不同的滑块413就会依次与斜齿条402上的斜齿啮合，即使得聚焦环403在纵向运动时，斜齿条402驱动聚焦环403进行旋转，而聚焦环403的旋转使得不同的聚焦柱412依次与灯光座409上的螺纹槽啮合，即聚焦柱412驱动灯光座409进行旋转，灯光座409的旋转使得灯具410的照射位置发生改变，即完成灯具410的聚焦，使得灯具410总是照射在角锥棱镜5的待检面上。

工作原理：人员根据角锥棱镜5的规格事先调整好调节螺栓308的位置，而后人员将待检测的角锥棱镜5安插在棱镜放置区102上，此时角锥棱镜5的锥角向下，启动搬运电机204正转，使得举升架208带动切换筒301从角锥棱镜5的正上方开始下降，此时切换筒301的一侧开始先接触工作台101的桌面，由于桌面开始对切换筒301的一侧施加反作用力，因此滑动框307开始挤压调节弹簧306，即滑动框307的偏移量开始减小，滑动框307脱离调节螺栓308，直到滑动框307滑动到切换电机304正下方，此时偏移量为零，即切换筒301一端的圆环面全部贴合桌面，此时搬运电机204停止运动，夹持电机311启动，使得多个夹持杆313开始对棱镜放置区102中的角锥棱镜5进行夹持，夹持完毕后，夹持电机311停止转动，搬运电机204开始继续正转，切换筒301开始慢慢远离桌面，在调节弹簧306的作用下，滑动框307又慢慢开始偏移，直到滑动框307贴合调节螺栓308，此时角锥棱镜5的待检面处于水平状态，之后举升架208将切换部件3带动到检测区域，此时搬运电机204停止运动，而纵向调节电机408开始启动，使得多个灯具410开始不断地上下运动，改变灯具410的光束射入角锥棱镜5的待检面的入射角的角度，同时摄像设备414不断地进行检测、采集数据、传输数据，以此提高检测质量，当其中一个面检测完毕后，启动切换电机304，此时切换电机304的转动使得角锥棱镜5上的待检面进行快速切换，而后切换电机304停止，灯具410又开始对待检面进行照射，摄像设备414继续采集数据，当角锥棱镜5上所有该检测的面都检测完毕后，纵向调节电机408停止运动，此时搬运电机204继续正转，使得举升架208将切换部件3带回棱镜放置区102的正上方，而后切换筒301开始下降，接触桌面，而后切换筒301一端的圆环面全部贴合桌面，此时搬运电机204停止，夹持电机311启动，使得夹持杆313扩开，角锥棱镜5就会被放在棱镜放置区102上，而后搬运电机204开始正转，此时举升架208带动切换筒301向上运动，人员将检测完成的角锥棱镜5取走，而后放置新的待检测的角锥棱镜5，此时搬运电机204开始反转，举升架208又开始带动切换筒301从角锥棱镜5的正上方开始下降，进行新一轮的检测作业。

本发明不局限上述具体实施方式，所属技术领域的技术人员从上述构思出发，不经过创造性的劳动，做出的种种变换，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种棱镜片瑕疵检测装置，包括工作台（101），工作台（101）上设置有储物箱（103），其特征在于：所述的工作台（101）上设置有棱镜放置区（102）、搬运部件（2）、检测部件（4），所述的搬运部件（2）上设置有切换部件（3），所述的搬运部件（2）用于控制切换部件（3）改变角锥棱镜（5）的位置，检测部件（4）用于控制光线照射角锥棱镜（5）；

所述的切换部件（3）包括切换支架（302），切换支架（302）上转动连接十字架（310），十字架（310）上转动连接活动偏移架（309），所述的切换支架（302）上固定连接切换电机（304），十字架（310）的中心点处于切换电机（304）的旋转中心线上，切换电机（304）上固定连接调节框（305），调节框（305）上滑动连接滑动框（307），滑动框（307）上固定连接调节弹簧（306），调节弹簧（306）固定连接在调节框（305）上，滑动框（307）与活动偏移架（309）球副连接，所述的活动偏移架（309）上固定连接切换筒（301），切换筒（301）上设置有夹持组件，夹持组件用于夹持角锥棱镜（5），通过切换电机（304）的转动使得角锥棱镜（5）的每一面都能够依次进行检测，无需每检测一面就需要更换角锥棱镜（5）的夹持位置；

所述的切换筒（301）上转动连接夹持盘（303），夹持盘（303）上靠近十字架（310）的一侧设置有齿圈，夹持盘（303）上远离十字架（310）的一面设置有涡状线槽，所述的切换筒（301）上固定连接夹持电机（311），夹持电机（311）上固定连接夹持齿轮（312），夹持齿轮（312）与切换筒（301）转动连接，夹持齿轮（312）与夹持盘（303）上的齿圈啮合，所述的切换筒（301）上滑动连接多个夹持杆（313），夹持杆（313）上设置有啮合齿，使其与夹持盘（303）上的涡状线槽啮合，通过夹持电机（311）的转动使得多个夹持盘（303）将角锥棱镜（5）夹持住。

2.根据权利要求1所述的一种棱镜片瑕疵检测装置，其特征在于：所述的调节框（305）上螺纹连接调节螺栓（308），调节螺栓（308）上设置有刻度线，通过拧动调节螺栓（308）来限制滑动框（307）的偏移量，以使得角锥棱镜（5）的待检测平面处于水平状态。

3.根据权利要求1所述的一种棱镜片瑕疵检测装置，其特征在于：所述的搬运部件（2）包括搬运支架（201），搬运支架（201）上固定连接搬运电机（204），搬运电机（204）上固定连接偏心轮圈（202），偏心轮圈（202）上转动连接从动圈（203），从动圈（203）与连杆Ⅱ（206）转动连接，连杆Ⅱ（206）转动连接在搬运支架（201）上，连杆Ⅱ（206）与连杆Ⅲ（207）固定连接，连杆Ⅲ（207）与举升架（208）的一端转动连接，所述的搬运支架（201）上转动连接连杆Ⅰ（205），连杆Ⅰ（205）与举升架（208）的另一端转动连接，通过搬运电机（204）的转动，举升架（208）与切换支架（302）固定连接，使得举升架（208）带动切换部件（3）进行搬运角锥棱镜（5）。

4.根据权利要求1所述的一种棱镜片瑕疵检测装置，其特征在于：所述的检测部件（4）包括检测箱（401），检测箱（401）嵌入工作台（101）中，检测箱（401）上固定连接摄像设备（414），检测箱（401）上设置有灯光组件、动力组件以及聚焦组件，所述的动力组件用于驱动灯光组件位移，聚焦组件用于驱动灯光组件始终将光线照射在角锥棱镜（5）的待检面上。

5.根据权利要求4所述的一种棱镜片瑕疵检测装置，其特征在于：所述的灯光组件包括调节环（411），调节环（411）滑动连接在检测箱（401）上，调节环（411）上转动连接多个灯光座（409），多个灯光座（409）呈等距圆周阵列分布，灯光座（409）上固定连接灯具（410），多个灯具（410）将同时且均匀的将光束照射在角锥棱镜（5）的待检面上。

6.根据权利要求5所述的一种棱镜片瑕疵检测装置，其特征在于：所述的动力组件包括纵向调节电机（408），纵向调节电机（408）固定连接在检测箱（401）上，纵向调节电机（408）上固定连接主齿轮（407），主齿轮（407）转动连接在检测箱（401）上，所述的检测箱（401）上转动连接两个副齿轮（405），两个阵列设置，副齿轮（405）上固定连接不完全齿轮（404），两个副齿轮（405）都与主齿轮（407）啮合，所述的调节环（411）上固定连接双面齿条（406），双面齿条（406）分别与两侧的不完全齿轮（404）间歇啮合，通过纵向调节电机（408）的转动使得两个不完全齿轮（404）分别带动双面齿条（406）进行纵向的往复运动。

7.根据权利要求5所述的一种棱镜片瑕疵检测装置，其特征在于：所述的聚焦组件包括聚焦环（403），聚焦环（403）转动连接在调节环（411）上，聚焦环（403）上等距圆周阵列分布有多个聚焦柱（412）、滑块（413），所述的灯光座（409）内壁等距圆周阵列分布有多个螺纹槽，聚焦柱（412）与灯光座（409）内壁的螺纹槽形成配合，所述的检测箱（401）固定连接斜齿条（402），滑块（413）与斜齿条（402）形成配合，通过聚焦环（403）的纵向位移使得斜齿条（402）驱动聚焦环（403）转动，进而使得灯光座（409）转动进行聚焦。