CN204439022U - 一种取像机构及应用该取像机构的自动测量设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种取像机构及应用上述取像机构的自动测量设备，该取像机构包括：三棱镜，三棱镜支撑平台以及位于三棱镜侧上方且与该三棱镜有一预设距离的光源；其中，所述三棱镜支撑平台上端具有一与所述三棱镜的斜面相配合的倾斜面，用以保持所述三棱镜的一侧面水平放置且该三棱镜的一侧面上设有用于固定被检测产品的产品定位装置；所述光源的光线经所述三棱镜可将所述被检测物品的正面和底面在相机内同时成像。本实用新型通过三棱镜的全反射原理可以同时精确的测量被检测产品的正面和底面的图像，从而简化了测量设备的结构，降低了测量设备的成本，提高了测量过程的效率，操作简单方便，成像效果好，设计合理。

Description

一种取像机构及应用该取像机构的自动测量设备

技术领域

本实用新型涉及一种测量设备，尤其是涉及一种取像机构及应用该取像机构的自动测量设备。

背景技术

目前，自动测量设备种类繁多，其中，光学测量设备(Automatic optical instrument,简写为AOI) 被广泛应用于IC及一般电子业、机械工具/自动化机械、电机/电子工业、金属钢铁业、食品加工/包装业、纺织皮革工业、汽车工业、建筑材料、保全/监视系统等各类精密产品生产过程的自动测量作业。

其中，光学测量设备（AOI）是利用光学方式取得产品的表面状态，以影像处理来检出尺寸或外观上的异常等瑕疵，其基于光学原理来对生产中遇到的常见缺陷进行检测的设备。其基本工作过程是:通过摄像头自动扫描采集被检测产品的图像，再与数据库中的合格的参数进行比较，经过图像处理检查产品是否存在缺陷，检测处理的数据通过显示器或自动标志显示/标示出来，同时输出一个信号，供驱动下一级执行机构动作。

AOI系统基于硬件的小型化/通用化发展，以及提供AOI设备的厂商的增多，市场竞争的加剧，加之技术进步，目前的AOI系统成本已有明显下降。但是在各类自动化设备中，AOI设备的成本仍是占比最大的部分。一套基本配置的AOI系统，其成本在8-10万元之间，而其系统最多只可以同时处理3个相机获取图像的能力，若再增加测量项目，意味着要再增加一套系统，从而面临较大的成本压力。

现有的自动测量设备,请配合参阅图1所示，其包括成像系统1以及取像机构2，成像系统1包括CCD相机1、光学镜头14、遮光罩11、相机支架13以及相机固定座15；取像机构包括光源21、支撑平台23、产品定位装置22、光源可调支架25以及平台支架24。被检测产品26放置在支撑平台23上，上述自动光学测量系统是通过CCD相机1获取被检测产品26的图像，被检测产品的每一个测量面都需要安装一架CCD相机以获取图像。理论上，被测量项目越多,或者测量面越多,需要的相机数量就越多，一般情况下，一套AOI系统最多只能处理3架相机的能力,如果多于3个测量面,例如需要测4个测量面,就需要再增加一套系统,而第二套系统只利用其能力的1/3或1/2,因此，这样，设备的结构复杂，软件系统的利用率低，使用不方便，造成了设备成本升高,存在较大的资源浪费。

由此可见，现有的光学自动测量设备存在明显的不足和缺陷，亟待进一步的改进。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种取像机构及应用该取像机构的自动测量设备，其具有结构简单，成本低，测量效率高，操作简单方便，成像效果好，设计合理的优点。

为解决上述技术问题，本实用新型一种取像机构，其包括：三棱镜，三棱镜支撑平台以及位于三棱镜侧上方且与该三棱镜有一预设距离的光源；

其中，所述三棱镜支撑平台上端具有一与所述三棱镜的斜面相配合的倾斜面，用以保持所述三棱镜的一侧面水平放置且该三棱镜的一侧面上设有用于固定被检测产品的产品定位装置；

所述光源的光线经所述三棱镜可将所述被检测物品的正面和底面在相机内同时成像。

本实用新型的一个实施例中，所述三棱镜的主截面为等腰直角三角形。

本实用新型的一个实施例中，所述三棱镜支撑平台的底部设有平台支架，所述光源通过光源可调支架与所述平台支架固定连接。

本实用新型的一个实施例中，所述平台支架与一固定座固定连接，以将平台支架固定。

本实用新型的一个实施例中，所述三棱镜的大小与所述被检测产品大小基本一致。

此外，本实用新型还提供一种包括上述所述的取像机构的自动测量设备，其还包括成像机构，该成像机构包括：相机、安装在该相机上的光学镜头以及遮挡在该相机和镜头外部的遮光罩；

所述光源的光路可通过所述三棱镜到达该镜头，并使得被检测产品的正面和底面在该相机内成像。

本实用新型的一个实施例中，所述相机底部设有相机支架，用于支撑该相机及镜头。

本实用新型的一个实施例中，所述相机支架底端固定连接一相机固定座。

本实用新型的一个实施例中，所述遮光罩一面具有一朝向被检测产品的开口，保证被检测产品的光路到达相机内部，使得该镜头通过该开口拍摄被检测产品。

本实用新型的一个实施例中，所述相机采用CCD相机。

本实用新型一种取像机构及应用该取像机构的自动测量设备的有益效果为：

本实用新型通过三棱镜的全反射原理可以同时精确的测量被检测产品的正面和底面的图像，从而简化了测量设备的结构，降低了测量设备的成本，提高了测量过程的效率，操作简单方便，成像效果好，设计合理。

附图说明

图1为现有的自动测量设备的结构示意图；

图2为本实用新型的自动测量设备的结构示意图；

图3为本实用新型的取像机构的原理图；

图4为本实用新型的自动测量设备的一应用实施例的示意图。

具体实施方式

本实用新型的自动测量设备是一种非接触式光学测量设备，其主要包括成像机构1和取像机构2。该自动测量设备可同时精确地测量被检测产品的两个测量面。

其中，请配合图2所示，本实用新型的取像机构2包括：三棱镜28，三棱镜支撑平台23以及位于三棱镜28侧上方且与该三棱镜28有一预设距离的光源21；其中，三棱镜支撑平台23上端具有一与三棱镜28的斜面相配合的倾斜面，用以保持三棱镜28的一侧面水平放置且该三棱镜28的一侧面上设有用于固定被检测产品26的产品定位装置22；光源21的光线经三棱镜28可将被检测产品26的正面和底面在成像系统1同时成像。当被检测的产品26放置在三棱镜28的侧面上时，位于三棱镜28侧上方的光源21的光线，照射到被检测产品26上，被检测产品26的正面的光线反射照到相机12内并在相机内部成像，被检测产品26的底面的光线经过三棱镜28全反射后，进一步的射入相机12后成像，这样被检测产品26的的正面和底面均可以同时在相机12内成像，从而实现自动测量设备一套系统可以同时测量被检测产品的两个面的目的。

具体的讲，本实用新型利用三棱镜同时将被检测产品的正面(面向光学镜头的被测面)与被检测的产品的底面(垂直向下的面)的图像同时在相机内成像,被检测产品的底面的图像是通过三棱镜的全反射原理得到，在获取图像的过程中，通过保证所获取的被检测产品的正面和底面的图像处于同一物距平面上,相机可获得清晰的图像,从而达到仅仅利用一个相机即可获取被检测产品两个测量面的图像的目的。

较佳的，三棱镜28采用主截面为等腰直角三角形的三棱镜，两个直角侧面，其中一个直角侧面用于放置被检测产品26，另一个直角侧面朝向摄像机的镜头，这样可以利用主截面为等腰直角三角形的三棱镜的全反射的原理检测被检测产品的底面的图像。三棱镜支撑平台23的底部设有平台支架24，较佳的可以将支架平台设置为可调节的平台支架，其可调节高度，从而使得可以通过调节平台支架达到升高或降低三棱镜支撑平台的作用。光源21通过光源可调支架25与平台支架24固定连接，通过该光源可调节支架25可以调节光源的高低以及光源21与被检测产品26的距离，以使光源处于最佳的照射位置。平台支架24的底端与一固定座27固定连接，从而进一步的将平台支架24固定住，保持平台支架24稳固。

请配合参阅图3所示，本实用新型的三棱镜采用尺寸较大（与被检测产品比较）的三棱镜，利于被测产品的放置。较佳的，三棱镜的大小与被检测产品26大小基本一致，这样可以保证被检测产品的正面图像以及底面图像的物距接近,从而满足镜头的景深范围（工业相机所配镜头的景深一般小于1毫米,当被检测产品的正面图像物距和被检测产品的底面的物距相差过大时,将无法同时清晰成像）。当采尺寸较大的且主截面为等腰直角三角形三棱镜时,且检测时，尽量将产品的定位位置尽量靠近三棱镜的直角的侧面，以保持被检测产品的正面图像的物距L1和底面图像的物距L2基本一致，从而满足镜头的景深范围，实现被检测物体的正面和底面两幅图像能够同时在相机内清晰成像，保证本实用新型的自动测量设备的正常使用。

请配合图2和图4所示，本实用新型的自动测量设备还包括成像机构1，其中，成像机构1包括：相机12、安装在该相机12上的光学镜头14以及遮挡在该相机和镜头外部的遮光罩11；光源的光路可通过三棱镜28到达该镜头，并在该相机12内成像。相机12底部设有相机支架13，用于支撑该相机12及镜头14，较佳的，相机支架13设为可调节的相机支架，以使的相机12以及光学镜头的高度可以调节，使得镜头更好的对准被检测产品26，从而可以获得较为清晰的被检测产品26的图像。相机支架13底端固定连接一相机固定座15，以保持相机12及光学镜头14的稳固。遮光罩11一面具有一朝向被检测产品26的开口，镜头14通过该开口拍摄被检测产品26，被检测产品与镜头14之间光路没有阻挡，镜头可以获得被检测产品26正面反射的光线以及底面经三棱镜全反射的光线，可使得相机12照到较清晰的图像。较佳的，相机12采用CCD相机，从而使得本实用新型的自动测量设备体积小、重量轻以及具有抗震动的特性。本实用新型的自动测量设备的CCD相机固定稳固、在测量周期内，产品放置位置符合相机成相要求，被检测产品的固定位置可以提供正常的测量面，且光源调整符合测量要求，且无自然光或杂光干扰。

本实用新型的取像机构以及应用该取像机构的自动测量设备，其通过三棱镜的全反射原理可以同时精确的测量被检测产品的正面和底面的图像，从而简化了测量设备的结构，降低了测量设备的成本，提高了测量过程的效率，操作简单方便，成像效果好，设计合理。

以上仅为本实用新型的较佳实施例，不得以此限定本实用新型实施的保护范围，因此凡参考本实用新型的说明书内容所作的简单等效变化与修饰，仍属本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种取像机构，其特征在于包括：三棱镜，三棱镜支撑平台以及位于三棱镜侧上方且与该三棱镜有一预设距离的光源；

其中，所述三棱镜支撑平台上端具有一与所述三棱镜的斜面相配合的倾斜面，用以保持所述三棱镜的一侧面水平放置且该三棱镜的一侧面上设有用于固定被检测产品的产品定位装置；

所述光源的光线经所述三棱镜可将所述被检测物品的正面和底面在相机内同时成像。

2.根据权利要求1所述的取像机构，其特征在于，

所述三棱镜的主截面为等腰直角三角形。

3.根据权利要求1所述的取像机构，其特征在于，

所述三棱镜支撑平台的底部设有平台支架，所述光源通过光源可调支架与所述平台支架固定连接。

4.根据权利要求3所述的取像机构，其特征在于，

所述平台支架与一固定座固定连接，以将平台支架固定。

5.根据权利要求1所述的取像机构，其特征在于，

所述三棱镜的大小与所述被检测产品大小基本一致。

6.一种包括权利要求1至权利要求5任一项所述的取像机构的自动测量设备，其特征在于还包括成像机构，该成像机构包括：相机、安装在该相机上的光学镜头以及遮挡在该相机和镜头外部的遮光罩；

所述光源的光路可通过所述三棱镜到达该镜头，并使得被检测产品的正面和底面在该相机内成像。

7.根据权利要求6所述的自动测量设备，其特征在于，

所述相机底部设有相机支架，用于支撑该相机及镜头。

8.根据权利要求6所述的自动测量设备，其特征在于，

所述相机支架底端固定连接一相机固定座。

9.根据权利要求6所述的自动测量设备，其特征在于，

所述遮光罩一面具有一朝向被检测产品的开口，保证被检测产品的光路到达相机内部，使得该镜头通过该开口拍摄被检测产品。

10.根据权利要求6所述的自动测量设备，其特征在于，

所述相机采用CCD相机。