CN210915836U - 一种玻璃量器的雕刻系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种玻璃量器的雕刻系统，解决现有量器印刷过程批量生产精度低，印刷过程对量器和环境具有严重伤害的技术问题。包括：水平移动平台，用于形成固定基座并受控水平移动玻璃量具；旋转平台，用于固定并受控转动所述玻璃量具并随动水平移动平台形成的水平移动；拍照平台，用于建立图像采集环境，采集所述玻璃量具图像；激光头平台，用于受控输出激光照射所述玻璃量具形成线条雕刻。建立了各平台间的统一坐标转换空间实现坐标转换，使得利用待雕刻玻璃量具图像可以实现将测量时像素数据准确转换，实现水位液面位置分度线根据测量数据的准确自动雕刻，较好地保证了印刷过程的批量生产精度，使得可以利用激光提高效率避免环境危害。

Description

一种玻璃量器的雕刻系统

技术领域

本实用新型涉及计量技术领域，具体涉及一种玻璃量器的雕刻系统。

背景技术

现有技术中，玻璃量器的生产过程中包括容积位置计量和丝网印刷步骤，对于计量过程中的水线标注和印刷过程中的匹配水线位置的丝卷版适配都需要大量依靠操作者的技能水平。由于人工效率低下不能形成高精度玻璃量器的批量生产。现有技术中印刷过程利用丝网印刷或强酸腐蚀的方式进行，对丝网版和玻璃管公差要求较高，增加生产成本的同时也无法在批量生产时针对每个量器的结构偏差进行误差消除。同时，印刷过程中涉及高温退火有可能对量器造成损害，强酸应用具有严重的环保危害。

实用新型内容

鉴于上述问题，本实用新型实施例提供一种玻璃量器的雕刻系统，解决现有量器印刷过程批量生产精度低，印刷过程对量器和环境具有严重伤害的技术问题。

本实用新型实施例的玻璃量器的雕刻系统，包括：

水平移动平台，用于形成固定基座并受控水平移动玻璃量具；

旋转平台，用于固定并受控转动所述玻璃量具并随动所述水平移动平台形成的水平移动；

拍照平台，用于建立图像采集环境，采集所述玻璃量具图像；

激光头平台，用于受控输出激光照射所述玻璃量具形成线条雕刻。

本实用新型一实施例中，所述水平移动平台包括调平基座和电控平移台，所述调平基座通过内置调平机构形成水平支撑保持所述调平基座顶部的水平度，所述电控平移台包括滑轨和滑块，所述滑轨固定在所述调平基座顶部保持水平，所述滑块在所述滑轨上受控形成水平移动。

本实用新型一实施例中，所述旋转平台包括转动电机和转动卡盘，所述转动电机的外壳通过固定框架固定在所述滑块顶部，所述转动卡盘一端面上均匀布设若干个径向移动的卡爪，所述转动电机的输出轴固定在所述转动卡盘的另一端面中心，所述卡盘通过卡爪固定所述玻璃量具，使所述转动电机的输出轴与所述玻璃量具共轴线，使所述玻璃量具与所述滑轨共轴向。

本实用新型一实施例中，所述拍照平台包括支撑框架和摄像头，所述支撑框架包括竖直立柱和水平横梁，所述竖直立柱竖直固定在所述调平基座顶部位于所述滑轨一侧，所述水平横梁通过连接适配件与所述竖直立柱固定连接，所述摄像头固定在所述水平横梁上，所述摄像头的镜头主轴与待雕刻玻璃量具的轴线垂直且与竖直立柱平行。

本实用新型一实施例中，还包括漫反射发光平板，所述漫反射发光平板为平板状均匀光源，所述漫反射发光平板通过加持适配件与所述支撑框架的竖直立柱固定连接，所述摄像头的采集焦平面与漫反射发光平板平行，所述摄像头的采集焦平面投影位于漫反射发光平板内；所述玻璃量具位于摄像头与漫反射发光平板之间。

本实用新型一实施例中，所述激光头平台包括激光头、激光信号解码器和散热器，所述激光头通过连接适配件固定在所述水平横梁上，所述激光头的镜头光轴与转动电机的输出轴垂直，所述激光信号解码器用于将控制数据转换为时间轴上的激光照射时长控制信号，所述散热器用于实时对激光头散热避免热变形导致光轴指向漂移。

本实用新型实施例的玻璃量器的雕刻系统形成了待雕刻玻璃量具在水平方向两个自由度的姿态保持结构，通过水平移动平台建立了各平台间的统一坐标转换空间实现坐标转换，使得利用待雕刻玻璃量具图像可以实现将测量时获得的注水基准线和注水分度线像素位置图像中像素数据准确转换，实现水位液面位置分度线根据测量数据的准确自动雕刻，较好地保证了印刷过程的批量生产精度，使得可以利用激光提高效率避免环境危害。

附图说明

图1所示为本实用新型一实施例玻璃量器的雕刻系统的组成示意图。

图2所示为本实用新型一实施例玻璃量器的雕刻系统的结构示意图。

图3所示为利用本实用新型实施例玻璃量器的雕刻系统形成的雕刻方法的流程示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚、明白，以下结合附图及具体实施方式对本实用新型作进一步说明。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型实施例一实施例的玻璃量器的雕刻系统如图1所示。在图1 中，本实用新型实施例包括：

水平移动平台60，用于形成固定基座并受控水平移动待雕刻玻璃量具。

玻璃量器包括但不限于酸滴管、分度吸管、量筒、单标线吸管和容量瓶。本领域技术人员可以理解玻璃量器根据类型可以具有单一或多个分度线，以及附加图形，以体现量化容量和品牌、产品序列号等信息。

固定基座为其他平台提供固定基准保证各平台间具有可换算的统一坐标空间。并提供水平导向的移动轨迹，保证水平位移自由度的稳定性。

旋转平台70，用于固定并受控转动待雕刻玻璃量具并随动水平移动平台60形成的水平移动。

转动待雕刻玻璃量具并随动水平移动是在水平位移自由度的基础上形成水平转动自由度。受控转动包括持续转动、间隔转动、恒定速率转动或变速率转动。

拍照平台80，用于建立图像采集环境，采集待雕刻玻璃量具图像。

图像采集环境包括拍照距离、拍照光照环境和生成图像尺寸定义等。良好的图像采集环境有利于获得待雕刻玻璃量具的准确影像和分辨率与实体间的映射尺寸等拍照参数。本领域技术人员可以理解，确定的拍照参数可以建立图像与图像中实物的物理尺寸量化关系，可以以像素位置和像素形成的图形表达。

激光头平台90，用于受控输出激光照射待雕刻玻璃量具形成线条雕刻。

激光头平台90输出的激光束方向在统一坐标空间保持确定方位，通过光能形成玻璃量具表面的雕刻。

本实用新型实施例的玻璃量器的雕刻系统形成了待雕刻玻璃量具在水平方向两个自由度的姿态保持结构，通过水平移动平台60建立了各平台间的统一坐标转换空间实现坐标转换，使得利用待雕刻玻璃量具图像可以实现将测量时获得的注水基准线和注水分度线像素位置图像中像素数据准确转换，实现水位液面位置分度线的准确自动雕刻。

本实用新型一实施例玻璃量器的雕刻系统的结构如图2所示。在图2中，包括水平移动平台60、旋转平台70、拍照平台80和激光头平台90，水平移动平台60包括一个调平基座61和电控平移台62，调平基座61通过内置调平机构形成水平支撑保持调平基座61顶部的水平度，电控平移台62包括滑轨63和滑块64，滑轨63固定在调平基座61顶部保持水平，滑块64在滑轨63上受控形成水平移动。

本领域技术人员可以理解，滑块64可以通过电控平移台62内置精密丝杠，接受精密丝杠轴连接的步进电机驱动，滑块64可以通过精密丝杠步进驱动做出高精度的水平距离移动。

旋转平台70包括转动电机71和转动卡盘72，转动电机71的外壳通过固定框架固定在滑块64顶部，转动卡盘72一端面上均匀布设若干个径向移动的卡爪，转动电机71的输出轴固定在转动卡盘72的另一端面中心，卡盘通过卡爪固定待雕刻玻璃量具，使转动电机71的输出轴与待雕刻玻璃量具共轴线，使待雕刻玻璃量具与滑轨63共轴向。

拍照平台80包括支撑框架81、摄像头82和漫反射发光平板83，支撑框架81包括竖直立柱和水平横梁，竖直立柱竖直固定在调平基座61顶部位于滑轨63一侧，水平横梁通过连接适配件与竖直立柱固定连接，连接适配件保证水平横梁的水平高度可调节；摄像头82固定在水平横梁上，摄像头 82的镜头主轴与待雕刻玻璃量具的轴线垂直且与竖直立柱平行；漫反射发光平板83为一平板状均匀光源，漫反射发光平板83通过加持适配件与支撑框架81的竖直立柱固定连接，摄像头82的采集焦平面与漫反射发光平板 83平行，摄像头82的采集焦平面投影位于漫反射发光平板83内；待雕刻玻璃量具位于摄像头82与漫反射发光平板83之间。

摄像头的视觉传感器成二维阵列分布形成焦平面，摄像头的镜头主轴通常垂直于焦平面中心，摄像头的采集焦平面保持与玻璃量器的轴线平行，水位液面与镜头主轴重合时水位液面在玻璃量器图像中具有最小水位液面厚度，可以表现为玻璃量器图像中的空气与液面接触界面(或是空气与玻璃量器底部表面接触界面，或是玻璃量器底部表面与液体接触界面)的一条线性像素线段，像素线段在玻璃量器图像中具有确定像素位置。

激光头平台90包括激光头91、激光信号解码器92和散热器93，激光头91通过连接适配件固定在水平横梁上，激光头91的光轴与摄像头82的采集焦平面轴线平行且与转动电机71的输出轴垂直。激光信号解码器92用于将控制数据转换为时间轴上的激光照射时长控制信号。散热器93用于实时对激光头91散热避免热变形导致光轴指向漂移。

本实用新型实施例的玻璃量器的雕刻系统直接采用每个玻璃量器的容积测量数据进行一对一分度线雕刻提供了可靠的机电结构。利用各平台和平台部件间的确定位置关系和移动、转动精度形成了统一的雕刻坐标空间，待雕刻玻璃量具的测量数据在具体测量图像中以像素位置体现，根据形成测量图像时的图像构成参数例如分辨率、焦平面与实物轴线距离等参数，在雕刻坐标空间可以直接将水位液面测量位置数据转换为对应待雕刻玻璃量具图像中的位置信息，进而结合雕刻系统的移动、转动精度形成雕刻起始坐标数据，实现在待雕刻玻璃量具上的雕刻定位。

具体应用过程中，滑块64、转动电机71、摄像头82、漫反射发光平板 83和激光头91作为受控装置。在初始状态，在滑轨63上的投影位置关系是以滑块64为起始，顺序排列摄像头82和激光头91，摄像头82和激光头 91落在漫反射发光平板83范围内。在雕刻状态，滑块64带动转动卡盘72 步进使得待雕刻玻璃量具进入漫反射发光平板83范围后停止，根据滑块64 位置为作为雕刻定位基准，摄像头82形成待雕刻玻璃量具图像以确定量具底部基准线，根据激光头91在水平横梁上的固定位置确定与雕刻基准的水平偏移距离作为激光定位基准，结合待雕刻玻璃量具的测量数据本领域技术人员可以通过坐标空间转换获得滑块64带动待雕刻玻璃量具到达刻度线位置与激光定位基准重合的步进距离数据，即形成待雕刻玻璃量具上分度线的激光雕刻位置。进而通过分度线的激光雕刻位置获得附加雕刻图案需要的滑块64附加步进距离数据，同时与转动电机71的转速相配合，实现在量具周向上形成需求图案。

利用上述实施例玻璃量器的雕刻系统对玻璃量器进行雕刻的方法如图3 所示。在图3中，雕刻方法包括：

步骤400：形成初始雕刻环境并获得对应测量数据。

初始雕刻环境包括但不限于：校准各平台中各装置相对位置、受控装置 (如滑块、转动电机、摄像头、漫反射发光平板和激光头)加电、调整待雕刻玻璃量具初始位置等。

校准各平台中各装置相对位置的一个目的是使得摄像头采集焦平面与待雕刻玻璃量具轴线的间距确定，形成统一的坐标空间，通过摄像头获取的待雕刻玻璃量具图像上的底部玻璃表面的像素位置确定量化数据。

步骤500：获取待雕刻玻璃量具图像形成雕刻基准，利用对应测量数据根据雕刻基准形成分度线雕刻数据。

根据待雕刻玻璃量具图像中的玻璃量器的底部玻璃表面的像素位置确定雕刻基准的量化数据，利用待雕刻玻璃量具图像的成像参数例如分辨率、实物与采集焦平面成像间距结合待雕刻玻璃量具作为待测玻璃量器时的成像参数，将待测玻璃量器图像中的测量数据注水基准线与雕刻基准重合，利用测量数据注水分度线坐标转换为分度线雕刻数据。

步骤600：根据分度线雕刻数据调整附加雕刻数据并形成雕刻控制数据，完成雕刻过程。

分度线雕刻数据确定了主要雕刻位置，为了保证机电控制过程中的动作持续性消除机械配合公差造成的动作误差，在主要雕刻位置基础上增加其他雕刻内容的位置数据作为次要雕刻位置，可以规划形成滑块一次单向步进完成所有雕刻内容。

雕刻过程包括根据滑块64在雕刻基准位置和步进目标位置，以及转动电机71转速确定步进控制参数和激光头91激活时长。

本实用新型实施例的玻璃量器的雕刻方法利用待雕刻玻璃量具在测量阶段形成的图像中的量化测量数据转换为印刷过程中一对一的雕刻基准和雕刻内容位置较好地排除了玻璃量器生产误差带来的分度线标注误差。

如3所示，步骤400包括：

步骤410：调整待雕刻玻璃量具在转动卡盘72上位置，确定待雕刻玻璃量具与转动卡盘72共轴线。

步骤420：调整并确定滑块64在滑轨63上的确切位置(即在雕刻系统坐标空间中的确切坐标)；

步骤430：调整支撑框架81的水平横梁高度确定摄像头82的采集焦平面与待雕刻玻璃量具轴线的间距(即在雕刻系统坐标空间中采集焦平面的确切坐标)。

本实用新型实施例的玻璃量器的雕刻方法在雕刻系统坐标空间中确定了图像中像素量化数据向机电控制结构控制转换过程中的控制参数。

如3所示，步骤500包括：

步骤510：确定待雕刻玻璃量具图像中玻璃量器的底部玻璃表面的像素线性图形作为雕刻基准。

步骤520：根据对应测量数据中注水基准线和注水分度线的像素间距进行坐标转换形成分度线在待雕刻玻璃量具图像中玻璃量器上的分度线像素雕刻数据。

即通过像素位置反应实物的对应位置。

本实用新型实施例的玻璃量器的雕刻方法实现两个关联坐标空间中坐标参数的转化将测量数据与雕刻数据统一，使测量过程与雕刻过程形成数据连续性，为测量过程与雕刻过程的融合形成数据基础。

如图3所示，步骤600包括：

步骤610：将附加雕刻图形像素化，根据分度线像素雕刻数据确定附加雕刻图形在待雕刻玻璃量具中的偏移位置坐标。

步骤620：根据分度线像素雕刻数据和偏移位置坐标形成激光激活时间片段控制信号和滑块64的单向步进控制信号。

本实用新型实施例的玻璃量器的雕刻方法实现了在单项水平不仅过程中的连续控制信号，保证了机电控制公差误差的消除。

本领域技术人员可以理解，利用成熟的处理器技术可以将玻璃量器的雕刻方法程序化并利用存储器存储对应的程序代码。处理器可以采用DSP (Digital SignalProcessing)数字信号处理器、FPGA(Field-Programmable Gate Array)现场可编程门阵列、MCU(Microcontroller Unit)系统板、SoC (system on a chip)系统板或包括I/O的PLC(Programmable Logic Controller) 最小系统。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种玻璃量器的雕刻系统，其特征在于，包括：

水平移动平台，用于形成固定基座并受控水平移动玻璃量具；

旋转平台，用于固定并受控转动所述玻璃量具并随动所述水平移动平台形成的水平移动；

拍照平台，用于建立图像采集环境，采集所述玻璃量具图像；

激光头平台，用于受控输出激光照射所述玻璃量具形成线条雕刻。

2.如权利要求1所述的玻璃量器的雕刻系统，其特征在于，所述水平移动平台包括调平基座和电控平移台，所述调平基座通过内置调平机构形成水平支撑保持所述调平基座顶部的水平度，所述电控平移台包括滑轨和滑块，所述滑轨固定在所述调平基座顶部保持水平，所述滑块在所述滑轨上受控形成水平移动。

3.如权利要求2所述的玻璃量器的雕刻系统，其特征在于，所述旋转平台包括转动电机和转动卡盘，所述转动电机的外壳通过固定框架固定在所述滑块顶部，所述转动卡盘一端面上均匀布设若干个径向移动的卡爪，所述转动电机的输出轴固定在所述转动卡盘的另一端面中心，所述卡盘通过卡爪固定所述玻璃量具，使所述转动电机的输出轴与所述玻璃量具共轴线，使所述玻璃量具与所述滑轨共轴向。

4.如权利要求3所述的玻璃量器的雕刻系统，其特征在于，所述拍照平台包括支撑框架和摄像头，所述支撑框架包括竖直立柱和水平横梁，所述竖直立柱竖直固定在所述调平基座顶部位于所述滑轨一侧，所述水平横梁通过连接适配件与所述竖直立柱固定连接，所述摄像头固定在所述水平横梁上，所述摄像头的镜头主轴与待雕刻玻璃量具的轴线垂直且与竖直立柱平行。

5.如权利要求4所述的玻璃量器的雕刻系统，其特征在于，还包括漫反射发光平板，所述漫反射发光平板为平板状均匀光源，所述漫反射发光平板通过加持适配件与所述支撑框架的竖直立柱固定连接，所述摄像头的采集焦平面与漫反射发光平板平行，所述摄像头的采集焦平面投影位于漫反射发光平板内；所述玻璃量具位于摄像头与漫反射发光平板之间。

6.如权利要求4所述的玻璃量器的雕刻系统，其特征在于，所述激光头平台包括激光头、激光信号解码器和散热器，所述激光头通过连接适配件固定在所述水平横梁上，所述激光头的镜头光轴与转动电机的输出轴垂直，所述激光信号解码器用于将控制数据转换为时间轴上的激光照射时长控制信号，所述散热器用于实时对激光头散热避免热变形导致光轴指向漂移。

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