CN212300252U - 一种可自动调整待测样品位置的图像测量仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可自动调整待测样品位置的图像测量仪，包括XY轴控制组件、Z轴控制组件、大视野范围镜头和高清摄像头，Z轴控制组件的第一丝杆电机安装在支撑座上，第一导向块和第一丝杆电机螺纹连接，并安装有支撑块；XY轴控制组件的底座和支撑座固定连接，第二丝杆电机和底座连接，中间座通过第二导向块和第二丝杆电机连接，第三丝杆电机和中间座连接，顶座通过第三导向块和第三丝杆电机连接，大视野范围镜头安装在第一导向块上、高清摄像头安装在支撑块上。通过大视野范围镜头和高清摄像头获取待测样品信息并对各个电机进行调整，自动移动待测样品然后拍照进行尺寸测量，可以提高样品的检测效率。

Description

一种可自动调整待测样品位置的图像测量仪

技术领域

本实用新型涉及测量仪器领域，尤其涉及一种可自动调整待测样品位置的图像测量仪。

背景技术

在机械零部件加工过程中，加工完成的零部件是否符合标准，与设计是否存在偏差，是零部件投入使用前的最关键一步。对于零部件标准的检测，传统的测量手段有卡尺，千分尺等人工测量方式，但这种方式只能简单的手动测量长宽高，内外径，深度等简单尺寸，对于孔间距，孔位置等信息难以测量。

较为现代化的工具显微镜，影像测量仪等测量工具，在测量使用时，要想能够清晰的观察待测样品，需要有较高的放大倍数，这样势必会导致视场范围小，测量时需要人工调整待测样品至镜头的视场范围中心，检测效率低下，且无法进行批量的检测。在检测不同样品时，由于视线对准存在误差，需要频繁的调节测量时焦距，使得检测效率低下，这些检测手段整体上不能满足机械零部件加工的测量要求与测量效率。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种可自动调整待测样品位置的图像测量仪，旨在解决现有测量仪需要人工调整样品位置导致测量效率降低的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种可自动调整待测样品位置的图像测量仪，包括XY轴控制组件、Z轴控制组件、大视野范围镜头、高清摄像头和电机控制器，所述Z轴控制组件包括支撑座、第一丝杆电机、第一导向块和支撑块，所述第一丝杆电机与所述支撑座固定连接，并位于所述支撑座的一侧，所述第一导向块与所述第一丝杆电机的丝杆螺纹连接，并与所述支撑座滑动连接，所述支撑块与所述第一导向块固定连接，并位于所述第一导向块的一侧；所述XY轴控制组件包括底座、中间座、顶座、第二丝杆电机、第三丝杆电机、第二导向块、第三导向块和透明玻璃，所述底座与所述支撑座固定连接，并位于所述第一导向块的一侧，所述第二丝杆电机与所述底座固定连接，并位于所述底座的一侧，所述中间座通过所述第二导向块与所述第二丝杆电机的丝杆螺纹连接，并与所述底座滑动连接，所述第三丝杆电机与所述中间座固定连接，并位于所述中间座的一侧，所述顶座通过所述第三导向块与所述第三丝杆电机的丝杆螺纹连接，并与所述中间座滑动连接，并位于所述中间座远离所述底座的一侧，所述透明玻璃与所述顶座固定连接，并穿过所述顶座，所述大视野范围镜头与所述第一导向块固定连接，并位于所述第一导向块靠近所述顶座的一侧，所述高清摄像头与所述支撑块固定连接，并位于所述支撑块靠近所述顶座的一侧，所述电机控制器与所述第一丝杆电机、第二丝杆电机和所述第三丝杆电机电连接。

其中，所述Z轴控制组件还包括防滑垫，所述防滑垫与所述支撑座固定连接，并位于所述支撑座远离所述底座的一侧。

其中，所述Z轴控制组件还包括限位片，所述限位片与所述支撑座固定连接，并位于所述支撑座靠近所述第一导向块的一侧。

其中，所述高清摄像头包括远心镜头和CCD相机，所述远心镜头与所述支撑块固定连接，并位于所述支撑块靠近所述顶座的一侧，所述CCD相机与所述远心镜头固定连接，并位于所述远心镜头远离所述顶座的一侧。

其中，所述Z轴控制组件还包括底部照明器，所述底部照明器与所述支撑座固定连接，并位于所述底座与所述支撑座之间。

其中，所述Z轴控制组件还包括顶部照明器，所述顶部照明器与所述支撑块固定连接，并位于所述支撑块靠近所述顶座的一侧。

本实用新型的一种可自动调整待测样品位置的图像测量仪，所述第一丝杆电机与所述支撑座固定连接，所述第一导向块与所述第一丝杆电机的丝杆螺纹连接使得所述第一丝杆电机可以带动所述第一导向块上下移动，所述支撑块与所述第一导向块固定连接，使得所述支撑块可以跟随所述第一导向块上下移动；所述底座与所述支撑座固定连接，所述第二丝杆电机与所述底座固定连接，所述中间座与所述第二丝杆电机的丝杆螺纹连接，使得在所述底座的支撑下，转动所述第二丝杆电机可以使所述中间座相对所述底座滑动；所述第三丝杆电机与所述中间座固定连接，所述顶座通过所述第三导向块与所述第三丝杆电机的丝杆螺纹连接，并与所述中间座滑动连接，使得所述第三丝杆电机转动可以带动所述顶座相对所述中间座滑动，从而可以调整Y方向的位置；所述大视野范围镜头与所述第一导向块固定连接，用于对待测样品进行粗定位；所述高清摄像头与所述支撑块固定连接，用于精确调整待测样品的位置，并再次拍照测量尺寸。通过所述大视野范围镜头和所述高清摄像头获取待测样品信息并自动对各个电机进行调整，从而自动移动待测样品然后拍照进行尺寸测量，可以进一步提高样品的检测效率，减小人工测量所带来的主观因素影响，高效准确的测量样品是否符合设计标准并分析误差，从而解决现有测量仪需要人工调整样品位置导致测量效率降低的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型的一种可自动调整待测样品位置的图像测量仪的结构图；

图2是本实用新型的XY轴控制组件的分解图；

图3是本实用新型的一种使用所述图像测量仪测量待测样品的方法的流程图；

图4是基于当前坐标，移动第二丝杆电机和第三丝杆电机，将待测物品移动至高清摄像头视场范围内的流程图。

1-XY轴控制组件、2-Z轴控制组件、3-大视野范围镜头、4-高清摄像头、5-电机控制器、11-底座、12-中间座、13-顶座、14-第二丝杆电机、15-第三丝杆电机、16-第二导向块、17-第三导向块、18-透明玻璃、21-支撑座、22-第一丝杆电机、23-第一导向块、24-支撑块、25-底部照明器、26-顶部照明器、27-防滑垫、28-限位片、41-远心镜头、42-CCD相机。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，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，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

请参阅图1和图2，本实用新型提供一种可自动调整待测样品位置的图像测量仪，包括：

XY轴控制组件1、Z轴控制组件2、大视野范围镜头3、高清摄像头4和电机控制器5，所述Z轴控制组件2包括支撑座21、第一丝杆电机22、第一导向块23和支撑块24，所述第一丝杆电机22与所述支撑座21固定连接，并位于所述支撑座21的一侧，所述第一导向块23与所述第一丝杆电机22的丝杆螺纹连接，并与所述支撑座21滑动连接，所述支撑块24与所述第一导向块23固定连接，并位于所述第一导向块23的一侧；所述XY轴控制组件1包括底座11、中间座12、顶座13、第二丝杆电机14、第三丝杆电机15、第二导向块16、第三导向块17和透明玻璃18，所述底座11与所述支撑座21固定连接，并位于所述第一导向块23的一侧，所述第二丝杆电机14与所述底座11固定连接，并位于所述底座11的一侧，所述中间座12通过所述第二导向块16与所述第二丝杆电机14的丝杆螺纹连接，并与所述底座11滑动连接，所述第三丝杆电机15与所述中间座12固定连接，并位于所述中间座12的一侧，所述顶座13通过所述第三导向块17与所述第三丝杆电机15的丝杆螺纹连接，并与所述中间座12滑动连接，并位于所述中间座12远离所述底座11的一侧，所述透明玻璃18与所述顶座13固定连接，并穿过所述顶座13，所述大视野范围镜头3与所述第一导向块23固定连接，并位于所述第一导向块23靠近所述顶座13的一侧，所述高清摄像头4与所述支撑块24固定连接，并位于所述支撑块24靠近所述顶座13的一侧，所述电机控制器5与所述第一丝杆电机22、第二丝杆电机14和所述第三丝杆电机15电连接。

在本实施方式中，所述Z轴控制组件2包括支撑座21、第一丝杆电机22、第一导向块23和支撑块24，所述第一丝杆电机22与所述支撑座21固定连接，并位于所述支撑座21的一侧，所述第一导向块23与所述第一丝杆电机22的丝杆螺纹连接，并与所述支撑座21滑动连接，使得所述第一丝杆电机22可以带动所述第一导向块23上下移动，所述支撑块24与所述第一导向块23固定连接，并位于所述第一导向块23的一侧使得所述支撑块24可以跟随所述第一导向块23上下移动，并可安装镜头；所述XY轴控制组件1包括底座11、中间座12、顶座13、第二丝杆电机14、第三丝杆电机15、第二导向块16、第三导向块17和透明玻璃18，所述底座11与所述支撑座21固定连接，并位于所述第一导向块23的一侧，所述第二丝杆电机14与所述底座11固定连接，并位于所述底座11的一侧，所述中间座12通过所述第二导向块16与所述第二丝杆电机14的丝杆螺纹连接，并与所述底座11滑动连接，使得在所述底座11的支撑下，转动所述第二丝杆电机14可以使所述中间座12相对所述底座11滑动而调整X方向的位置；所述第三丝杆电机15与所述中间座12固定连接，并位于所述中间座12的一侧，所述顶座13通过所述第三导向块17与所述第三丝杆电机15的丝杆螺纹连接，并与所述中间座12滑动连接，并位于所述中间座12远离所述底座11的一侧，使得所述第三丝杆电机15转动可以带动所述顶座13相对所述中间座12滑动，从而可以调整Y方向的位置；所述透明玻璃18与所述顶座13固定连接，并穿过所述顶座13，通过所述透明玻璃18可以从外界进光而增加照明亮度；所述大视野范围镜头3与所述第一导向块23固定连接，所述大视野范围镜头3的型号是FL-BC1220-9M，该镜头能使周边部分也保持高分辨率，因此可一次性检查多个对象物，还能详细检查更大范围，用于对待测样品进行粗定位；所述高清摄像头4与所述支撑块24固定连接，并位于所述支撑块24靠近所述顶座13的一侧，所述高清摄像头4的型号是N10-W02，用于精确调整待测样品的位置，并再次拍照测量尺寸，所述电机控制器由嵌入式微处理器和电脑主机或者工控机设备组成，能为图像处理和生成测量结果报告提供更好的系统环境。所述电机控制器5与所述第一丝杆电机22、第二丝杆电机14和所述第三丝杆电机15电连接，以控制电机转动。通过所述大视野范围镜头3和所述高清摄像头4获取待测样品信息并自动对各个电机进行调整，从而自动移动待测样品然后拍照进行尺寸测量，可以进一步提高样品的检测效率，减小人工测量所带来的主观因素影响，高效准确的测量样品是否符合设计标准并分析误差，从而解决现有测量仪需要人工调整样品位置导致测量效率降低的问题。

进一步的，所述高清摄像头4包括远心镜头41和CCD相机42，所述远心镜头41与所述支撑块24固定连接，并位于所述支撑块24靠近所述顶座13的一侧，所述CCD相机42与所述远心镜头41固定连接，并位于所述远心镜头41远离所述顶座13的一侧。

在本实施方式中，所述CCD相机的型号是N10-W02，所述远心镜头的型号是HR0565D，采用所述远心镜头41可以具有更大的景深，在景深范围内能很好地对待测样品进行对焦，同时其具有较大的放大倍数，能对待测样品的细节尺寸进行准确的测量。

进一步的，所述Z轴控制组件2还包括底部照明器25，所述底部照明器25与所述支撑座21固定连接，并位于所述底座11与所述支撑座21之间。

在本实施方式中，所述底部照明器25为绿色平行光源，可以选用方寸科技的FC-200mm光管，平行光源光线方向不会改变，几乎没有衰减，从而能为所述高清摄像头4测量待测样品轮廓提供更好的照明环境。

进一步的，所述Z轴控制组件2还包括顶部照明器26，所述顶部照明器26与所述支撑块24固定连接，并位于所述支撑块24靠近所述顶座13的一侧。

在本实施方式中，所述顶部照明器26为白色环形光源，能从多角度对待测样品提供光照，型号可以选择FRL5428-29。它可以减小单侧光源带来的阴影对测量效果产生的影响，能为所述高清摄像头4测量待测样品细节尺寸提供更好的光照环境，同时，也能为所述大视野范围镜头3单元提取待测样品特征，调整待测样品位置提供良好光照环境。

进一步的，所述Z轴控制组件2还包括防滑垫27，所述防滑垫27与所述支撑座21固定连接，并位于所述支撑座21远离所述底座11的一侧。

在本实施方式中，所述防滑垫27用于增加所述支撑座21与放置平面之间的摩擦力，从而可以放置得更加稳定。

进一步的，所述Z轴控制组件2还包括限位片28，所述限位片28与所述支撑座21固定连接，并位于所述支撑座21靠近所述第一导向块23的一侧。

在本实施方式中，在所述第一丝杆电机22控制所述高清摄像头4寻找清晰度时，有可能使焦距一直模糊而不断使所述第一导向块23向所述顶座13移动而碰上所述顶座13造成损坏，因此增加所述限位片28限制所述第一导向块23移动的范围，从而保护测量仪不受损坏。

第二方面，请参阅图3，本实用新型提供一种可自动调整待测样品位置的图像测量方法，包括：

S101将待测样品放到顶座13上；

S102通过大视野范围镜头3实时获取视场内第一图像数据；

通过大视野范围镜头3对不间断地对顶座13进行拍照并获取相关图形信息。

S103基于第一图像数据在视场内建立笛卡尔坐标系，提取待测样品特征值，计算出待测样品当前坐标；

在图像测量仪安装好过后，默认设置高清摄像头4的镜头中心为坐标原点建立笛卡尔坐标系以对顶座13平面网格化，然后根据第一图像数据确认待测样品当前的坐标。

S104基于当前坐标，移动第二丝杆电14和第三丝杆电机15，将待测物品移动至高清摄像头4视场范围内；

请参阅图4，具体步骤是：

S201获取待测样品特征值并检测其中心坐标点；

S202若坐标X值大于0，则控制第二丝杆电机14将顶座13向X轴负方向移动，若X值小于0，则向X轴正方形移动；

S203若坐标Y值大于0，则控制第三丝杆电机15将顶座13向Y轴负方向移动，若Y值小于0，则向Y轴正方形移动。

S105基于高清摄像头4实时获取视场内第二图像数据；

通过高清摄像头4对待测样品进行不间断地拍照以获取第二图像数据，这个图像数据的分辨率高于第一图像数据，从而便于后期进行尺寸测量。

S106基于笛卡尔坐标系和第二图像数据移动第二丝杆电机14和第三丝杆电机15，使待测样品位于视场范围中心；

此过程可以重复S201～S203的步骤，目的是基于高分辨率图像将待测样品放置于高清摄像头4对应的正中心以便于尺寸测量。

S107获取待测样品在图像中的模糊度，根据待测样品的模糊度指数控制第一丝杆电机调整高清摄像头4高度使成像清晰；

可以采用Brenner梯度函数、Tenengrad梯度函数等算法对模糊度进行计算，然后上下移动第一丝杆电机22并对模糊度进行比较，并向模糊度较小的地方移动，当模糊度小于设定值时就认为图像清晰而停止移动。

S108获取清晰图像并计算待测样品的尺寸数据，根据导入的尺寸标注判断待测样品是否符合标注，同时标记不合格处，并给出测量结果报告。

采用标定方法对顶座13平面和第一导向块23的距离预先设定一个标定参数，然后拍照基于标定参数可以获得待测样品的尺寸数据，然后可以和尺寸标注比较判断是否合格，同时标记不合格处，最后可以基于一种预先设定的格式给出测量结果报告。

以上所揭露的仅为本实用新型一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本实用新型权利要求所作的等同变化，仍属于实用新型所涵盖的范围。

Claims (6)

1.一种可自动调整待测样品位置的图像测量仪，其特征在于，

包括XY轴控制组件、Z轴控制组件、大视野范围镜头、高清摄像头和电机控制器，所述Z轴控制组件包括支撑座、第一丝杆电机、第一导向块和支撑块，所述第一丝杆电机与所述支撑座固定连接，并位于所述支撑座的一侧，所述第一导向块与所述第一丝杆电机的丝杆螺纹连接，并与所述支撑座滑动连接，所述支撑块与所述第一导向块固定连接，并位于所述第一导向块的一侧；所述XY轴控制组件包括底座、中间座、顶座、第二丝杆电机、第三丝杆电机、第二导向块、第三导向块和透明玻璃，所述底座与所述支撑座固定连接，并位于所述第一导向块的一侧，所述第二丝杆电机与所述底座固定连接，并位于所述底座的一侧，所述中间座通过所述第二导向块与所述第二丝杆电机的丝杆螺纹连接，并与所述底座滑动连接，所述第三丝杆电机与所述中间座固定连接，并位于所述中间座的一侧，所述顶座通过所述第三导向块与所述第三丝杆电机的丝杆螺纹连接，并与所述中间座滑动连接，并位于所述中间座远离所述底座的一侧，所述透明玻璃与所述顶座固定连接，并穿过所述顶座，所述大视野范围镜头与所述第一导向块固定连接，并位于所述第一导向块靠近所述顶座的一侧，所述高清摄像头与所述支撑块固定连接，并位于所述支撑块靠近所述顶座的一侧，所述电机控制器与所述第一丝杆电机、第二丝杆电机和所述第三丝杆电机电连接。

2.如权利要求1所述的一种可自动调整待测样品位置的图像测量仪，其特征在于，

所述高清摄像头包括远心镜头和CCD相机，所述远心镜头与所述支撑块固定连接，并位于所述支撑块靠近所述顶座的一侧，所述CCD相机与所述远心镜头固定连接，并位于所述远心镜头远离所述顶座的一侧。

3.如权利要求1所述的一种可自动调整待测样品位置的图像测量仪，其特征在于，

所述Z轴控制组件还包括防滑垫，所述防滑垫与所述支撑座固定连接，并位于所述支撑座远离所述底座的一侧。

4.如权利要求3所述的一种可自动调整待测样品位置的图像测量仪，其特征在于，

所述Z轴控制组件还包括限位片，所述限位片与所述支撑座固定连接，并位于所述支撑座靠近所述第一导向块的一侧。

5.如权利要求4所述的一种可自动调整待测样品位置的图像测量仪，其特征在于，

所述Z轴控制组件还包括底部照明器，所述底部照明器与所述支撑座固定连接，并位于所述底座与所述支撑座之间。

6.如权利要求5所述的一种可自动调整待测样品位置的图像测量仪，其特征在于，

所述Z轴控制组件还包括顶部照明器，所述顶部照明器与所述支撑块固定连接，并位于所述支撑块靠近所述顶座的一侧。

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