CN212963202U - 一种通用闪测仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种通用闪测仪,包括升降式主体镜头(1)，主体镜头(1)的视野外侧设有移动平台(2)，主体镜头(1)一侧设有显微测量组件，主体镜头(1)的另一侧经升降组件连接有测量光源(3)。本实用新型通过主体镜头和显微测量组件的配合，可以分多种测量范围对不同尺寸的工件进行测量，通过导航相机和移动平台的配合，还可以当工件尺寸过大时，通过调整工件的水平位置实现对工件的不同部位的图像获取，进而通过图像合成得到工件的完整图像，进一步提高了本实用新型的测量范围，使本实用新型具有测量范围大、生产成本低和测量效果好的特点。

Description

一种通用闪测仪

技术领域

本实用新型涉及一种闪测仪，特别是一种通用闪测仪。

背景技术

闪测仪是一种通过大视野大景深的远心镜头，将产品轮廓影像缩小至数十倍后传递给高分辨率相机上作数字化处理，再由具有强大计算能力的后台测量软件抓取产品轮廓并完成计算，从而测出产品的轮廓尺寸的快速测量机构。这种测量方式由于具有测量速度快、自动化程度高的特点，目前已广泛应用在机械、电子、线缆、钟表等各类领域。但由于镜头视野的增大会导致抓取图像在小范围内分辨率的下降，导致每组远心镜头都有对应的测量范围，当工件的尺寸过大或过小时，则会出现图像无法抓取完全或显示不清晰的问题；而即使采用不同视野范围的双视野远心镜头，其测量范围普遍也仅在10～100mm内，无法对整个测量范围进行覆盖。

另一方面，由于远心镜头的测量范围和其价格是呈指数级对应的，即远心镜头的测量范围在增加后，其价格也会是原有的数倍甚至数十倍，使得厂家无法通过直接选型实现大范围的尺寸测量。且目前的闪测仪普遍集成度较高且结构紧凑，导致厂家通过在现有闪测仪上直接增设不同测量范围的镜头的方式，则会造成闪测仪整体尺寸的增大和外形的异化，不仅对搬运和存放造成困难，集成后的镜头还容易因位置突出而与外部碰撞受损，降低了闪测仪的稳定性。

此外，闪测仪在测量时需要在工件的顶部和底部位置设置照明光源，利用光照使工件清晰的显示出细微的局部特征和完整锐利的轮廓线。但对于部分外形异化或在高度方向上存在台阶的工件而言，由于这类工件的部分轮廓线会被工件的其他位置所遮挡，导致底部光源无法将工件的边缘位置照射完全；而镜头仅在顶部光源的照射下则容易将工件的轮廓线与下其他平面进行混淆，使闪测仪无法区分并完成检测，降低了对工件的检测效果。

因此，现有的闪测仪存在测量范围小、生产成本高和测量效果差的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，提供一种通用闪测仪。它具有测量范围大、生产成本低和测量效果好的特点。

本实用新型的技术方案：一种通用闪测仪，包括升降式主体镜头，主体镜头外部连接有相机，主体镜头的视野外侧设有移动平台，主体镜头一侧设有显微测量组件，主体镜头的另一侧经升降组件连接有测量光源。

前述的一种通用闪测仪中，所述主体镜头为双视野镜头，双视野镜头外部分别连接有大视野相机和小视野相机，大视野相机和小视野相机分别与主体镜头呈90°垂直连接。

前述的一种通用闪测仪中，所述显微测量组件包括升降式变倍镜头，变倍镜头的外侧设有载物平台。

前述的一种通用闪测仪中，所述升降组件包括位于主体镜头在远离显微测量组件一侧的筒体，筒体上滑动连接有升降杆，升降杆的外形为圆管，升降杆的一侧连接有驱动部，升降杆的底部连接测量光源。

前述的一种通用闪测仪中，所述驱动部为丝杆电机或直线滑台。

前述的一种通用闪测仪中，所述移动平台包括X轴移动平台，X轴移动平台经第一导轨连接有Y轴移动平台，Y轴移动平台外部连接有第一移动部，X轴移动平台和第一移动部在水平方向上并排设置；所述X轴移动平台上设有第二导轨，第二导轨垂直于第一导轨设置在X轴移动平台上，第二导轨的外部设有第二移动部。

前述的一种通用闪测仪中，所述第一移动部和第二移动部的结构相同，均包括丝杆电机，丝杆电机上连接有丝杆滑块，所述第一移动部的丝杆滑块连接Y轴移动平台，所述第二移动部的丝杆滑块连接X轴移动平台。

前述的一种通用闪测仪中，所述丝杆电机为直线丝杆电机。

前述的一种通用闪测仪中，所述第一导轨并排设置在X轴移动平台的左右两侧，所述第二导轨并排设置在X轴移动平台的前后两侧。

前述的一种通用闪测仪中，所述第一移动部连接在一侧第一导轨上。

前述的一种通用闪测仪中，所述第一导轨和第二导轨均为交叉滚子导轨。

前述的一种通用闪测仪中，所述第一移动部和第二移动部的下端均设有光栅尺。

前述的一种通用闪测仪中，所述测量光源包括沿高度方向并排布置的第一照明光源和第二照明光源，所述第一照明光源的照射光为倾斜光，所述第二照明光源的照射光为平行光。

前述的一种通用闪测仪中，所述第一照明光源和第二照明光源外部连接有壳体，第一照明光源和第二照明光源均呈环形分布在壳体内壁。

前述的一种通用闪测仪中，所述壳体上设有位于第二照明光源外部的罩板，罩板边缘延伸至第二照明光源端部，所述第一照明光源在水平方向上位于罩板内侧。

前述的一种通用闪测仪中，所述第一照明光源由多个第一照明分区组成，所述第二照明光源由多个第二照明分区组成。

前述的一种通用闪测仪中，还包括位于移动平台在远离测量光源一侧的背光源，所述背光源、第一照明光源和第二照明光源分别连接有调光控制器，所述第一照明分区和第二照明分区分别连接有控制模块。

前述的一种通用闪测仪中，所述移动平台的上方设有导航相机，导航相机的视野范围延伸至主体镜头的视野范围外侧。

与现有技术相比，本实用新型具有以下特点：

(1)本实用新型通过主体镜头和显微测量组件的配合，能够分别在三组测量范围内对不同尺寸的工件进行测量，利用变倍镜头解决双视野镜头因大景深造成小尺寸工件检测不清晰的问题，从而将本实用新型的测量范围有效扩大0.1～100mm；

(2)通过升降组件的结构配合对测量光源进行支撑和升降，使筒体能够对升降杆在竖直方向上进行限位，利用筒体避免升降杆在受测量光源重力后的倾斜；通过圆管形的升降杆则能够在竖直状态对测量光源进行稳定的限位，使得测量光源不会因重心偏移造成倾斜的问题；在上述配合下，本实用新型仅需单侧的升降组件便能实现对测量光源的支撑和驱动升降，进而节省了主体镜头另一侧的占用空间，使得显微测量组件能够与升降组件并排设置在主体镜头的左右两侧，且不会超过闪测仪的整体框架，有效提高了本实用新型的稳定性并缩小了其结构尺寸；

(3)本实用新型通过由第一照明光源形成的倾斜光，可以从顶部对工件进行照明，从而提高工件表面的清晰度；当工件的边缘轮廓被遮挡时，第二照明光源则能够升降移动至与工件轮廓面的平齐位置，从而利用平行光在工件轮廓面上的散射将该轮廓面与工件的其他平面进行区分，使竖直的轮廓面在镜头视野中能够形成一条清晰的轮廓线，方便闪测仪对工件边缘的抓取和测量，提高了闪测仪的检测效果；

(4)通过将第一照明光源和第二照明光源分成多个独立的照明分区，使得闪测仪能够分别对各照明分区进行单独控制照明，进而在对部分异形工件进行尺寸测量时，能够通过关闭部分照明分区来减少显示线条的阻碍，使闪测仪能够准确的获取到需要测量的工件轮廓，进一步提高了闪测仪的检测效果；同时，利用分区照明还可以对不同照明状态下的照片在软件上的进行偏析术合成，凸显出工件在工件高度方向上的细节；

(5)通过由调光控制器和控制模块分别控制背光源、第一照明光源和第二照明光源的亮度和开闭，一方面可以实现背光源及各照明分区的单独开关和亮度调节，另一方面利用调光控制器控制第一照明光源和第二照明光源整体亮度，利用控制模块控制第一照明分区第二照明分区则有效降低了对光源的控制难度，使本实用新型仅需三路调光控制器和与照明分区对应数量的控制模块便能达到控制效果，有效降低了对光源的控制成本；

(6)本实用新型通过将第一导轨设置在X轴移动平台的侧部，并将第一移动部设置在第一导轨外侧，使得第一移动部能够与X轴移动平台在水平方向上并排设置，从而有效缩短了本实用新型在高度上的占用空间；通过选用交叉滚子导轨作为连接导轨，可以有效降低X轴移动平台和Y轴移动平台在横向移动时所需的驱动力，在此基础上，通过选用直线丝杆电机作为驱动件，能够有效缩小移动平台在X、Y轴方向的占用空间，从而进一步提高本实用新型的空间利用率；且由于本实用新型的各连接部件均能够安装在X轴移动平台上，使得Y轴移动平台可以将自身厚度缩减为薄片外形，进一步降低本实用新型的高度尺寸；

(7)通过设置在闪测仪上的导航相机，可以在工件测量时对主体镜头的视野四周进行探查，进而测出工件的边缘位置；当工件轮廓超出主体镜头的视野范围时，由移动平台带动工件分别沿X轴或Y轴方向移动，使主体镜头能够分别对工件的不同位置进行图像抓取，再由软件将图像进行合成，从而得到工件的完整图像及相应尺寸；在上述配合下，本实用新型在不扩大主体镜头的条件下能够将闪测仪的测量范围提升至0.1～400mm，并无需操作人员手动调整工件位置，从而提高了本实用新型的测量范围并降低了所需的生产成本，并简化工人操作；

(8)导航相机在设置后，还可以配合双目视觉技术在对工件进行图像获取，并根据获取到的图像三维点云信息进行三维模型的重建，从而增加了本实用新型的功能性；

所以，本实用新型具有测量范围大、生产成本低和测量效果好的特点。

附图说明

图1是本实用新型的外形图；

图2是本实用新型的内部结构示意图；

图3是升降组件的结构示意图；

图4是移动平台的结构示意图；

图5是图4的A向视图；

图6是导航相机的安装示意图；

图7是测量光源的结构示意图。

附图中的标记为：1-主体镜头，2-移动平台，3-测量光源，4-大视野相机，5-小视野相机，6-变倍镜头，7-载物平台，8-筒体，9-升降杆，10-驱动部，11-第一导轨，12-第一移动部，13-第二导轨，14-第二移动部，15-背光源，16-导航相机，201-X轴移动平台，202-Y轴移动平台，301-第一照明光源，302-第二照明光源。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明，但并不作为对本实用新型限制的依据。

实施例。一种通用闪测仪，构成如图1所示，包括升降式主体镜头1，主体镜头1背部经丝杆滑台连接闪测仪架，主体镜头1的视野外侧设有移动平台2，主体镜头1一侧设有显微测量组件，主体镜头1的另一侧经升降组件连接有测量光源3，测量光源3延伸至主体镜头1和移动平台2之间。

所述主体镜头1为双视野镜头，双视野镜头可选用双视野远心镜头，双视野远心镜头的最大检测范围分别为25mm和100mm，双视野镜头外部分别连接有大视野相机4和小视野相机5，大视野相机4和小视野相机5分别与主体镜头1呈90°垂直连接。

所述显微测量组件包括升降式变倍镜头6，变倍镜头6外部连接有变倍镜头相机，变倍镜头6的量程为0.1～15mm，变倍镜头6可选用电动变倍镜头6或手动变倍镜头6，变倍镜头6的外侧设有载物平台7，载物平台7单独设置且与移动平台2相互平行。

所述升降组件包括位于主体镜头1在远离显微测量组件一侧的筒体8，筒体8上滑动连接有升降杆9，升降杆9的外形为圆管，升降杆9的一侧连接有驱动部10，升降杆9的底部连接测量光源3。

所述驱动部10为丝杆电机或直线滑台，其中丝杆电机上经丝杆滑块连接升降杆9；直线滑台经滑块连接升降杆9。

所述移动平台2包括X轴移动平台201，X轴移动平台201经第一导轨11连接有Y轴移动平台202，Y轴移动平台202外部连接有第一移动部12，X轴移动平台201和第一移动部12在水平方向上并排设置；所述X轴移动平台201上设有第二导轨13，第二导轨13垂直于第一导轨11设置在X轴移动平台201上，第二导轨13的外部设有第二移动部14。

所述第一移动部12和第二移动部14的结构相同，均包括丝杆电机，丝杆电机上连接有丝杆滑块，所述第一移动部12的丝杆滑块连接Y轴移动平台202，所述第二移动部14的丝杆滑块连接X轴移动平台201。

所述丝杆电机为直线丝杆电机。

所述第一导轨11并排设置在X轴移动平台201的左右两侧，所述第二导轨13并排设置在X轴移动平台201的前后两侧。

所述第一移动部12连接在一侧第一导轨11上。

所述第一导轨11和第二导轨13均为交叉滚子导轨。

所述第一移动部12和第二移动部14的下端均设有光栅尺。

所述第一移动部12和第二移动部14的外部均设有防护罩。

所述测量光源3包括沿高度方向并排布置的第一照明光源301和第二照明光源302，所述第一照明光源301的照射光为倾斜光，所述第二照明光源302的照射光为0角度的平行照射光。

第一照明光源301和第二照明光源302外部连接有壳体，第一照明光源301和第二照明光源302均呈环形分布在壳体内壁。

所述壳体上设有位于第二照明光源302外部的罩板，罩板边缘延伸至第二照明光源302端部，所述第一照明光源301在水平方向上位于罩板内侧。

所述第一照明光源301由四个第一照明分区组成，所述第二照明光源302由四个第二照明分区组成。

还包括位于移动平台2在远离测量光源3一侧的背光源15，所述背光源15、第一照明光源301和第二照明光源302分别连接有调光控制器，所述第一照明分区和第二照明分区分别连接有控制模块；所述控制模块可选用8路I/O控制卡。

所述第一照明光源301包括若干LED光源，LED光源的外侧设有匀光板。

所述第二照明光源302由若干发光二极管并排布置而成。

所述移动平台2的上方设有导航相机16，导航相机16沿水平方向呈环形滑动或分多个呈环形分布在移动平台2四周，导航相机16的视野范围延伸至主体镜头1的视野范围外侧。

本实用新型的工作原理：本实用新型在测量时，测量人员先根据工件的尺寸选择放置位置，当工位外形小于15mm时将其放置在载物平台7上，再通过电动或手动控制变倍镜头6将镜头倍数调至合适范围后进行升降对焦，使得变倍镜头相机能够获取到工件的清晰图像并完成测量。

当工位外形大于15mm时，操作人员将工件放置在移动平台2上，然后由主体镜头1切换对应视野的镜头，同时由导航相机16探查工件的边缘位置。当工件轮廓完全处于主体镜头1的视野范围内时，由主体镜头1经升降对焦后直接获取工件的完整图像。当工件边缘超出主体镜头1的最大视野并进入导航相机16的视野范围时；由导航相机16向系统提供工件的超出位置，再由系统分别经第一移动部12和第二移动部14带动移动平台2沿X、Y轴方向水平移动，从而使工件的各边缘位置分别移动至主体镜头1的视野中心；然后由主体镜头1分多次对工件在不同位置进行局部图像的获取，再通过软件将各局部图像拼接后形成工件的完整图像，从而实现对超过100mm的大尺寸工件的测量。

移动平台2在动作时，由第二移动部14的直线丝杆电机带动X轴移动平台201沿X轴方向进行左右移动；同时，第一移动部12带动Y轴移动平台202沿Y轴方向进行前后移动，实现对工件在的X、Y轴方向的移动效果。平台移动过程中，由底部的光栅尺分别检测第一移动部12和第二移动部14的丝杆滑块位置，从而实现对X轴移动平台201和Y轴移动平台202位移距离的检测。

工件在正常测量时，测量光源3处于工件的正上方并通过第一照明光源301配合背光源15对工件的表面和边缘处进行照明。当工件的部分轮廓受遮挡导致边缘位置无法准确获取时，由驱动部10经升降杆9带动测量光源3沿Z轴移动，使第二照明光源302与工件边缘相互平齐，然后由第二照明光源302发出平行光将对工件的竖直面进行照射，使工件在边缘的端角处形成散射并射入主体镜头1内，使得镜头视野内能够形成一条锐利的轮廓线，从而提高闪测仪的测量准确度。当工件因异形结构造成光线过于混乱无法清晰获取时，用户可以根据所需轮廓线的位置经控制模块关闭其他的照明分区，使得镜头在测量时能够减少干扰，进一步提高闪测仪的测量准确度。同时，利用分区照明还可以对不同照明状态下的照片在软件上的进行偏析术合成，凸显出工件在工件高度方向上的细节。

Claims (10)

1.一种通用闪测仪，其特征在于：包括升降式主体镜头(1)，主体镜头(1)的视野外侧设有移动平台(2)，主体镜头(1)一侧设有显微测量组件，主体镜头(1)的另一侧经升降组件连接有测量光源(3)。

2.根据权利要求1所述的一种通用闪测仪，其特征在于：所述主体镜头(1)为双视野镜头，双视野镜头外部分别连接有大视野相机(4)和小视野相机(5)，大视野相机(4)和小视野相机(5)分别与主体镜头(1)呈90°垂直连接。

3.根据权利要求1所述的一种通用闪测仪，其特征在于：所述显微测量组件包括升降式变倍镜头(6)，变倍镜头(6)的外侧设有载物平台(7)。

4.根据权利要求1所述的一种通用闪测仪，其特征在于：所述升降组件包括位于主体镜头(1)在远离显微测量组件一侧的筒体(8)，筒体(8)上滑动连接有升降杆(9)，升降杆(9)的外形为圆管，升降杆(9)的一侧连接有驱动部(10)，升降杆(9)的底部连接测量光源(3)。

5.根据权利要求1所述的一种通用闪测仪，其特征在于：所述移动平台(2)包括X轴移动平台(201)，X轴移动平台(201)经第一导轨(11)连接有Y轴移动平台(202)，Y轴移动平台(202)外部连接有第一移动部(12)，X轴移动平台(201)和第一移动部(12)在水平方向上并排设置；所述X轴移动平台(201)上设有第二导轨(13)，第二导轨(13)垂直于第一导轨(11)设置在X轴移动平台(201)上，第二导轨(13)的外部设有第二移动部(14)。

6.根据权利要求5所述的一种通用闪测仪，其特征在于：所述第一移动部(12)和第二移动部(14)的结构相同，均包括丝杆电机，丝杆电机上连接有丝杆滑块，所述第一移动部(12)的丝杆滑块连接Y轴移动平台(202)，所述第二移动部(14)的丝杆滑块连接X轴移动平台(201)。

7.根据权利要求1所述的一种通用闪测仪，其特征在于：所述测量光源(3)包括沿高度方向并排布置的第一照明光源(301)和第二照明光源(302)，所述第一照明光源(301)的照射光为倾斜光，所述第二照明光源(302)的照射光为平行光。

8.根据权利要求7所述的一种通用闪测仪，其特征在于：所述第一照明光源(301)由多个第一照明分区组成，所述第二照明光源(302)由多个第二照明分区组成。

9.根据权利要求8所述的一种通用闪测仪，其特征在于：还包括位于移动平台(2)在远离测量光源(3)一侧的背光源(15)，所述背光源(15)、第一照明光源(301)和第二照明光源(302)分别连接有调光控制器，所述第一照明分区和第二照明分区分别连接有控制模块。

10.根据权利要求1所述的一种通用闪测仪，其特征在于：所述移动平台(2)的上方设有导航相机(16)，导航相机(16)的视野范围延伸至主体镜头(1)的视野范围外侧。

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