CN216593243U - 光学测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种光学测量装置，光学待测物装载组件、位移组件及至少两种光学测量组件；光学待测物装载组件设置在位移组件上，光学待测物装载组件通过位移组件进行移动；光学待测物装载组件用于装载固定光学待测物；光学测量组件用于测量光学待测物；位移组件带动所述光学待测物装载组件移动的预设范围至少覆盖各个光学测量组件的测量区域。本实用新型通过多种光学测量组件对不同的待测件进行测量，实现较为方便的光学测量。

Description

光学测量装置

技术领域

本实用新型涉及光学测量技术领域，具体地，涉及一种光学测量装置。

背景技术

目前的光学系统功能单一，仅能对限定条件的被测物进行测量。如果要对多个不同被测物进行测量，需要准备多个光学测量系统，或者一个被测物需要多种光学系统进行测量，测量操作较为麻烦。

实用新型内容

针对现有技术中的缺陷，本实用新型的目的是提供一种光学测量装置。

根据本实用新型提供的一种光学测量装置，光学待测物装载组件、位移组件及至少两种光学测量组件；

所述光学待测物装载组件设置在所述位移组件上，所述光学待测物装载组件通过所述位移组件进行移动；

所述光学待测物装载组件用于装载固定光学待测物；所述光学测量组件用于测量光学待测物；

所述位移组件带动所述光学待测物装载组件移动的预设范围至少覆盖各个所述光学测量组件的测量区域。

优选的，所述光学待测物装载组件通过所述位移组件往复运动于各个所述光学测量组件之间。

优选的，所述光学待测物装载组件通过所述位移组件实现的移动路径为环形。

优选的，所述光学待测物装载组件包括光学待测物装夹平台、第一旋转组件以及第二旋转组件；

所述光学待测物装夹平台用于装载光学待测物，所述光学测量组件与所述光学待测物非接触，能够对所述光学待测物进行光学测量；

所述第一旋转组件驱动连接所述光学待测物装夹平台，能够驱动所述光学待测物装夹平台沿第一轴线旋转；

所述第二旋转组件连接所述第一旋转组件，且所述第二旋转组件能够驱动所述第一旋转组件旋转，从而使所述光学待测物装夹平台沿第二轴线旋转。

优选的，所述光学测量组件中至少包括激光扫描仪、3D光场相机两种。

优选的，所述光学测量组件中至少包括结构光相机、3D光场相机两种。

优选的，所述光学测量组件中至少包括低倍率3D光场相机、显微3D光场相机两种。

优选的，所述光学测量组件中至少包括2D相机、3D光场相机两种。

优选的，所述光学测量组件中至少包括3D光场相机、多光谱成像组件两种。

优选的，还包括控制组件，所述位移组件与所述控制组件电连接；

所述控制组件用于控制所述位移组件，使所述光学待测物装载组件通过所述位移组件的带动依次移动到全部或部分所述光学测量组件的所述测量区域。

与现有技术相比，本实用新型具有如下的有益效果：

1、本实用新型实现较为方便的光学测量，实现自动化的光学测量；

2、本实用新型可依据真实测量需求，选择性测量；

3、本实用新型的光学测量装置的测量操作简单。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本实用新型的光学测量装置的结构示意图；

图2为本实用新型的光学待测物装载组件的移动路径示意图。

图中示出：

光学待测物装载组件1 移动台202

光学待测物装夹平台101 光学测量组件3

第一旋转组件102 直线驱动组件4

第二旋转组件103 第三旋转组件401

旋转装置1031 第一移动组件402

装载台1032 第二移动组件403

位移组件2 移动路径5

驱动组件201

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本实用新型，但不以任何形式限制本实用新型。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本实用新型的保护范围。

实施例1：

如图1和图2所示，本实施例提供的一种光学测量装置，包括：光学待测物装载组件1、位移组件2及至少两种光学测量组件3。

光学待测物装载组件1用于装载固定光学待测物，设置在位移组件2上，通过位移组件2驱动光学待测物装载组件1进行移动，位移组件2的移动路径5覆盖各个光学测量组件3的测量区域，驱动光学待测物能够移动至各个光学测量组件3的测量范围中，从而进行相应的光学测量。光学测量组件3能够对光学待测物进行非接触式光学测量。

光学测量组件3中包括激光扫描仪、3D光场相机两种。激光扫描仪通过主动投射线结构光的方式获取物体的3D轮廓，可以达到微米级的精度，但是线结构光的工作方式限制了拍摄的视角，使其不适合拍摄深孔等场景，而3D光场相机是基于光场信息的采集，在多种恶劣的场景中仍可清晰成像，可以弥补激光扫描仪在这方面的不足。可以采用激光扫描仪和3D光场相机融合成像的方式，用激光扫描仪测量整体外观形貌，使用光场相机测量小尺度深孔，完成物体表面各个尺度的特征的测量。在其他实施例中，光学测量组件3也可以为三种甚至更多，并不限于两种，同时，本申请对光学测量组件3的具体型号或检测功能不做限制，技术人员可根据实际情况进行任意选择。

实施例2：

如图1所示，在实施例1的基础上，本实施例对光学待测物装载组件1进行了进一步的细化设计。

为了实现对光学待测物装载组件1的固定和多角度检测的功能，光学待测物装载组件1包括光学待测物装夹平台101、第一旋转组件102以及第二旋转组件103。

光学待测物装夹平台101用于装载光学待测物，第一旋转组件102驱动连接光学待测物装夹平台101，能够驱动光学待测物装夹平台101沿第一轴线旋转，第二旋转组件103连接第一旋转组件102，且第二旋转组件103能够驱动第一旋转组件102旋转，从而使光学待测物装夹平台101沿第二轴线旋转。

通常的，第一轴线和第二轴线设计为相互垂直的方向，例如第二轴线位于水平的工作面上，第一轴线位于垂直于工作面的竖直面上，从而实现光扫描仪能够水平、竖直移动，但本发明并不以此为限，技术人员可以根据实际情况设计和调整第一轴线和第二轴线之间的角度。

为了实现驱动光学待测物装载组件1平移的功能，位移组件2连接第二旋转组件103，能够驱动第二旋转组件103移动，从而带动光学待测物装夹平台101移动。

实施例3：

如图1所示，在实施例2的基础上，本实施例对第二旋转组件进行了进一步的细化设计。

具体的，第二旋转组件4包括旋转装置401和装载台402，装载台402连接第一旋转组件3，旋转装置401用于驱动连接的装载台402，能够驱动装载台402沿第二轴线旋转。

位移组件2连接旋转装置401。通过本第二旋转组件调整第一旋转组件的位姿，进而调整精密零件装夹平台2的位姿。

实施例4：

如图1所示，在实施例3的基础上，本实施例对位移组件2进行了进一步的细化设计。

具体的，位移组件2包括驱动组件201和移动台202，移动台202连接第二旋转组件103的旋转装置401，驱动组件201用于驱动连接的移动台202，能够驱动移动台202移动。

通过本位移组件带动第二旋转组件平移，进而带动光学待测物装夹平台101的平移。

实施例5：

如图1所示，在实施例4的基础上，为便于调整激光扫描仪输出光线的角度，将光学测量组件1的激光扫描仪安装在直线驱动组件4上。

直线驱动组件4包括第三旋转组件401、第一移动组件402以及第二移动组件403，第三旋转组件401用于装载激光扫描仪，且第三旋转组件401能够驱动激光扫描仪旋转，第一移动组件402连接第三旋转组件401，且第一移动组件402能够驱动第三旋转组件401沿第一方向直线移动，从而使激光扫描仪沿第一方向直线移动，第二移动组件403连接第一移动组件402，第二移动组件403能够驱动第一移动组件402沿第二方向直线移动，从而使激光扫描仪沿第二方向直线移动。

通常的，第一方向和第二方向设计为相互垂直的方向，例如第一方向位于水平的工作面上，第二方向位于垂直于工作面的竖直面上，从而实现光扫描仪能够水平、竖直移动，但本发明并不以此为限，技术人员可以根据实际情况设计和调整第一方向和第二方向之间的角度。

实施例6：

如图1所示，在实施例5的基础上，本实施例对第三旋转组件进行了进一步的细化设计。

具体的，第三旋转组件601包括转动台和转动装置，转动台用于装载并固定激光扫描仪，转动装置用于驱动连接的转动台，转动装置连接第一移动组件，转动装置为常规的能够输出转矩的装置，从而转动装置能够驱动转动台和固定安装在转动台上的激光扫描仪绕旋转装置的输出轴旋转。通过本第三旋转组件调整激光扫描仪输出光线的角度。

实施例7：

如图1所示，在实施例6的基础上，本实施例对第一移动组件、第二移动组件进行了进一步的细化设计。

具体的，第一移动组件602包括竖向移动台和竖向驱动装置。竖向移动台用于安装转动装置，竖向驱动装置用于驱动连接竖向移动台，能够驱动竖向移动台沿第一方向直线移动。

具体的，竖向驱动装置包括第一导轨、第一丝杠、第一控制器以及第一滑台。第一滑台用于安装竖向移动台，第一滑台装载在第一导轨上，能够在第一导轨上移动。

第一导轨、第一丝杆呈竖直设置，第一丝杆转动安装在第一导轨上，且第一丝杆竖直穿过第一滑台并与其螺纹连接，从而实现第一丝杆转动时，第一滑台能够沿第一方向移动。

第一控制器与第一丝杠的电机电连接，用于控制第一丝杠旋转，从而驱动竖向移动台沿第一方向移动，进而驱动激光扫描仪沿第一方向移动，实现了激光扫描仪的一个平移自由度。

具体的，第二移动组件603包括水平移动台和水平驱动装置，水平移动台用于安装竖向驱动装置，水平驱动装置用于驱动连接水平移动台，能够驱动水平移动台沿第二方向直线移动，从而使激光扫描仪能够沿第二方向移动。

水平驱动装置包括第二丝杠、第二控制器、第二导轨以及第二滑台，第二滑台用于安装第三装载台，第二滑台装载在第二导轨上，且第二滑台能够在第二导轨上移动。

第二导轨、第二丝杠呈水平设置，第二丝杠转动安装在第二导轨上，且第二丝杠竖直穿过第二滑台并与其螺纹连接，从而实现了第二丝杠转动时，第二滑台能够沿第二方向移动。

第二控制器与第二丝杠的电机电连接，用于控制第二丝杠旋转，从而驱动第三装载台沿第二方向移动，进而驱动激光扫描仪沿第二方向移动，实现了激光扫描仪的另一个平移自由度。

本实施例的第三旋转组件安装于第一移动组件上，能够在驱动激光扫描仪旋转的同时通过第一移动组件和第二移动组件将激光扫描仪驱动至工作面上的各空间位置，从而使激光扫描仪能够从各个位置、角度对待测精密零件进行检测。

实施例8：

在实施例7的基础上，增设控制组件，从而实现现场手动控制或者遥控操作的功能。

位移组件2上电连接有控制组件，控制组件用于控制位移组件2，使光学待测物装载组件1通过位移组件2的带动依次移动到全部或部分光学测量组件3的测量区域。

控制组件可以是通过市购方式购得的处理器、计算机、工控机等设备，本实用新型对此不做限制。

优选例1：

为了实现对光学待测物的反复测量或周期性测量，光学待测物装载组件1通过位移组件2往复运动于各个所述光学测量组件3之间。在实际使用中，光学待测物装载组件1通过位移组件2根据预设的路径进行运动，运动可以为一次性的或往复性的，运动可以是周期性的也可以是非周期性的，本实用新型对此不做限制。

如图2所示，光学待测物装载组件1通过位移组件2实现的移动路径5为环形，以便于光学待测物依次经过所有光学测量组件3的检测之后能够快速的回到第一个光学测量组件所在的位置，提高周期性往复运动检测的效率。本实施例中的环形可以为圆环形、方环形或者其他不规则环形，本实用新型对此不做限制。在移动路径为圆形时，光学待测物装载组件1的往复运动为周期性圆形运动。

在实际应用中，光学待测物装载组件1通过位移组件2实现的移动路径不限于环形，可以根据实际测量的对移动路径进行规划。

位移组件2可以为单个直线模组或者多个直线模组的组合，基座通过直线模组进行移动。

变化例1：

与实施例1的不同之处在于，光学测量组件3采用结构光相机、3D光场相机两种。

结构光相机的面结构光通过主动投射预编码图案的方式获取物体的3D轮廓，可以达到毫米级的精度，但是结构光相机的工作方式限制了拍摄的视角，使其不适合拍摄深孔等场景，而3D光场相机是基于光场信息的采集，在多种恶劣的场景中仍可清晰成像，可以弥补激光扫描仪在这方面的不足。可以采用结构光相机和3D光场相机融合成像的方式，用结构光测量物体外观形貌，使用光场相机测量小尺度深孔，完成物体表面各个尺度的特征的测量。

变化例2：

与实施例1的不同之处，光学测量组件3采用低倍率3D光场相机、显微3D光场相机两种。

光场相机是使用微透镜阵列采集光场信息，从而可以进行3D成像的装置，光场相机可定制性强，可以针对不同的尺度和场景进行适配，但是视野大小与精度不可兼得。因此可以采用低倍率大视野的低倍率3D光场相机来测量物体的全貌，使用高倍率小视野的显微3D光场相机测量深孔、深槽等小尺度结构。将低倍率3D光场相机和显微3D光场相机的测量结果融合，完成对物体的多尺度特征的测量。

变化例3：

与实施例1的不同之处在于，光学测量组件3采用2D相机、3D光场相机两种。

在许多检测场景中，2D相机可以解决多数的问题，但是对检测精度的微小的提高，就可以带来很高的收益。所以引入3D光场相机，恰当地将2D相机和3D光场相机的测量结果融合起来，进行综合判断，是很有价值的。本光学测量装置同样适用于2D相机和3D光场相机结合的场景。

变化例4：

与实施例1的不同之处，光学测量组件3采用3D光场相机、多光谱成像组件两种。

3D光场相机相比2D相机已经是巨大的提升，但是有时仅仅测量物体的3D轮廓信息是不够的。多光谱成像组件，可以分离入射光线的光谱成分，从而检测物体的材质、化学成分以及温度等信息。利用本测量装置，将3D光场相机与多光谱成像组件相结合，将3D轮廓信息与物体表面反射(发射)的光谱信息融合，便于后续的图像处理、几何分析和频谱分析。

本实用新型通过多种光学测量组件对不同的待测件进行测量，实现较为方便的光学测量。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“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申请和简化描述，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申请的限制。

以上对本实用新型的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本实用新型并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本实用新型的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (10)

1.一种光学测量装置，其特征在于，光学待测物装载组件(1)、位移组件(2)及至少两种光学测量组件(3)；

所述光学待测物装载组件(1)设置在所述位移组件(2)上，所述光学待测物装载组件(1)通过所述位移组件(2)进行移动；

所述光学待测物装载组件(1)用于装载固定光学待测物；所述光学测量组件(3)用于测量光学待测物；

所述位移组件(2)带动所述光学待测物装载组件(1)移动的预设范围至少覆盖各个所述光学测量组件(3)的测量区域。

2.根据权利要求1所述的光学测量装置，其特征在于，所述光学待测物装载组件(1)通过所述位移组件(2)往复运动于各个所述光学测量组件(3)之间。

3.根据权利要求2所述的光学测量装置，其特征在于，所述光学待测物装载组件(1)通过所述位移组件(2)实现的移动路径为环形。

4.根据权利要求1所述的光学测量装置，其特征在于，所述光学待测物装载组件(1)包括光学待测物装夹平台(101)、第一旋转组件(102)以及第二旋转组件(103)；

所述光学待测物装夹平台(101)用于装载光学待测物，所述光学测量组件(3)与所述光学待测物非接触，能够对所述光学待测物进行光学测量；

所述第一旋转组件(102)驱动连接所述光学待测物装夹平台(101)，能够驱动所述光学待测物装夹平台(101)沿第一轴线旋转；

所述第二旋转组件(103)连接所述第一旋转组件(102)，且所述第二旋转组件(103)能够驱动所述第一旋转组件(102)旋转，从而使所述光学待测物装夹平台(101)沿第二轴线旋转。

5.根据权利要求1所述的光学测量装置，其特征在于，所述光学测量组件(3)中至少包括激光扫描仪、3D光场相机两种。

6.根据权利要求1所述的光学测量装置，其特征在于，所述光学测量组件(3)中至少包括结构光相机、3D光场相机两种。

7.根据权利要求1所述的光学测量装置，其特征在于，所述光学测量组件(3)中至少包括低倍率3D光场相机、显微3D光场相机两种。

8.根据权利要求1所述的光学测量装置，其特征在于，所述光学测量组件(3)中至少包括2D相机、3D光场相机两种。

9.根据权利要求1所述的光学测量装置，其特征在于，所述光学测量组件(3)中至少包括3D光场相机、多光谱成像组件两种。

10.根据权利要求1所述的光学测量装置，其特征在于，还包括控制组件，所述位移组件(2)与所述控制组件电连接；

所述控制组件用于控制所述位移组件(2)，使所述光学待测物装载组件(1)通过所述位移组件(2)的带动依次移动到全部或部分所述光学测量组件(3)的所述测量区域。

Images