CN220568070U - 一种位置检测模组及装置 - Google Patents

Abstract

本申请一些实施例提供一种位置检测模组及装置，所述位置检测模组包括相机、镜组与检测位。其中，镜组包括第一镜体与第二镜体，第一镜体为平行光板，第二镜体为反射镜，相机的数量为一个。第二镜体、第一镜体与相机设置于同一水平线上，且第一镜体与相机的距离小于第二镜体与相机的距离。第二镜体与检测位的距离小于第一镜体与检测位的距离，以使检测位通过第一镜体的像的距离等于相机的工作距离。所述位置检测模组通过第二镜体将光路转折，并通过第一镜体缩短检测位的光程差，使得一个相机中可以清晰地呈现检测位在两个平面的图像，可减少位置检测模组的占用体积，进而提高位置检测模组的兼容性。

Description

一种位置检测模组及装置

技术领域

本申请涉及视觉检测技术领域，尤其涉及一种位置检测模组及装置。

背景技术

三维测量可应用于智能制造、虚拟现实及医疗技术等领域，相较于二维测量具有更高的精确度。比如，许多电子元件需要进行点胶，以实现粘合、防水、防震、导热、绝缘、密封等目的。由于电子元件的体积较小，所以需要结合三维测量的视觉系统引导点胶，进而提高点胶的精确性。

三维测量需要通过多个相机构成的检测模组，采集被测物体在不同平面的图像，以确定被测物体的实时位置。例如，在对电子元件进行点胶时，可采用两台垂直设置的相机分别拍摄点胶针头在xz平面与yz平面光路的图像，并通过视觉图像算法计算出点胶针头的精确位置，以根据计算出的位置引导点胶针头进行点胶。或者，采用两台平行设置的相机，将xz平面的光路转折，通过其中一台相机直接拍摄yz平面的图像，再通过另一台相机拍摄转折光路的图像，以计算点胶针头的精确位置。

但是，多台相机所构成的检测模组占用的空间较大，会使部分点胶的机台没有足够的空间安装上述检测模组，导致检测模组的兼容性下降。而如果将不同平面的光路转折到同一个相机，两个平面的光路在传播过程中会产生光程差，使检测模组的检测精确率降低。

实用新型内容

本申请提供了一种位置检测模组及装置，以解决检测模组的兼容性及精确率低的问题。

第一方面，本申请一些实施例提供一种位置检测模组，包括相机、镜组与检测位；其中：

所述镜组包括第一镜体与第二镜体，所述第一镜体为平行光板，所述第二镜体为反射镜，所述相机的数量为一个；所述第二镜体、所述第一镜体与所述相机设置于同一水平线上，所述第一镜体与所述相机的距离小于所述第二镜体与所述相机的距离；所述第二镜体与所述检测位的距离小于所述第一镜体与所述检测位的距离，以使所述检测位通过所述第一镜体的像的距离等于所述相机的工作距离。

结合第一方面，在一种可实施的方式中，所述相机为远心成像相机。

结合第一方面，在一种可实施的方式中，所述相机包括镜片与所述相机结构件，所述镜片与所述相机结构件固定连接。

结合第一方面，在一种可实施的方式中，所述第一镜体的截面形状为长方形，所述第一镜体的厚度为预设厚度，所述预设厚度为能够缩短所述检测位在所述相机成像的光程差的厚度。

结合第一方面，在一种可实施的方式中，所述第二镜体与所述检测位的距离等于所述第一镜体缩短的光程差。

结合第一方面，在一种可实施的方式中，所述第二镜体为全反射棱镜，所述第二镜体的截面形状为等腰直角三角形。

结合第一方面，在一种可实施的方式中，还包括光源组件；所述光源组件设置于所述检测位远离所述第二镜体的一侧以及所述检测位远离所述相机的一侧。

结合第一方面，在一种可实施的方式中，所述光源组件包括光源、平行膜与光源结构件；所述平行膜覆盖于所述光源的外表面，所述平行膜与所述光源结构件固定连接。

结合第一方面，在一种可实施的方式中，包括模组外壳；所述相机、所述第一镜体与所述第二镜体设置于所述模组外壳内；所述模组外壳设有检测孔与安装孔，所述检测位设置于所述检测孔的下方，所述安装孔设置于所述模组外壳周缘。

第二方面，本申请一些实施例提供一种位置检测装置，包括终端设备与第一方面所述的位置检测模组，所述终端设备与所述位置检测模组通信连接。

由以上技术方案可知，本申请一些实施例提供的位置检测模组及装置，所述位置检测模组包括相机、镜组与检测位，相机的数量为一个。其中，镜组包括第一镜体与第二镜体，第一镜体为平行光板，第二镜体为三棱镜。第二镜体、第一镜体与相机设置于同一水平线上，且第一镜体与相机的距离小于第二镜体与相机的距离。第二镜体与检测位的距离小于第一镜体与检测位的距离，以使检测位通过第一镜体的像的距离等于相机的工作距离。所述位置检测模组通过第二镜体将光路转折，并通过第一镜体缩短检测位的光程差，使得一个相机中可以清晰地呈现检测位在两个平面的图像，可减少位置检测模组的占用体积，进而提高位置检测模组的兼容性。第一镜体还可以消除不同平面光路所产生的光程差，提高位置检测模组的检测精度。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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申请的一些实施例，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为本申请一些实施例提供的一种检测模组的结构示例图；

图2为本申请一些实施例提供的另一种检测模组的结构示例图；

图3为本申请一些实施例提供的位置检测模组的内部结构示意图；

图4为本申请一些实施例提供的位置检测模组内部的光路示意图；

图5为本申请一些实施例提供的光路原理的示意图；

图6为本申请一些实施例提供的位置检测模组成像画面的效果示意图；

图7为本申请一些实施例提供的光源组件的结构示意图；

图8为本申请一些实施例提供的位置检测模组的外部结构示意图；

图9为本申请一些实施例提供的位置检测装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本申请示例性实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请示例性实施例中的附图，对本申请示例性实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的示例性实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。

应当理解，本申请中说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解，这样使用的数据在适当情况下可以进行互换，例如能够根据本申请实施例图示或描述中给出那些以外的顺序实施。

三维测量技术可应用于3C电子的制造过程，3C电子为计算机(Computer)、通讯(Communication)和消费电子产品(ConsumerElectronic)三类电子产品的简称。在制造电子产品时，需要结合三维测量技术检测一些部件的位置。比如，许多电子元件需要进行点胶，以实现粘合、防水、防震、导热、绝缘、密封等目的。由于电子元件的体积较小，所以需要结合三维测量的视觉系统引导点胶针头。

在一些实施例中，检测模组包括至少两个检测相机与检测位。检测相机包括第一相机与第二相机。如图1所示，第一相机与第二相机设置于检测位的两个侧面，使第一相机与第二相机可垂直拍摄出检测位在xz、yz平面的图像。例如，将点胶针头置于检测位的位置，通过第一相机拍摄点胶针头在yz平面的成像画面，同时通过第二相机拍摄点胶针头在xz平面的成像画面，再结合xz与yz平面的画面计算出点胶针头的实时位置。

但是，由多台检测相机构成的检测模组所占用的空间比较大，会使部分点胶的机台没有足够的空间安装上述检测模组，进而导致检测模组的兼容性下降。

因此，为了减少检测模组的占用体积，在一些实施例中，检测模组包括至少两台检测相机、反射棱镜与检测位。其中，如图2所示，检测相机包括第一相机与第二相机，第一相机、第二相机平行设置；反射棱镜设置于检测位的临近位置，且与第一相机设置于同一水平线上。这样，反射棱镜可以将检测位在xz平面的光路转折到第一相机，第二相机则可以直接拍摄检测位在yz平面的图像。例如，将点胶针头置于检测位的位置，通过反射棱镜将xz平面的光路转折到第一相机，使第一相机拍摄点胶针头在xz平面的成像画面，同时通过第二相机直接拍摄点胶针头在yz平面的成像画面，再结合xz与yz平面的画面计算出点胶针头的实时位置。

然而，上述方式虽然可以减少检测模组的占用体积，但是使用的相机数量仍至少为两个，会使检测模组的复杂度增加。而如果将不同平面的光路转折到同一个相机，两个平面的光路在传播过程中会产生光程差，使检测模组的检测精确率降低。

基于上述场景，为了改善检测模组兼容性及精确率低的问题，本申请一些实施例提供一种位置检测模组，如图3所示，包括相机100、镜组与检测位300。其中，相机100用于拍摄检测位300的成像画面，镜组用于反射检测位的光路。

所述镜组包括第一镜体201与第二镜体202，第一镜体201为平行光板，第二镜体202为反射镜，相机的数量为一个。第二镜体202、第一镜体201与相机100设置于同一水平线上，第一镜体201与相机100的距离小于第二镜体202与相机100的距离。第二镜体202与检测位300的距离小于第一镜体201与检测位300的距离，以使检测位300通过第一镜体201的像的距离等于相机100的工作距离。

也就是说，第一镜体201靠近相机100设置，第二镜体202靠近检测位300设置。其中，第二镜体202用于将检测位的光路转折，如图4所示，第二镜体202可以使得原本到达xz平面的光路，转折到yz平面。第一镜体201用于将成像点前移，进而抵消xz与yz两个的光程差。

因此，在一些实施例中，所述第一镜体201的截面形状为长方形，且第一镜体201的厚度为预设厚度。其中，预设厚度为能够缩短检测位300在相机100成像的光程差的厚度。通过缩短光程差，可以使检测位300的成像效果更清晰。

为了缩短不同平面的光程差，在一些实施例中，所述第二镜体202与检测位300的距离等于第一镜体201缩短的光程差。其中，第一镜体201与第二镜体202的尺寸可根据测量场景调整，但第二镜体202与检测位300的距离需等于第一镜体201缩短的光程差。

由于第二镜体202为用于转折光路的反射镜，因此，在一些实施例中，第二镜体202为棱镜或平面镜。其中，棱镜及平面镜的放置位置及角度，需保证可以将某一二维平面的光路转折到与之垂直的二维平面的光路方向。例如，使得原本到达xz平面的光路，转折到yz平面等。

在一些实施例中，第二镜体202为全反射棱镜，第二镜体202的截面形状为等腰直角三角形。当光从等腰三角形的斜边射入全反射棱镜后，光线会透过全反射棱镜射到其中一个直角边上。由于入射光角度大于玻璃的临界角，所以会在当前射入的面发生全反射。反射后光线又会射到另一个直角边上，并在这个直角边发生全反射，再从入射的斜边射出，使光线沿着与入射光相同的方向射出。

例如，如图4所示，将点胶针头置于检测位，即物点A。物点A经过厚度为d的第一镜体201后，成像在像点A’，像点A’较A点前移了ΔL’，使点胶针头通过第一镜体201的像到相机100的距离与相机100的工作距离相等，以抵消两部分光路的光程差ΔL。如图5所示，图5为光路原理的示意图。通过三角函数特性及图5可以得出：

DG＝DEsin(I₁-I₁')

DE＝d/cosI₁'

通过上述公式可以计算出：则/>由此可以推出，/>再由/>得出/>如图6所示，通过第一镜体201与第二镜体202的配合，则可以获得点胶针头在YZ平面与XZ平面的成像画面，图像中一半对点胶针头的xy面成像，另一半对点胶针头的yz面成像，形成一张图像；图像犹如一分为二，可同时呈现两个平面的画面内容。

为了减少位置检测模组的占用体积，同时提高位置检测模组测量时的精准性，在一些实施例中，相机100为为远心成像相机，且远心成像相机的数量为一个。其中，远心成像相机需采用远心成像镜头，远心是指入射光瞳在无限远处。例如，相机100可采用500万像素相机、0.5x远心镜头，其对应的成像视野可达到17mm*14mm。

本实施例通过减少相机的数量，可在不影响检测精度的前提下，减少位置检测模组的复杂度与占用体积，提高位置检测模组的兼容性。

如图3所示，在一些实施例中，相机100包括内部镜片101与镜头结构件110。其中，内部镜片101设置于镜头结构件110内，且内部镜片101与镜头结构件110固定连接。内部镜片101与镜头结构件110可定制化设置，以使相机100满足远心光路设计的同时减少占用体积，进而提高相机100的兼容性与精确性。远心光路设计可以提升相机100成像时边缘的清晰度，使成像图像达到最佳对比度。

可以理解的是，本申请实施例提供的相机100的分辨率、镜头结构件110的长度、第一镜体与第二镜体2大小及安装距离均可以根据实际应用场景进行调整，只需满足第二镜体202与检测位300的距离需等于第一镜体201缩短的光程差即可。对此，本申请不作具体限制。

为了便于相机100获取检测位300两个平面的图像，在一些实施例中，位置检测模组还包括光源组件400。如图1，光源组件400设置于检测位300远离第二镜体202的一侧以及检测位300远离相机100的一侧。这样，光源组件400开启后，则可以发射出相应的光线；远离第二镜体202一侧的光线可以被第二镜体202转折到第一镜体201，光线通过第一镜体201后射入相机；远离相机100一侧的光线可以直接射入相机，形成如图6所示的成像画面，可同时观察到检测位300的两个平面。

为了优化光源组件400，还可以对光源组件400的元器件进行定制化。即在一些实施例中，光源组件400包括光源401、平行膜402与光源结构件403。如图7所示，平行膜402覆盖于光源401的外表面，平行膜402与光源结构件403固定连接。光源组件400通过优化平行膜工艺及光源结构件，可兼顾平行性高及厚度薄的特点，可提升位置检测模组整体的检测精度。

并且，在通过位置检测模组进行测量时，为了减少外界干扰，比如外界杂光产生的眩光等问题，位置检测模组还可以采用模块化封装。因此，在一些实施例中，位置检测模组还包括模组外壳500。如图8所示，相机100、第一镜体201与第二镜体202设置于模组外壳500内，以减少外界环境对内部系统的干扰。其中，模组外壳500可采用钣金件。

需要说明的是，位置检测模组的模组外壳形状、模组外壳材质发生更改时，位置检测模组也能实现相同效果。对此，本申请不做限制。

为了便于安装与测量，模组外壳500设有检测孔501与安装孔502，检测位300设置于检测孔501的下方，在进行测量时，需要将待检测物体至于检测孔501下发的检测位。安装孔502设置于模组外壳500周缘，预留的安装孔502可降低位置检测模组的调试难度，可通过安装孔502直接将位置检测模组固定在特定的位置，比如点胶机的机台或螺丝机的机台等。

可以理解的是，安装孔502的数量可自定义设置，为了保持位置检测模组的稳定性，可采用至少4个数量以上的安装孔502。

基于上述位置检测模组，本申请的部分实施例还提供一种位置检测装置，如图9所示，包括终端设备600与上述实施例所述的位置检测模组。其中，所述终端设备600与所述位置检测模组通信连接。

在一些实施例中，终端设备600为智能电子设备。比如，笔记本电脑、PC机、工业计算机等。

在一些实施例中，所述终端设备600与位置检测模组的通信连接方式可以为有线连接或无线连接。比如，蓝牙连接或通过数据线连接等。通信连接用于实现终端设备600与位置检测模组的数据共享。

示例性的，终端设备600内置视觉处理软件，视觉处理软件内置视觉图像算法。将点胶针头置于检测位300，位置检测模组可通过成像，配合终端设备600中的视觉图像算法，计算出点胶针头的实时位置，以纠正或提示更换点胶针头。其对应的操作步骤为，将点胶针头移动到位置检测模组的检测位300，相机100拍摄点胶针头不同平面的成像图片。终端设备600通过传输数据线与位置检测模组连接，以通过传输数据线获取相机100拍摄的成像图片。在获取到成像图片后，终端设备600基于视觉处理软件，对成像图片进行检测分析，进而判断针头是否发生变形，位移等。

需要说明的是，本申请实施例提供的位置检测模组及装置，可应用于多种测量场景。本申请实施例所述的点胶仅为一种示例性说明，还可以应用螺丝机等其他三维测量场景。对此，本申请不作限制。

由以上技术方案可知，本申请一些实施例提供的位置检测模组及装置，所述位置检测模组包括相机100、镜组与检测位300。其中，镜组包括第一镜体201与第二镜体202，第一镜体201为平行光板，第二镜体202为反射镜，相机的数量为一个。第二镜体202、第一镜体201与相机100设置于同一水平线上，且第一镜体201与相机100的距离小于第二镜体202与相机100的距离。第二镜体202与检测位300的距离小于第一镜体201与检测位300的距离，以使检测位300通过第一镜体201的像的距离等于相机100的工作距离。所述位置检测模组通过第二镜体202将光路转折，并通过第一镜体201缩短检测位的光程差，使得一个相机100中可以清晰地呈现检测位300在两个平面的图像，可减少位置检测模组的占用体积，进而提高位置检测模组的兼容性。并且，本申请实施例提供的位置检测模组还可以通过第一镜体201减少不同光路的光程差，提高位置检测模组的精度。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

为了方便解释，已经结合具体的实施方式进行了上述说明。但是，上述示例性的讨论不是意图穷尽或者将实施方式限定到上述公开的具体形式。根据上述的教导，可以得到多种修改和变形。上述实施方式的选择和描述是为了更好的解释原理以及实际的应用，从而使得本领域技术人员更好的使用所述实施方式以及适于具体使用考虑的各种不同的变形的实施方式。

Claims (10)

1.一种位置检测模组，其特征在于，包括相机(100)、镜组与检测位(300)，其中：

所述镜组包括第一镜体(201)与第二镜体(202)，所述第一镜体(201)为平行光板，所述第二镜体(202)为反射镜，所述相机(100)的数量为一个；所述第二镜体(202)、所述第一镜体(201)与所述相机(100)设置于同一水平线上，所述第一镜体(201)与所述相机(100)的距离小于所述第二镜体(202)与所述相机(100)的距离；所述第二镜体(202)与所述检测位(300)的距离小于所述第一镜体(201)与所述检测位(300)的距离，以使所述检测位(300)通过所述第一镜体(201)的像的距离等于所述相机(100)的工作距离。

2.根据权利要求1所述的位置检测模组，其特征在于，所述相机(100)为远心成像相机。

3.根据权利要求1所述的位置检测模组，其特征在于，所述相机(100)包括内部镜片(101)与镜头结构件(110)，所述内部镜片(101)设置于所述镜头结构件(110)内，且所述内部镜片(101)与所述镜头结构件(110)固定连接。

4.根据权利要求1所述的位置检测模组，其特征在于，所述第一镜体(201)的截面形状为长方形，所述第一镜体(201)的厚度为预设厚度，所述预设厚度为能够缩短所述检测位(300)在所述相机(100)成像的光程差的厚度。

5.根据权利要求4所述的位置检测模组，其特征在于，所述第二镜体(202)与所述检测位(300)的距离等于所述第一镜体(201)缩短的光程差。

6.根据权利要求1所述的位置检测模组，其特征在于，所述第二镜体(202)为全反射棱镜，所述第二镜体(202)的截面形状为等腰直角三角形。

7.根据权利要求1所述的位置检测模组，其特征在于，还包括光源组件(400)；所述光源组件(400)设置于所述检测位(300)远离所述第二镜体(202)的一侧以及所述检测位(300)远离所述相机(100)的一侧。

8.根据权利要求7所述的位置检测模组，其特征在于，所述光源组件(400)包括光源(401)、平行膜(402)与光源结构件(403)；所述平行膜(402)覆盖于所述光源(401)的外表面，所述平行膜(402)与所述光源结构件(403)固定连接。

9.根据权利要求1所述的位置检测模组，其特征在于，包括模组外壳(500)；所述相机(100)、所述第一镜体(201)与所述第二镜体(202)设置于所述模组外壳(500)内；所述模组外壳(500)设有检测孔(501)与安装孔(502)，所述检测位(300)设置于所述检测孔(501)的下方，所述安装孔(502)设置于所述模组外壳(500)周缘。

10.一种位置检测装置，其特征在于，包括终端设备(600)与权利要求1-9任一项所述的位置检测模组，所述终端设备(600)与所述位置检测模组通信连接。