TWI431242B - Spring measuring device - Google Patents

Description

彈簧量測裝置

本發明是有關於一種量測裝置，特別是指一種彈簧量測裝置。

中華民國公告第I290306號「彈簧檢測系統及其方法」發明專利揭露一種應用於彈簧生產線上的檢測系統及其方法，利用一影像擷取單元於線上擷取彈簧之一影像後，再對該影像進行編碼，並分析該編碼後之影像，以獲得該彈簧之一參數(例如：長度、線徑、節距...等)，最後將該參數與一預定值作比較，以決定該彈簧之良劣。利用機械視覺檢測方式，雖然能迅速地檢知所產出之彈簧的優劣，減少廢品的產生以提高競爭力。

然而，由於網路技術的發達，許多廠商為了避免彈簧的參數資料外流，並不會直接將彈簧的參數資料提供給製造商，而是提供彈簧樣品給製造商參考，並要求製造商依據彈簧樣品生產出所需的彈簧產品。

因此，製造商除了要確保所產出之彈簧的良劣外，如何縮短彈簧產品的開發時間降低開發成本，也構成獲得訂單的另一項考量。

因此，本發明之目的，即在提供一種可以有效縮短彈簧產品的開發時間，以降低開發成本之彈簧量測裝置。

於是，本發明彈簧量測裝置，用以量測一彈簧，該彈簧量測裝置包含一轉動單元、一與該轉動單元間隔設置的影像擷取單元，及一電連接該影像擷取單元的影像處理單元。

該轉動單元包括一能受控制地驅動該彈簧轉動的轉盤，且定義有一通過該轉盤中心的中心軸線，其中，該轉盤是以該中心軸線為軸旋轉並驅動該彈簧環繞著該中心軸線為軸轉動。

該影像擷取單元包括一與該轉盤間隔設置的調整機構，及一能移動地設置於該調整機構上以擷取該彈簧之影像的影像擷取機構，其中，該影像擷取機構能在該調整機構上沿著該中心軸線的方向與垂直該中心軸線的方向相對該轉盤移動。

該影像處理單元包括一與該影像擷取機構電連接以接收該彈簧之影像的處理器，及至少一儲存於該處理器中以對該影像進行分析的程式碼，其中，該程式碼能獲得該彈簧的彈簧螺線。

本發明之功效是利用該轉盤驅動該彈簧轉動，配合設置於該調整機構上且能沿著該中心軸線的方向與垂直該中心軸線的方向移動的影像擷取機構擷取該彈簧的影像，再以儲存於該處理器中的程式碼對該影像進行分析以獲得該彈簧的彈簧螺線，有效縮短彈簧產品的開發時間降低開發成本。

有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之一個較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。

參閱圖1，本發明之彈簧量測裝置1的較佳實施例包含一轉動單元2、一與該轉動單元2間隔設置的影像擷取單元3，及一電連接該影像擷取單元3的影像處理單元4。

該轉動單元2包括一能受控制地轉動的轉盤21，及一可拆卸地設置於該轉盤21上的支撐機構22，且定義有一通過該轉盤21中心的中心軸線L。

參閱圖1、2，該轉盤21是以該中心軸線L為軸旋轉，而該支撐機構22具有一可拆卸地設置於該轉盤21上並以該中心軸線L為軸旋轉的錐狀底座221、一自該底座221沿該中心軸線L向上延伸的圓桿222，及一設置於該圓桿222與底座221之表面以降低反射的披覆件223。於本較佳實施例中，該轉盤21是一分度盤，而該披覆件223則是貼附於該圓桿222與該底座221之表面的黑色烏利布。

參閱圖1，該影像擷取單元3包括一與該轉盤21間隔設置的調整機構31，及一能移動地設置於該調整機構31上以擷取影像的影像擷取機構32，其中，該調整機構31具有一與該轉盤21間隔設置且沿該中心軸線L方向延伸的第一滑軌311、一滑動地設置於該第一滑軌311上且朝該中心軸線L方向延伸的第二滑軌312，及一滑動地設置於該第二滑軌312上的安裝座313。

該影像擷取機構32具有一設置於該安裝座313上以擷取該影像的攝影機33、一設置於該攝影機33上的變焦鏡頭34，及一設置於該變焦鏡頭34上且位於該轉盤21與該攝影機33之間的前照式環狀發光源35，其中，該攝影機33具有一設置於該安裝座313上的機身331，及一設置於該機身331上且面向該中心軸線L方向的攝影鏡頭332，而該變焦鏡頭34具有一設置於該攝影鏡頭332上的連接端341，及一相反於該連接端341的攝影端342，該發光源35是設置於該攝影端342並能對該中心軸線L方向發出光線。

於本較佳實施例中，該攝影機33是使用SONY XC-77黑白攝影機33，而該變焦鏡頭34則是使用Computar公司工業用10X Macro Zoom Lens，以增加該攝影鏡頭332的焦長。

該影像處理單元4包括一與該影像擷取機構32電連接的處理器41，及一儲存於該處理器41中的程式碼42。於本較佳實施例中，該處理器41是與該攝影機33電連接且儲存有該程式碼42的電腦。

參閱圖3、4，使用時，是將一待量測彈簧5置於該支撐機構22上，使該待量測彈簧5是環繞該圓桿222，且相反的兩端是如圖4所示，分別觸抵於該圓桿222與該底座221上，以訂定出該待量測彈簧5之基準圓的直徑大小。於本較佳實施例中，是以量測不等徑彈簧作說明，實際應用上，也可以量測一般的彈簧。

然後，開啟該發光源35，使該發光源35的光線能照射於該待量測彈簧5上，一方面消除該待量測彈簧5於一般光源下所可能產生的陰影，另一方面配合貼附於該底座221與該圓桿222表面以黑色烏利布所製成的披覆件223，還能提升該待量測彈簧5與該支撐機構22間的對比度。

在此要特別說明的是，該披覆件223除了可以提升該待量測彈簧5與該支撐機構22間的對比度外，還能改善該底座221與該圓桿222表面的反光問題，避免攝影機33的誤判提高該影像的精確度。

接下來，啟動該轉動單元2的轉盤21，以及該影像擷取單元3與影像處理單元4，利用該轉盤21驅動該支撐機構22以該中心軸線L為軸旋轉，進而帶動該支撐機構22上的待量測彈簧5依據圖3中箭頭θ所示方向以該中心軸線L為軸轉動。

同時利用滑動地設置於該第一滑軌311上且朝該中心軸線L方向延伸的第二滑軌312，以及滑動地設置於該第二滑軌312上的安裝座313，使該影像擷取單元3能依據圖3中箭頭Z所示方向沿著該中心軸線L的方向移動，以及依據圖3中箭頭R所示方向以垂直該中心軸線L的方向相對該待量測彈簧5移動，藉以量測該待量測彈簧5的長度與深度。

而該圓錐狀底座221則可以使該待量測彈簧5之截面積的最下緣不會觸抵於該圓錐狀底座221上，使該攝影機33能確實擷取該待量測彈簧5的影像時，能清楚區分出該待量測彈簧5之截面積的最下緣，減少誤判該待量測彈簧5之邊緣的可能性，提高該影像的準確度。

利用該處理器41接受該待量測彈簧5的影像，並以該程式碼42對該待量測彈簧5的影像進行分析，將依據圖3中箭頭θ所示方向的轉動角度，與圖3中箭頭R所示方向深度轉換成變成平面座標，配合依據圖3中箭頭Z所示方向沿著該中心軸線L的方向移動所測得的該待量測彈簧5的長度，即可獲得如圖5所示之該待量測彈簧5的彈簧螺線5’。

最後，只要將該彈簧螺線5’匯入市售的電腦輔助繪圖軟體中，並輸入所需的彈簧線徑即可獲得該待量測彈簧5的參數，有效縮短彈簧產品的開發時間降低開發成本。

綜上所述，本發明之彈簧量測裝置1，利用該轉盤21驅動設置於該支撐機構22上的該待量測彈簧5轉動，配合設置於該調整機構31上且能沿著該中心軸線L的方向與垂直該中心軸線L的方向移動的影像擷取機構32擷取該彈簧的影像，再以儲存於該處理器41中的程式碼42對該影像進行分析以獲得該待量測彈簧5的彈簧螺線5’，有效縮短彈簧產品的開發時間降低開發成本，故確實能達成本發明之目的。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

1．．．彈簧量測裝置

2．．．轉動單元

21．．．轉盤

22．．．支撐機構

221．．．底座

222．．．圓桿

223．．．披覆件

3．．．影像擷取單元

31．．．調整機構

311．．．第一滑軌

312．．．第二滑軌

313．．．安裝座

32．．．影像擷取機構

33．．．攝影機

331．．．機身

332．．．攝影鏡頭

34．．．變焦鏡頭

341．．．連接端

342．．．攝影端

35．．．發光源

4．．．影像處理單元

41．．．處理器

42．．．程式碼

5．．．待量測彈簧

5’．．．彈簧螺線

L．．．中心軸線

θ．．．箭頭

R．．．箭頭

Z．．．箭頭

圖1是一側視圖，說明本發明彈簧量測裝置的較佳實施例；

圖2是一局部剖視圖，說明該較佳實施例中支撐機構的態樣；

圖3是一側視圖，說明該較佳實施例的使用態樣；

圖4是一局部剖視圖，輔助說明圖3；及

圖5是一示意圖，說明該較佳實施例所獲得之彈簧螺線的態樣。

1．．．彈簧量測裝置

2．．．轉動單元

21．．．轉盤

22．．．支撐機構

221．．．底座

222．．．圓桿

3．．．影像擷取單元

31．．．調整機構

311．．．第一滑軌

312．．．第二滑軌

313．．．安裝座

32．．．影像擷取機構

33．．．攝影機

331．．．機身

332．．．攝影鏡頭

34．．．變焦鏡頭

341．．．連接端

342．．．攝影端

35．．．發光源

4．．．影像處理單元

41．．．處理器

42．．．程式碼

L．．．中心軸線

Claims (7)

1. 一種彈簧量測裝置，用以量測一彈簧，該彈簧量測裝置包含：一轉動單元，包括一能受控制地驅動該彈簧轉動的轉盤，及一可拆卸地設置於該轉盤上以支撐該彈簧的支撐機構，該支撐機構具有一可拆卸地設置於該轉盤上並以該中心軸線為軸旋轉的錐狀底座，及一自該底座沿該中心軸線向上延伸的圓桿，其中，該彈簧是環繞該圓桿，且相反的兩端是分別觸抵於該圓桿與該底座上，定義有一通過該轉盤中心的中心軸線，其中，該轉盤是以該中心軸線為軸旋轉並驅動該彈簧環繞著該中心軸線為軸轉動；一影像擷取單元，包括一與該轉盤間隔設置的調整機構，及一能移動地設置於該調整機構上以擷取該彈簧之影像的影像擷取機構，其中，該影像擷取機構能在該調整機構上沿著該中心軸線的方向與垂直該中心軸線的方向相對該轉盤移動；及一影像處理單元，包括一與該影像擷取機構電連接以接收該彈簧之影像的處理器，及至少一儲存於該處理器中以對該彈簧之影像進行分析的程式碼，其中，該程式碼能獲得該彈簧的彈簧螺線。
2. 依據申請專利範圍第1項所述之彈簧量測裝置，其中，該影像擷取單元的調整機構具有一與該轉盤間隔設置且沿該中心軸線方向延伸的第一滑軌、一滑動地設置於該 第一滑軌上且朝該中心軸線方向延伸的第二滑軌，及一滑動地設置於該第二滑軌上以供該影像擷取機構設置的安裝座。
3. 依據申請專利範圍第2項所述之彈簧量測裝置，其中，該影像擷取機構具有一設置於該安裝座上以擷取該影像的攝影機，及一設置於該攝影機與該彈簧之間的前照式環狀發光源，其中，該發光源是對該彈簧發出光線，而該攝影機是與該處理器電連接。
4. 依據申請專利範圍第3項所述之彈簧量測裝置，其中，該影像擷取機構更具有一變焦鏡頭，而該攝影機具有一設置於該安裝座上的機身，及一設置於該機身上且面向該中心軸線方向的攝影鏡頭，其中，該變焦鏡頭具有一設置於該攝影鏡頭上的連接端，及一相反於該連接端並供該發光源設置的攝影端。
5. 依據申請專利範圍第3項所述之彈簧量測裝置，其中，該轉動單元的支撐機構更具有一設置於該圓桿與底座之表面以降低反射的披覆件。
6. 依據申請專利範圍第3項所述之彈簧量測裝置，其中，該披覆件是深色的烏利布。
7. 依據申請專利範圍第1項所述之彈簧量測裝置，其中，該影像處理單元的處理器是一電腦，而該轉盤是一分度盤。