TWI737016B - 非接觸式的待測件外形尺寸測量裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種非接觸式的待測件外形尺寸測量裝置，包括：雷射器，作為光源，用以發射光束；衰減器，用以衰減所述雷射器發射出的光束的功率；準直擴束透鏡組，用以把經過所述衰減器的光束擴散為平行光；載物台，所述載物台是可旋轉的，用以放置待測件，使所述待測件位於所述擴散後的平行光束的光路中；電荷耦合元件，用以接收所述平行光束經過所述待測件後的光學影像資訊將該光學影像資訊轉換成數位信號，並將該數位信號傳輸給電腦。本實施例避免了環境因素對測量結果的干擾，同時使得測量過程更具自動化，具有很好的應用潛力。

Description

非接觸式的待測件外形尺寸測量裝置
本發明屬於光學測量技術領域，涉及一種非接觸式的待測件外形尺寸測量裝置。
非接觸式的待測件外形尺寸測量是光電技術與機械測量結合的高科技，借用電腦技術，可以實現對待測物的外形尺寸進行快速，準確的測量，非接觸式的待測件外形尺寸測量主要應用在現代工業檢測。但是，在測量時，為得到更精確的測量結果，測試人員會隨時根據需要來手動旋轉待測件，使得測試較為冗雜，同時在測量時，空氣中的潮氣和灰塵也會對電荷耦合元件(Charge-Coupled-Device，CCD)產生干擾，不僅降低CCD的使用壽命，也會影響到測試結果。
本發明提供一種非接觸式的待測件外形尺寸測量裝置，包括：雷射器，作為光源，用以發射光束；衰減器，用以衰減所述雷射器發射出的光束的功率；準直擴束透鏡組，用以把經過所述衰減器的光束擴散為平行光；載物台，所述載物台是可旋轉的，用以放置待測件，使所述待測件位於所述擴散後的平行光束的光路中；電荷耦合元件，用以接收所述平行光束經過所述待測件後的光學影像資訊將該光學影像資訊轉換成數位信號，並將該數位信號傳輸給電腦，用以計算出所述待測件的外形尺寸。
本發明藉由設置一防塵箱，有效防止了測量環境中灰塵和潮氣對CCD的影響，避免了環境因素對測量結果的干擾也提高了CCD的使用壽命；藉由設置所述載物台為可旋轉的，將待測件放置在所述可旋轉的載物台上，可避免在測量過程中需要人主動去旋轉載物台或者改變待測件位置的操作，使得測量過程更具自動化，精簡了測量過程，因此本發明實施例的非接觸式的待測件外形尺寸測量裝置具有很好的應用潛力。
10:非接觸式的待測件外形尺寸測量裝置
100:雷射器
110:衰減器
120:準直擴束透鏡組
120a:凸透鏡
120b:凹透鏡
130:載物台
130a:載物台底部
130b:載物台上部
140:待測件
150:CCD
160:防塵箱
161:透明鋼化玻璃罩
圖1為本發明實施例非接觸式的待測件外形尺寸測量裝置的示意圖。
圖2為圖1中載物台的放大示意圖。
為了能夠更清楚地理解本發明的上述目的、特徵和優點，下面結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細描述。需要說明的是，在下面的描述中闡述了很多具體細節以便於充分理解本發明，所描述的實施例僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。
除非另有定義，本文所使用的所有的技術和科學術語與屬於本發明的技術領域的技術人員通常理解的含義相同。本文中在本發明的說明書中所使用的術語只是為了描述具體的實施例的目的，不是旨在於限制本發明。
請參閱圖1，本實施例的非接觸式的待測件外形尺寸測量裝置10，包括：雷射器100、衰減器110、準直擴束透鏡組120、載物台130、電荷耦合元件(Charge-Coupled-Device，CCD)150以及防塵箱160。所述雷射器100、所述衰減器110、所述準直擴束透鏡組120、所述載物台130以及所述CCD150均安裝在所述防塵箱160內，並且在所述防塵箱160內部從一端到對應的另一端依次設置成一排。
所述雷射器100作為光源，用以發射光束。本實施例中，雷射器100為波長為632.8nm、輸出功率為1mW的氦氖雷射器，該雷射器100具有極高光束品質，平行度較高，以盡可能使測量結果誤差最小化。
所述衰減器110用以衰減所述雷射器100發射出的光束的功率得到衰減光束，並藉由衰減所述雷射器100發出的光束的功率，防止所述雷射器100發出的光損壞所述CCD150。
所述準直擴束透鏡組120用於把經過所述衰減器110後的衰減光束擴散成平行光。本實施例中，所述準直擴束透鏡組120包括一凹透鏡120b和一凸透鏡120a。所述凹透鏡120b用以當光線射入時將光線發散，所述凸透鏡120a用以當經過所述凹透鏡120b發散後的光線入射時將光線進行準直，從而發出平行的寬光束。
所述載物台130用於放置待測件140，使所述待測件140位於經過所述準直擴束透鏡組120擴散後的平行光束的光路中，所述載物台130上的所述待測件140包括但不限於光學鏡片。載物台130是可旋轉的，使放置於其上的待測件140可以自動更換待測面，以從各個角度測量所述待測件140。
所述CCD150採用的是面陣CCD，所述面陣CCD可以同時接受完整的圖像，廣泛的應用於面積、形狀、尺寸、位置，甚至溫度等的測量。所述CCD150用以接收所述平行光束經過所述待測件140後的光學影像資訊，將光學影像資訊轉換為數位信號，並將數位信號傳輸到電腦上，以計算出所述待測件140的外形尺寸。具體為，所述平行光束經過所述待測件140後在CCD150上形成投影(即光學影像)，該投影的尺寸與實際待測件140的尺寸一致，根據該面陣CCD的圖元的尺寸和投影所佔用的圖元數量來計算成像的尺寸。所述光學影像資訊包括CCD150的圖元尺寸以及投影所佔用的圖元數量，所述CCD150將接收到的光學影像資訊轉換為數位信號並將數位信號傳輸給電腦，即可在電腦程式中算出最終測量結果。
所述防塵箱160用以保護所述CCD150避免受潮和進入灰塵，對延長所述CCD150的使用壽命和提高測量結果有積極幫助。所述防塵箱160至少有一個面設置有一鍍有增反膜的透明鋼化玻璃罩161，用以隔絕雜散光的同時又不影響觀看到內部，其餘面是具有防塵防潮的材質，本實施例中，其餘面的材質是鋁合金。
請一併參閱圖1和圖2，在本實施例中，所述載物台130包括載物台底部130a和載物台上部130b，所述載物台底部130a和所述載物台上部130b均為圓柱體。所述待測件140放置在所述載物台上部130b，所述載物台上部130b可相對於所述載物台底部130a旋轉，當所述待測件140放置在所述載物台上部130b時，由於所述載物台上部130b可相對於所述載物台底部130a旋轉，因此可以從各個角度測量所述待測件140，避免了在測量過程中需要人主動去旋轉載物台130或者改變待測件140位置的操作，使得測量過程更具自動化。
用非接觸式的待測件外形尺寸測量裝置10所述對待測件140進行外形尺寸測量時，首先把所述待測件140固定在所述載物台130上且使所述待測件140位於光路中；接著使作為光源的所述雷射器100發射光束，該光束依次經過所述衰減器110和所述準直擴束透鏡組120後形成平行光；然後將位於平行光路中的所述待測件140的光學影像資訊投射到所述CCD150上，所述光學影像資訊包括CCD150的圖元尺寸以及投影所佔用的圖元數量，所述CCD150將該光學影像資訊轉換成數位信號並將該數位信號傳輸給電腦；最後根據電腦上的程式計算公式算出所述待測件140的外形尺寸。
該非接觸式的待測件外形尺寸測量裝置10結構精簡，成本較低，且由於所述載物台上部130b可相對於所述載物台底部130a旋轉，因此可以從各個角度測量所述待測件140，避免了在測量過程中需要人主動去旋轉載物台130或者改變待測件140位置的操作，使得測量過程更具自動化，精簡了測量過程。該非接觸式的待測件外形尺寸測量裝置10還有效避免了因環境因素導致的所述CCD150出現進入灰塵和受潮等現象，對延長所述CCD150的使用壽命和提高測量結果都有積極幫助。
特別的，在其他實施例中，所述載物台130既可以是一體成型的旋轉體，也可以是不用旋轉的，且所述載物台130不局限於圓柱體等規則物體。
對於本領域技術人員而言，顯然本發明不限於上述示範性實施例的細節，而且在不背離本發明的精神或基本特徵的情況下，能夠以其他的具體形式實現本發明。最後應說明的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制，儘管參照較佳實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或等同替換，而不脫離本發明技術案的範圍。
10:非接觸式的待測件外形尺寸測量裝置
100:雷射器
110:衰減器
120:準直擴束透鏡組
120a:凸透鏡
120b:凹透鏡
130:載物台
130a:載物台底部
130b:載物台上部
140:待測件
150:CCD
160:防塵箱
161:透明鋼化玻璃罩

Claims (7)

  1. 一種非接觸式的待測件外形尺寸測量裝置，其改良在於，包括：雷射器，作為光源，用以發射光束；衰減器，用以衰減所述雷射器發射出的光束的功率；準直擴束透鏡組，用以把經過所述衰減器的光束擴散為平行光；載物台，所述載物台是可旋轉的，用以放置待測件，使所述待測件位於所述擴散後的平行光束的光路中；電荷耦合元件，用以接收所述平行光束經過所述待測件後的光學影像資訊將該光學影像資訊轉換成數位信號，並將該數位信號傳輸給電腦，用以計算出所述待測件的外形尺寸；防塵箱，所述雷射器、所述衰減器、所述準直擴束透鏡組、所述載物台以及所述電荷耦合元件均安裝在所述防塵箱內。
  2. 如請求項1所述的非接觸式的待測件外形尺寸測量裝置，其中：所述雷射器為氦氖雷射器。
  3. 如請求項1所述的非接觸式的待測件外形尺寸測量裝置，其中：所述電荷耦合元件為面陣電荷耦合元件。
  4. 如請求項1所述的非接觸式的待測件外形尺寸測量裝置，其中：所述準直擴束透鏡組包括一凹透鏡和一凸透鏡，經過所述衰減器的光線依次經過所述凹透鏡和所述凸透鏡，所述凹透鏡用以當光線射入時將光線發散，所述凸透鏡用以當經過所述凹透鏡發散後的光線入射時將光線進行準直，從而發出平行的寬光束。
  5. 如請求項4所述的非接觸式的待測件外形尺寸測量裝置，其中：所述待測件包括光學鏡片。
  6. 如請求項1所述的非接觸式的待測件外形尺寸測量裝置，其中：所述防塵箱至少有一個面設置有一鍍有增反膜的透明鋼化玻璃罩，用以隔絕雜散光，所述防塵箱的其餘面是鋁合金材質。
  7. 如請求項1所述的非接觸式的待測件外形尺寸測量裝置，其中：所述雷射器、所述衰減器、所述準直擴束透鏡組、所述載物台以及所述電荷耦合元件依次設置成一排。
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