一種手動影像測量儀的製作方法
2023-05-23 00:20:16 1
專利名稱：一種手動影像測量儀的製作方法
技術領域：
本發明涉及測量儀器技術領域，特指一種易調節的高精度手動影像測量儀。
背景技術：
隨著工業上加工製造水平的不斷提高，被檢測的產品的尺寸在不斷減小，因此對檢測手段提出了新的要求，以往的檢測方法如人工檢測已不能適應新的檢測要求。計算機視覺檢測技術因具有柔性好，非接觸，快速高效等特點，在工業檢測中得到了廣泛應用。在計算機視覺檢測中，硬體的調整和標定至關重要，其中CCD和鏡頭的調整是關鍵之一，在測量之前必須保證CCD的中心和鏡頭的中心在同一軸線上，因此應該保證這種調節方便可靠。然而，目前，影像測量機的CCD和鏡頭的連接是採用c-mount連接，CCD的中心和鏡頭的中心不能夠調節；顯微鏡的固定方式都是採用的不可調節的固定方式，因此，鏡頭的中心是否和工作檯垂直，完全是靠機械加工來保證，不能進行調節，鏡頭和工作檯的垂直度很難保證。由於上述兩方面的原因，在測量的過程中很難保證測量的準確性。同時在現有技術中Z軸的移動是通過安裝在z軸上的手柄進行調節，因此在測量的過程中調節起來很不方便，另外現有技術的結構中沒有配重裝置，因此調節的阻力較大；底座和支撐座之間以及支撐座的底部沒有調整裝置，對工作檯的水平度也有較大影響。
發明內容
本發明的目的在於提供一種可提高測量精度、減少誤差的手動影像測量儀。
為實現上述目的，本發明提供的技術方案為立柱和底座之間通過定位銷定位並通過螺栓連接，組成整個手動影像測量系統的支撐部件，Z軸方向的運動部件通過螺栓固定在立柱上，CCD相機和變焦鏡頭通過他們之間的調整裝置連接並通過鏡頭夾固定在攝像機和顯微鏡固定調整裝置上，而攝像機和顯微鏡固定調整裝置則通過連接基板用螺栓固定在z軸的連接板上；Z軸上的連接板固定在z軸的螺母上，而z軸方向的z方向傳動軸和螺母間通過螺紋連接，z方向傳動軸兩端通過軸承座固定在立柱下端通過螺旋錐齒輪與z方向水平傳動軸連接。通過轉動安裝在z方向水平傳動軸上的手輪，通過錐齒輪副就可以使z方向傳動軸轉動，從而使螺母及與之固定的z軸方向的連接板沿著z方向的導軌上下運動。
所述的攝像機和顯微鏡之間用的鏡頭和CCD連接調整裝置的具體連接為，攝像機和鏡頭及其連接調整裝置組成的整體通過鏡頭夾上的通孔和螺釘固定在鏡頭夾上，鏡頭夾通過螺釘固定在前板上，第二側板用螺釘固定在第二連接板上，而第二連接板通過壓塊和第二銷及調節螺栓固定在第一連接板上，彈簧及頂針安裝在螺絲的內孔上，螺絲通過螺紋連接固定在第二連接板上，第一調節螺栓通過螺紋連接固定在第一連接板上，擋塊通過螺釘固定在第一連接板上，第一連接板通過調節螺絲和彈簧及銷固定在連接基板上，第一銷通過銷孔與兩個第一側板連接，第一側板通過螺釘固定在連接基板上，整個裝置通過連接基板上的螺栓固定在影像測量機的z軸上的連接板上。
鏡頭和CCD連接調整裝置的具體連接為相機連接部件和壓蓋用沉頭螺釘連接，鏡頭連接部件放在相機連接部件和壓蓋之間，即相機連接部件內，並用圓頭螺釘調整其在相機連接部件內的位置。
所述的在Z軸方向還設計有配重裝置，配重的一端和鋼絲連接，鋼絲繩的另一端固定在z軸的連接板的上端。
所述的測量儀的XY工作檯通過螺栓固定在底座上。
所述的X方向光柵尺用螺釘固定在XY工作檯的左部，右部是X方向傳動軸通過兩個軸承座固定其上，並帶有鎖緊裝置。
所述的Y方向光柵尺用螺釘固定在XY工作檯的後部，前部是Y方向傳動軸通過兩個軸承座固定其上，並帶有鎖緊裝置。
所述的底光源通過支撐裝置用螺釘固定在底座上，調整座通過螺栓固定在支撐座上。
本發明採用CCD和鏡頭之間加上調整連接裝置，能夠保證將CCD的中心和鏡頭的中心調整到同一軸線上，CCD和鏡頭的固定採用可調整的連接裝置，保證CCD和鏡頭的中心和工作檯的中心垂直。從而，保證了測量精度，減少了由於上述原因引起的測量誤差，z軸方向採用配重裝置，減少了Z軸方向上下移動的阻力。將Z軸的移動的通過傳動機構改為在底座上操作。這樣就使z軸的調節操作更加方便。
下面結合附圖對本發明做進一步的說明，附圖1為本發明結構示意圖；附圖2為附圖1的B-B剖視圖；附圖3為本發明鏡頭和CCD連接調整裝置的結構示意具體實施例方式本發明的較佳實施例主要由以下幾部分構成成像系統(包括變焦鏡頭、CCD相機和圖像採集卡等)、照明系統(光源、光源控制器)、運動系統(Z軸/X、Y工作檯)、軟體及輔助件(支撐座、調整座、光柵尺等)等組成。
見附圖1所示立柱1和底座29之間通過定位銷定位並通過螺栓連接，組成整個手動影像測量系統的支撐部件。Z軸方向的運動部件通過螺栓固定在立柱上。CCD相機6和變焦鏡頭16通過他們之間的調整裝置連接並通過鏡頭夾11固定在攝像機和顯微鏡固定調整裝置上，而攝像機和顯微鏡固定調整裝置則通過連接基板用螺栓固定在z軸的連接板上。Z軸上的連接板固定在z軸的螺母上，而z軸方向的z方向傳動軸24和螺母間通過螺紋連接，z方向傳動軸24兩端通過軸承座固定在立柱4下端通過螺旋錐齒輪19與z方向水平傳動軸23連接。通過轉動安裝在z方向水平傳動軸23上的手輪，通過錐齒輪副就可以使z方向傳動軸24轉動，從而使螺母及與之固定的z軸方向的連接板沿著z方向的導軌上下運動，這樣安裝在其上的攝像機和顯微鏡固定調整裝置就可以使鏡頭在Z軸方向上下移動。從而調整鏡頭在不同放大倍率下的工作距離。Z方向光柵尺2通過螺釘固定在立柱2上，通過軟體的聚焦判斷和z方向光柵尺的讀數就可以進行高度測量。在Z軸方向還設計有配重裝置。配重14的一端和鋼絲連接，鋼絲繩的另一端固定在z軸的連接板的上端，這樣當鏡頭上下移動的時候，就可以減少移動時的阻力，起到省力的作用。XY工作檯28通過螺栓固定在大理石的底座29上。X方向光柵尺20用螺釘固定在XY工作檯28的左邊，右邊是X方向傳動軸21通過兩個軸承座固定其上，並帶有鎖緊裝置，防止在測量的過程中移動。Y方向光柵尺17用螺釘固定在XY工作檯28的後邊，前邊是Y方向傳動軸22通過兩個軸承座固定其上，並帶有鎖緊裝置，防止在測量的過程中移動。底光源25通過支撐裝置用螺釘固定在底座29上。調整座30通過螺栓固定在支撐座31上。
見附圖2～附圖3所示攝像機和顯微鏡之間用的鏡頭和CCD連接調整裝置連接，攝像機和鏡頭及其連接調整裝置組成的整體通過鏡頭夾11上的通孔和螺釘固定在鏡頭夾11上，鏡頭夾11通過螺釘固定在前板15上，第二側板5用螺釘固定在第二連接板13上，而第二連接板13通過壓塊14和第二銷3及調節螺栓27固定在第一連接板12上，彈簧32及頂針31安裝在螺絲33的內孔上，螺絲33通過螺紋連接固定在第二連接板13上，調節螺栓27通過螺紋連接固定在第一連接板12上，擋塊34通過螺釘固定在第一連接板12上。第一連接板12通過調節螺絲29和彈簧32及第一銷28固定在連接基板26上。第一銷28通過銷孔與兩個第一側板30連接，第一側板30通過兩個螺釘固定在連接基板26上，整個裝置通過連接基板上的螺栓固定在影像測量機的z軸上的連接板上。
見附圖4所示鏡頭和CCD連接調整裝置的具體連接為相機連接部件9和壓蓋10用沉頭螺釘37連接，鏡頭連接部件7放在相機連接部件9和壓蓋10之間，即相機連接部件9內，並用圓頭螺釘38調整其在相機連接部件內的位置。
下面結合本較佳實施例及其主要裝置的工作過程和工作原理對本發明進行進一步說明本較佳實施例的工作過程和工作原理為將被測工件放置在工作檯的光學玻璃上，通過光學成像系統(光源、顯微鏡鏡頭、CCD攝像機)捕獲到被測物體的圖像。然後，通過專門的圖像測量軟體對圖像中的被測圖元進行測量。載物臺的移動主要是通過在x、y方向的無牙絲杆傳動機構完成，同時在這兩個方向上有鎖緊裝置以防止在測量的過程中工作檯的移動，z軸方向上調節顯微鏡鏡頭的高度主要是通過絲杆和螺母以及導軌和螺旋錐齒輪副組成的傳動機構完成，由圖中可以看出，移動鏡頭的高度是通過旋轉安裝在工作檯底座上的手輪的旋轉來完成的，這樣相對與以往的將手輪安裝在z軸上要省力和方便。同時，在z軸方向上安裝上了配重塊，使移動z軸更加輕鬆省力。
CCD和顯微鏡鏡頭的可調整的固定裝置的工作過程和工作原理為將CCD攝像機和顯微鏡頭通過上述的連接裝置連接在一起，然後將CCD攝像機和顯微鏡鏡頭通過圖中的鏡頭夾固定在可調整的固定裝置上，固定裝置通過連接板固定在影像測量機的z軸上，將圖3中的調節螺栓27鬆開，通過調節螺絲8和調節螺絲29第二連接板13就可以繞第二銷11旋轉，這樣就可以調節鏡頭和CCD攝像機的中心線在x方向和x、y平面之間的夾角。通過調節調節螺絲29(背面有彈簧)的鬆緊程度就可以調節鏡頭和CCD攝像機的中心線在y方向和x、y平面之間的夾角，通過以上兩個方向的調節，就可以將CCD攝像機和顯微鏡鏡頭的軸心調整得和工作檯垂直。
鏡頭和CCD連接調整裝置的工作過程和工作原理為CCD相機通過相機連接部件上的外螺紋固定在相機連接部件上，顯微鏡的鏡頭通過鏡頭連接部件上的內螺紋固定在鏡頭連接部件上，通過相機連接部件上的調節螺栓進行調節，鏡頭連接部件可以在相機連接部件和壓蓋之間移動，通過移動鏡頭連接部件就可以調節CCD攝像機的中心和顯微鏡鏡頭的中心，使之重合。
以上所述之實施例只為本發明的較佳實施例，並非以此限制本發明的實施範圍，故凡依本發明之形狀、構造及原理所作的等效變化，均應涵蓋於本發明的保護範圍內。
權利要求
1.一種手動影像測量儀，立柱和底座之間通過定位銷定位並通過螺栓連接，組成整個手動影像測量系統的支撐部件，Z軸方向的運動部件通過螺栓固定在立柱上，其特徵在於CCD相機和變焦鏡頭通過他們之間的調整裝置連接並通過鏡頭夾固定在攝像機和顯微鏡固定調整裝置上，而攝像機和顯微鏡固定調整裝置則通過連接基板用螺栓固定在z軸的連接板上；Z軸上的連接板固定在z軸的螺母上，而z軸方向的z方向傳動軸和螺母間通過螺紋連接，z方向傳動軸兩端通過軸承座固定在立柱下端通過螺旋錐齒輪與z方向水平傳動軸連接。通過轉動安裝在z方向水平傳動軸上的手輪，通過錐齒輪副就可以使z方向傳動軸轉動，從而使螺母及與之固定的z軸方向的連接板沿著z方向的導軌上下運動。
2.一種手動影像測量儀，其特徵在於所述的攝像機和顯微鏡之間用的鏡頭和CCD連接調整裝置的具體連接為，攝像機和鏡頭及其連接調整裝置組成的整體通過鏡頭夾上的通孔和螺釘固定在鏡頭夾上，鏡頭夾通過螺釘固定在前板上，第二側板用螺釘固定在第二連接板上，而第二連接板通過壓塊和第二銷及調節螺栓固定在第一連接板上，彈簧及頂針安裝在螺絲的內孔上，螺絲通過螺紋連接固定在第二連接板上，第一調節螺栓通過螺紋連接固定在第一連接板上，擋塊通過螺釘固定在第一連接板上，第一連接板通過調節螺絲和彈簧及銷固定在連接基板上，第一銷通過銷孔與兩個第一側板連接，第一側板通過螺釘固定在連接基板上，整個裝置通過連接基板上的螺栓固定在影像測量機的z軸上的連接板上。
3.根據權利要求1所述的一種手動影像測量儀，其特徵在於鏡頭和CCD連接調整裝置的具體連接為相機連接部件和壓蓋用沉頭螺釘連接，鏡頭連接部件放在相機連接部件和壓蓋之間，即相機連接部件內，並用圓頭螺釘調整其在相機連接部件內的位置。
4.根據權利要求1所述的一種手動影像測量儀，其特徵在於在Z軸方向還設計有配重裝置，配重的一端和鋼絲連接，鋼絲繩的另一端固定在z軸的連接板的上端。
5.根據權利要求1所述的一種手動影像測量儀，其特徵在於測量儀的XY工作檯通過螺栓固定在底座上。
6.根據權利要求1所述的一種手動影像測量儀，其特徵在於X方向光柵尺用螺釘固定在XY工作檯的左部，右部是X方向傳動軸通過兩個軸承座固定其上，並帶有鎖緊裝置。
7.根據權利要求1所述的一種手動影像測量儀，其特徵在於Y方向光柵尺用螺釘固定在XY工作檯的後部，前部是Y方向傳動軸通過兩個軸承座固定其上，並帶有鎖緊裝置。
8.根據權利要求1所述的一種手動影像測量儀，其特徵在於底光源通過支撐裝置用螺釘固定在底座上，調整座通過螺栓固定在支撐座上。
全文摘要
本發明的目的在於提供一種可提高測量精度、減少誤差的手動影像測量儀。CCD相機和變焦鏡頭通過他們之間的調整裝置連接並通過鏡頭夾固定在攝像機和顯微鏡固定調整裝置上，而攝像機和顯微鏡固定調整裝置則通過連接基板用螺栓固定在z軸的連接板上；Z軸上的連接板固定在z軸的螺母上，而z軸方向的z方向傳動軸和螺母間通過螺紋連接，z方向傳動軸兩端通過軸承座固定在立柱下端通過螺旋錐齒輪與z方向水平傳動軸連接。通過轉動安裝在z方向水平傳動軸上的手輪，通過錐齒輪副就可以使z方向傳動軸轉動，從而使螺母及與之固定的z軸方向的連接板沿著z方向的導軌上下運動。
文檔編號G01B11/02GK1776355SQ200510101720
公開日2006年5月24日 申請日期2005年11月23日 優先權日2005年11月23日
發明者李迪, 張舞傑, 葉鋒 申請人:佛山市吉茂工業自動化技術有限公司