CN113494888B - 多自由度多目相机支架及柱状设备间隙视觉检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种多自由度多目相机支架及柱状设备间隙视觉检测装置，多自由度多目相机支架包括导轨座、滑架座、直线驱动机构及相机座；导轨座与相机座分别设于柱状设备的外侧，并沿柱状设备的周向延伸；滑架座沿导轨座的延伸方向可滑动地设于导轨座；直线驱动机构连接于滑架座与相机座之间，以驱动相机座沿柱状设备的轴向移动；相机座安装沿其延伸方向排布的多个摄像模块，以沿柱状设备的径向驱动多个摄像模块同步移动。本发明可高效快捷地多角度同步获取柱状设备的间隙图像，确保了所采集图像的一致性，便于为机器视觉算法模型的开发提供图像样本收集支撑，以便准确测量柱状设备的间隙宽度，进而为柱状设备的间隙调整反馈控制提供依据。

Description

多自由度多目相机支架及柱状设备间隙视觉检测装置

技术领域

本发明涉及视觉检测技术领域，尤其涉及一种多自由度多目相机支架及柱状设备间隙视觉检测装置。

背景技术

近年来，随着机器视觉技术在传统行业中的广泛应用，传统行业中涉及的质量检测、尺寸测量等业务正逐渐步入基于机器视觉技术的升级改造进程中。当技术评估认为采用机器视觉技术取代人工检测具备可实施性时，其中一个重要环节就是机器视觉算法模型开发，而算法开发需要大量的图像样本，而传统工业企业一般没有满足算法开发所需的合格图像，临时拍摄的数量有限的照片一般很难满足算法开发要求，并且不合理的图像采集设施还可能会对现场技术人员的操作造成影响。另外，传统工业企业的机器视觉业务，一般需要将采集的图像作为负样本，比如：质量瑕疵缺陷、尺寸异常等，而出现缺陷或异常的情况很少，这就导致图像采集的周期很长，为了保证图像采集周期内照片的一致，还需要考虑图像采集精度。

在一个应用实例中，在使用某种硅芯炉进行抽芯时，需要严格控制硅棒与加热盘相对端面之间的间隙，间隙的大小会对抽芯得到的硅芯的外观质量带来影响，间隙不合理甚至还会造成抽芯中断。在硅芯炉的炉壳上通常设有三个沿周向排布的观察窗，通过观察窗可观看到实时给进的硅棒的顶面相对于加热盘的间隙。

然而，当前主要通过人工肉眼透过三个观察窗来观察加热盘与硅棒顶部熔融区域之间间隙的大小。当间隙值大时，手工控制硅棒快升，当间隙值小时，手工控制硅棒慢升。虽然在观察窗上设置有滤光片，但是，人工肉眼观察的方式仍会给人眼造成视觉疲劳。与此同时，由于硅芯的抽芯操作是一个长周期的操作过程，而人工只能一次透过一个观察窗进行间隙观察，在观察时人眼视线的高度和角度全凭人的主观经验控制，在通过不同的观察窗进行间隙观察时，加热盘与硅棒相对端面之间的间隙可能已经发生变化，而在同时对一个硅芯炉的多个观察窗或对多个硅芯炉上的多个观察窗进行观察时，操作者的劳动强度明显加大，并难以准确确定间隙的大小，这种基于人工观察进行间隙调整的方式会导致最终抽芯的硅芯直径的一致性差。

由此可见，当前对柱状设备的间隙难以同步进行多角度的图像采集，导致不能准确确定间隙的大小，从而对柱状设备的相关控制操作带来不利影响。

发明内容

本发明提供一种多自由度多目相机支架及柱状设备间隙视觉检测装置，用以解决当前对柱状设备的间隙难以同步进行多角度的图像采集的问题。

本发明提供一种多自由度多目相机支架，包括：导轨座、滑架座、直线驱动机构及相机座；所述导轨座与所述相机座分别用于设于柱状设备的外侧，并沿所述柱状设备的周向延伸；所述滑架座沿所述导轨座的延伸方向可滑动地设于所述导轨座；所述直线驱动机构的一端与所述滑架座连接，另一端与所述相机座连接，所述直线驱动机构用于驱动所述相机座相对于所述滑架座沿所述柱状设备的轴向移动；所述相机座用于安装沿其延伸方向排布的多个摄像模块，以沿所述柱状设备的径向驱动所述多个摄像模块在靠近所述柱状设备的第一位置与远离所述柱状设备的第二位置之间同步移动。

根据本发明提供的一种多自由度多目相机支架，所述直线驱动机构包括丝杠与丝杠螺母；所述丝杠与所述丝杠螺母一一对应地设有多个，多个所述丝杠与多个所述丝杠螺母分别沿所述柱状设备的周向排布；所述丝杠沿所述柱状设备的轴向延伸，所述丝杠的一端与所述滑架座转动连接，另一端与所述丝杠螺母螺纹连接；所述丝杠螺母设于所述相机座。

根据本发明提供的一种多自由度多目相机支架，所述直线驱动机构还包括第一传动齿轮与第一齿圈；所述导轨座朝向所述柱状设备的侧面设有第一导轨槽，所述导轨座背离所述柱状设备的侧面设有第二导轨槽；所述第一导轨槽与所述第二导轨槽分别沿所述导轨座的延伸方向设置；所述滑架座与所述第一齿圈沿所述导轨座的延伸方向可滑动地分设于所述第一导轨槽与所述第二导轨槽；所述第一传动齿轮同轴设于所述丝杠的一端，所述第一传动齿轮与所述第一齿圈啮合，所述第一传动齿轮与所述丝杠一一相对地设有多个。

根据本发明提供的一种多自由度多目相机支架，所述滑架座包括本体部、挂接部及连接部；所述本体部用于沿所述柱状设备的周向延伸；所述挂接部设于所述本体部的上端面，并伸入至所述第一导轨槽，所述挂接部能够沿所述本体部的延伸方向与所述第一导轨槽滑动连接；所述连接部设于所述本体部的外侧面，所述丝杠的一端与所述连接部转动连接；所述第一齿圈沿所述导轨座的延伸方向与所述第二导轨槽滑动连接；所述第一传动齿轮与设于所述第一齿圈内侧的轮齿啮合。

根据本发明提供的一种多自由度多目相机支架，还包括：第一夹持件与第二夹持件；所述第一夹持件用于可选择性地夹持于所述导轨座与所述滑架座之间；所述第二夹持件用于可选择性地夹持于所述滑架座与所述第一齿圈之间。

根据本发明提供的一种多自由度多目相机支架，所述导轨座、所述滑架座及所述第一齿圈当中的至少一者为圆环形结构；所述圆环形结构包括多个剖分单元，所述多个剖分单元沿所述圆环形结构的周向依次首尾连接。

根据本发明提供的一种多自由度多目相机支架，所述相机座包括相机支架与多个直线模组；所述相机支架沿所述柱状设备的周向延伸；所述直线模组与所述相机支架连接，并沿所述柱状设备的径向排布；所述多个直线模组沿所述相机支架的延伸方向依次间隔设置，所述直线模组的滑台用于安装所述摄像模块；所述多个直线模组用于沿所述柱状设备的径向驱动所述多个摄像模块在所述第一位置与所述第二位置之间同步移动。

根据本发明提供的一种多自由度多目相机支架，所述相机座还包括第二齿圈与旋转驱动机构；所述第二齿圈沿所述相机支架的延伸方向与所述相机支架滑动连接；所述旋转驱动机构设于所述相机支架，所述旋转驱动机构的输出端与所述第二齿圈啮合，以驱动所述第二齿圈相对于所述相机支架旋转；所述直线模组包括滑轨、滑块、传动丝杆与第二传动齿轮；所述滑轨与所述传动丝杆分别沿所述柱状设备的径向延伸；所述滑块可滑动地设于所述滑轨，并与所述传动丝杆螺纹连接；所述传动丝杆的一端与所述第二传动齿轮连接，所述第二传动齿轮与所述第二齿圈啮合。

本发明还提供一种柱状设备间隙视觉检测装置，包括如上所述的多自由度多目相机支架及多个摄像模块，所述多个摄像模块分别设于所述多自由度多目相机支架的相机座，所述多个摄像模块的镜头均朝向所述柱状设备上的间隙，以用于从不同的方向同步采集间隙图像。

根据本发明提供的一种柱状设备间隙视觉检测装置，还包括图像处理模块；所述图像处理模块分别与所述多个摄像模块通讯连接；所述图像处理模块设有间隙宽度检测模型，所述间隙宽度检测模型用于接收所述多个摄像模块采集的间隙图像的输入，输出与所述间隙图像对应的间隙宽度值；其中，所述间隙宽度检测模型是以多个摄像模块同步采集的间隙图像为样本，以与所述样本中标记的间隙的宽度测量值为标签，进行训练获取的。

本发明提供的一种多自由度多目相机支架及柱状设备间隙视觉检测装置，基于设置的导轨座、滑架座、直线驱动机构及相机座，在对柱状设备的间隙进行环向机器视觉图像采集时，可将导轨座沿周向固定于柱状设备的外侧，并将多个摄像模块沿柱状设备的周向依次安装于相机座上，基于滑架座、直线驱动机构及相机座的综合调节作用，可对多个摄像模块的位置进行同步调整，满足多个摄像模块相对柱状设备进行轴向移动、径向移动及周向转动的图像采集要求。

由此可见，本发明实现了多角度同步获取柱状设备的间隙图像，不仅高效快捷，确保了所采集图像的一致性，而且便于为机器视觉算法模型的开发提供图像样本收集支撑，以便基于机器视觉算法模型对柱状设备的间隙宽度进行准确测量，进而为柱状设备的间隙调整反馈控制提供依据。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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是本发明提供的多自由度多目相机支架的结构示意图；

图2是本发明提供的导轨座的结构示意图；

图3是本发明提供的滑架座分别与多个丝杠连接的结构示意图；

图4是本发明提供的第一齿圈的结构示意图；

图5是本发明提供的导轨座、滑架座及直线驱动机构相连接的局部结构示意图；

图6是本发明提供的第一夹持件的结构示意图；

图7是本发明提供的第二夹持件的结构示意图；

图8是本发明提供的相机座的结构示意图；

图9是本发明提供的相机支架与环形滑轨的安装结构示意图；

图10是本发明提供的第二齿圈的结构示意图；

图11是本发明提供的在第二齿圈与环形滑轨的安装结构示意图；

图12是本发明提供的直线模组的结构示意图；

图13是本发明提供的旋转驱动机构的结构示意图；

图14是本发明提供的柱状设备间隙视觉检测装置的结构示意图之一；

图15是本发明提供的柱状设备间隙视觉检测装置的结构示意图之二；

附图标记：1、柱状设备；2、导轨座；3、滑架座；4、直线驱动机构；5、相机座；6、卡槽；7、第一夹持件；8、第二夹持件；21、第一导轨槽；22、第二导轨槽；23、锁紧螺杆；31、本体部；32、挂接部；33、连接部；41、丝杠；42、丝杠螺母；43、第一齿圈；44、第一传动齿轮；51、相机支架；52、直线模组；53、第二齿圈；54、旋转驱动机构；55、导向槽；56、环形滑轨；511、安装法兰；521、底座；522、滑轨；523、滑块；524、传动丝杆；525、第二传动齿轮；541、转动手柄；542、连接法兰；543、第三传动齿轮；100、多自由度多目相机支架；200、摄像模块。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合图1-图15描述本发明的一种多自由度多目相机支架及柱状设备间隙视觉检测装置。

如图1与图14所示，本实施例提供一种多自由度多目相机支架，该多自由度多目相机支架100包括：导轨座2、滑架座3、直线驱动机构4及相机座5；导轨座2与相机座5分别用于设于柱状设备1的外侧，并沿柱状设备1的周向延伸；滑架座3沿导轨座2的延伸方向可滑动地设于导轨座2；直线驱动机构4的一端与滑架座3连接，另一端与相机座5连接，直线驱动机构4用于驱动相机座5相对于滑架座3沿柱状设备1的轴向移动；相机座5用于安装沿其延伸方向排布的多个摄像模块200，以沿柱状设备1的径向驱动多个摄像模块200在靠近柱状设备1的第一位置与远离柱状设备1的第二位置之间同步移动。

具体地，本实施例基于设置的导轨座2、滑架座3、直线驱动机构4及相机座5，在对柱状设备1的间隙进行环向机器视觉图像采集时，可将导轨座2沿周向固定于柱状设备1的外侧，并将多个摄像模块200沿柱状设备1的周向依次安装于相机座5上，基于滑架座3、直线驱动机构4及相机座5的综合调节作用，可对多个摄像模块200的位置进行同步调整，满足多个摄像模块200相对柱状设备1进行轴向移动、径向移动及周向转动的图像采集要求。

由此可见，本实施例所示的多自由度多目相机支架实现了多角度同步获取柱状设备1的间隙图像，不仅高效快捷，确保了所采集图像的一致性，而且便于为机器视觉算法模型的开发提供图像样本收集支撑，以便基于机器视觉算法模型对柱状设备1的间隙宽度进行准确测量，进而为柱状设备的间隙调整反馈控制提供依据。

在此应指出的是，为了便于在柱状设备1的外侧对多自由度多目相机支架的相应结构进行安装布置，本实施例所示的导轨座2、滑架座3、第一齿圈43及相机座5当中的至少一者为圆环形结构；圆环形结构包括多个剖分单元，多个剖分单元沿圆环形结构的周向依次首尾连接。在此可理解的是，在满足多个摄像模块进行多自由度的图像采集的情况下，本实施例可将导轨座2、滑架座3、第一齿圈43及相机座5当中的一者或多者设计为圆环形结构，而将导轨座2、滑架座3、第一齿圈43及相机座5当中的其它部分设计为圆弧状结构，该圆弧状结构可以为半圆形结构或四分之三圆形结构，在此不作具体限定。

其中，本实施例进一步将圆环形结构设计为由多个剖分单元构成的组装结构，有利于现场在柱状设备1的外侧进行相应圆环形结构的组装，提高了多自由度多目相机支架的实用性和可操作性。

与此同时，本实施例所示的直线驱动机构4可以为本领域公知的丝杠41驱动机构、电动推杆、气缸等，在此不作具体限定，只要便于实现驱动相机座5相对于滑架座3沿柱状设备1的轴向移动的结构均满足设计要求。本实施例所示的相机座5可理解为具有能够实现同步动作的多个直线驱动单元，多个直线驱动单元的驱动端一一对应地与多个摄像模块200连接，以沿柱状设备1的径向驱动多个摄像模块200在第一位置与第二位置之间同步移动，显然，直线驱动单元也可以为本领域公知的丝杠41驱动机构、电动推杆、气缸等，在此不作具体限定。在此，本实施例设置摄像模块200分别沿着柱状设备1的径向同步移动，便于对各个摄像模块200同步调焦，以在相同的径向位置进行间隙图像的采集，从而确保了所采集图像的一致性。

另外，本实施例所示的间隙宽度具体指的是间隙的相对端面之间的尺寸值。例如，在本实施例所示的柱状设备1为硅芯炉的情况下，由于硅芯炉在进行抽芯时，需要严格控制硅棒与加热盘相对端面之间的间隙，从而与硅芯炉对应地间隙宽度指的是硅棒与加热盘相对端面之间的尺寸值。

如图1与图2所示，在一个优选实施例中，导轨座2呈圆环形结构，并由三个剖分单元组成，在每个剖分单元上螺纹连接有至少一个锁紧螺杆23，锁紧螺杆23沿着柱状设备1的径向排布。如此，在将三个剖分单元依次首尾连接，以组装得到圆环状的导轨座2后，通过调节锁紧螺杆23，使得各个锁紧螺杆23的端部与柱状设备1的侧壁抵接，可确保导轨座2同轴固定于柱状设备1的外侧。其中，为了便于识别相机座5相对于柱状设备1沿周向转动的角度，本实施例可在导轨座2背离柱状设备1的侧面设置沿周向排布的刻度线。

如图1、图3及图8所示所示，本实施例所示的直线驱动机构4包括丝杠41与丝杠螺母42；丝杠41与丝杠螺母42一一对应地设有多个，多个丝杠41与多个丝杠螺母42分别沿柱状设备1的周向排布；丝杠41沿柱状设备1的轴向延伸，丝杠41的一端与滑架座3转动连接，另一端与丝杠螺母42螺纹连接；丝杠螺母42设于相机座5。

如图2与图5所示，为了便于驱动多个丝杠41同步转动，以控制相机座5稳定地相对于柱状设备1进行轴向移动，本实施例所示的直线驱动机构4还设置有第一传动齿轮44与第一齿圈43；导轨座2朝向柱状设备1的侧面设有第一导轨槽21，导轨座2背离柱状设备1的侧面设有第二导轨槽22；第一导轨槽21与第二导轨槽22分别沿导轨座2的延伸方向设置；滑架座3与第一齿圈43沿导轨座2的延伸方向可滑动地分设于第一导轨槽21与所述第二导轨槽22；第一传动齿轮44同轴设于丝杠41的一端，第一传动齿轮44与第一齿圈43啮合，第一传动齿轮44与丝杠41一一相对地设有多个。

具体地，由于第一齿圈43同时与多个第一传动齿轮44啮合，且第一传动齿轮44一一对应地设于丝杠41的一端，在驱动第一齿圈43转动时，可同时带动多个第一传动齿轮44同步转动，多个丝杠41会随同相应的第一传动齿轮44一起同步转动。由于各个丝杠41的另一端一一对应地与设于相机座5上的丝杠螺母42螺纹连接，则基于丝杠41与丝杠螺母42之间的传动作用，可驱使相机座5相对于滑架座3沿柱状设备1的轴向移动。

在此，为了确保丝杠41的一端与滑架座3之间转动连接的可靠性，本实施例所示的丝杠41包括丝杆部与圆杆部，丝杆部的一端与圆杆部的一端连接，在圆杆部的中部设有轴肩，轴肩的直径大于圆杆部上除了轴肩的其它部分的直径。在滑架座3设有无油止推衬套，圆杆部靠近丝杆部的一端可转动地插装于无油止推衬套内，轴肩靠近丝杆部的一端与无油止推衬套的相对端面相抵接，圆杆部远离丝杆部的一端与第一传动齿轮44通过键同轴连接。

如图3所示，本实施例所示的滑架座3包括本体部31、挂接部32及连接部33；本体部31用于沿柱状设备1的周向延伸，本体部31由三个剖分单元组成，三个剖分单元首尾依次连接形成圆环状的本体部31。

与此同时，本实施例所示的挂接部32设于本体部31的上端面，挂接部32呈片状，多个挂接部32沿本体部31的周向依次间隔设置，并可分别伸入至第一导轨槽21，挂接部32能够沿本体部31的延伸方向与第一导轨槽21滑动连接。

如图3所示，本实施例所示的连接部33设于本体部31的外侧面，丝杠41的一端与设于连接部33的无油止推衬套转动连接。

如图4所示，在沿着第一齿圈43的周向间隔设有多个卡槽6，卡槽6的其中一个槽壁与第一齿圈43连接，卡槽6的另一个槽壁挂设于第二导轨槽22。如此，本实施例所示的第一齿圈43基于多个卡槽6可实现沿导轨座2的延伸方向与第二导轨槽22滑动连接，可使得第一齿圈43能够在第二导轨槽22的引导下相对于导轨座2转动。

与此同时，为了确保导轨座2、滑架座3及第一齿圈43组成的配合结构的紧凑性，本实施例设置第一传动齿轮44与设于第一齿圈43内侧的轮齿啮合。

进一步地，本实施例还设有第一夹持件7与第二夹持件8。

如图1与图6所示，在需要控制相机座5沿着柱状设备1的轴向移动时，本实施例可选择性地将第一夹持件7夹持于导轨座2与滑架座3之间。如此，在驱动第一齿圈43转动时，可通过第一齿圈43控制各个第一传动齿轮44在滑架座3上同步自转，由于第一传动齿轮44在自转时会带动与其相应的丝杠41转动，从而基于丝杠41与丝杠螺母42的传动作用，可驱使相机座5相对于滑架座3沿柱状设备1的轴向进行移动。

如图1与图7所示，在需要控制相机座5沿着柱状设备1的周向转动时，本实施例可选择性地将第二夹持件8夹持于滑架座3与第一齿圈43之间。由于滑架座3与第一齿圈43保持相对静止状态，从而在驱动滑架座3与第一齿圈43相对于导轨座2转动时，可相应地带动相机座5相对于滑架座3沿柱状设备1的周向转动。

如图8至图11所示，本实施例所示的相机座5包括相机支架51与多个直线模组52；相机支架51沿柱状设备1的周向延伸；直线模组52与相机支架51连接，并沿柱状设备1的径向排布；多个直线模组52沿相机支架51的延伸方向依次间隔设置，直线模组52的滑台用于安装摄像模块200；多个直线模组52用于沿柱状设备1的径向驱动多个摄像模块200在第一位置与第二位置之间同步移动。

进一步地，为了便于控制多个摄像模块200在第一位置与第二位置之间移动的同步性，本实施例所示的相机座5还设置有第二齿圈53与旋转驱动机构54；第二齿圈53沿相机支架51的延伸方向与相机支架51滑动连接，以使得第二齿圈53可转动地设于相机支架51，并可沿相机支架51的延伸方向转动；旋转驱动机构54设于相机支架51，旋转驱动机构54的输出端与第二齿圈53啮合，以驱动第二齿圈53相对于相机支架51旋转。

在此，本实施例所示的第二齿圈53的外侧边设有多个沿其周向排布的导向槽55，在导向槽55中装有环形滑轨56。本实施例所示的相机支架51与环形滑轨56同轴连接，从而可实现第二齿圈53沿相机支架51的延伸方向可转动地设于相机支架51。其中，为了便于组装，本实施例所示的相机支架51、环形滑轨56及第二齿圈53均相应地设置由多个剖分单元依次首尾连接而成。

与此同时，为了便于安装直线模组52，本实施例所示的相机支架51上设有多个沿其周向排布的安装法兰511，直线模组52的一端与安装法兰511连接。并且，本实施例所示的丝杠螺母42设于相机支架51，且多个丝杠螺母42沿着相机支架51的周向等间距排布。

如图12所示，本实施例所示的直线模组52包括底座521、滑轨522、滑块523、传动丝杆524与第二传动齿轮525；滑轨522与传动丝杆524分别设于底座521，并沿柱状设备1的径向延伸；滑块523可滑动地设于滑轨522，并与传动丝杆524螺纹连接；传动丝杆524的一端与第二传动齿轮525连接，第二传动齿轮525与第二齿圈53啮合。

在此，为了便于驱动第二齿圈53的转动，本实施例所示的旋转驱动机构54设置为手动驱动机构。其中，旋转驱动机构54也可以包括能够驱动第二齿圈53转动的伺服电机。

如图13所示，旋转驱动机构54包括转动手柄541、连接法兰542与第三传动齿轮543。本实施例所示的连接法兰542与相机支架51上的其中一个安装法兰511连接，转动手柄541的一端转动设于连接法兰542，且转动手柄541的一端在穿过与连接法兰542对应的安装法兰511后，与第三传动齿轮543同轴连接，第三传动齿轮543与第二齿圈53啮合。

如此，当操作者在手动旋转转动手柄541时，可通过第三传动齿轮543带动第二齿圈53转动，由于第二齿圈53可带动多个直线模组52上的第二传动齿轮525同步转动，从而可通过调节转动手柄541，驱动各个直线模组52上的摄像模块200在靠近柱状设备1的第一位置与远离柱状设备1的第二位置之间同步移动。在此，本实施例通过控制转动手柄541的旋转方向，可相应地同步控制各个摄像模块200的移动方向。

如图14与图15所示，在实际应用中，本发明以柱状结构的硅芯炉为例，对本实施例所示的多自由度多目相机支架进行具体说明。

在利用硅芯炉进行抽芯时，需要严格控制硅棒与加热盘相对端面之间的间隙，间隙的大小会对抽芯得到的硅芯的外观质量带来影响，间隙不合理甚至还会造成抽芯中断。为了保持一个合理的间隙，当前采用的方法是，通过人工肉眼透过三个观察窗进行观察的方式，以观察硅芯炉内加热盘与硅棒顶部熔融区域间隙的大小，当间隙值大时，手工调整硅棒快升，当间隙值小时，手工调整硅棒慢升。虽然观察窗上设置有滤光片，但是高亮度的加热场景仍会给人眼造成视觉疲劳，且人工一般同时观察四个硅芯炉，劳动强度大。在此，通过观察间隙大小来进行间隙调整的方式会导致最终抽芯的硅芯直径一致性差。

因此，需要设计一种相机支架，满足硅芯炉的三个观察窗同步图像采集的要求。当有人工观察时，还需移开观察窗正前方的摄像模块以便给人工观察留下空间，人工观察完毕后，复位摄像模块继续采集间隙图像，并在抽芯结束并更换硅棒时，还不能给硅芯炉的炉门打开带来障碍。由此，采用本实施例所示的多自由度多目相机支架，对硅芯炉内的间隙同步进行多角度的图像采集就显得尤为必要。

本实施例在进行硅芯炉内的间隙图像的采集时，多自由度多目相机支架的组装过程可参照如下步骤。

步骤1，首先，将如图3所示的滑架座3围绕硅芯炉进行组装；然后，在滑架座3的上方将如图2所示的导轨座2围绕硅芯炉进行组装；接着，将导轨座2通过锁紧螺杆23水平固定在硅芯炉的外侧壁。

步骤2，在滑架座3的下方围绕硅芯炉组装如图10所示的第二齿圈53；接着，在第二齿圈53的外侧组装环形滑轨56，得到如图11所示的组装结构；接着，将环形滑轨56与如图9所示的相机支架51连接；接着，在相机支架51的各个安装法兰511上安装如图12所示的直线模组52，在相机支架51的其中一个安装法兰511上安装如图13所示的旋转驱动机构54后，得到如图8所示的相机座5。其中，在安装各个直线模组52时，应确保各个直线模组52的滑台相对于硅芯炉处于相同的径向位置，以确保各个摄像模块200镜头位置的一致性。

步骤3，将相机座5抬起，通过手动旋拧的方式分别将丝杠41与相机支架51上的各个丝杠螺母42一一对应地连接，并保证相机座5处于水平状态，此时，相机座5与滑架座3连接完成。

步骤4，最后将如图4所示的第一齿圈43组装至如图2所示的导轨座2上，并确保第一齿圈43与第一传动齿轮44啮合。

如此，经过步骤1至步骤4的操作，得到如图14所示的多自由度多目相机支架。其中，图15为图14的俯视结构示意图。

在此，当需要调整摄像模块200绕硅芯炉的周向角度时，可将第二夹持件8夹持于滑架座3与第一齿圈43之间，使得相机座5绕硅芯炉的周向转动，满足摄像模块200在拍摄图像时绕硅芯炉转动的需求。当需要调整摄像模块200的高度位置时，可将第一夹持件7夹持于导轨座2与滑架座3之间，通过拨动第一齿圈43转动，基于第一齿圈43与第一传动齿轮44之间的齿轮联动作用，可控制三根丝杠41同步转动，进而实现控制相机座5的上升或下降，满足摄像模块200沿硅芯炉进行轴向移动的需求。当需要调整摄像模块200的径向位置时，通过转动转动手柄541，可驱动第二齿圈53转动，由于第二齿圈53在转动时会同时带动各个直线模组52上的第二传动齿轮525同步转动，从而在直线模组52的滑台的带动下，各个摄像模块200可沿硅芯炉的径向同步移动。

在此应指出的是，当需要打开硅芯炉的炉门，并更换硅棒时，只需控制相机座5上升至硅芯炉的炉门上方，即可为炉门的打开提供避让空间，在更换好硅棒后，只需根据硅芯炉上的观察窗所处的位置，对相机座5的高度进行适应性调整即可。

优选地，本实施例还提供一种柱状设备间隙视觉检测装置，包括如上所述的多自由度多目相机支架及多个摄像模块，所述多个摄像模块分别设于所述多自由度多目相机支架的相机座，所述多个摄像模块的镜头均朝向所述柱状设备上的间隙，以用于从不同的方向同步采集间隙图像。其中，摄像模块可以为本领域公知的工业相机。

具体地，由于本实施例所示的柱状设备间隙视觉检测装置采用了上述实施例所示的多自由度多目相机支架，则本实施例包括了上述实施例的全部技术方案，则至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

进一步地，本实施例所示的柱状设备间隙视觉检测装置还设置有图像处理模块；图像处理模块分别与多个摄像模块通讯连接；图像处理模块设有间隙宽度检测模型，间隙宽度检测模型用于接收多个摄像模块采集的间隙图像的输入，输出与间隙图像对应的间隙宽度值。

其中，间隙宽度检测模型是以多个摄像模块同步采集的间隙图像为样本，以与样本中标记的间隙的宽度测量值为标签，进行训练获取的。

在此应指出的是，本实施例可采用YOLO神经网络进行间隙宽度检测模型的训练，对间隙图像中的间隙区域进行特征识别，并提取所识别的间隙区域的宽度值。其中，在进行模型训练时，本实施例所示的样本包括正样本与负样本，正样本为包含间隙目标的待检样本，负样本为不包含间隙目标的任意图片，从而在基于YOLO神经网络进行间隙宽度检测模型的训练时，便于根据提供的样本进行间隙图像中的间隙区域的特征提取与识别，并可通过像素处理的方式得到间隙区域的宽度值。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，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发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种多自由度多目相机支架，其特征在于，包括：

导轨座、滑架座、直线驱动机构及相机座；

所述导轨座与所述相机座分别用于设于柱状设备的外侧，并沿所述柱状设备的周向延伸；

所述滑架座沿所述导轨座的延伸方向可滑动地设于所述导轨座；

所述直线驱动机构的一端与所述滑架座连接，另一端与所述相机座连接，所述直线驱动机构用于驱动所述相机座相对于所述滑架座沿所述柱状设备的轴向移动；

所述相机座用于安装沿其延伸方向排布的多个摄像模块，以沿所述柱状设备的径向驱动所述多个摄像模块在靠近所述柱状设备的第一位置与远离所述柱状设备的第二位置之间同步移动；

所述直线驱动机构包括丝杠与丝杠螺母；所述丝杠与所述丝杠螺母一一对应地设有多个，多个所述丝杠与多个所述丝杠螺母分别沿所述柱状设备的周向排布；所述丝杠沿所述柱状设备的轴向延伸，所述丝杠的一端与所述滑架座转动连接，另一端与所述丝杠螺母螺纹连接；所述丝杠螺母设于所述相机座；

所述直线驱动机构还包括第一传动齿轮与第一齿圈；所述导轨座朝向所述柱状设备的侧面设有第一导轨槽，所述导轨座背离所述柱状设备的侧面设有第二导轨槽；所述第一导轨槽与所述第二导轨槽分别沿所述导轨座的延伸方向设置；所述滑架座与所述第一齿圈沿所述导轨座的延伸方向可滑动地分设于所述第一导轨槽与所述第二导轨槽；所述第一传动齿轮同轴设于所述丝杠的一端，所述第一传动齿轮与所述第一齿圈啮合，所述第一传动齿轮与所述丝杠一一相对地设有多个。

2.根据权利要求1所述的多自由度多目相机支架，其特征在于，

所述滑架座包括本体部、挂接部及连接部；

所述本体部用于沿所述柱状设备的周向延伸；所述挂接部设于所述本体部的上端面，并伸入至所述第一导轨槽，所述挂接部能够沿所述本体部的延伸方向与所述第一导轨槽滑动连接；

所述连接部设于所述本体部的外侧面，所述丝杠的一端与所述连接部转动连接；所述第一齿圈沿所述导轨座的延伸方向与所述第二导轨槽滑动连接；所述第一传动齿轮与设于所述第一齿圈内侧的轮齿啮合。

3.根据权利要求1所述的多自由度多目相机支架，其特征在于，

还包括：第一夹持件与第二夹持件；

所述第一夹持件用于可选择性地夹持于所述导轨座与所述滑架座之间；所述第二夹持件用于可选择性地夹持于所述滑架座与所述第一齿圈之间。

4.根据权利要求1所述的多自由度多目相机支架，其特征在于，

所述导轨座、所述滑架座及所述第一齿圈当中的至少一者为圆环形结构；所述圆环形结构包括多个剖分单元，所述多个剖分单元沿所述圆环形结构的周向依次首尾连接。

5.根据权利要求1至4任一所述的多自由度多目相机支架，其特征在于，所述相机座包括相机支架与多个直线模组；

所述相机支架沿所述柱状设备的周向延伸；所述直线模组与所述相机支架连接，并沿所述柱状设备的径向排布；所述多个直线模组沿所述相机支架的延伸方向依次间隔设置，所述直线模组的滑台用于安装所述摄像模块；

所述多个直线模组用于沿所述柱状设备的径向驱动所述多个摄像模块在所述第一位置与所述第二位置之间同步移动。

6.根据权利要求5所述的多自由度多目相机支架，其特征在于，

所述相机座还包括第二齿圈与旋转驱动机构；

所述第二齿圈沿所述相机支架的延伸方向与所述相机支架滑动连接；所述旋转驱动机构设于所述相机支架，所述旋转驱动机构的输出端与所述第二齿圈啮合，以驱动所述第二齿圈相对于所述相机支架旋转；

所述直线模组包括滑轨、滑块、传动丝杆与第二传动齿轮；所述滑轨与所述传动丝杆分别沿所述柱状设备的径向延伸；所述滑块可滑动地设于所述滑轨，并与所述传动丝杆螺纹连接；所述传动丝杆的一端与所述第二传动齿轮连接，所述第二传动齿轮与所述第二齿圈啮合。

7.一种柱状设备间隙视觉检测装置，其特征在于，

包括如权利要求1至6任一所述的多自由度多目相机支架及多个摄像模块，所述多个摄像模块分别设于所述多自由度多目相机支架的相机座，所述多个摄像模块的镜头均朝向所述柱状设备上的间隙，以用于从不同的方向同步采集间隙图像。

8.根据权利要求7所述的柱状设备间隙视觉检测装置，其特征在于，还包括图像处理模块；

所述图像处理模块分别与所述多个摄像模块通讯连接；所述图像处理模块设有间隙宽度检测模型，所述间隙宽度检测模型用于接收所述多个摄像模块采集的间隙图像的输入，输出与所述间隙图像对应的间隙宽度值；

其中，所述间隙宽度检测模型是以多个摄像模块同步采集的间隙图像为样本，以与所述样本中标记的间隙的宽度测量值为标签，进行训练获取的。

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