CN115508059A - 多功能光学实验平台 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种多功能光学实验平台，包括基座、传送带、相机龙门支架和光源龙门支架，传送带固定于基座并水平布置，相机龙门支架上设有至少三个相机，其中一个相机位于传送带的上方，两个相机位于传送带的两侧，三个相机均在相机龙门支架上可相对传送带移动；光源龙门支架上设置有光源与线激光器，且位于传送带的上方，并在光源龙门支架上可相对所述传送带移动。在本发明技术方案中，光源给相机成像提供良好的光照环境，线激光器与相机配合进行激光三维重建实验和激光三角测量实验，两个位于传送带两侧的相机可用于进行双目视觉实验，位于传送带上方的相机可以根据相机的选用和传送带是否运转进行线阵扫描实验、面阵相机静态拍图或飞拍实验。

Description

多功能光学实验平台

技术领域

本发明涉及光学实验技术领域，特别涉及一种多功能光学实验平台。

背景技术

视觉检测就是用机器代替人眼来做测量和判断，其原理是通过图像拍摄装置将被拍摄目标转换成图像信号，传送给专用的图像处理***，根据像素分布和亮度、颜色等信息，转变成数字化信号；光学实验平台是视觉检测必不可少的设备。

现有的光学实验平台功能比较单一，一种光学实验平台往往只能对应进行一种光学实验，实验效率大大降低，且多种实验平台占用空间大，有待改进。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种多功能光学实验平台，旨在可以通过所述多功能光学实验平台进行多种光学实验。

为实现上述目的，本发明提出的多功能光学实验平台，包括：

基座；

传送带，固定于所述基座并水平布置以带动放置于所述传送带上的物体水平移动；

相机龙门支架，所述相机龙门支架上设有至少三个相机，其中一所述相机位于所述传送带的上方，两所述相机位于所述传送带的两侧，三个所述相机均在相机龙门支架上可相对所述传送带移动；以及，

光源龙门支架，所述光源龙门支架上设置有光源与线激光器，光源与线激光器位于所述传送带的上方，并在光源龙门支架上可相对所述传送带移动。

可选地，所述相机龙门支架包括位于所述传送带长度方向两侧的两根第一竖梁和连接两根所述第一竖梁的横梁，所述相机龙门支架通过两根所述第一竖梁活动连接于所述基座，并可沿所述传动带长度方向在所述基座上水平移动；

所述横梁上活动安装有第一相机架，可使安装于所述第一相机架上的相机具有相对所述相机龙门支架左右和上下方向的移动行程，两根所述第一竖梁分别活动安装有第二相机架，所述第二相机架具有相对所述第一竖梁长度方向的移动行程，所述第一相机架与两个所述第二相机架以供所述相机安装于所述相机龙门支架。

可选地，所述光源龙门支架包括位于所述传送带长度方向两侧的两根第二竖梁和活动连接于两根所述第二竖梁的安装平台，所述光源龙门支架通过两根所述第二竖梁活动连接于所述基座，并可沿所述传动带长度方向在所述基座上水平移动；

所述安装平台具有沿所述第二竖梁长度方向的移动行程，并设置有光源安装架与线激光器安装架分别供光源与线激光器安装于所述光源龙门支架。

可选地，所述第一竖梁下端设置有若干个滑轮，所述基座对应所述滑轮设置有导向槽；

或，所述第二竖梁下端设置有若干个滑轮，所述基座对应所述滑轮设置有导向槽；

和/或，所述基座上设置有长度刻度尺，用于测量所述第一竖梁或所述第二竖梁在所述基座上的移动距离。

可选地，所述第二相机架包括两块导向柱，所述第一竖梁对应所述导向柱形成有导向槽以使所述第二相机架能在所述第一竖梁的长度方向移动；

和/或，所述第二相机架上形成有弧形的长腰孔，所述两块导向柱的其中一个设置于所述长腰孔中以为所述第二相机架提供转动自由度。

可选地，所述第一相机架包括设置有若干滑轮的滑板以及竖杆，所述横梁对应所述滑轮形成有导向槽以使所述滑板能在横梁的长度方向移动，所述竖杆对应所述滑轮形成有导向槽以使所述竖杆能沿所述第一竖梁的长度方向移动；

所述滑板上还设置有第一转动手轮和设于所述第一转动手轮上的皮带轮；所述竖杆还包括两端固定于所述竖杆两端的皮带，所述皮带设于所述竖杆的导向槽中并在两个所述滑轮中间有延长段，所述延长段绕设于所述皮带轮以使所述转动手轮可转动带动所述皮带轮转动从而带动所述竖杆沿所述第一竖梁的长度方向移动，所述相机安装于所述竖杆的下端。

可选地，所述竖杆下端设置有相机安装座，并形成有轴线与所述横梁长度方向平行的转轴，所述相机通过所述转轴转动安装于所述相机安装座。

可选地，两根所述第二竖梁上分别设置有滚珠丝杆副，包括转动安装于所述第二竖梁上的丝杆以及可在丝杆的转动下带动移动的支撑轴承，所述丝杆的一端设置有第二转动手轮，所述支撑轴承还通过安装连接块与所述安装平台可拆卸连接；

和/或，所述第二竖梁形成有导向槽，所述安装连接块对应所述导向槽设置有导向滑轮。

可选地，所述线激光器安装架包括两个转动副，其中一个转动副的转动轴线与所述第二竖梁的长度方向平行，另一个转动副的转动轴线与所述传送带的长度方向和所述第二竖梁的长度方向两两垂直，以使安装于所述线激光器安装架上的线激光器具有两个转动自由度。

可选地，所述线激光器安装架包括可拆卸连接于所述安装平台的凸台和转接件以及安装件，所述凸台与所述转接件通过第一松紧螺栓转动连接，所述安装件与所述转接件通过第二松紧螺栓转动连接，所述线激光器安装于所述安装件。

在本发明技术方案中，基座上设置有传送带、相机龙门支架和光源龙门支架，传送带可以带动放置在传送带上的待拍摄物体水平移动；相机龙门支架上设置有三个相机，一个相机位于所述传送带的上方，两个相机位于所述传送带的两侧，并且三个所述相机均可以相对所述传送带移动；光源龙门支架设置有光源和线激光器，光源给相机成像提供良好的光照环境，线激光器与相机配合进行激光三维重建实验或激光三角测量实验等实验，两个位于传送带两侧的相机可用于进行双目视觉实验，位于传送带上方的相机可以根据相机的选用和传送带是否运转进行线阵扫描实验、面阵相机静态拍图或飞拍实验等实验，光源与线激光器设置在光源龙门支架并可相对传送带移动，三个相机设置在相机龙门支架上并可相对传送带移动，以满足不同实验条件的需求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明所提供的多功能光学实验平台的一实施例的立体结构示意图；

图2为图1中A处的局部放大图；

图3为图1中B处的局部放大图；

图4为图1的正视图；

图5为图1的侧视图；

图6为图1的俯视图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				1000	多功能光学实验平台	411	丝杆
1	基座	412	支撑轴承
				2	传送带	413	第二转动手轮
3	相机龙门支架	414	安装连接块
				31	第一竖梁	42	安装平台
311	第二相机架	421	光源安装架
				32	横梁	422	线激光器安装架
321	第一相机架	422a	凸台
				321a	滑板	422b	转接件
321b	竖杆	422c	安装件
				321c	第一转动手轮	422x	第一松紧螺栓
321d	皮带	422y	第二松紧螺栓
				321e	相机安装座	423	光源
4	光源龙门支架	424	线激光器
				41	第二竖梁

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，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。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后……）仅用于解释在某一特定姿态（如附图所示）下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

现有的光学测试平台功能比较单一，进行不同的光学实验需要不同的光学测试平台，有待改进。

请参考图1至图6，为解决上述问题，本发明提出了一种多功能光学实验平台1000，包括基座1、传送带2、相机龙门支架3和光源龙门支架4，传送带2固定于基座1并水平布置，相机龙门支架3上设有至少三个相机，其中一个相机位于传送带2的上方，两个相机位于传送带2的两侧，三个相机均在相机龙门支架3上可相对传送带2移动；光源龙门支架4上设置有光源423与线激光器424，且位于传送带2的上方，并在光源龙门支架4上可相对所述传送带2移动。

在本发明技术方案中，光源423给相机成像提供良好的光照环境，线激光器424与相机配合进行激光三维重建实验或激光三角测量实验等实验，两个位于传送带2两侧的相机可用于进行双目视觉实验，位于传送带2上方的相机可以根据相机的选用和传送带2是否运转进行线阵扫描实验、面阵相机静态拍图或飞拍实验等实验，光源423与线激光器424设置在光源龙门支架4并可相对传送带2移动，三个相机设置在相机龙门支架3上并可相对传送带2移动，以满足不同实验条件的需求。

可以理解的是，相机龙门支架3与光源龙门支架4可以是一体式成型的支架也可以是用多根型材拼接而成，所述相机龙门支架3与所述光源龙门支架4可以在其上安装滚轮或滑槽以实现相对传送带2移动，也可以采用其他的结构形式，只要能实现在其上设置相机或光源423与线激光器424并相对传送带2移动即可；在本发明的一实施例中，相机龙门支架3包括位于所述传送带2长度方向两侧的两根第一竖梁31和连接两根所述第一竖梁31的横梁32，所述相机龙门支架3通过两根所述第一竖梁31活动连接于所述基座1，并可沿所述传动带长度方向在所述基座1上水平移动；所述横梁32上活动安装有第一相机架321，可使安装于所述第一相机架321上的相机具有相对所述相机龙门支架3左右和上下方向的移动行程，两根所述第一竖梁31分别活动安装有第二相机架311，所述第二相机架311具有相对所述第一竖梁31长度方向的移动行程，所述第一相机架321与两个所述第二相机架311以供所述相机安装于所述相机龙门支架3。同样的，所述光源龙门支架4包括位于所述传送带2长度方向两侧的两根第二竖梁41和活动连接于两根所述第二竖梁41的安装平台42，所述光源龙门支架4通过两根所述第二竖梁41活动连接于所述基座1，并可沿所述传动带长度方向在所述基座1上水平移动；所述安装平台42具有沿所述第二竖梁41长度方向的移动行程，并设置有光源安装架421与线激光器安装架422分别供光源423与线激光器424安装于所述光源龙门支架4。并且为了使所述相机龙门支架3或所述光源龙门支架4可相对传送带2移动，所述第一竖梁31下端设置有若干个滑轮，所述第二竖梁41下端也可以设置有若干个滑轮，所述基座1对应所述滑轮设置有导向槽。

在进行双目视觉实验时，为了满足不同实验条件的需求，请参照图1，在本发明的一实施例中，所述第二相机架311包括两块导向柱，所述第一竖梁31对应所述导向柱形成有导向槽以使所述第二相机架311能在所述第一竖梁31的长度方向移动；此时可以对设置于第二相机架311上用于进行双目视觉实验的两个相机进行高度方向的调节，以满足不同实验条件的需求；同时，考虑到双目视觉实验有时需要调节两个相机的转动角度，所以，所述第二相机架311上可以形成有弧形的长腰孔，所述两块导向柱的其中一个设置于所述长腰孔中以为所述第二相机架311提供转动自由度。

同时在进行线阵相机或面阵相机相关实验时，为了满足不同实验条件的需求，请参照图1、2、4、5，在本发明的一实施例中，所述第一相机架321包括设置有若干滑轮的滑板321a以及竖杆321b，所述横梁32对应所述滑轮形成有导向槽以使所述滑板321a能在横梁32的长度方向移动，所述竖杆321b对应所述滑轮形成有导向槽以使所述竖杆321b能沿所述第一竖梁31的长度方向移动，满足了第一相机架321三个方位的平移自由度的需求。所述竖杆321b与所述滑板321a的连接形式可以是齿轮齿条的连接形式，齿轮可以安装在滑板321a上，齿条可以安装在竖杆321b上，齿轮上对应可以设置有锁止机构防止竖杆321b掉落；在本发明的一实施例中，考虑到实验设备要尽量轻便并且方便操作，请参照图1、2、4，所述滑板321a上还设置有第一转动手轮321c和设于所述第一转动手轮321c上的皮带321d轮；所述竖杆321b还包括两端固定于所述竖杆321b两端的皮带321d，所述皮带321d设于所述竖杆321b的导向槽中并在两个所述滑轮中间有延长段，所述延长段绕设于所述皮带321d轮以使所述转动手轮可转动带动所述皮带321d轮转动从而带动所述竖杆321b沿所述第一竖梁31的长度方向移动，所述相机安装于所述竖杆321b的下端；皮带321d与皮带321d轮通过绕设于滑轮达到利用摩擦实现自锁的技术效果，且这种连接方式简单轻便，便于操作的同时减轻了实验平台的重量。同时，为了满足不同实验条件下的需求，请参照图1、5、6，所述竖杆321b下端设置有相机安装座321e，用于安装相机，所述相机安装座321e形成有轴线与所述横梁32长度方向平行的转轴，所述相机通过所述转轴转动安装于所述相机安装座321e，以实现相对传送带2三个方向自由度的平移的同时还能相对传送带2实现转动。

考虑到光源龙门支架4上的光源423和线激光器424相对于相机来说其标准化程度不高，所以为了提高本多功能光学实验平台1000的泛用性，请参照图1、4、5、6，在本发明的一实施例中，两根所述第二竖梁41上分别设置有滚珠丝杆411副，包括转动安装于所述第二竖梁41上的丝杆411以及可在丝杆411的转动下带动移动的支撑轴承412，所述丝杆411的一端设置有第二转动手轮413，所述支撑轴承412还通过安装连接块414与所述安装平台42可拆卸连接；滚珠丝杆411副和手轮的连接配合在提高了光源423和线激光器424的移动精度的同时保证了操作的便携性和安装平台42的载重能力，不同重量的光源423和线激光器424均可以根据需求选用并放置在所述安装平台42上。可以理解的是，为了提高安装平台42的移动准确性，所述第二竖梁41还可形成有导向槽，所述安装连接块414对应所述导向槽设置有导向滑轮。

由于放置在传送带2上的物***置可能发生偏移，同时在所述光源龙门支架4和所述相机龙门支架3之间结构可能产生干涉时，方便光源423进行位置调节，在本发明的一实施例中，所述光源安装架421还包括两个滚轮，所述安装平台42对应两个所述滚轮形成有长圆孔，以便于光源安装架421在安装平台42上的位置调节；所述光源423可以是圆形的LED光源。

在进行与线激光器有关的实验中，特别是在激光三维重建实验和激光三角测量实验中，对线激光的发射角度要求较高，在本发明的一实施例中，所述线激光器安装架422包括两个转动副，其中一个转动副的转动轴线与所述第二竖梁41的长度方向平行，另一个转动副的转动轴线与所述传送带2的长度方向和所述第二竖梁41的长度方向两两垂直，以使安装于所述线激光器安装架422上的线激光器424具有两个转动自由度；转动轴线与所述第二竖梁41的长度方向平行的转动自由度可以使安装于所述线激光器安装架422上的线激光器424调节线激光与传送带2的宽度方向的平行程度；另一个方向的转动自由度则可以调节线激光的发射角度。而所述两个转动副的结构形式可以有多种，可以是球铰链，但是考虑到实验操作的精确度和两个自由度的单独可调性，请参照图1和图3，在本发明的一实施例中，所述线激光器安装架422包括可拆卸连接于所述安装平台42的凸台422a和转接件422b以及安装件422c，所述凸台422a与所述转接件422b通过第一松紧螺栓422x转动连接，所述安装件422c与所述转接件422b通过第二松紧螺栓422y转动连接，所述线激光器424安装于所述安装件422c；并且考虑到转动角度的调节对于实验人员需要是可精确控制的，在本发明的一实施例中，所述凸台422a与所述转接件422b的接触面上设置有角度刻度尺，所述安装件422c与所述转接件422b的接触面上也设置有角度刻度尺，以方便实验人员控制和记录调节的角度。

可以理解的是，为方便实验人员记录实验数据，在本多功能光学实验平台1000中，所有的可以产生相对位移的部件上都可以对应设置有刻度尺，包括角度刻度尺和长度刻度尺。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种多功能光学实验平台，其特征在于，包括：

基座；

传送带，固定于所述基座并水平布置以带动放置于所述传送带上的物体水平移动；

相机龙门支架，所述相机龙门支架上设有至少三个相机，其中一所述相机位于所述传送带的上方，两所述相机位于所述传送带的两侧，三个所述相机均在相机龙门支架上可相对所述传送带移动；以及，

光源龙门支架，所述光源龙门支架上设置有光源与线激光器，光源与线激光器位于所述传送带的上方，并在光源龙门支架上可相对所述传送带移动。

2.如权利要求1所述的多功能光学实验平台，其特征在于，所述相机龙门支架包括位于所述传送带长度方向两侧的两根第一竖梁和连接两根所述第一竖梁的横梁，所述相机龙门支架通过两根所述第一竖梁活动连接于所述基座，并可沿所述传动带长度方向在所述基座上水平移动；

所述横梁上活动安装有第一相机架，可使安装于所述第一相机架上的相机具有相对所述相机龙门支架左右和上下方向的移动行程，两根所述第一竖梁分别活动安装有第二相机架，所述第二相机架具有相对所述第一竖梁长度方向的移动行程，所述第一相机架与两个所述第二相机架以供所述相机安装于所述相机龙门支架。

3.如权利要求2所述的多功能光学实验平台，其特征在于，所述光源龙门支架包括位于所述传送带长度方向两侧的两根第二竖梁和活动连接于两根所述第二竖梁的安装平台，所述光源龙门支架通过两根所述第二竖梁活动连接于所述基座，并可沿所述传动带长度方向在所述基座上水平移动；

所述安装平台具有沿所述第二竖梁长度方向的移动行程，并设置有光源安装架与线激光器安装架分别供光源与线激光器安装于所述光源龙门支架。

4.如权利要求3所述的多功能光学实验平台，其特征在于，所述第一竖梁下端设置有若干个滑轮，所述基座对应所述滑轮设置有导向槽；

或，所述第二竖梁下端设置有若干个滑轮，所述基座对应所述滑轮设置有导向槽；

和/或，所述基座上设置有长度刻度尺，用于测量所述第一竖梁或所述第二竖梁在所述基座上的移动距离。

5.如权利要求2至4中任一所述的多功能光学实验平台，其特征在于，所述第二相机架包括两块导向柱，所述第一竖梁对应所述导向柱形成有导向槽以使所述第二相机架能在所述第一竖梁的长度方向移动；

和/或，所述第二相机架上形成有弧形的长腰孔，所述两块导向柱的其中一个设置于所述长腰孔中以为所述第二相机架提供转动自由度。

6.如权利要求2至4中任一所述的多功能光学实验平台，其特征在于，所述第一相机架包括设置有若干滑轮的滑板以及竖杆，所述横梁对应所述滑轮形成有导向槽以使所述滑板能在横梁的长度方向移动，所述竖杆对应所述滑轮形成有导向槽以使所述竖杆能沿所述第一竖梁的长度方向移动；

所述滑板上还设置有第一转动手轮和设于所述第一转动手轮上的皮带轮；所述竖杆还包括两端固定于所述竖杆两端的皮带，所述皮带设于所述竖杆的导向槽中并在两个所述滑轮中间有延长段，所述延长段绕设于所述皮带轮以使所述转动手轮可转动带动所述皮带轮转动从而带动所述竖杆沿所述第一竖梁的长度方向移动，所述相机安装于所述竖杆的下端。

7.如权利要求6所述的多功能光学实验平台，其特征在于，所述竖杆下端设置有相机安装座，并形成有轴线与所述横梁长度方向平行的转轴，所述相机通过所述转轴转动安装于所述相机安装座。

8.如权利要求3所述的多功能光学实验平台，其特征在于，两根所述第二竖梁上分别设置有滚珠丝杆副，包括转动安装于所述第二竖梁上的丝杆以及可在丝杆的转动下带动移动的支撑轴承，所述丝杆的一端设置有第二转动手轮，所述支撑轴承还通过安装连接块与所述安装平台可拆卸连接；

和/或，所述第二竖梁形成有导向槽，所述安装连接块对应所述导向槽设置有导向滑轮。

9.如权利要求3所述的多功能光学实验平台，其特征在于，所述线激光器安装架包括两个转动副，其中一个转动副的转动轴线与所述第二竖梁的长度方向平行，另一个转动副的转动轴线与所述传送带的长度方向和所述第二竖梁的长度方向两两垂直，以使安装于所述线激光器安装架上的线激光器具有两个转动自由度。

10.如权利要求9所述的多功能光学实验平台，其特征在于，所述线激光器安装架包括可拆卸连接于所述安装平台的凸台和转接件以及安装件，所述凸台与所述转接件通过第一松紧螺栓转动连接，所述安装件与所述转接件通过第二松紧螺栓转动连接，所述线激光器安装于所述安装件。

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