CN209978819U - 检测设备及检测*** - Google Patents

Abstract

一种检测设备及检测***，涉及工件尺寸测量技术领域，所述检测设备包括：透明载物台、面光源、反射机构和图像采集机构；所述透明载物台用于放置被测工件；所述面光源发出的平行光线经由所述反射机构反射后射向所述透明载物台，所述平行光线透过所述透明载物台后射向所述图像采集机构所在方向；所述图像采集机构的镜头朝向所述透明载物台，所述图像采集机构用于采集所述透明载物台上放置的被测工件的图像。本申请提供的检测设备应用于检测***，由于透过透明载物台射出的光线为平行光，因此使得工件边缘区域漫反射减少，模糊度降低，检测精度提高。

Description

检测设备及检测***

技术领域

本实用新型涉及工件尺寸测量领域，具体而言，涉及一种检测设备及检测***。

背景技术

在工件生产环节中，对工件的外轮廓尺寸测量是一个重要环节，尤其在精密元件加工领域。目前，通常使用检测设备进行检测。具体地，检测设备包括工业相机和控制装置，工业相机采集工件图像，控制装置根据工业相机采集到的图像计算工件尺寸。

为提高工业相机采集的图像清晰度，在一种检测设备中，还包括光源，光源设置于工件下方，光源发出光线，光线照射到被测工件上，工件遮挡部分光线，部分光线射进工业相机，以使相机采集到的图像明暗对比强烈，工业相机根据阴影区域形成图像采集，以供控制装置进行尺寸计算。

但是，现有技术中的检测设备采集的图像中，工件的轮廓边缘区域较为模糊，影响检测精度。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种检测设备及检测***，其能够提供亮度均匀光线，提高检测精度。

本实用新型的实施例是这样实现的：

一种检测设备，包括：透明载物台、面光源、反射机构和图像采集机构；

所述透明载物台用于放置被测工件；

所述面光源发出的平行光线经由所述反射机构反射后射向所述透明载物台，所述平行光线透过所述透明载物台后射向所述图像采集机构所在方向；

所述图像采集机构的镜头朝向所述透明载物台，所述图像采集机构用于采集所述透明载物台上放置的被测工件的图像。

在本实用新型较佳的实施例中，所述反射机构包括一个反射镜，所述透明载物台与水平面平行，所述面光源垂直于水平面，所述反射镜与水平面之间的夹角为45°。

在本实用新型较佳的实施例中，所述反射机构包括多个反射镜，多个所述反射镜在面光源与所述载物台之间间隔设置。

在本实用新型较佳的实施例中，所述图像采集机构包括工业相机和远心镜头，所述远心镜头安装于所述工业相机的镜头处。

在本实用新型较佳的实施例中，所述远心镜头为双远心镜头。

在本实用新型较佳的实施例中，还包括壳体，所述透明载物台安装于所述壳体外侧，所述面光源、所述反射机构、所述图像采集机构均安装于所述壳体内部，所述图像采集机构的镜头露出所述壳体且与所述透明载物台相对。

在本实用新型较佳的实施例中，所述壳体内形成有光路通道，所述反射机构和所述面光源均安装于所述光路通道。

在本实用新型较佳的实施例中，所述检测设备还包括显示器，所述显示器用于显示所述图像采集机构采集的图像，和/或，显示所述被测工件的尺寸数据。

在本实用新型较佳的实施例中，所述透明载物台包括定位边框和安装于所述定位边框内的玻璃板。

一种检测***，其包括上述技术方案任一所述的检测设备。

本实用新型提供的检测设备的有益效果是：检测设备用于检测工件的尺寸，例如工件的长、宽、孔径等尺寸。具体操作过程中，将工件放置于透明载物台上，工件位于透明载物台与图像采集机构之间。启动面光源，面光源发出的光线由反射机构反射后射向透明载物台，透过透明载物台后，部分光线被工件遮挡，部分光线平行射入图像采集机构，从而使得图像采集机构接收到透过透明载物台的平行光线，以采集到明暗对比强烈的图像。由于图像采集机构接收的光线为平行光线，因此减少了在工件边缘产生漫反射而导致的边缘模糊状况，从而提高了图像采集机构采集到的图像的边缘的清晰度，进一步提高了检测设备的检测精度。

由于设置有反射机构，因此在检测设备高度不变的情况下，增加了光路的长度，减少了光线中的杂乱光线，提高了最终射出透明载物台的光线中平行光线的占比，从而提高了检测设备的检测精度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本实用新型实施例提供的检测设备的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的检测设备的内部结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的检测设备在工作过程中的光路示意图；

图4为本实用新型实施例提供的另一种检测设备在工作过程中的光路示意图。

图中：

10－壳体；11－底板；12－开关；13－第一通道；14－第二通道；21－工业相机；22－双远心镜头；30－透明载物台；31－玻璃板；32－定位边框；40－反射镜；50－面光源；60－显示器；70－被测工件。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以通过各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的检测设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面结合附图，对本实用新型的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

第一实施例

请参照图1－图4，本实施例提供一种检测设备，包括：透明载物台30、面光源50、反射机构和图像采集机构；其中：

透明载物台30与图像采集机构相对设置，图像采集机构的镜头朝向透明载物台30，图像采集机构用于采集透明载物台30上放置的被测工件70的图像。

面光源50发出的平行光线经由反射机构反射后射向透明载物台，平行光线透过透明载物台30后射向图像采集机构的镜头所在方向。

在进行工件尺寸测量时，将被测工件70放置在透明载物台30上，开启面光源50，面光源50发出的光线由反射机构反射后射向透明载物台30，透过透明载物台30后，部分光线由被测工件70遮挡，部分光线平行射入图像采集机构，从而使得图像采集机构接收到透过透明载物台30的平行光线，以采集到明暗对比强烈的图像。

由于面光源50与透明载物台30之间的距离越远，光路距离越长，光束中所含的杂乱光线就越少，光线也更为趋向于完全平行，成像越精准清晰，检测精度也越高。因此，由于设置有反射机构，反射机构可以使得面光源50发出的光线反射，也就是说，使用反射机构，使得面光源50、透明载物台30和图像采集机构无需在同一直线，此外，当检测设备的高度相等时，使用反射机构的检测设备中，面光源50发出光线的光路距离更长，从而使得面光源50发出的光线所含的杂乱光线就越少，光线也更为趋向于完全平行，成像越精准清晰，检测精度也越高。

反射机构至少包括一个反射镜40，具体地，反射机构可以仅包括一个反射镜40，也可以包括多个反射镜40。

举例来说，如图2和图3所示，在本实施例的一种具体实施方式中，反射机构包括一个反射镜40，透明载物台30与水平面平行，面光源50垂直于水平面，反射镜40与水平面之间的夹角为45°。图3中箭头所示方向即为光路走向。在图3所示方向上，反射镜40位于透明载物台30下方区域，面光源50发出的光线水平向右到达反射镜40处，在反射镜40的反射作用下垂直向上照射，从而透过位于反射镜40上方的透明载物台30后射入图像采集机构。

在本实用新型较佳的实施例中，反射机构包括多个反射镜40，多个反射镜40在面光源50与载物台之间间隔设置。面光源50发出的光线依次经由各反射镜40反射，最终射向透明载物台30方向。

在本实施例的优选实施方式中，检测设备还包括壳体10，显示器60和透明载物台30均安装于壳体10外侧，面光源50、反射机构、图像采集机构均安装于壳体10内部，图像采集机构的镜头露出壳体10且与载物台相对。

具体地，壳体10内形成有光路通道，面光源50发出的光线沿光路通道传播，并由光路通道中水平射出向透明载物台30方向。如图2所示，壳体10包括底板11和罩体(图2中为了看清壳体10内部结构，未示出罩体)，底板11与罩体之间形成空腔，用于安装面光源50、反射机构和图像采集机构，其中，图像采集机构安装于罩体的上部区域，反射机构安装于光路通道中。显示器60安装于罩体外侧，处理器可以安装于罩体内侧，也可以集成于显示器60中。

如图2和图3所示，当反射机构包括一个反射镜40时，光路通道位于壳体10的下部区域，且光路通道为水平设置的直线通道，面光源50位于光路通道的一侧，反射镜40位于光路通道的另一侧，且反射镜40位于透明载物台30下方。具体地，反射镜40包括平面镜以及镜框，平面镜安装于镜框内，镜框固定于罩体内侧或底板11上，或者，镜框同时与罩体内侧及底板11底面连接。

当反射镜40的数量为多个时，光路通道为弯折通道，弯折通道包括相互连通的多个直线通道，相邻的两个直线通道相对倾斜设置。面光源50设置于弯折通道的一端，其中一个反射镜40设置于弯折通道的另一端，此外，在相邻的两个直线通道的汇合处，各设置有一个反射镜40。

如图4所示，在一种具体实施方式中，当反射镜40的数量为两个时，光路通道包括两个直线通道，两个直线通道相互垂直，为便于描述，将纵向延伸的直线通道称为第一通道13，将横向延伸的直线通道称为第二通道14，第一通道13与第二通道14相互垂直且连通。面光源50设置于第一通道13的上端，且面光源50与第一通道13的延伸方向垂直，第一个反射镜40位于第一通道13与第二通道14的连通交汇区域，第一个反射镜40与第一通道13的延伸方向之间的夹角为45°，第一个反射镜40与第二通道14的延伸方向之间的夹角为45°，第二个反射镜40位于第二通道14远离第一通道13的一端，第二个反射镜40与第二通道14延伸方向之间的夹角为45°。如此设置，面光源50发出的光线首先沿第一通道13到达第一个反射镜40处，在第一个反射镜40处进行反射角为90°的偏转后进入第二通道14，并沿第二通道14到达第二个反射镜40处，在第二个反射镜40处进行反射角为90°的偏转后射出光路通道，并射向透明载物台30方向。

上述图4中包含纵向延伸的直线通道，在另一种具体实施方式中，可以使得直线通道均沿水平方向延伸，即所有的直线通道均有一侧侧壁由底板11构成。如此设置，相邻的直线通道的中轴线均位于同一水平面，且相邻的直线通道的中轴线相交。

当反射镜40的数量更多时，光路通道的设置思路与上述反射镜40为一个或两个时的设计思路类似，可根据反射镜40的具体数量及壳体10的具体形状尺寸进行具体设定。

如图1和图2所示，透明载物台30包括定位边框32和安装于定位边框32内的玻璃板31。玻璃板31用于放置被测工件70，玻璃板31安装于定位边框32中，定位边框32与壳体10连接。具体地，壳体10上设置有载物台安装板，载物台安装板位于罩体上，载物台安装板上设置有通孔，玻璃板31与通孔位置对应，光线由通孔射出后透过玻璃板31。在将透明载物台30安装到载物台安装板后，玻璃板31的顶板可以与载物台安装板的顶面平齐，也可以使得玻璃板31的顶面高出于载物台安装板的顶面(如图1所示)。

在本实施例的一种具体实施方式中，检测设备还包括显示器60，显示器可以用于显示图像采集机构采集的图像，或者显示被测工件70的尺寸信息，或同时显示图像和尺寸信息。此外，显示器还可显示被测工件70的尺寸是否符合标准。

在一种具体实施方式中，图像采集机构与处理器电连接。处理器用于将图像采集机构采集到的图像进行处理，并得出被测工件70的尺寸数据，尺寸数据包括但不限于长、宽、孔径、孔距。在本申请提供的检测设备中，处理器可以为CPU等。CPU中所使用程序与现有技术中检测设备中所使用程序相同。

在本实施例的一种优选实施方式中，显示器60包括触控屏，可以通过触控屏输入信息，例如输入尺寸标准值(尺寸标准值范围可以为具体数值也可以为数值范围)，在检测设备工作时，将被测工件70的尺寸测量出来后，与对应的尺寸标准值进行对比，若被测工件70的尺寸符合尺寸标准值，则在显示屏显示尺寸数据的同时显示“OK”；若被测工件70的尺寸符合尺寸标准值，则在显示屏显示尺寸数据的同时显示“NG”。如此设置，在检测被测工件70尺寸的同时，还可同来检测被测工件70的尺寸是否符合标准，甚至用来统计一批被测工件70的生产良率。

在本实用新型较佳的实施例中，壳体10设置有开关12，开关12与面光源50和处理器连接，开关12用于控制面光源50和处理器启动以开始检测操作。

具体地，开关12可分别与面光源50和处理器连接，在按动开关12的时候，面光源50启动，且处理器控制工业相机21启动，从而进行一次测量操作。或者，开关12可与处理器连接，处理器与面光源50连接，按动开关12的时候，处理器控制面光源50和工业相机21启动。

在本实施例的一种具体实施方式中，图像采集机构可以仅包括工业相机21，工业相机21与处理器连接。具体地，工业相机21可以选用CCD(chargecoupleddevice，电荷耦合器件)相机或者CMOS(ComplementaryMetalOxideSemiconductor，互补金属氧化物半导体)相机。

或者，在本实施例的一种优选实施方式中，图像采集机构包括工业相机21和远心镜头，远心镜头安装于工业相机21的镜头处。远心镜头具有高分辨率，低畸变，且具有平行光设计，能够消除由于被测工件70与镜头距离的远近不一致造成的放大倍率不一致，可以纠正传统工业镜头视差，进一步提高检测精度。

远心镜头包括像方远心镜头、物方远心镜头和双远心镜头22(或称为两侧远心镜头)。

在本实施例中，优选地，远心镜头选用双远心镜头22。双远心镜头22具备如下优势：无透视误差，近乎零失真度，高分辨率，较长的景深，具备更精准一致的放大率。

使用上述检测设备，在一次检测过程中，可对一个或多个工件进行尺寸测量。在多次测量过程中，检测的重复精度达到0.002mm。

此外，在上述检测设备中，面光源50与机构的配合，可使得照亮区域内任一位置亮度均匀。

本实施例提供的检测设备中，采用面光源50发出平行光线，并通过平面的反射镜40进行反射，与采用点光源发出光线，并使用抛物面反射以使得光线转化为平行光线这种方式相比，抛物线面反射的平行光源无法达到照射区内任意位置光强度一致，具体地，在照射区的边缘区域光强度较弱，在照射区的中间区域光强度较强。在实际应用过程中，点光源(例如灯泡)无法做到无限小，肯定具备一定的直径，这会对平行光的质量造成影响。此外，点光源(例如灯泡)朝向照射面的一侧(即背离抛物反射面的一侧)，光线直接由点光源发出，不经反射，因此发出的是散射光。

而本实施例提供的检测设备中，面光源50直接发出均匀平面光(内含平行光部分和散射光部分)，在平面的反射镜40对平行光部分进行反射过程中，不会消减或增强光强，因此使得照射区的任意位置的光强一致。散射光部分会由于光源和反射镜的距离加长而减弱。此外，由于平面反射镜40位于面光源50的出光侧，因此面光源50发出的平行光线均会经反射镜40反射，在被测量物体处得到的是高度平行的均匀的光线相比采用昂贵的抛物面反射的设备，本实施例提供的检测设备光强度更加一致均匀，测量精度更高，且成本更低。

第二实施例

本实施例提供一种检测***，其包括上述第一实施例提供的检测设备，检测设备用于检测工件尺寸，具体可为工件的长、宽、孔径、孔距等尺寸。进一步地，检测***还可包括其他检测装置，例如用于检测工件厚度、工件顶面曲度等数据的装置。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种检测设备，其特征在于，包括：透明载物台、面光源、反射机构和图像采集机构；

所述透明载物台用于放置被测工件；

所述面光源发出的平行光线经由所述反射机构反射后射向所述透明载物台，所述平行光线透过所述透明载物台后射向所述图像采集机构所在方向；

所述图像采集机构的镜头朝向所述透明载物台，所述图像采集机构用于采集所述透明载物台上放置的被测工件的图像。

2.根据权利要求1所述的检测设备，其特征在于，所述反射机构包括一个反射镜，所述透明载物台与水平面平行，所述面光源垂直于水平面，所述反射镜与水平面之间的夹角为45°。

3.根据权利要求1所述的检测设备，其特征在于，所述反射机构包括多个反射镜，多个所述反射镜在面光源与所述载物台之间间隔设置。

4.根据权利要求1所述的检测设备，其特征在于，所述图像采集机构包括工业相机和远心镜头，所述远心镜头安装于所述工业相机的镜头处。

5.根据权利要求4所述的检测设备，其特征在于，所述远心镜头为双远心镜头。

6.根据权利要求1所述的检测设备，其特征在于，还包括壳体，所述透明载物台安装于所述壳体外侧，所述面光源、所述反射机构、所述图像采集机构均安装于所述壳体内部，所述图像采集机构的镜头露出所述壳体且与所述透明载物台相对。

7.根据权利要求6所述的检测设备，其特征在于，所述壳体内形成有光路通道，所述反射机构和所述面光源均安装于所述光路通道。

8.根据权利要求1所述的检测设备，其特征在于，还包括显示器，所述显示器用于显示所述图像采集机构采集的图像，和/或，显示所述被测工件的尺寸数据。

9.根据权利要求1所述的检测设备，其特征在于，所述透明载物台包括定位边框和安装于所述定位边框内的玻璃板。

10.一种检测***，其特征在于，其包括如权利要求1－9任一所述的检测设备。

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