CN105806225A - 一种基于线激光拍摄成像的测量系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于线激光拍摄成像的测量系统，包括：控制系统；工作台；设于所述工作台上的待测物固定组件；以及固定在所述工作台上的导轨组件，其中，所述导轨组件包括上导轨、平行设置且相距一定距离的左导轨与右导轨，所述上导轨可滑动地横跨于所述左导轨与右导轨之间，所述上导轨之上可往复滑动地设有线激光测量组件，所述待测物固定组件设于所述上导轨之下及所述左导轨与右导轨之间，所述待测物固定组件、导轨组件及所述线激光测量组件与所述控制系统电连接。本发明不仅能够测量待测物的平面尺寸，测量待测物的高度尺寸，此外还能实时测量不同环境下待测物的尺寸变化，从而获得环境温度变化对待测物对尺寸影响的变化趋势的有益效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种非接触式尺寸测量系统，更具体地，涉及一种基于线激光拍摄成像的测量系统。
背景技术
非接触式尺寸测量装置以光电、电磁、超声波等技术为基础，在仪器的测量元件不与被测物体表面接触的情况下，即可获得被测物体的各种外表或内在的尺寸数据特征。非接触式尺寸测量系统与传统的接触式测距系统相比精度更高、操作更方便、安全系数更高、洁净度高、测量过程中对被测物的污染程度小，从而被应用于工业生产及科学研究的多个领域。
典型的非接触式尺寸测量方法如激光三角法、电涡流法、超声测量法、视觉成像测量法、超声波测量法等等，其中视觉成像测量法是指通过机器视觉产品(即图像摄取装置，分CMOS相机和CCD相机两种)将被摄取目标转换成图像信号，传送给专用的图像处理系统，根据像素分布和亮度、颜色等信息，转变成数字化信号，图像系统对这些信号进行各种运算来抽取目标的特征，进而根据判别的结果来控制现场的设备动作，在测量缺陷和防止缺陷产品被配送到消费者的功能方面具有不可估量的价值。
现有技术中的视觉成像测量系统具有一定程度上的不足：首先，现有技术中只能通过对待测物摄取图片来测量待测物的平面尺寸，而对于具有一定高度差的尺寸特征的测量，例如对于具有一定深度的孔、凹槽、斜面，或者具有一定高度的凸起物的测量，并没有比较有效的解决方案；其次，由于测量环境的温度变化造成某些高精度待测物表面上的尺寸特征的细小变化通常需要与温度一起测量，从而能够得到温度变化对于尺寸特征变化影响的趋势及规律，现有技术中要实现这个功能还需要进一步完善；对待测物的装夹或者压紧过程需要人工辅助操作的步骤多、自动化程度低，从而导致整个测量过程耗费时间过长，且测量不精确。
发明内容
针对上述技术中存在的不足之处，本发明的目的是提供一种基于线激光拍摄成像的测量系统，对现有的非接触式测量系统进行优化改进，确保在保证测量精度的前提下不仅能够测量待测物的平面尺寸，而且还能测量待测物的高度尺寸，此外还能实时测量不同环境下待测物的尺寸变化，从而获得环境温度变化对待测物对尺寸影响的变化趋势，此外还提供一种结构简单、压紧步骤方便的压框，能够提高自动化程度，减少整个测量过程所耗费的时间。为了实现根据本发明的这些目的和其他优点，提供了一种基于线激光拍摄成像的测量系统，其特征在于，包括：
控制系统；
工作台；
设于所述工作台上的待测物固定组件；以及
固定在所述工作台上的导轨组件，
其中，所述导轨组件包括上导轨、平行设置且相距一定距离的左导轨与右导轨，所述上导轨可滑动地横跨于所述左导轨与右导轨之间，所述上导轨之上可往复滑动地设有线激光测量组件，所述待测物固定组件设于所述上导轨之下及所述左导轨与右导轨之间，所述待测物固定组件、导轨组件及所述线激光测量组件分别与所述控制系统电连接。
优选的是，所述线激光测量组件包括套设在所述上导轨上并且可往复滑动的测量组件套架、设于所述测量组件套架的一侧并且可上下滑动的线激光测量相机、以及设于所述线激光测量相机旁侧的高度传感器与温度传感器。
优选的是，所述线激光测量相机的镜头外圈设置有环形光源。
优选的是，所述测量组件套架的下方一体式地连接有L形的连接臂。
优选的是，所述连接臂的末端设有与所述线激光测量相机相对的扫码器。
优选的是，所述待测物固定组件包括支架、设于所述支架上的固定盘、以及压覆于所述固定盘上的具有一定重量的压框。
优选的是，所述支架包括支架板、以及用于支持所述支架板的左支脚与右支脚，其中，所述支架板上设有与所述固定盘的外形及尺寸相适应的安装槽，所述左支脚与右支脚相平行。
优选的是，所述压框包括用于压紧待测物边缘处的环形框体以及设于所述环形框体内的框架，所述框架由至少一条横条及纵条一体地相交成型，所述环形框体的外缘上设有至少两个定位孔，所述环形框体上对称地设有两个提手。
优选的是，所述固定盘上开设有减重槽，所述减重槽的边缘上设有数目及位置与所述定位孔相适应的定位柱，所述固定盘的横向方向及纵向方向上各设有至少一组夹紧装置。
本发明与现有技术相比，其有益效果是：
1.由于所述导轨组件包括上导轨、平行设置且相距一定距离的左导轨与右导轨，所述上导轨可滑动地横跨于所述左导轨与右导轨之间，所述上导轨之上可往复滑动地设有线激光测量组件，从而使得所述线激光测量组件可实现横向及纵向两个自由度方向上的位移运动；
2.由于所述待测物固定组件设于所述上导轨之下及所述左导轨与右导轨之间，结构布置合理，从而便于测量组件对待测物固定组件上的待测物进行测量，减少不必要的行进路径，提高测量效率；
3.由于所述线激光测量组件包括套设在所述上导轨上并且可往复滑动的测量组件套架、设于所述测量组件套架的一侧并且可上下滑动的线激光测量相机、以及设于所述线激光测量相机旁侧的高度传感器与温度传感器，从而使得测量组件在测量待测物的平面尺寸时还能一起测量其高度尺寸及表面温度。
4.由于所述测量组件套架的下方一体式地连接有L形的连接臂，所述连接臂的末端设有与所述线激光测量相机相对的扫码器，使得扫码器能够随着测量组件的移动而移动，从而在移动过程中扫描待测物表面下方的多个条码。
5.由于所述待测物固定组件包括支架、设于所述支架上的固定盘、以及压覆于所述固定盘上的具有一定重量的压框，所述压框包括用于压紧待测物边缘处的环形框体以及设于所述环形框体内的框架，所述框架由至少一条横条及纵条一体地相交成型，所述环形框体的外缘上设有至少两个定位孔，所述减重槽的边缘上设有数目及位置与所述定位孔相适应的定位柱，从而使得所述压框能够通过其自身的重量对待测物进行压紧，并通过定位孔及定位柱的相互配合来实现压框与固定盘的定位配合；
6.由于所述固定盘的横向方向及纵向方向上各设有至少一组夹紧装置，从而能够对待测物实现水平方向上横向及纵向的夹紧功能。
本发明的其他优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1是根据本发明的基于线激光拍摄成像的测量系统的一实施例的轴测图；
图2是根据本发明的基于线激光拍摄成像的测量系统的一实施例的正视图；
图3是根据本发明的基于线激光拍摄成像的测量系统的一实施例中的线激光测量组件与上导轨相互配合的轴测图；
图4是根据本发明的基于线激光拍摄成像的测量系统的一实施例中的线激光测量组件的轴测图；
图5是根据本发明的基于线激光拍摄成像的测量系统的一实施例中的线激光测量组件的右视图；
图6是根据本发明的基于线激光拍摄成像的测量系统的一实施例中待测物固定组件的轴测图；
图7是根据本发明的基于线激光拍摄成像的测量系统的一实施例中待测物固定组件的爆炸图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，本发明的前述和其它目的、特征、方面和优点将变得更加明显，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
参照图1及图2，基于线激光拍摄成像的测量系统100包括：控制系统(未画出)、工作台110、导轨组件120、线激光测量组件130、以及待测物固定组件140，其中，导轨组件120设于工作台110上，其包括上导轨123、平行设置且相距一定距离的左导轨121与右导轨122，上导轨123可滑动地横跨于左导轨121与右导轨122；线激光测量组件130可滑动地设于上导轨123之上；待测物固定组件140设于工作台110之上、上导轨123之下且位于左导轨121与右导轨122之间；以及待测物固定组件140、导轨组件120及线激光测量组件130分别与所述控制系统电连接。
参照图3、图4及图5，线激光测量组件130包括套设在上导轨123上并且可往复滑动的测量组件套架131、设于测量组件套架131的一侧并且可上下滑动的线激光测量相机134、以及设于线激光测量相机134旁侧的高度传感器136与温度传感器135。在一实施例中，线激光测量相机134的支座132在驱动气缸133的驱动下可在测量组件套架131上往复滑动，驱动气缸133、线激光测量相机134、高度传感器136与温度传感器135在所述控制系统的控制下实现相互协调且有序的工作。在一实施例中，线激光测量相机134的镜头外圈设置有环形光源，可在环境光线不足的情况下进行补光，从而提高成像质量。
再次参照图3、图4及图5，测量组件套架131的下方一体式地连接有L形的连接臂137，而连接臂137的末端设有与线激光测量相机134相对的扫码器138。
参照图6及图7，待测物固定组件140包括支架141、设于支架141上的固定盘142、以及压覆于固定盘142上的具有一定重量的压框143。在一实施例中，压框143由不锈钢材料制成，且压框143的重量设为3～5kg。
再次参照图6及图7，支架141包括支架板、以及用于支持所述支架板的左支脚141a与右支脚141b，其中，所述支架板上设有与固定盘142的外形及尺寸相适应的安装槽141c，左支脚141a与右支脚141b相平行。
参照图7，压框143包括用于压紧待测物边缘处的环形框体以及设于所述环形框体内的框架143a，框架143a由至少一条横条及纵条一体地相交成型，所述环形框体的外缘上设有至少两个定位孔143b，所述环形框体上对称地设有两个提手143c，横条及纵条用于支撑框架143a的同时也为提高了压框143的整体刚性。在一实施例中，框架143a由4条横条及2条纵条相交而成，其中两条纵条用于支撑框架143a的纵向，4条横条设于纵条及框架143a之间。
再次参照图7，固定盘142上开设有减重槽142a，减重槽142a的边缘上设有数目及位置与定位孔143b相适应的定位柱142b，固定盘142的横向方向及纵向方向上各设有至少一组夹紧装置142c。在一实施例中，压框143呈长方形结构，定位孔143b设有两个，分别位于压框143的左下角及右上角，固定盘142的横向方向及纵向方向上各设有一组夹紧装置142c，固定盘142的左右两端分别设有提手142d。
工作原理：线激光测量相机134在左右导轨121、122、上导轨123以及驱动气缸133的带动下可实现三个自由度方向上的位移，从而为CMOS相机的拍摄测量奠定结构上的传动基础，线激光测量相机134在导轨组件120以及驱动气缸的驱动，并受到控制系统的控制，绕夹装于待测物固定组件140上的待测物外圈走一圈，边走边采集尺寸数据，最终完成待测物外圈尺寸数据的采集，在采集待测物平面尺寸的同时，线激光测量相机134旁侧的高度传感器136能够采集待测物表面的高度尺寸数据，而温度传感器135又能实时采集当前尺寸下的温度，从而能够得出温度变化对待测物尺寸带来的影响趋势，测量完一个待测物后，仅需利用机械手夹起压框143，取下测量完的待测物，将下一个待测物装于固定盘142上，机械手再次将压框143压敷于待测物之上，就可以进行下一次测量。
这里说明的设备数量和处理规模是用来简化本发明的说明的。对本发明的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。
如上所述，根据本发明，能够取得如下有益效果：
1.由于导轨组件120包括上导轨123、平行设置且相距一定距离的左导轨121与右导轨122，上导轨123可滑动地横跨于左导轨121与右导轨122之间，上导轨123之上可往复滑动地设有线激光测量组件130，从而使得线激光测量组件130可实现横向及纵向两个自由度方向上的位移运动；
2.由于待测物固定组件140设于上导轨123之下及左导轨121与右导轨122之间，结构布置合理，从而便于测量组件对待测物固定组件140上的待测物进行测量，减少不必要的行进路径，提高测量效率；
3.由于线激光测量组件130包括套设在上导轨123上并且可往复滑动的测量组件套架131、设于测量组件套架131的一侧并且可上下滑动的线激光测量相机134、以及设于线激光测量相机134旁侧的高度传感器136与温度传感器135，从而使得测量组件在测量待测物的平面尺寸时还能一起测量其高度尺寸及表面温度；
4.由于测量组件套架131的下方一体式地连接有L形的连接臂137，连接臂137的末端设有与线激光测量相机134相对的扫码器，使得扫码器能够随着测量组件的移动而移动，从而在移动过程中扫描待测物表面下方的多个条码；
5.由于待测物固定组件140包括支架141、设于支架141上的固定盘142、以及压覆于固定盘142上的具有一定重量的压框143，压框143包括用于压紧待测物边缘处的环形框体以及设于所述环形框体内的框架143a，框架143a由至少一条横条及纵条一体地相交成型，所述环形框体的外缘上设有至少两个定位孔143b，减重槽142a的边缘上设有数目及位置与定位孔143b相适应的定位柱142b，从而使得压框143能够通过其自身的重量对待测物进行压紧，并通过定位孔143b及定位柱142b的相互配合来实现压框143与固定盘142的定位配合；
6.由于固定盘142的横向方向及纵向方向上各设有至少一组夹紧装置142c，从而能够对待测物实现水平方向上横向及纵向的夹紧功能。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
Claims (9)
1.一种基于线激光拍摄成像的测量系统，其特征在于，包括：
控制系统；
工作台；
设于所述工作台上的待测物固定组件；以及
固定在所述工作台上的导轨组件，
其中，所述导轨组件包括上导轨、平行设置且相距一定距离的左导轨与右导轨，所述上导轨可滑动地横跨于所述左导轨与右导轨之间，所述上导轨之上可往复滑动地设有线激光测量组件，所述待测物固定组件设于所述上导轨之下及所述左导轨与右导轨之间，所述待测物固定组件、导轨组件及所述线激光测量组件分别与所述控制系统电连接。
2.如权利要求1所述的基于线激光拍摄成像的测量系统，其特征在于，所述线激光测量组件包括套设在所述上导轨上并且可往复滑动的测量组件套架、设于所述测量组件套架的一侧并且可上下滑动的线激光测量相机、以及设于所述线激光测量相机旁侧的高度传感器与温度传感器。
3.如权利要求2所述的基于线激光拍摄成像的测量系统，其特征在于，所述线激光测量相机的镜头外圈设置有环形光源。
4.如权利要求3所述的基于线激光拍摄成像的测量系统，其特征在于，所述测量组件套架的下方一体式地连接有L形的连接臂。
5.如权利要求4所述的基于线激光拍摄成像的测量系统，其特征在于，所述连接臂的末端设有与所述线激光测量相机相对的扫码器。
6.如权利要求1所述的基于线激光拍摄成像的测量系统，其特征在于，所述待测物固定组件包括支架、设于所述支架上的固定盘、以及压覆于所述固定盘上的具有一定重量的压框。
7.如权利要求6所述的基于线激光拍摄成像的测量系统，其特征在于，所述支架包括支架板、以及用于支持所述支架板的左支脚与右支脚，其中，所述支架板上设有与所述固定盘的外形及尺寸相适应的安装槽，所述左支脚与右支脚相平行。
8.如权利要求6所述的基于线激光拍摄成像的测量系统，其特征在于，所述压框包括用于压紧待测物边缘处的环形框体以及设于所述环形框体内的框架，所述框架由至少一条横条及纵条一体地相交成型，所述环形框体的外缘上设有至少两个定位孔，所述环形框体上对称地设有两个提手。
9.如权利要求8所述的基于线激光拍摄成像的测量系统，其特征在于，所述固定盘上开设有减重槽，所述减重槽的边缘上设有数目及位置与所述定位孔相适应的定位柱，所述固定盘的横向方向及纵向方向上各设有至少一组夹紧装置。
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