CN201318936Y - 轮廓测量投影装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种轮廓测量投影装置，包括透射光源、测台、放大物镜、平面镜面反光镜组、毛玻璃屏幕，其特点是：放大物镜后安装有一分光装置，分光装置一侧设置由凸透镜和凹透镜组成的组镜及CCD摄像机，透射光源发射的光路经放大物镜后到达分光装置，分光装置的反射光路经由凸透镜和凹透镜组成的组镜到达CCD摄像机的感应元件面上，CCD摄像机连接到计算机。计算机中有图象采集及边界识别、轮廓测量程序，采用CCD数字摄像技术和图像处理技术对轮廓进行数值化测量，避免了人工误差和外界光干扰，测量精度高，而且使用方便。
Description
技术领域
本实用新型属于加工件的检测仪器技术领域，具体说是一种轮廓测量投影装置。
背景技术
不规则形状的加工件的质量通常采用轮廓测量投影装置对被测物体的轮廓和被测件的轮廓图纸进行比较的方法来检验，具体方法是：将被测物体的轮廓精确地放大投影到毛玻璃屏幕上，再用安装有光电感应装置的机械手沿着毛玻璃屏幕上被测物体的轮廓移动，即对毛玻璃屏幕上工件的轮廓进行扫描，得到被测物体轮廓的数值信息，再将被测件的轮廓图纸按照同样比例精确地放大投影到毛玻璃屏幕上，进行扫描，得到被测件的轮廓图纸的数值信息，将两组数值信息进行重叠比对，以确定测件轮廓的加工质量。
轮廓测量投影装置的关键是边界识别，边界识别经历了从开始的手动寻边取点到现在的边界识别器进行自动寻边的技术发展，自动寻边技术的根本是光电转换技术，当一边界段通过一个光敏元件时，光敏元件的光通量发生变化，边界识别器认为此处为边界点，然而，光敏元件必须有一定的光通量才能感应，因此，它所监视的区域不能无限小，一般在两到三个毫米范围(小孔直径或者光导纤维直径)。除此之外，边界从各个方向上进入该区域均可引起相同的光通量的改变。因此，在一个方向上设定的光通量的值并不适用于其它方向，即在其它方向上将产生较大的取点偏差。
此外，边界识别器的安装位置一定程度上影响了测量的准确性：由于毛玻璃上无从安装边界识别器中的感应元件(通常是光导纤维)，因此，必须通过一个横跨屏幕直径的固定在毛玻璃金属旋转框上的有机玻璃来固定玻璃纤维，这就是外装边界识别器。光导纤维非常脆弱，为避免折断，必须将光导纤维的端部用金属包裹起来，从而增加了端部直经，以至于在小边界段的情况下，往往无法正确地确定取点的正确位置。另外，屏幕中心为十字标刻划线的交汇处，此处并不透光，边界识别器取不到点。为避开此处，玻璃纤维必须放至于偏离十字标中心的位置上。这样就造成了用边界识别器取点与用十字标中心取点的偏差(两点的坐标值不相等)，从而增加了测量的难度，引起更大的测量偏差。除此之外，外装边界识别器因为其感光点安装在毛玻璃屏幕的外面，因此，极易受到外界光照的影响，例如：阳光直射及照明灯光的照射等都可能导至附加的测量偏差以及测量结果的不可重复性。现在世界上绝大多数的仪器生产商只掌握了外装边界识别器的技术。
内装边界识别器是将光路一分为二，一路将测件轮廓影像投影至毛玻璃屏幕上，而另一路则通过分光镜片将测件轮廓影响投影至光敏元件的感光面上。由于内装边界识别器安装在光路之中，因此，从根本上排除了外界光照的影响，确保了测量结果的可重复性。但边界识别仍然是在一个小区域上进行的，而非真正意义上的点的感应，因此，仍然不能达到很高的精度。另外，由于分光的作用，测量与眼观是在不同的平面上进行的，而边界识别器与毛玻璃屏幕十字标中心的对中又是通过人的感觉来进行的，因此，两点之间仍然存在着微小偏差，从而影响取点位置的正确性，给测量带来不便。
发明内容
本实用新型的目的是针对现有技术存在的问题而提供一种轮廓测量投影装置，采用图象处理技术对被测工件轮廓进行自动测量，避免人工误差和外界光干扰，提高测量精度，而且使用方便。
本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：一种轮廓测量投影装置，包括透射光源、测台、放大物镜、平面镜面反光镜组，其特征在于：所述放大物镜后安装有一分光装置，分光装置一侧设置由凸透镜和凹透镜组成的组镜及CCD摄像机，透射光源发射的光路经放大物镜后到达分光装置，分光装置的反射光路经由凸透镜和凹透镜组成的组镜到达CCD摄像机的感应元件面上，CCD摄像机连接到计算机。
所述的分光装置是单面镀有半透明膜的平板透镜或者是一个由两块三角棱镜粘接而成的正方体透镜，且上述两三角棱镜的粘接面上镀有半透明膜。
所述的镀在平板透镜上的半透明膜或组成正方体透镜的两三角棱镜粘接面上镀的半透明膜的透光率为50％。
所述的分光装置的透射光路通过平面镜面反光镜组到达毛玻璃屏幕。
所述的平面镜面反光镜组按照使到达毛玻璃屏幕的光路与透射光源投射到放大物镜的光路平行的位置设置。
所述的平面镜面反光镜组按照使到达毛玻璃屏幕的光路与透射光源投射到放大物镜的光路垂直的位置设置。
所述的平面镜面反光镜组按照使到达毛玻璃屏幕的光路与透射光源投射到放大物镜的光路成锐角的位置设置。
本实用新型的优点和积极效果是：采用CCD数字摄像技术和图像处理技术对轮廓进行数值化测量，并可同时进行大屏幕轮廓投影，具有半透明膜的分光装置和间距可调的凸透镜、凹透镜组保证了投射到毛玻璃屏幕和CCD感应面上影像的一致和准确，避免了人工误差和外界光干扰，测量精度高。同时，使用维护方便。
附图说明
图1为本实用新型轮廓测量投影装置的小型平行光路实施例的结构图；
图2为本实用新型轮廓测量投影装置带有半透明镀膜的平面透镜示意图；
图3为本实用新型轮廓测量投影装置的小型垂直光路实施例的结构图；
图4为本实用新型轮廓测量投影装置的中型斜面光路实施例的结构图。
具体实施方式
参见图1，一种轮廓测量投影装置的实施例，包括：透射光源1、测台2、放大物镜3、平面镜面反光镜组5、毛玻璃屏幕6，在放大物镜3后安装有一分光装置7，分光装置7一侧设置由凸透镜8和凹透镜9组成的组镜及CCD摄像机10。如图2所示，分光装置7是单面镀有半透明膜13的平板透镜12(或者是一个由两块中间粘接面镀有半透明膜的三角棱镜粘接而成的正方体透镜)。半透明膜14的透光率为50％，这样当光线到达半透明膜14时，50％的光强沿原方向传播，而剩余50％的光强将被半透明膜14反射开来。
将被侧工件0放置在测台2上，透射光源1照射在被侧工件0上，经放大物镜3后的光路4到达平板透镜12的半透明膜13，半透明膜13将光路4分成透射光路4-1和反射光路4-2两部分，透射光路4-1通过平面镜面反光镜组5达到毛玻璃屏幕6，反射光路4-2经凸透镜8和凹透镜9到达CCD摄像机10的感应元件面上，凸透镜8和凹透镜9之间的间距可以进行调节，从而保证了到达CCD摄像机10感应元件面上的影像清晰。
CCD摄像机10连接到计算机11，计算机11读取CCD摄像机10摄取的被测物体的数字图像，一方面将其显示在计算机11的屏幕上，另一方面通过图像处理软件根椐灰度比值进行边界取点，以确定边界点的坐标。由于CCD摄像机10的感应单元(像素)的像元尺寸是微米级的，图像本身又是被放大了(约30倍)，所以，取点是在细观范围内进行的，因而，大大地提高了取点的精度，计算机11连续进行边界取点，最终得到轮廓图象。
本实用新型所提供的轮廓投影测量方法完全不同于以往的外装或内装边界识别器的方法，其成功的先决条件是投射到CCD摄像机感应面上的图像必须清晰且无失真，本实用新型所提供的光路系统有效地保证了这一点。
在实际使用中，可以根据被测物体形状和大小采用不同位置的光路系统，除图1所示的小型平行光路轮廓投影仪光路已经作了描述，还有如图3所示的小型垂直光路轮廓投影仪光路和图4所示的中型斜面光路轮廓投影仪光路的实施例。这些光路系统虽然形式不同，但有着相同的构成和工作原理，不再赘述。
当然，上述说明并非是对本实用新型的限制，本实用新型也并不限于上述举例，本技术领域的普通技术人员，在本实用新型的实质范围内，作出的变化、改型、添加或替换，也应属于本实用新型的保护范围。
Claims (7)
1、一种轮廓测量投影仪装置，包括：透射光源、测台、放大物镜、平面镜面反光镜组、毛玻璃屏幕，其特征在于：所述放大物镜后安装有一分光装置，分光装置一侧设置由凸透镜和凹透镜组成的组镜及CCD摄像机，透射光源发射的光路经放大物镜后到达分光装置，分光装置的反射光路经由凸透镜和凹透镜组成的组镜到达CCD摄像机的感应元件面上，CCD摄像机连接到计算机。
2、按照权利要求1所述的轮廓测量投影装置，其特征在于：所述的分光装置是单面镀有半透明膜的平板透镜或者是一个由两块三角棱镜粘接而成的正方体透镜，且上述两三角棱镜的粘接面上镀有半透明膜。
3、按照权利要求2所述的轮廓测量投影装置，其特征在于：所述的镀在平板透镜上的半透明膜或组成正方体透镜的两三角棱镜粘接面上镀的半透明膜的透光率为50％。
4、按照权利要求1或2所述的轮廓测量投影装置，其特征在于：所述的分光装置的透射光路通过平面镜面反光镜组到达毛玻璃屏幕。
5、按照权利要求4所述的轮廓测量投影装置，其特征在于：平面镜面反光镜组按照使到达毛玻璃屏幕的光路与透射光源投射到放大物镜的光路平行的位置设置。
6、按照权利要求4所述的轮廓测量投影装置，其特征在于：平面镜面反光镜组按照使到达毛玻璃屏幕的光路与透射光源投射到放大物镜的光路垂直的位置设置。
7、按照权利要求4所述的轮廓测量投影装置，其特征在于：平面镜面反光镜组按照使到达毛玻璃屏幕的光路与透射光源投射到放大物镜的光路成锐角的位置设置。
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