[發明專利]一種繞絲篩管微小縫隙的非接觸在線檢測裝置

有效

• 申請號: 201010215431.1
• 申請日: 2010-06-22
• 公開（公告）號: CN101915551A
• 公開（公告）日: 2010-12-15
• 發明（設計）人: 胡少興;張愛武;馮緒勇;朱林林;夏俞揚
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01B11/14
• 分類號: G01B11/14
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 成金玉

1.一種繞絲篩管微小縫隙的非接觸在線檢測裝置，其特征在于包括：圖像采集單元(1)、激光測振單元(2)、成像對焦單元(3)及上位機單元(4)，其中：

圖像采集單元(1)，實現對被測篩管(5)微小縫隙的真實放大成像，它包括面陣工業相機(11)、轉接口(12)、顯微鏡頭(13)、球積分光源(14)及圖像采集卡(15)；其中面陣工業相機(11)與顯微鏡頭(13)通過轉接口(12)相連；球積分光源(14)罩在顯微鏡頭(13)前端，均勻反射從底部發射的光線，使被測篩管(5)表面的照度均勻，縫隙邊緣成像清晰；圖像采集卡(15)通過數據線與面陣工業相機(11)連接，從面陣工業相機(11)獲取被測篩管(5)的模擬圖像，該模擬圖像信號經A/D轉換傳送給上位機單元(4)進行處理、存儲和傳輸；圖像采集單元(1)中的圖像采集卡(15)安裝在上位機單元(4)中的PCI插槽中，圖像采集單元(1)的其余部件則布置在成像對焦單元(3)上；

激光測振單元(2)，用于精確測量當前所測篩管(5)位置與圖像采集單元(1)的距離值，它包括激光測距儀(21)、485/232轉接口(22)及RS232串口線(23)，激光測距儀(21)測量出當前所測篩管(5)位置與圖像采集單元(1)的距離值后通過485/232轉接口(22)和RS232串口線(23)反饋給上位機單元(4)，從而輔助上位機單元(4)決策出當前圖像采集單元(1)的成像系數，解決繞絲篩管實際在線加工過程中徑向振動對成像規律的影響問題；

成像對焦單元(3)，實現圖像采集單元(1)及激光測振單元(2)的徑向移動，從而實現不同型號篩管微小縫隙的高質量成像；它包括運動控制器(31)、交流伺服電機(32)、伺服驅動器(33)、滾珠絲杠及相應聯軸器(34)、光柵尺(35)、基座(36)、運動滑塊(37)及與圖像采集單元(1)、激光測振單元(2)裝配的連接裝置(38)；其中運動控制器(31)為可編程邏輯控制器PLC，輸出高速脈沖給交流伺服驅動器(33)，并通過信號轉接器(39)接受來自于光柵尺(35)動尺讀數頭的信號；伺服驅動器(33)直接驅動交流伺服電機(32)的運行，進而帶動滾珠絲杠(34)轉動，使得滑塊(37)及裝配其上的圖像采集單元(1)和激光測振單元(2)發生平移，實現裝置對不同外徑篩管(5)的對焦成像功能；

上位機單元(4)，控制整個裝置的運行，它分別通過計算機接口與上述圖像采集單元(1)、激光測振單元(2)和成像對焦單元(3)通信，實現圖像采集單元(1)中相機的參數設置、圖像數據的獲取、分析與存儲；激光測振單元(2)中測距儀的初始化設置與數據接收，及成像對焦單元(3)的定位控制；上位機單元(4)中還封裝了縫隙的檢測算法，綜合上述各單元獲取的信息進行繞絲篩管縫隙值的解算，縫隙相對誤差的求取、不合格率統計，并提供圖像顯示、實時報警、數據入庫功能。

2.根據權利要求1所述的一種繞絲篩管微小縫隙的非接觸在線檢測裝置，其特征在于：所述的面陣工業相機(11)采用2k×1k以上分辨率，30f/s以上幀頻，單像元橫向尺寸大于5um的黑白相機。

3.根據權利要求1所述的一種繞絲篩管微小縫隙的非接觸在線檢測裝置，其特征在于：所述顯微鏡頭(13)為放大倍率在×1.5以上，最大兼容CCD靶面在2/3英寸以上，工作距離在50-100mm間的C口光學鏡頭。

4.根據權利要求1所述的一種繞絲篩管微小縫隙的非接觸在線檢測裝置，其特征在于：所述球積分光源(14)為具有碗狀內壁以及頂部具有仿同軸照射的白色高亮度光源。

5.根據權利要求1所述的一種繞絲篩管微小縫隙的非接觸在線檢測裝置，其特征在于：所述圖像采集卡(15)為具有CameraLink數字接口(16)的數據到主機傳輸速率大于200MB/s的高速采集卡；若選用1394接口的相機，則無需圖像采集卡。

6.根據權利要求1所述的一種繞絲篩管微小縫隙的非接觸在線檢測裝置，其特征在于：所述激光測距儀(21)為精度在0.1mm以內，檢測距離小于100mm，開關頻率大于500HZ，具有RS485接口的單點激光測距儀。

7.根據權利要求1所述的一種繞絲篩管微小縫隙的非接觸在線檢測裝置，其特征在于：所述光柵尺(35)為準確度等級高于±0.005mm的增量式光柵尺。