[發(fā)明專利]高速3D工業(yè)數(shù)字顯微鏡

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510141284.0
• 申請(qǐng)日: 2015-03-27
• 公開（公告）號(hào): CN104729404B
• 公開（公告）日: 2018-08-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 盧宗慶;仝武軍;程祥力;毛紹寧;王肇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 蘇州漢基視測(cè)控設(shè)備有限公司
• 主分類號(hào): G01B9/04
• 分類號(hào): G01B9/04;G01B11/24;G02B21/36
• 代理公司: 常熟市常新專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32113
• 代理人: 何艷

一種高速3D工業(yè)數(shù)字顯微鏡，屬于檢測(cè)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。包括底座、支架、目鏡、物鏡、載物臺(tái)以及電機(jī)，支架安裝在底座上，目鏡固定在支架高度方向的近上部，物鏡設(shè)置在目鏡鏡筒的正下方，載物臺(tái)固定在支架高度方向的近下部且位于物鏡的下方，電機(jī)通過一物鏡定位支架與物鏡驅(qū)動(dòng)連接，物鏡隨電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)而沿支架作上下運(yùn)動(dòng)。優(yōu)點(diǎn)：兼具微觀3D測(cè)量和微觀高清數(shù)據(jù)獲取的功能，只對(duì)物鏡進(jìn)行位置控制，而不是對(duì)整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)控制，使用方便，聚焦精準(zhǔn)；單獨(dú)的物鏡由于質(zhì)量較輕，可由小型直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)作上下運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)速度快；同時(shí)還配設(shè)高快門幀曝光的數(shù)字相機(jī)來匹配物鏡的快速運(yùn)動(dòng)，由此能提高整個(gè)成像系統(tǒng)的數(shù)據(jù)獲取速度，實(shí)現(xiàn)快速成像。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于檢測(cè)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高速3D工業(yè)數(shù)字顯微鏡。

背景技術(shù)

目前，3D測(cè)量被廣泛應(yīng)用于工業(yè)產(chǎn)品的在線檢測(cè)和測(cè)量，例如一部手機(jī)在裝配過程中常需要近30次的3D尺寸確認(rèn)。通常，為了保證生產(chǎn)效率和在線功能，產(chǎn)線往往采取抽檢的方式，僅在非常關(guān)鍵的工位設(shè)置3D在線檢測(cè)。除了3D數(shù)據(jù)外，工業(yè)生產(chǎn)過程中有時(shí)還需要進(jìn)行物體表面微觀缺陷檢測(cè)和2D尺寸的測(cè)量，以此來獲取清晰、準(zhǔn)確的圖像數(shù)據(jù)。

現(xiàn)有的工業(yè)3D在線測(cè)量手段主要有：一、基于線激光掃描和三角測(cè)量技術(shù)的表面3D數(shù)據(jù)測(cè)量，該技術(shù)的優(yōu)勢(shì)是實(shí)現(xiàn)方便，成本較低，且可以進(jìn)行大范圍檢測(cè)，但其缺點(diǎn)是速度較慢，常需要另外配設(shè)運(yùn)動(dòng)裝置，并且精度較低，通用產(chǎn)品的3D重復(fù)精度在0.015mm左右，另外，該技術(shù)只能測(cè)量3D信息而無法同時(shí)獲得微觀影像數(shù)據(jù)；二、基于點(diǎn)激光的3D測(cè)量，該技術(shù)通過在激光反射后計(jì)算光程距離來獲取3D信息，測(cè)量精度很高，通常能達(dá)0.0005mm，但該技術(shù)只能用于測(cè)量某點(diǎn)位置的深度信息，無法實(shí)現(xiàn)測(cè)量，并且也只能測(cè)量3D信息而無法同時(shí)獲得微觀影像數(shù)據(jù)；三、基于depth from focus(對(duì)焦測(cè)距)技術(shù)的經(jīng)典3D顯微鏡，其能夠在獲取3D數(shù)據(jù)的同時(shí)，得到清晰的微觀影像數(shù)據(jù)，經(jīng)典3D顯微鏡通過改變物距來實(shí)現(xiàn)不同深度焦平面聚焦，并間接獲取3D信息，而3D信息的獲取需要能動(dòng)態(tài)調(diào)整相機(jī)和鏡頭的整體高度，或是改變被測(cè)物體到鏡頭的距離，但由于重量載荷的制約，其運(yùn)動(dòng)效率不高，因此在實(shí)際工業(yè)檢測(cè)中的在線應(yīng)用很少，而多用于實(shí)驗(yàn)室抽樣檢測(cè)，另外，經(jīng)典3D顯微鏡也不能進(jìn)行有效地大范圍測(cè)量；四、基于結(jié)構(gòu)光柵技術(shù)的3D測(cè)量，該技術(shù)通過條紋相位的變化重建出3D信息，速度快并可實(shí)現(xiàn)大范圍測(cè)量，但針對(duì)微觀測(cè)量時(shí)精度較低，因此應(yīng)用場合有限；五、光場相機(jī)和TOF(英文全稱為：time of fly；中文名稱為：時(shí)間飛躍法)相機(jī)，光場相機(jī)由于3D測(cè)量精度和空間分辨率達(dá)不到工業(yè)精度的要求，因此至今還沒有在工業(yè)應(yīng)用的案例，而TOF相機(jī)由于空間分辨率受限，同時(shí)對(duì)于透明物體無法測(cè)量，因此目前還只是局限在視頻分析、人機(jī)交互等領(lǐng)域。

鑒于上述已有技術(shù)，有必要對(duì)現(xiàn)有的3D測(cè)量技術(shù)加以改進(jìn)，為此，本申請(qǐng)人作了有益的設(shè)計(jì)，下面將要介紹的技術(shù)方案便是在這種背景下產(chǎn)生的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種高速3D工業(yè)數(shù)字顯微鏡，能夠進(jìn)行微觀3D測(cè)量，成像清晰度高，處理速度快。

本發(fā)明的目的是這樣來達(dá)到的，一種高速3D工業(yè)數(shù)字顯微鏡，包括底座、支架、目鏡、物鏡以及載物臺(tái)，所述的支架安裝在底座上，所述的目鏡固定在支架高度方向的近上部，所述的物鏡設(shè)置在目鏡鏡筒的正下方，所述的載物臺(tái)固定在支架高度方向的近下部且位于物鏡的下方，其特征在于：還包括電機(jī)，所述的電機(jī)通過一物鏡定位支架與物鏡驅(qū)動(dòng)連接，物鏡隨電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)而沿支架作上下運(yùn)動(dòng)。

在本發(fā)明的一個(gè)具體的實(shí)施例中，所述的顯微鏡還包括相機(jī)，所述的相機(jī)固定在支架高度方向的頂部，且與顯示及成像系統(tǒng)電連接。

在本發(fā)明的另一個(gè)具體的實(shí)施例中，所述的相機(jī)為高快門幀曝光的數(shù)字相機(jī)。

在本發(fā)明的又一個(gè)具體的實(shí)施例中，所述的電機(jī)為直線電機(jī)。

在本發(fā)明的再一個(gè)具體的實(shí)施例中，所述的電機(jī)與上位控制計(jì)算機(jī)連接。