[實用新型]一種全方位多感測三維光學測頭的測試系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201820917256.2
• 申請日: 2018-06-09
• 公開（公告）號: CN208488071U
• 公開（公告）日: 2019-02-12
• 發(fā)明（設計）人: 陳琳;周惠忠;夏瑞雪
• 申請（專利權）人: 揚州工業(yè)職業(yè)技術學院
• 主分類號: G01B11/245
• 分類號: G01B11/245
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本實用新型公開了一種全方位多感測三維光學測頭的測試系統(tǒng)，包括利用顯微物鏡、LED照明光源、工業(yè)CCD相機、紅外分光鏡、鏡筒透鏡、一個以上的準直鏡、分光鏡、立面分光棱鏡、分光光柵、半導體激光器LD、反射鏡、柱面鏡、四象限探測器、導光光纖、聚焦鏡、二向色反射鏡和二維位置敏感探測器PSD組成的測試模塊，所述測試模塊包括對物品進行形貌測量的二維顯微成像測量模塊、對物品進行Z軸方向高度測量的Z軸距離感測模塊、對物品的X?Y平面角度感測來實現(xiàn)空間位姿定位的X?Y平面角度感測模塊，X?Y平面角度感測模塊還與全方位視覺平臺連接。本實用新型提高檢測精度。

技術領域

本實用新型涉及一種視覺測量的技術領域，尤其是一種全方位多感測三維光學測頭的測試系統(tǒng)。

背景技術

視覺檢測就是用機器代替人眼來做測量和判斷。視覺檢測是指通過機器視覺產品(即圖像攝取裝置，分CMOS和CCD兩種)將被攝取目標轉換成圖像信號，傳送給專用的圖像處理系統(tǒng)，根據(jù)像素分布和亮度、顏色等信息，轉變成數(shù)字化信號；圖像系統(tǒng)對這些信號進行各種運算來抽取目標的特征，進而根據(jù)判別的結果來控制現(xiàn)場的設備動作。其主要是用于生產、裝配或包裝的有價值的機制中。它在檢測缺陷和防止缺陷產品被配送到消費者的功能方面具有不可估量的價值，因此被廣泛地應用到市場中，而且隨著視覺測量的發(fā)展，以影像測量儀為典型代表的二維影像測量已經得以廣泛應用和日趨完備，但是目前的視覺測量均是通過二維角度來進行測量的，導致對一些三維立體的測量對象來說，測量精度相對較差，測量不夠準確，而且測量時需要手動調節(jié)變焦，導致測量相對復雜，因此需要改進。

實用新型內容

本實用新型的目的是為了解決上述現(xiàn)有技術的不足而提供一種全方位多感測三維光學測頭的測試系統(tǒng)，本實用新型是在組建基于遠場校正長工作距離顯微物鏡的二維顯微影像測量系統(tǒng)基礎上，將Z軸距離感測和X-Y平面角度感測巧妙地結合起來，并借助工業(yè)智能全方位視覺云臺，實現(xiàn)對工件的全方位在位三維非接觸測量，以及實現(xiàn)基于自動變焦原理的三維形貌測量，最終提高測量精度、測量準確度以及讓測量的難度大大降低。

為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型所設計的一種全方位多感測三維光學測頭的測試系統(tǒng)，包括利用顯微物鏡、LED照明光源、工業(yè)CCD相機、紅外分光鏡、鏡筒透鏡、一個以上的準直鏡、分光鏡、立面分光棱鏡、分光光柵、半導體激光器LD、反射鏡、柱面鏡、四象限探測器、導光光纖、聚焦鏡、二向色反射鏡和二維位置敏感探測器PSD組成的測試模塊，所述測試模塊包括對物品進行形貌測量的二維顯微成像測量模塊、對物品進行Z軸方向高度測量的Z軸距離感測模塊、對物品的X-Y平面角度感測來實現(xiàn)空間位姿定位的 X-Y平面角度感測模塊，X-Y平面角度感測模塊還與全方位視覺平臺連接，所述二維顯微成像模塊是利用顯微物鏡、LED照明光源以及工業(yè)CCD相機構成的光學組合，實現(xiàn)LED照明光源發(fā)出的白光通過第一準直鏡、紅外分光鏡和立面分光棱鏡進入顯微物鏡，經過顯微物鏡聚焦后的光束被待測表面反射回來，再經過立面分光棱鏡后，被鏡筒透鏡聚焦到工業(yè)CCD相機的相面上進行二維成像；

所述的Z軸距離感測模塊是利用半導體激光器LD發(fā)出的激光被分光光柵分成三束光束，即0級光線和±1級衍射光線，此時0級光線經過分光鏡和反射鏡的反射后，被第二準直鏡準直成平行光束，該平行光束經過立面分光棱鏡反射后進入顯微物鏡，然后被待測物體反射的光束按照原路返回至分光鏡，然后經過柱面鏡聚焦到四象限探測器上，利用四象限探測器上的四個A、 B、C和D的電壓信號輸出端輸出檢測信號；

所述的X-Y平面角度感測模塊是利用側邊的紅外激光光源發(fā)出激光，然后利用導光光纖、第三準直鏡和聚焦鏡聚焦于二向色反射鏡上，且該焦點與顯微物鏡的焦點重合，利用二向色反射鏡位于分光棱鏡和顯微物鏡之間且與光軸成45°的位置關系，使得經過二向色反射鏡后將紅外激光垂直反射進入顯微物鏡中，出射的平行紅外激光束經過被測物體反射回顯微物鏡，然后利用位于二向色反射鏡和顯微物鏡之間的一個紅外分光鏡將返回的紅外激光束反射到二維位置敏感探測器PSD上實現(xiàn)數(shù)據(jù)測量。