[发明专利]轴类工件外径影像测量装置及其测量方法

说明书

 

技术领域

本发明涉及一种轴类工件外径测量装置及测量方法，尤其涉及一种非接触测量且测量精度高、测量速度快的轴类工件外径影像测量装置及其测量方法。

背景技术

对轴类工件外径进行测量，传统的一些方法如利用千分尺、游标卡尺或量规等工具进行测量，不可避免地都有着精度低、劳动强度大、可靠性差这些缺点。而三坐标机等高精度仪器则必然降低检测速率，不利于高效率测量。测微仪法、仪器测量法是比较折中的方法，相比于三坐标机而言操作相对简单，同时又能保证精度，成本也较低。

电子显微技术在21世纪得到快速的发展。随着电子显微镜及影像测量技术的发展，用于影像测量的显微工作台也应运而生。而现有显微镜大多数都是采用上照明的方式，在影像测量中，若采用上照明的方式，就存在反光及边缘锐化不明显的情况，影响测量精度。此外，载物台若没有精密定位装置，则会存在找视场不方便、工件定位不方便的问题，增加了测量的难度。

发明内容

本发明主要解决原有轴类工件外径的测量操作不方便，无法满足大批量测量需求的技术问题；同时解决原有显微镜影像测量一般均采用上照明方式，存在反光及边缘锐化不明显的情况，影响测量精度的技术问题；提供一种轴类工件外径影像测量装置及其测量方法，其避免了反光及边缘锐化不明显的情况，提高测量精度，而且测量操作简单，测量效率高，智能化程度高，满足大批量测量的需求。

本发明另一目的是提供一种轴类工件外径影像测量装置及其测量方法，其光源采用独特排列的LED光源，从而在光源上方获得均匀光照面，提高测量精度。

本发明另一目的是提供一种轴类工件外径影像测量装置及其测量方法，其下照明光源实现PWM数字可调，以减少人为调光的不便和误差，测量更加方便。

本发明又一目的是提供一种轴类工件外径影像测量装置及其测量方法，其具备轴类工件的精密定位装置，使得轴类工件定位方便，也便于找到视场，使轴类工件外径的测量更加方便。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：本发明的轴类工件外径影像测量装置，包括底座、平台、光源、显微镜和相机，显微镜通过安装支架固定在底座上，光源设在显微镜镜头下方的底座上，平台位于光源上方，平台的中间嵌装有一块透明片，透明片的位置和光源的位置相对应，透明片上设有一块轴类工件安放座，所述的相机位于所述的显微镜上方并且和显微镜相连，相机的镜头对准显微镜的观察口，所述的相机再通过数据线和计算机相连。计算机上安装有轴类工件外径测量软件，相机采用CCD数码相机。显微镜的放大倍率为0.7～4.5倍，连续可调，方便不同要求下的测量。显微镜上还可装上连续变倍环，以利于扩大测量范围。轴类工件安放座上先后放置轴类标准件和被测轴类工件，轴类标准件和被测轴类工件的外径图像经过显微镜放大后成像于CCD像敏面上，像敏面将照在每个像敏单元上的图像照度信号转变为少数载流子密度信号存储于像敏单元中，然后在转移脉冲的作用下，再转移到CCD的移位寄存器中，并在驱动脉冲的作用下顺序地移出器件，成为视频信号，视频信号再由后部处理电路进行处理或计算，成为电视信号或检测信号，然后通过数字接口存入计算机内存，由计算机再作一系列处理和运算。本发明采用在工件下方进行照明的结构，避免了反光及边缘锐化不明显的情况，有效提高测量精度。测量时，先采集并保存一幅轴类标准件的边缘静态图像，再采集并保存一幅被测轴类工件的边缘静态图像，由计算机通过处理和运算获得被测轴类工件的外径。本发明实现非接触式测量，可以保证将工件表面的微小变化通过图像表现出来，并且得到图像方便，具有高速度、动态范围大、信息量丰富等优点，测量效率及测量精度大大提高，非常适用于批量测量。

作为优选，所述的光源为多粒相串联的发光二极管，所述的发光二极管呈环形排列并且其照明方向朝向环形的轴线，每粒发光二极管的轴线倾斜于所述的底座。发光二极管能够高效率地直接将电能转化为光能，是新一代固体冷光源，而且拥有较长使用寿命，同时具备省电、高耐震、光源具方向性及光害少等优点。多粒发光二极管均朝斜上方方向照射，有利于使位于光源上方的工件得到均匀的光照。

作为优选，所述的发光二极管有12粒，12粒发光二极管呈半径为2厘米的环形排列，每粒发光二极管的轴线和所述的底座之间的夹角为45度。通过对发光二极管数量、所排列的环形曲线半径、发光二极管的倾斜角度以及发光面与照射目标面的距离等四个因素五个水平的光学CAD正交仿真试验，得出上述发光二极管的分布及安装结构为最佳方案，使得在光源上方能得到均匀光照面，提高测量精度。