精密影像式測繪儀的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開一種精密影像式測繪儀，包括影像鏡套筒和測量工作臺(tái)，影像鏡套筒內(nèi)包括編碼器和由第一、第二、第三齒輪依次嚙合組成的傳動(dòng)系統(tǒng)；一CCD 攝像機(jī)設(shè)置在影像鏡套筒內(nèi)，測量工作臺(tái)的玻璃臺(tái)面下安裝有LED 輪廓光源；所述LED 上燈光源包括燈座、電路板、燈板、電連接到電路板的若干個(gè)紅色LED燈珠、黃色LED燈珠、藍(lán)色LED燈珠和綠色LED燈珠，此燈板開設(shè)有若干個(gè)斜孔，LED燈珠嵌入斜孔內(nèi)，LED燈珠與斜孔一一對(duì)應(yīng)嵌裝，此斜孔與燈板的中軸線的夾角為銳角；若干個(gè)紅色LED燈珠、黃色LED燈珠、藍(lán)色LED燈珠和綠色LED燈珠由內(nèi)向外排列形成至少四個(gè)LED燈環(huán)。本實(shí)用新型大大提高了影響邊沿的對(duì)比度，使測量系統(tǒng)得到更為清晰的圖像效果，并增強(qiáng)了影像界限，從而提高了測量精度。
【專利說明】精密影像式測繪儀

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種精密測量裝置，尤其涉及一種精密影像式測繪儀。

【背景技術(shù)】
[0002]影像測量儀又名精密影像式測繪儀，它克服了傳統(tǒng)投影儀的不足，是集光、機(jī)、電、計(jì)算機(jī)圖像技術(shù)于一體的新型高精度、高科技測量儀器。由光學(xué)顯微鏡對(duì)待測物體進(jìn)行高倍率光學(xué)放大成像，經(jīng)過CCD攝像系統(tǒng)將放大后的物體影像送入計(jì)算機(jī)后，能高效地檢測各種復(fù)雜工件的輪廓和表面形狀尺寸、角度及位置，特別是精密零部件的微觀檢測與質(zhì)量控制。可將測量數(shù)據(jù)直接輸入到AUTOCAD中，成為完整的工程圖，圖形可生成DXF文檔，也可輸入到WORD、EXCEL中，進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，可劃出簡單的Xbar-S管制圖，求出Ca，等各種參數(shù)。
[0003]其中，光源照明系統(tǒng)是影像測量系統(tǒng)中最關(guān)鍵的部分之一，其主要目標(biāo)是以合適的方式將光線投射到被測物體上，突出被測特征部分的對(duì)比度。光源對(duì)成像質(zhì)量有很大的影響，光源的均勻性、幾何形狀、光照強(qiáng)度、光照方向、波長等因素都會(huì)直接影響到測量結(jié)果，它往往是整個(gè)系統(tǒng)成敗的關(guān)鍵，這就要求光源與照明方案的配合應(yīng)盡可能地突出物體特征量，在物體需要檢測的部分與不重要部分之間應(yīng)盡可能地產(chǎn)生明顯的區(qū)別，增加對(duì)比度，同時(shí)還應(yīng)保證足夠的整體亮度。
[0004]在實(shí)際使用中，往往存在以下技術(shù)問題:(1)針對(duì)純白色、透明和低反射工件時(shí)，邊緣對(duì)比度低的問題，精度大大降低；(2)花點(diǎn)和過度曝光隱藏圖像重要的信息；陰影造成邊緣的誤檢；信噪比的降低以及不均勻的照明導(dǎo)致圖像處理閾值選擇的困難；(3)在實(shí)際使用中，由于被測的工件大小不一，需要用不同的放大倍數(shù)進(jìn)行測量，所以影像測量儀多數(shù)采用可連續(xù)變倍數(shù)的顯微鏡。目前在市場上和影像測量儀行業(yè)內(nèi)，常用的影像測量儀都是用普通變倍顯微鏡，當(dāng)用戶在測量過程中需要放大或縮小倍數(shù)時(shí)，只能通過手動(dòng)旋轉(zhuǎn)顯微鏡，調(diào)整到需要的倍數(shù)。但用戶每次手動(dòng)變倍后需重新進(jìn)行影像校正，才能保證測量輸出的圖形前后比例一致。因此操作麻煩，工作效率低。因此，如何克服上述技術(shù)問題成為本領(lǐng)域技術(shù)人員努力的方向。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實(shí)用新型提供一種精密影像式測繪儀，此精密影像式測繪儀解決了針對(duì)純白色、透明和低反射工件時(shí)，邊緣對(duì)比度低的問題，采用紅色、黃色、藍(lán)色和綠色四種LED燈珠并結(jié)合與燈光源中軸線的多種夾角搭配，大大提高了影響邊沿的對(duì)比度，使測量系統(tǒng)得到更為清晰的圖像效果，并增強(qiáng)了影像界限，從而提高了測量精度；且操作方便，大大提高了工作效。
[0006]為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是:一種精密影像式測繪儀，包括基座、LED上燈光源、影像鏡套筒和測量工作臺(tái)，所述影像鏡套筒內(nèi)包括編碼器和由第一、第二、第三齒輪依次嚙合組成的傳動(dòng)系統(tǒng)，一馬達(dá)和所述編碼器固定在Z軸驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)上，第一齒輪設(shè)置在馬達(dá)的輸出軸上，第二齒輪設(shè)置在編碼器的轉(zhuǎn)動(dòng)軸上，第三齒輪設(shè)置在影像鏡套筒上；
[0007]下方具有調(diào)焦鏡頭的所述影像鏡套筒安裝于Z軸驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)上，此Z軸驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)固定于一立柱的前側(cè)面；一 CCD攝像機(jī)設(shè)置在影像鏡套筒內(nèi)，該CCD攝像機(jī)與電腦電連接；所述調(diào)焦鏡頭的下端固定有LED上燈光源，所述測量工作臺(tái)的玻璃臺(tái)面下安裝有LED輪廓光源；
[0008]所述LED上燈光源包括燈座、電路板、燈板、電連接到電路板的若干個(gè)紅色LED燈珠、黃色LED燈珠、藍(lán)色LED燈珠和綠色LED燈珠，此燈板開設(shè)有若干個(gè)斜孔，所述LED燈珠嵌入斜孔內(nèi)，LED燈珠與斜孔一一對(duì)應(yīng)嵌裝，此斜孔與燈板的中軸線的夾角為銳角；若干個(gè)紅色LED燈珠、黃色LED燈珠、藍(lán)色LED燈珠和綠色LED燈珠由內(nèi)向外排列形成至少四個(gè)LED燈環(huán)，所述至少四個(gè)LED燈環(huán)沿周向依次分為第一區(qū)、第二區(qū)、第三區(qū)和第四區(qū)，所述第一區(qū)內(nèi)均為紅色LED燈珠，所述第二區(qū)內(nèi)均為黃色LED燈珠，所述第三區(qū)內(nèi)均為藍(lán)色LED燈珠，所述第四區(qū)內(nèi)均為綠色LED燈珠。
[0009]上述技術(shù)方案中進(jìn)一步的改進(jìn)技術(shù)方案如下:
[0010]1.上述方案中，還包括基座和設(shè)備架，所述基座、電腦分別安裝于設(shè)備架、支架上，所述立柱固定于基座后側(cè)端。
[0011]2.上述方案中，所述測量工作臺(tái)的底板的前側(cè)面和右側(cè)面均設(shè)置有水平儀。
[0012]3.上述方案中，所述設(shè)備架的底部設(shè)置有可調(diào)節(jié)底腳。
[0013]由于上述技術(shù)方案運(yùn)用，本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn):
[0014]本實(shí)用新型精密影像式測繪儀，其解決了針對(duì)純白色、透明和低反射工件時(shí)，邊緣對(duì)比度低的問題，采用紅色、黃色、藍(lán)色和綠色四種LED燈珠并結(jié)合與燈光源中軸線的多種夾角搭配，大大提高了影響邊沿的對(duì)比度，使測量系統(tǒng)得到更為清晰的圖像效果，并增強(qiáng)了影像界限，從而提高了測量精度；其次，通過顯微鏡倍數(shù)自動(dòng)調(diào)整裝置自動(dòng)調(diào)整顯微鏡的放大倍數(shù)，進(jìn)行影像校正，操作方便，大大提高了工作效；再次，其采用正面光源和背面光源相結(jié)合的光源配置，該配置不僅能實(shí)現(xiàn)均勻照射，還能實(shí)現(xiàn)非均勻照射，從而突出顯示被測重要部位的對(duì)比度，使得影像測量儀獲得最佳的圖像，從而保證了同種零件圖像質(zhì)量的穩(wěn)定性，為確定性測量奠定了基礎(chǔ)，使得測量精度的重復(fù)性較好；再次，真正實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)操作，提高了工作效率和測量精度，實(shí)現(xiàn)眾多燈珠的光線聚集，提升亮度，利于應(yīng)用在不同環(huán)境下的測量，同時(shí)，燈板上的斜孔穩(wěn)固燈珠，提升LED燈珠安裝牢固性，使燈珠照射穩(wěn)定，不易發(fā)生歪斜，延長使用壽命。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]附圖1為本實(shí)用新型精密影像式測繪儀結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]附圖2為本實(shí)用新型精密影像式測繪儀中LED上燈光源和調(diào)焦鏡頭結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]附圖3為附圖2的仰視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]附圖4為附圖1的局部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]以上附圖中:1、基座；2、測量工作臺(tái)；3、立柱；4、電腦；5、支架；6、設(shè)備架；7、支架；8、調(diào)焦鏡頭；9、影像鏡套筒；10、Z軸驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；11、(XD攝像機(jī)；12、LED上燈光源；13、玻璃臺(tái)面；14、LED輪廓光源；15、燈座；16、電路板；171、紅色LED燈珠；172、黃色LED燈珠；173、藍(lán)色LED燈珠；174、綠色LED燈珠；18、燈板；181、斜孔；19、水平儀；20、電機(jī)；21、可調(diào)節(jié)底腳；22、LED燈環(huán);231、第一區(qū);232、第二區(qū);233、第三區(qū);234、第四區(qū);24、編碼器；25、第一齒輪；26、第二齒輪；27、第三齒輪；28、斜孔；29、水平儀。

【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述:
[0021]實(shí)施例:一種精密影像式測繪儀，包括基座1、LED上燈光源12、影像鏡套筒9和測量工作臺(tái)2，所述影像鏡套筒9內(nèi)包括編碼器24和由第一、第二、第三齒輪25、26、27依次嚙合組成的傳動(dòng)系統(tǒng)，一馬達(dá)20和所述編碼器24固定在Z軸驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)10上，第一齒輪25設(shè)置在馬達(dá)20的輸出軸上，第二齒輪26設(shè)置在編碼器24的轉(zhuǎn)動(dòng)軸上，第三齒輪27設(shè)置在影像鏡套筒9上；影像鏡套筒左右轉(zhuǎn)動(dòng)可以調(diào)整調(diào)焦鏡頭8的放大倍數(shù)，如套筒左轉(zhuǎn)，顯微鏡倍數(shù)放大，影像鏡套筒右轉(zhuǎn)，調(diào)焦鏡頭8倍數(shù)減小。步進(jìn)電機(jī)20的轉(zhuǎn)動(dòng)通過控制系統(tǒng)發(fā)出的控制信號(hào)控制，步進(jìn)電機(jī)20的轉(zhuǎn)動(dòng)通過傳動(dòng)系統(tǒng)帶動(dòng)套筒轉(zhuǎn)動(dòng)，套筒轉(zhuǎn)動(dòng)從而調(diào)整調(diào)焦鏡頭8的放大倍數(shù)；編碼器24根據(jù)第二齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)角度獲得調(diào)焦鏡頭8的放大倍數(shù)，并將獲得到的顯微鏡的放大倍數(shù)發(fā)送給電腦4內(nèi)的圖形生成系統(tǒng)，于是，主機(jī)的圖形系統(tǒng)可以自動(dòng)獲知顯微鏡的放大倍數(shù)，解決了傳統(tǒng)影像測量儀需要人工重新進(jìn)行影像校正的問題，從而實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)測量，大大提高了工作效率。
[0022]下方具有調(diào)焦鏡頭8的所述影像鏡套筒9安裝于Z軸驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)10上，此Z軸驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)10固定于一立柱3的前側(cè)面；一 CXD攝像機(jī)11設(shè)置在影像鏡套筒9內(nèi)，該CXD攝像機(jī)11與電腦4電連接；所述調(diào)焦鏡頭8的下端固定有LED上燈光源12，所述測量工作臺(tái)2的玻璃臺(tái)面13下安裝有LED輪廓光源14;所述測量工作臺(tái)2上設(shè)置有X軸電動(dòng)滾珠絲桿、Y軸電動(dòng)滾珠絲桿、限位開關(guān)、X軸光柵尺及Y軸光柵尺，限位開關(guān)、X軸光柵尺、Y軸光柵尺、Z軸光柵尺、變倍電機(jī)、X軸電動(dòng)滾珠絲桿的驅(qū)動(dòng)電機(jī)、Y軸電動(dòng)滾珠絲桿的驅(qū)動(dòng)電機(jī)、Z軸電動(dòng)滾珠絲桿的驅(qū)動(dòng)電機(jī)、LED上燈光源12、LED輪廓光源14分別與所述電控器相連接，所述電控器通過USB控制線與電腦主機(jī)連接，所述電控器連接有電源和用于控制所述測量工作臺(tái)沿X軸或Y軸移動(dòng)的搖桿。
[0023]所述LED上燈光源12包括燈座15、電路板16、燈板18、電連接到電路板16的若干個(gè)紅色LED燈珠171、黃色LED燈珠172、藍(lán)色LED燈珠173和綠色LED燈珠174，此燈板18開設(shè)有若干個(gè)斜孔181，所述LED燈珠17嵌入斜孔181內(nèi)，LED燈珠17與斜孔181 —一對(duì)應(yīng)嵌裝，此斜孔181與燈板18的中軸線的夾角為銳角；若干個(gè)紅色LED燈珠171、黃色LED燈珠172、藍(lán)色LED燈珠173和綠色LED燈珠174由內(nèi)向外排列形成至少四個(gè)LED燈環(huán)22，所述至少四個(gè)LED燈環(huán)沿周向依次分為第一區(qū)231、第二區(qū)232、第三區(qū)233和第四區(qū)234，所述第一區(qū)231內(nèi)均為紅色LED燈珠171，所述第二區(qū)232內(nèi)均為黃色LED燈珠172，所述第三區(qū)233內(nèi)均為藍(lán)色LED燈珠173，所述第四區(qū)234內(nèi)均為綠色LED燈珠174 ；
[0024]上述若干個(gè)紅色LED燈珠171、黃色LED燈珠172、藍(lán)色LED燈珠173和綠色LED燈珠174由內(nèi)向外排列形成五個(gè)LED燈環(huán)。
[0025]還包括基座I和設(shè)備架6，所述基座1、電腦4分別安裝于設(shè)備架6、支架7上，所述立柱3固定于基座I后側(cè)端。
[0026]上述測量工作臺(tái)2的底板的前側(cè)面和右側(cè)面均設(shè)置有水平儀19 ;上述設(shè)備架6的底部設(shè)置有可調(diào)節(jié)底腳7。
[0027]采用上述精密影像式測繪儀時(shí)，其解決了針對(duì)純白色、透明和低反射工件時(shí)，邊緣對(duì)比度低的問題，采用紅色、黃色、藍(lán)色和綠色四種LED燈珠并結(jié)合與燈光源中軸線的多種夾角搭配，大大提高了影響邊沿的對(duì)比度，使測量系統(tǒng)得到更為清晰的圖像效果，并增強(qiáng)了影像界限，從而提高了測量精度；其次，通過顯微鏡倍數(shù)自動(dòng)調(diào)整裝置自動(dòng)調(diào)整顯微鏡的放大倍數(shù)，進(jìn)行影像校正，操作方便，大大提高了工作效；再次，其采用正面光源和背面光源相結(jié)合的光源配置，該配置不僅能實(shí)現(xiàn)均勻照射，還能實(shí)現(xiàn)非均勻照射，從而突出顯示被測重要部位的對(duì)比度，使得影像測量儀獲得最佳的圖像，從而保證了同種零件圖像質(zhì)量的穩(wěn)定性，為確定性測量奠定了基礎(chǔ)，使得測量精度的重復(fù)性較好；再次，真正實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)操作，提高了工作效率和測量精度，實(shí)現(xiàn)眾多燈珠的光線聚集，提升亮度，利于應(yīng)用在不同環(huán)境下的測量，同時(shí)，燈板上的斜孔穩(wěn)固燈珠，提升LED燈珠安裝牢固性，使燈珠照射穩(wěn)定，不易發(fā)生歪斜，延長使用壽命。
[0028]上述實(shí)施例只為說明本實(shí)用新型的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓熟悉此項(xiàng)技術(shù)的人士能夠了解本實(shí)用新型的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，并不能以此限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。凡根據(jù)本實(shí)用新型精神實(shí)質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種精密影像式測繪儀，其特征在于:包括基座(I)、LED上燈光源(12)、影像鏡套筒(9)和測量工作臺(tái)(2)，所述影像鏡套筒(9)內(nèi)包括編碼器(24)和由第一、第二、第三齒輪(25、26、27 )依次嚙合組成的傳動(dòng)系統(tǒng)，一馬達(dá)(20 )和所述編碼器(24 )固定在Z軸驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(10)上，第一齒輪(25)設(shè)置在馬達(dá)(20)的輸出軸上，第二齒輪(26)設(shè)置在編碼器(24)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸上，第三齒輪(27)設(shè)置在影像鏡套筒(9)上； 下方具有調(diào)焦鏡頭(8)的所述影像鏡套筒(9)安裝于Z軸驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(10)上，此Z軸驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(10)固定于一立柱(3)的前側(cè)面；一 CXD攝像機(jī)(11)設(shè)置在影像鏡套筒(9)內(nèi)，該CXD攝像機(jī)(11)與電腦(4 )電連接；所述調(diào)焦鏡頭(8 )的下端固定有LED上燈光源(12)，所述測量工作臺(tái)(2)的玻璃臺(tái)面(13)下安裝有LED輪廓光源(14)； 所述LED上燈光源(12)包括燈座(15)、電路板(16)、燈板(18)、電連接到電路板(16)的若干個(gè)紅色LED燈珠(171)、黃色LED燈珠(172)、藍(lán)色LED燈珠(173)和綠色LED燈珠(174),此燈板(18)開設(shè)有若干個(gè)斜孔(181)，所述LED燈珠(17)嵌入斜孔(181)內(nèi)，LED燈珠(17)與斜孔(181) —一對(duì)應(yīng)嵌裝，此斜孔(181)與燈板(18)的中軸線的夾角為銳角；若干個(gè)紅色LED燈珠(171 )、黃色LED燈珠(172)、藍(lán)色LED燈珠(173)和綠色LED燈珠(174)由內(nèi)向外排列形成至少四個(gè)LED燈環(huán)(22)，所述至少四個(gè)LED燈環(huán)沿周向依次分為第一區(qū)(231)、第二區(qū)(232)、第三區(qū)(233)和第四區(qū)(234)，所述第一區(qū)(231)內(nèi)均為紅色LED燈珠(171)，所述第二區(qū)(232 )內(nèi)均為黃色LED燈珠(172)，所述第三區(qū)(233 )內(nèi)均為藍(lán)色LED燈珠(173)，所述第四區(qū)(234)內(nèi)均為綠色LED燈珠(174)； 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的精密影像式測繪儀，其特征在于:還包括基座(I)和設(shè)備架(6)，所述基座(1)、電腦(4)分別安裝于設(shè)備架(6)、支架(7)上，所述立柱(3)固定于基座(I)后側(cè)端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的精密影像式測繪儀，其特征在于:所述測量工作臺(tái)(2)的底板的前側(cè)面和右側(cè)面均設(shè)置有水平儀(19)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的精密影像式測繪儀，其特征在于:所述設(shè)備架(6)的底部設(shè)置有可調(diào)節(jié)底腳(7)。
【文檔編號(hào)】G01B11/00GK204165514SQ201420578624
【公開日】2015年2月18日 申請(qǐng)日期:2014年10月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月9日
【發(fā)明者】陸慶年, 吳菌 申請(qǐng)人:蘇州怡信光電科技有限公司