一种线扫描机器视觉测量装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种线扫描机器视觉测量装置，包括半导体激光器、发射透镜组、接收透镜组和光电探测器，所述半导体激光器和发射透镜组共轴依次排列在被测物体的前端，形成发射端；所述接收透镜组和光电探测器与接收端共面并形成接收端；所述半导体激光器的激光束经过发射透镜组的整形，照射在被测物体上的三个位置A0、B0和C0，被测物体上的三个位置A0、B0和C0的反射光线经过倾斜和偏心设置的接收透镜组后在光电探测器上形成相对应的光斑位置A1、B1和C1。实现了高精度的微小位移测量，发射部分相当于激光整形系统，其光斑既细又长，性能稳定且成本低，实现了对物体表面轮廓的测量。

【技术实现步骤摘要】
一种线扫描机器视觉测量装置
本技术涉及一种测量装置，特别涉及一种线扫描机器视觉测量装置。
技术介绍
激光三角测量方法因可以排除被测件表面颜色、图案、纹理、标识符及各种表面缺陷的干扰，并且能对各种板材和圆柱面上的孔和槽成像，并自动测量孔、槽的位置、孔径、孔深、槽长、槽宽、槽深等几何尺寸而被广泛应用。现有基于激光三角测距原理的位移传感器，也具有非接触、高精度、高可靠性等明显优势。目前，国内对激光三角测距方法进行了很多的探索，但是其仍然存在诸多的问题，比如测量精度达不到实际的测量需求，性能在使用时也不是很稳定。
技术实现思路
本技术的目的在于，提供一种线扫描机器视觉测量装置，该装置测量精度高、性能稳定。为实现上述目的，本技术采用的技术方案在于，一种线扫描机器视觉测量装置，包括半导体激光器、发射透镜组、接收透镜组和光电探测器，所述半导体激光器和发射透镜组共轴依次排列在被测物体的前端，形成发射端，其发射端可产生均匀的细长的线激光；所述接收透镜组和光电探测器与接收端共面并形成接收端，用于接收照射在被测物体上的线激光；所述半导体激光器的激光束经过发射透镜组的整形，照射在被测物体上的三个位置A0、B0和C0，被测物体上的三个位置A0、B0和C0的反射光线经过斜和偏心设置的接收透镜组后在光电探测器上形成相对应的光斑位置A1、B1和C1。作为优选，所述半导体激光器产生的激光束经过发射透镜组整形后形成均匀的细长的线激光，照射在被测物体上，其实现了高精度的微小位移测量，其光斑又细又长，性能稳定且成本低，实现了对物体表面轮廓的测量。作为优选，所述接收透镜组即为镜筒，其相对于接收系统的主光轴c倾斜或者偏心设置，改善了传感器的性能，而不用另外增加制造和装配的成本。作为优选，所述光电探测器为线阵感光元件或者面阵感光元件，本专利优选光电探测器为高像素的面阵感光元件，其体积小，重量轻而且性能好。作为优选，所述发射透镜组由一片鲍威尔棱镜和若干共轴的球面透镜组成。所述接收透镜组由若干共轴的球面透镜组成。在本专利中与光电探测器连接的为信号处理电路，所述信号处理电路包括FPGA/CPLD处理器、信号调理单元、模拟数字转换单元、串/并转换传输单元；所述信号调理单元与光电探测器连接以接收光电探测器的电信号，其输出端与模拟数字转换单元连接用以输出数字信号，FPGA/CPLD处理器用于对上述信号进行处理并得到被测物体的位移。本技术的线扫描检测属于激光三角测量方法，就是检测被测物时，利用机器视觉手段获得被测物的图像，把图像当作检测和传递信息的手段或载体加以利用的检测方法，其目的是从图像中提取有用的信号，代替人眼获取客观事物的图像，通过计算机和图像处理技术对获取的图像进行处理、分析和识别，它是以现代光学为基础，融合电子学、计算机图像学、信息处理、计算机视觉等科学技术为一体的现代检测技术。本技术的有益效果：本技术的激光线扫描机器视觉测量装置，实现了高精度的微小位移测量，发射部分相当于激光整形系统，其光斑既细又长，性能稳定且成本低，实现了对物体表面轮廓的测量。本技术中的光学系统的设计余量大，产品系列化和感光元件的兼容性更好，且不用增加任何成本，只需调整光学系统的接收镜筒位置，将其做倾斜或者偏心摆放就可以优化本装置的光电性能。附图说明为了更清楚地说明本技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。图1为本技术的俯视图；图2为本技术发射端的左视图；图3为面阵感光元件及图2对应的线激光聚焦成像位置的示意图；图中：1.半导体激光器，2.发射透镜组，3.位置A0，4.位置B0，5.位置C0，6.接收透镜组，7.光电探测器，8.光斑位置A1，9.光斑位置B1，10.光斑位置C1，a.发射透镜组的光轴，b.接收透镜组的光轴，c.接收系统的主光轴。具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合实施例对本申请中的技术方案进行清楚、完整地描述。如图1所示，本技术公开了一种线扫描机器视觉测量装置，包括半导体激光器1、发射透镜组2、接收透镜组6和光电探测器7，所述半导体激光器1和发射透镜组2共轴依次排列在被测物体的前端，形成发射端，可产生均匀的细长的线激光；所述接收透镜组6和光电探测器7与接收端共面并形成接收端，其接收照射在被测物体上的线激光；所述半导体激光器1的激光束经过发射透镜组2的整形，照射在被测物体上的三个位置A0、B0和C0，即图中的3、4和5，被测物体上的三个位置A0、B0和C03、4和5的反射光线经过倾斜和偏心设置的接收透镜组6后在光电探测器上形成相对应的光斑位置A1、B1和C1。在本专利中，位置A0为线激光位置、B0为量程的中心点位置、C0为线激光位置。所述半导体激光器1产生的激光束经过发射透镜组2整形后形成细长的线激光，照射在被测物体上；如果被测物体处于本视觉测量装置的量程范围内，那么其反射或散射的线激光通过倾斜和偏心设置的镜筒，即本专利中的接收透镜组6后，就可以在光电探测器7上聚焦成像，从而使线激光照射的区域均被探测到；然后通过软件算法即可求出相应的物体形貌等特征，达到测量的目的。所述半导体激光器1产生的激光束经过发射透镜组2整形后形成均匀的细长的线激光，照射在被测物体上，其实现了高精度的微小位移测量，其光斑又细又长，性能稳定且成本低，实现了对物体表面轮廓的测量。所述接收透镜组6即为镜筒，其相对于接收系统的主光轴c倾斜或者偏心设置，在本专利中接收系统的主光轴包括物面接收透镜组和光电探测器的光轴。将原本变形和非圆对称的光斑处理成对称的光斑，从而达到光电性能的目的。改善了传感器的性能，而不用另外增加制造和装配的成本。所述光电探测器7为线阵感光元件或者面阵感光元件，本专利优选光电探测器为高像素的面阵感光元件，其体积小，重量轻而且性能好。所述发射透镜组2由一片鲍威尔棱镜和若干共轴的球面透镜组成；所述接收透镜组6由若干共轴的球面透镜组成。如图2所示为本技术的有效量程范围内的线激光形貌分布示意图，即发射端的左视图。线激光位置A0、量程的中心点位置B0和线激光位置C0即图中的3，4，5所围成的区域即阴影区域即为本技术的激光线扫描机器视觉测量装置的量程范围；显然其可以同步测量物体的高低起伏变化；让本技术的激光线扫描机器视觉测量装置沿垂直方向运动，就可以实现三维轮廓测量。如图3所示，平面物体沿光束方向，在量程范围内运动时，本技术的激光线扫描机器视觉测量装置在感光元件上形成的光斑形貌(阴影区域)；所述光电探测器为高密度线阵感光元件或者面阵感光元件，本技术中优先采用高分辨率的感光元件，其体积小，重量轻而且性能好。所述信号处理电路包括FPGA/CPLD处理器、信号调理单元、模拟数字转换单元、串/并转换传输单元；所述信号调理单元与光电探测器连接以接收光电探测器的电信号，其输出端与模拟数字转换单元连接用以输出数字信号，FPGA/CPLD处理器用于对上述信号进行处理并得到被测物体的位移。其工作原理为：如图1所示，激光器1发出一束激光，通过发射透镜组2后，激光束变成了一束窄带的细激光照射到了被测物体上的三个位置A0、B0和C0即图1中的标号3、4、5上。被测物体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种线扫描机器视觉测量装置，包括半导体激光器(1)、发射透镜组(2)、接收透镜组(6)和光电探测器(7)，所述半导体激光器(1)和发射透镜组(2)共轴依次排列在被测物体的前端，形成发射端；所述接收透镜组(6)和光电探测器(7)与接收端共面并形成接收端；其特征在于，所述半导体激光器(1)的激光束经过发射透镜组(2)的整形，照射在被测物体上的三个位置A0(3)、B0(4)和C0(5)，被测物体上的三个位置A0(3)、B0(4)和C0(5)的反射光线经过倾斜和偏心设置的接收透镜组(6)后在光电探测器(7)上形成相对应的光斑位置A1(8)、B1(9)和C1(10)。

【技术特征摘要】
1.一种线扫描机器视觉测量装置，包括半导体激光器(1)、发射透镜组(2)、接收透镜组(6)和光电探测器(7)，所述半导体激光器(1)和发射透镜组(2)共轴依次排列在被测物体的前端，形成发射端；所述接收透镜组(6)和光电探测器(7)与接收端共面并形成接收端；其特征在于，所述半导体激光器(1)的激光束经过发射透镜组(2)的整形，照射在被测物体上的三个位置A0(3)、B0(4)和C0(5)，被测物体上的三个位置A0(3)、B0(4)和C0(5)的反射光线经过倾斜和偏心设置的接收透镜组(6)后在光电探测器(7)上形成相对应的光斑位置A1(8)、B1(9)和C1(10)。2.根据权利要求1所述的线扫描机器视觉测量装置，其特征在于，所述半导体激光器(1)...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁海鹏，王国安，孙久春，吴伟锋，周飞，
申请(专利权)人：海伯森技术深圳有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44