一种硬度计相机对焦测量方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种硬度计相机对焦测量方法及装置，该方法采用激光测距的方式直接计算载物台与物镜间的当前距离与合焦距离间的差值，辅助硬度计控制板直接控制电机运动至指定位置，该装置包括激光测距模块，图像捕获模块，通讯处理模块和运算处理模块；所述激光测距模块、图像捕获模块与通讯处理模块均与运算处理模块相连；与现有技术相比，该装置及其测量方法避免了现有硬度计对焦技术中的来回往复运动，检测精度高，使用便捷且适用于市面上大部分硬度计的现有结构，便于直接加装。便于直接加装。便于直接加装。

【技术实现步骤摘要】
一种硬度计相机对焦测量方法及装置


[0001]本专利技术涉及一种硬度测量仪器的相机对焦方法，尤其涉及一种在硬度测量仪器上使用的非接触式快速获取相机准确对焦位置的装置及其方法，具体指一种硬度计相机对焦测量方法及装置。

技术介绍

[0002]在布氏与维氏硬度测量中，样品表面的压痕长度往往在纳米级别。为了使用计算机程序捕获压痕图像并准确测量压痕长度，需要使用搭配高倍率显微镜头的工业相机进行样品表面的拍摄。由于体积与镜头机械结构限制，目前市场上使用的显微硬度计通常采用的是不带自动对焦功能的镜头。为了完成对焦操作，需要调整载物台与物镜间的距离，直至合焦。部分现有技术中提出使用图像清晰度运算进行硬度计相机的自动对焦操作，然而该对焦方案需要不断的调节载物台与物镜间的距离，寻找到清晰度数值拐点，再调节载物台与物镜间的距离至合焦位置。这种方式对焦速度慢，且容易在搜寻清晰度数值拐点的过程中造成样品撞击显微物镜的情况，不便于加快压痕自动测量过程处理速度。因此有必要设计一种使用更加方便，对焦更加快速，可适用于市面上大部分硬度计的相机对焦测量装置及其方法。

技术实现思路

[0003]本专利技术所要解决的技术问题是，针对现有硬度计相机自动对焦速度较慢，提出一种硬度计相机对焦测量方法及装置，该方法通过获取硬度计相机准确的对焦位置，并将对焦数据传输给硬度计控制板，控制电机直接移动至对焦位置，适用于市面上大部分硬度计机型。
[0004]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0005]本专利技术提供一种硬度计相机对焦测量方法，具体步骤如下：
[0006]步骤a)硬度计相机对焦测量装置发出激光测距点，拍摄含有激光测距点与待测样品的图像；
[0007]步骤b)；根据步骤a)所得图像，测量载物台上待测样品与装置间的距离d
mes
；
[0008]步骤c)根据载物台上待测样品与硬度计相机对焦测量装置间的预校准值d
cal
与步骤b)所得实际距离d
mes
计算得相对进动量，将相对进动量传递给硬度计控制板；
[0009]步骤d)硬度计控制板根据步骤c)所得相对进动量调节载物台与物镜间的距离，控制物镜直接运动至合焦位置。
[0010]优选地，步骤b)具体为：根据步骤a)所得图像，判断激光测距点是否位于待测物品表面，若激光测距点位于待测样品表面，测量载物台上待测样品与硬度计相机对焦测量装置间的实际距离d
mes
；若激光测距点位于待测样品表面之外，向硬度计控制板输出激光测距点位置相对于图像视野中心的偏移量，调节载物台按照偏移量运动至激光测距点投射于待测样品表面，测量载物台上待测样品与硬度计相机对焦测量装置间的实际距离d
mes
。
[0011]优选地，步骤c)中预校准值d
cal
的获取步骤如下：
[0012]步骤c1)调节载物台与物镜距离至物镜位于合焦位置；
[0013]步骤c2)转塔切换至硬度计相机对焦测量装置；
[0014]步骤c3)将硬度计相机对焦测量装置切换至预校准模式，硬度计相机对焦测量装置发出激光测距点，拍摄含有激光测距点与待测样品的图像；
[0015]步骤c4)根据步骤c3)所得图像，测量载物台上待测样品与装置间的距离d
cal
。
[0016]更优选地，步骤c4)具体为：根据步骤c3)所得图像，判断激光测距点是否位于待测物品表面，若激光测距点位于待测样品表面，测量载物台上待测样品与硬度计相机对焦测量装置间的距离，并存储为d
cal
；若激光测距点位于待测样品表面之外，向硬度计控制板输出激光测距点位置相对于图像视野中心的偏移量，调节载物台按照偏移量运动至激光测距点投射于待测样品表面，测量载物台上待测样品与硬度计相机对焦测量装置间的距离，并存储为d
cal
。
[0017]优选地，步骤c)中，相对进动量可以通过公式(1)进行计算：
[0018]进动量＝d
mes
‑
d
cal
(1)
[0019]优选地，步骤c)中，相对进动量为带符号数值，正值表示载物台与物镜间的距离过远，负值表示载物台与物镜间的距离过近。
[0020]优选地，步骤d)中，激光测距模块与图像捕获模块将在运动过程中实时捕获数据，避免错误的调整导致载物台上样品与物镜碰撞。
[0021]本专利技术的另一目的是提供一种硬度计相机对焦测量装置，所述装置装配于硬度计的转塔上，其包括激光测距模块，图像捕获模块，通讯处理模块和运算处理模块；所述激光测距模块、图像捕获模块与通讯处理模块均与运算处理模块相连；
[0022]所述激光测距模块，用于发射并接收激光束，计算激光发射到放置在硬度计载物台上待测样品表面然后反射回归的时间，将其转换为激光测距模块到待测样品表面的实际距离d
mes
传输给运算处理模块；
[0023]所述图像捕获模块，用于获取放置在载物台上待测样品的图像，并将图像传输给运算处理模块；
[0024]所述通讯处理模块，主要用于处理硬度计相机对焦测量装置各模块之间，及其与硬度计控制板间通讯数据处理以及外部监视控制数据输入输出控制；
[0025]所述运算处理模块，根据图像捕获模块传来的图像，搜寻图像内激光测距点的位置，若激光测距点未投射在待测样品表面，发送控制指令至硬度计控制板，辅助调节载物台使激光测距点正确投射在待测样品表面，并将激光测距模块传输的实际距离d
mes
与预先求得的预校准值d
cal
进行比较，使用公式(1)转换为相对步进距离传输给硬度计控制板，辅助其直接调节载物台与物镜间的距离至合焦位置。
[0026]优选地，所述装置还包括辅助照明模块，所述辅助照明模块受控于运算处理模块，用于提供辅助光源照明。
[0027]进一步的，所述硬度计相机对焦测量装置整体可通过符合RMS标准规范的螺纹装配至硬度计转塔上。
[0028]进一步的，所述硬度计相机对焦测量装置可通过通讯处理模块，使用有线或无线方式与硬度计控制板进行控制通讯。
[0029]优选地，所述硬度计相机对焦测量装置还包括显示器和控制面板，用于查看并修改测量装置内部的参数设置，和其与硬度计控制板进行交互的数据(如切换至预校准模式)。
[0030]有益效果：
[0031]本专利技术公开了一种硬度计相机对焦测量装置及其方法，装置可通过符合RMS标准规范的螺纹装配至硬度计转塔上，采用激光测距的方式直接计算载物台与物镜间的当前距离与合焦距离间的差值，辅助硬度计控制板直接控制电机运动至指定位置，避免了现有硬度计对焦技术中的来回往复运动。该装置及其方法精度高，使用便捷且适用于市面上大部分硬度计的现有结构，便于直接加装。
附图说明
[0032]图1为本专利技术提供的硬度计相机对焦测量装置的结构示意图；
[003本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种硬度计相机对焦测量方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤a)硬度计相机对焦测量装置发出激光测距点，拍摄含有激光测距点与待测样品的图像；步骤b)；根据步骤a)所得图像，测量载物台上待测样品与硬度计相机对焦测量装置间的实际距离d
mes
；步骤c)根据载物台上待测样品与硬度计相机对焦测量装置间的预校准值d
cal
与步骤b)所得实际距离d
mes
计算得相对进动量，将相对进动量传递给硬度计控制板；步骤d)硬度计控制板根据步骤c)所得相对进动量调节载物台与物镜间的距离，控制物镜直接运动至合焦位置。2.根据权利要求1所述的硬度计相机对焦测量方法，其特征在于，步骤c)中预校准值d
cal
的获取步骤如下：步骤c1)调节载物台与物镜距离至物镜位于合焦位置；步骤c2)转塔切换至硬度计相机对焦测量装置；步骤c3)将硬度计相机对焦测量装置切换至预校准模式，硬度计相机对焦测量装置发出激光测距点，拍摄含有激光测距点与待测样品的图像；步骤c4)根据步骤c3)所得图像，测量载物台上待测样品与装置间的距离d
cal
。3.根据权利要求1或2所述的硬度计相机对焦测量方法，其特征在于，步骤b)或步骤c4)中测量载物台上待测样品与装置间的距离的具体操作为：根据步骤a)或步骤c3)所得图像，判断激光测距点是否位于待测物品表面，若激光测距点位于待测样品表面，硬度计相机对焦测量装置根据激光飞行时间计算测量载物台上待测样品与装置间的距离；若激光测距点位于待测样品表面之外，向硬度计控制板输出激光测距点位置相对于图像视野中心的偏移量，调节载物台按照偏移量运动至激光测距点投射于待测样品表面，硬度计相机对焦测量装置根据激光飞行时间计算测量载物台上待测样品与装置间的距离。4.根据权利要求1所述的硬度计相机对焦测量方法，其特征在于，步骤c)中，相对进动量可以通过公式(1)进行计算：进动量＝d
mes
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【专利技术属性】
技术研发人员：李泽贤，蔡成林，方绮萱，李佳乐，李培杰，陈洋卓，
申请(专利权)人：湘潭大学，
类型：发明
国别省市：