光学测量机器及方法技术

一种光学测量机器包括：光学探测单元（7），光学探测单元装备有发光装置（8）和视频捕捉装置（9）；支承件（4），支承件插入在发光装置（8）和视频捕捉装置（9）之间，该支承件包括透明板（6），其形成用于待测量工件（100）的支承台（A），并沿着被光束横过的光路（B）定位；以及运动装置（10、30），该运动装置构造成产生透明板（6）和光学探测单元（7）之间的相对运动，以便沿着运动方向（C）形成被捕捉的视域（V）的多个帧，形成机器的测量区域（M）。该测量机器还包括连接到支承件（4）的复查校准器（20），其沿着横向于运动方向（C）的至少一个方向延伸，并定位在机器的测量区域（M）内，该区域在离视频捕捉装置（9）某一距离的平面内，该距离等于焦距，以形成用于纠正测量误差的比较元件。

【技术实现步骤摘要】
光学测量机器及方法
本专利技术涉及光学测量机器及方法。
技术介绍
本专利技术涉及光学仪器的领域，光学仪器用光学电子方法确定各种参数，尤其是，用于测量主要是平面的零件。在现有技术中，公知有许多种光学(光学电子)测量机器，其包括工件支承台，工件支承台由基本上透明的材料制成，并插入在光源和图像探测器之间。这些机器通常包括形成（玻璃质）支承台的固定的安装件，光学电子测量系统可顺着该支承台沿X-Y主方向移动。例如，文献US2005/109959描述了装备有透明测量台（支承台）的机器，待被测量的工件定位在该测量台上，固定光源位于测量台的下方并面向上，以便用光束照亮工件，视频捕捉系统装备有摄影机，该摄影机相对于测量台能够（沿两个主方向X-Y）部分地移动，以捕捉（或俘获）多个帧，然后，借助于专门的软件来组合这些帧，以产生测量域（以及工件）的完整图像。替代地，文献US5008743披露了使用可相对于光学系统移动的测量台的可能性。光学系统包括：在测量台下方的多个线性布置的LED（发光二极管），在测量台上方的构造成将光线引导到线性摄影机的菲涅耳透镜。不利地是，上述装置具有若干个缺点。的确，电动驱动器和光源的使用趋于使机器过热，尤其是使测量台和摄影机过热，导致视域（即画面）畸变和降低测量精度。此外，使用多个直接面向工件的LED使得光的方向不能有效地控制。与文献US2005/109959中的装置相比，用来收集光线并将光线引导到摄影机上的菲涅耳透镜的存在，确实提高了视频捕捉质量，但却没有使其最优化。
技术实现思路
本专利技术的技术目的是提供克服了上述现有技术缺点的光学测量机器及方法。具体来说，本专利技术的目标是提供可纠正摄影机和部件热畸变的光学测量机器及方法。本专利技术的另一目标是提供能够快速提供质量测量的高性能的光学测量机器及方法。这些目标借助于根据本专利技术的光学测量系统来达到，该光学测量系统包括光学探测单元，光学探测单元装备有发光装置和视频捕捉装置，该发光装置构造成产生沿预定光路的光束，视频捕捉装置沿光路至少部分地与发光装置对齐以便接受光束；视频捕捉装置具有预定的焦距和预设的视域。该机器还包括支承件和运动装置，支承件插入在发光装置和视频捕捉装置之间，该支承件包括透明板，其形成用于待测量工件的支承台，并沿着被光束横过的光路定位，而运动装置构造成产生在透明板和光学探测单元之间的相对运动，该运动沿着运动方向，与光路成直角，以便沿着运动方向形成被捕捉的视域的多个帧，形成机器的测量区域。根据本专利技术，该机器还包括连接到支承件的复查校准，其沿着彼此大致成直角的两个方向延伸，并定位在某一平面内的机器的测量区域内，该平面离视频捕捉装置的距离等于焦距，以便形成用于纠正测量误差的比较元件。具体来说，测量机器包括处理单元，该单元与视频捕捉装置相关联并构造成组合上述视域的帧，以产生测量区域的完整图像。该处理单元又装备有纠正模块，纠正模块构造成使代表复查校准的位置或尺寸值的参数与先前储存的参考值相比较，以便计算出用于捕捉图像的纠正因子。有利地是，这样就能保证测量精度，排除热和系统漂移（畸变）。附图说明参照附图，从以下对本专利技术的非限制性优选实施例的描述中，上述的和其它的特征将会变得更加明晰，附图中，图1示出根据本专利技术的光学测量机器实施例的立体图，其处于操作的第一步骤；图2示出根据本专利技术的光学测量机器的立体图，其处于操作的第二步骤；图3示出根据本专利技术的光学测量机器的立体图，其处于标定的步骤；图4是图2的光学测量机器的示意侧视图；图5示出根据本专利技术光学测量机器的优选实施例的立体图。具体实施方式参照附图，附图标记1表示根据本专利技术的光学测量机器。光学测量机器1是光学电子型的，其构造成大多测量主要为平面的工件100，或者，形状沿着其厚度至少变化不大的工件。测量机器1包括安装组件，该组件具有底部，该底部的形状允许机器自身可放置在支承表面上，最好是水平表面。该底部较佳地具有多个脚（未示出），这些脚可调节以在支承表面上精确地校平，即使支承表面的形状不规则也可调平。该机器还包括支承件4，最好是平面形状的，以对要测量的工件100形成支承台“A”。较佳地，该支承件4相对于底部升起。支承件4包括平面安装件5（最好是金属的）和透明板6，该透明板6平行于安装件5延伸，并形成工件100的上述支承台“A”。较佳地，透明板6定位在支承件4的中心部分内，其被安装件5包围，它的功能较佳地是结构性的。在优选的实施例中，透明板6用高质量的玻璃质材料制成。例如，该板可用硼硅玻璃（borosilicateglass）制成。应该指出的是，透明板6厚度在1和10mm之间。机器1还包括光学探测单元7，其构造成用光束照亮透明板6（因此还有待要测量的工件100），以捕捉因工件100的存在而产生的阴影的图像（影像）。具体来说，光学探测单元7装备有发光装置8和视频捕捉装置9，发光装置8构造成产生沿着预定光路“B”的光束，视频捕捉装置9与发光装置8对齐（沿着光路“B”），以接受光束“F”。因此，透明板6（更一般地说，支承件4）插入在视频捕捉装置9和发光装置8之间，以便能测量工件100。发光装置8包括至少一个朝向透明板6的光源8a，以用光束照明透明板6。在优选的实施例中，发光装置8包括单一光源8a。较佳地，该单一光源8a是LED（发光二极管）型。发光装置8还包括与光源8a相关联的光学系统8b，用以朝向透明板6照射光束。该特征的优点随着本描述的继续而会变得更加清楚。视频捕捉装置9具有预定的焦距“F”和预设的视域“V”。术语“焦距”用来指光学系统的调焦能力。具体来说，当待聚焦的物体放置在无限远处（因此，光线平行于系统的轴线）时，它与介于光学系统和聚焦平面之间的距离（单位为mm）相一致。另一方面，“视域”是视频捕捉装置9在任何瞬时都是工作的区域，它是“视域角度”的函数，即其图像圆的角度范围。应该指出的是，视频捕捉装置9包括装备有相应光学系统9b的摄影机9a。因此，视域“V”和焦距“F”根据摄影机9a的规格和光学系统9b的类型组合而定义的。在优选的实施例中，摄影机9a是线性摄影机。因此，视域“V”基本上由线性段（阵列）予以定义。在优选的实施例中，视域“V”是长度在0和170mm之间的线段，较佳地，近似为150mm。此外，焦距“F”在130和150mm之间，较佳地近似为140mm。因此，较佳地，发光装置8的光学系统8b沿着光路“B”（形成操作方向）朝向视频捕捉装置9的光学系统9b并与其对齐。透明板6沿着上述操作方向插入在光学系统8b、9b之间并横向于该方向定向，最好定向成直角。在所示的实施例中，连接两个光学系统8b、9b的直线（对应于操作方向）大致在垂直方向上，而透明板6位于对应于工件100的支承台“A”的水平平面内。因此，在照明装置8和视频捕捉装置9的两个光学系统8b、9b之间的伸展地带中，光路“B”大致为直线的和垂直的。因此，有利地，待要测量的工件100可快速地和容易地定位，而且不必予以固定。较佳地，光学系统8b、9b彼此定位成离开一距离“L”。此外，为了提高摄影机9a捕捉的图像质量，视频捕捉装置9的光学系统9b属于远心型的。较佳地，照明装置8的光学系统8b也是远心型的。术语“远心”是指主光线平行于光轴的光学系统。因此，视频捕捉装置9本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光学测量机器，该光学测量机器包括：?光学探测单元（7），光学探测单元装备有发光装置（8）和视频捕捉装置（9），该发光装置（8）构造成产生沿预定光路（B）的光束，视频捕捉装置（9）沿光路（B）至少部分地与发光装置（8）对齐以便接受光束；视频捕捉装置（9）具有预定的焦距（F）和预设的视域（V）；?支承件（4），支承件插入在发光装置（8）和视频捕捉装置（9）之间，该支承件包括透明板（6），其形成用于待测量工件（100）的支承台（A），并沿着被光束横过的光路（B）定位；?运动装置（10、30），该运动装置构造成产生透明板（6）和光学探测单元（7）之间的相对运动，该运动沿着运动方向（C），与光路（B）成直角，以便沿着运动方向（C）使视域（V）的多个帧被捕捉，运动方向（C）形成机器的测量区域（M）；其特征在于，测量机器包括连接到支承件（4）的复查校准器（20），其沿着至少一个横向于运动方向（C）的方向延伸，并定位在机器的测量区域（M）内，该区域在离视频捕捉装置（9）一距离的平面内，该距离等于焦距（F），以形成用于纠正测量误差的比较元件。

【技术特征摘要】
2012.06.08 IT RN2012A0000291.一种光学测量机器，该光学测量机器包括：-光学探测单元(7)，光学探测单元装备有发光装置(8)和视频捕捉装置(9)，该发光装置(8)构造成产生沿预定光路(B)的光束，视频捕捉装置(9)沿光路(B)至少部分地与发光装置(8)对齐以便接受光束；视频捕捉装置(9)具有预定的焦距(F)和预设的视域(V)；-支承件(4)，支承件插入在发光装置(8)和视频捕捉装置(9)之间，该支承件包括透明板(6)，其形成用于待测量工件(100)的支承台(A)，并沿着被光束横过的光路(B)定位；-运动装置(10、30)，该运动装置构造成产生透明板(6)和光学探测单元(7)之间的相对运动，该运动沿着运动方向(C)，与光路(B)成直角，以便沿着运动方向(C)使视域(V)的多个帧被捕捉，运动方向(C)形成机器的测量区域(M)；其中，测量机器包括连接到支承件(4)的复查校准器(20)，其沿着至少一个横向于运动方向(C)的方向延伸，并定位在机器的测量区域(M)内，该区域在离视频捕捉装置(9)一距离的平面内，该距离等于焦距(F)，以形成用于纠正测量误差的比较元件；其特征在于，复查校准器(20)包括装备有多个比较元件(24)的至少一段(23)，该比较元件(24)沿着该段(23)自身延伸的方向相继地布置；所述光学测量机器还包括处理单元(19)，该处理单元(19)具有纠正模块(21)，所述纠正模块(21)：构造成将代表由视频捕捉装置(9)捕捉到的图像中各个比较元件(24)位置的值与对应的储存的参考值进行比较，以及编程而计算用于每个比较元件(24)的图像纠正因子，从而对捕捉到的图像的每个区带提供不同的纠正。2.如权利要求1所述的机器，其特征在于，该处理单元与视频捕捉装置相关联并构造成组合视域(V)的帧，以产生测量区域(M)的完整图像；所述纠正模块构造成使代表复查校准器(20)的位置或尺寸的值的参数与储存的参考值相比较，以便计算出用于捕捉图像的纠正因子。3.如权利要求1所述的机器，其特征在于，所述段(23)具有主尺寸(D1)，而视频捕捉装置(9)的视域(V)具有主尺寸，该主尺寸平行于所述段(23)并至少等于主尺寸(D1)。4.如权利要求2所述的机器，其特征在于，所述视频捕捉装置包括线性摄影机(9a)，摄影机具有基本上为直线的视域(V)，其尺寸至少等于第一尺寸(D1)。5.如权利要求1所述的机器，其特征在于，所述储存的参考值各代表在预定大气压力和工作条件下探测的相应比较元件(24)的位置。6.如权利要求2所述的机器，其特征在于，所述复查校准器(20)装备有温度探头(25)，其与纠正模块(21)相关联，以纠正由于复查校准器(20)自身温度变化引起的测量误差。7.如权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·安德瑞尼，M·维世，
申请(专利权)人：维世和世有限公司，
类型：发明
国别省市：