專利名稱：一種對產品表面尺寸進行測量的系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種測量系統(tǒng)，具體涉及一種測量生產線上產品表面尺寸的系統(tǒng)。
背景技術：
流水生產線上產品表面尺寸的測量，傳統(tǒng)方法是先抽樣選取產品再利用測量工具人工進行測量，這種方法實時性和準確性均不夠，浪費人力而且效率低下；利用激光測距也是一種比較流行的方法，但由于生產線上存在一定程度的抖動和不穩(wěn)定，激光測距的精確對準引入困難，測量精度不高；目前也有利用CCD (電荷耦合器件)的三維圖像采集測量產品表面尺寸，雖然該方法可以得到實時精確的測量，但所需儀器設備較多，應用的時候需要 對現有生產線進行一定程度的改進，并且對生產環(huán)境要求較高，不利于推廣應用。CN201622061U公開了一種測量產品表面尺寸的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括至少一個用于采集待測產品的信息的采集裝置；及與所述每個采集裝置相電連的處理裝置，用于控制整個系統(tǒng)及處理來自采集裝置采集的待測產品的信息；其中，所述采集裝置包括光源、光學鏡頭、CCD攝像機、及數據采集器，光源與光學鏡頭位于待測產品的同側，光學鏡頭與CCD攝像機直接相連，CCD攝像機、數據采集器、及處理裝置依次相電連接。然而這種測量產品表面尺寸的系統(tǒng)在進行測量時，對產品表面的一個尺寸只能進行一次測量，帶來較大的誤差。

實用新型內容本實用新型為了解決現有的測量產品表面尺寸的系統(tǒng)進行測量時，對產品表面的一個尺寸只能進行一次測量，誤差較大的技術問題。所述系統(tǒng)包括用于分別發(fā)出數種不同顏色的光的數個光源、用于折射一部分數種不同顏色的光并且同時反射另一部分數種不同顏色的光的至少一個分光片、用于分別過濾數種不同顏色的光并獲取單一顏色的光的數個濾光片和分別與所述數個濾光片對應設置的數個光信息采集裝置、以及數據處理裝置；所述數個光源位于待測產品的同一側，所述數個光源發(fā)出的數種不同顏色的光照射到待測產品表面并經待測產品的反射到達分光片；所述至少一個分光片依次位于接收所述數種不同顏色的光的路徑上，每一分光片折射一部分所述數種不同顏色的光到達下一分光片或相應的濾光片，同時反射另一部分的所述數種不同顏色的反射光到達下一分光片或相應的濾光片；所述數個光信息采集裝置分別獲取經過所述數個濾光片過濾后的單一顏色的光，光信息采集裝置包括光學鏡頭、CCD攝像機和數據采集卡，光學鏡頭與CCD攝像機連接，CCD攝像機與數據采集卡電連接。所述數據處理裝置分別與所述數個光信息采集裝置的數據采集卡電連接。本實用新型提供的對產品表面尺寸進行測量的系統(tǒng)，采用數個不同顏色的光源同時照射待測產品表面的同一位置，為了避免互相干擾，所述光源的中心波長不能太接近。多種不用顏色光經產品表面反射后到達分光片，由于產品表面不同位置、形狀反射的光強不一樣，這樣經產品表面反射的不同顏色的光均攜帶了產品表面的尺寸信息，經過至少一個分光片后被分成與不同顏色光源數量相等的數個部分。具體的，數個不同顏色光源發(fā)出的光經過第一分光片后被分成了折射和反射兩部分，被第一分光片折射或反射的光到達第二分光片或者濾光片，到達第二分光片的光又被分成折射和反射兩部分，通過設置多個分光片將經產品表面反射的光分成與不同顏色光源數量相等的多束光。被分光片分成的多束光照射到相應的濾光片上，由于濾光片只允許某種單一顏色的光透過，因此到達濾光片的光被過濾成單一顏色，所述濾光片的個數與不同顏色光源的個數相同，這樣經過產品表面反射的多種不同顏色的光被分離成攜帶產品尺寸信息的單色光。透過濾光片的單一顏色光照射到光信息采集裝置的光學鏡頭上，光學鏡頭用于使透過的單色光聚焦照射到CCD攝像機上。CCD攝像機將聚焦后的單色光強信號轉換為電信號并傳遞給數據采集卡。多個光信息采集裝置的數據采集卡與同一數據處理裝置通過電信號連接，將采集來的電信號傳遞給數據處理裝置。數據處理裝置對不同顏色的光強信號轉換來的產品表面尺寸的測量數據進行 分析處理，即可得到精確的產品表面的尺寸數據。優(yōu)選情況下，所述系統(tǒng)包括用于分別發(fā)出紅光和綠光的兩個光源、用于折射一部分所述紅光和綠光同時反射另一部分所述紅光和綠光的分光片、用于分別獲取紅光或綠光的兩個濾光片及分別與所述兩個濾光片對應設置的兩個光信息采集裝置、以及數據處理裝置；所述兩個光源位于待測產品的同一側，所述兩個光源發(fā)出的紅光和綠光照射到待測產品表面并經待測產品的反射到達分光片；所述分光片位于接收所述紅光和綠光的路徑上，并且分別折射一部分和反射另一部分的所述紅光和綠光到達所述的兩個濾光片；所述兩個光信息采集裝置分別獲取經過所述兩個濾光片過濾后的綠光或紅光，光信息采集裝置包括光學鏡頭、CCD攝像機和數據采集卡，光學鏡頭與CCD攝像機連接，CCD攝像機與數據采集卡電連接；所述數據處理裝置分別與所述兩個光信息采集裝置的數據采集卡電連接。由于中心波長相同或相近的兩種光源發(fā)出的光會互相干擾，無法實現同時對產品表面進行多次測量或測量偏差較大，本實用新型采用兩種不同顏色的光源，優(yōu)選為中心波長相差較大的紅色和綠色光源。優(yōu)選情況下，所述光源包括位置可調的LED燈和用于將LED燈發(fā)出的光轉換為面光源的導光板。用面光源照射待測產品表面所得測量結果更準確。優(yōu)選情況下，所述光源與所述數據處理裝置通過電信號連接，所述數據處理裝置包括用于控制光源的開關、發(fā)光時間及亮度的光源控制模塊。光源控制模塊控制光源周期性的照射待測產品表面，這樣可以避免光源不用時的能源的浪費。另外，光源的亮度可調，可以根據環(huán)境光調節(jié)照射到產品表面的光的強度，降低外界光強的干擾。優(yōu)選情況下，所述分光片為用于將光按比例折射和反射的半反半透分光片。使得經過反射和折射的兩部分光的光強相等，不會因為某一部分光強較弱而影響其測量精度。優(yōu)選情況下，所述光信息采集裝置還包括密封裝置，所述密封裝置內形成有密封腔室，所述濾光片位于密封裝置的一端面上，光通過濾光片進入密封腔室內，所述光學鏡頭、CCD攝像機和數據采集卡位于密封裝置內部。由于光要通過濾光片進入密封裝置內部，濾光片可以過濾掉其他顏色光源發(fā)出的光，實現多種顏色光同時對待測產品表面進行測量；同時過濾掉環(huán)境光，減少干擾，提高測量精確度。光學鏡頭、CCD攝像機和數據采集卡位于密封裝置內部，可以防止環(huán)境光進入光學鏡頭引起測量誤差，同時起到保護內部裝置的作用。優(yōu)選情況下，所述數據采集卡包括模數轉換模塊。所述模數轉化模塊用于將CCD攝像機傳遞來的電信號轉換為數字信號傳遞給數據處理裝置。優(yōu)選情況下，所述數據處理裝置包括一用于控制數據采集卡采集信息的時間，以及將數據采集卡采集來的數據轉換為待測產品的尺寸的處理單元CPU。CPU可以通過預先設定好的程序控制數據采集卡采集信息的時間以及光源的開關、發(fā)光時間、亮度；并根據數據采集卡傳遞來的數字信號計算產品表面的準確尺寸。優(yōu)選情況下，所述數據處理裝置為PC機。本實用新型的測量產品表面尺寸的系統(tǒng)通過數種不同顏色光源同時照射待測產品表面，并通過設置至少一個分光片、數個濾光片以及相應的數個光信息采集裝置和數據處理裝置，能夠實現對產品表面同一位置尺寸同時進行多次測量，測量精度高，設備簡單，成本低,適合流水線上復雜的生產環(huán)境。

圖I為本實用新型對產品表面尺寸進行測量的系統(tǒng)的結構示意圖。圖2為本實用新型的系統(tǒng)測量生產線上產品表面AB段尺寸的示意圖。其中10為待測產品，21為綠色光源，22為紅色光源，30為分光片，41、42為濾光片，50為綠光信息采集裝置，60為紅光信息采集裝置，其中51、61為光學鏡頭，52、62為C⑶攝像機，53、63為數據采集卡，54、64為密封裝置，70為數據處理裝置；圖中所示單箭頭為綠光，雙箭頭為紅光。
具體實施方式
為了使本實用新型所解決的技術問題、技術方案及有益效果更加清楚明白，
以下結合附圖及實施例，對本實用新型作進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。圖I所示為本實用新型提供的同時對產品表面尺寸進行兩次測量的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括綠色光源21和紅色光源22、分光片30、濾光片41和42、綠光信息采集裝置50和紅光信息采集裝置60及數據處理裝置70。所述光源21和22為兩種不同顏色的光源，用于照射待測產品10表面，獲取反射光。所述分光片30用于將經產品表面反射的兩種顏色光分成兩部分。所述綠光信息采集裝置50包括光學鏡頭51、CXD攝像機52及數據采集卡53，相應的紅光信息采集裝置60包括光學鏡頭61、(XD攝像機62及數據采集卡63。濾光片用于獲取單一顏色的反射光，具體的濾光片41用于過濾掉其他顏色的光而使綠色光透過；濾光片42用于過濾掉其他顏色的光而使紅色光透過。光學鏡頭51與CXD攝像機52連接，光學鏡頭61與CXD攝像機62連接，具體為通過螺紋連接固定。CXD攝像機52與數據采集卡53通過電信號連接，CCD攝像機62與數據采集卡63通過電信號連接，具體為通過電纜連接。所述光信息采集裝置還包括密封裝置54、64，所述密封裝置分別將濾光片、光學鏡頭、CCD攝像機和數據采集卡整合到一起，例如濾光片41位于密封裝置54的一端面上，光通過濾光片進入密封裝置內部；所述光學鏡頭51、CXD攝像機52和數據采集卡53位于密封裝置54內部，防止環(huán)境光照射光學鏡頭干擾測量結果。所述兩光信息采集裝置的數據采集卡53、63均與數據處理裝置70通過電信號連接，具體為通過USB數據線連接。所述光源、分光片、濾光片和光信息采集裝置位于待測產品的同側，對待測產品表面的同一位置尺寸進行兩次測量。
圖I所示的實施例利用紅色和綠色光源同時對待測產品表面同一位置尺寸進行兩次測量，測量結果更精確，且所需設備簡單。照明光源分別采用兩個不同顏色的光源，兩光源的中心波長不能相隔太近，否則會互相干擾，造成測量誤差，優(yōu)選為波長相差較大的紅色和綠色光源。所述光源可以包括LED燈和導光板(圖中未不出),所述導光板用于將LED發(fā)出的光轉變?yōu)槊婀庠?，用面光源照射待測產品表面所得測量結果更準確。所述分光片30為寬帶半反半透分光片，半反半透分光片可以使照射其上的光50%反射，50%透射。選用分光片時其半反半透有效的波長范圍要包括兩個光源的波長范圍，否則無法實現半反半透的效果，本實用新型采用的分光片有效波長范圍為400至700nm，涵蓋了紅綠光源的波長范圍。本實用新型的工作原理如下，光源打開后，綠色光源21和紅色光源22同時照射待測產品10的表面，兩種顏色光經產品10表面反射后到達分光片30上，由于產品表面不同位置反射的光強大小不一樣，使得反射光記錄了產品表面的尺寸信息。分光片30為寬帶半反半透分光片，使一半折射光照射到濾光片41上，一半反射光照射到濾光片42上；濾光片41只允許綠色光透過，紅色光和環(huán)境光被過濾掉；濾光片42只允許紅色光透過，綠色光和環(huán)境光被過濾掉，濾光片41和42分別安裝在綠光信息采集裝置50和紅光信息采集裝置60的端面上；由此攜帶產品表面尺寸信息的兩種顏色光被分離。綠光照射到光信息采集裝置50的光學鏡頭51上，經過光學鏡頭51的聚焦照射到CXD攝像機52上，CXD攝像機52將聚焦后的綠光信號轉變?yōu)殡娦盘?，并傳遞給數據采集卡53。數據采集卡53具有模數轉換模塊，將模擬信號轉變?yōu)閿底中盘杺鬟f給數據處理裝置70。同理，紅光信號經過光信息采集裝置60也轉變?yōu)閿底中盘柌鬟f給數據處理裝置70。數據處理裝置70具有中央處理單元CPU，CPU通過預先設定好的程序將綠光數字信號和紅光數字信號進行分析處理，并最終計算得出待測產品表面的尺寸數據。本實用新型所采用的LED光源、導光板、寬帶半反半透分光片、濾光片、光學鏡頭、CXD攝像機和數據采集卡均可在市場上購得。數據處理裝置可以采用普通電腦，包括一 CPU和光源控制模塊，且安裝數據處理程序和控制程序，可將接收到的數據處理成待測產品表面尺寸，同時可以控制光源的開關、發(fā)光時間和亮度，以及控制數據采集卡采集信息的時間。實際測量時可根據環(huán)境光調整光源21和22的強弱，以減小環(huán)境光對測量結果的影響。如需要對產品表面尺寸進行兩次以上測量時，可采用多個不同顏色的光源，并增加多個分光片、濾光片和光信息采集裝置。待測產品表面經多個不同顏色光源照射后的反射光到達第一分光片，第一分光片將不同顏色疊加的反射光分成反射和折射兩部分，在反射或折射的光路上可以增加第二分光片，將第一分光片折射或反射的光再分成多個部分。設置與不同顏色光源數量相同的濾光片和光信息采集裝置，經過多個分光片的光通過不同顏色的濾光片進入到相應的光信息采集裝置，從而多束單色光攜帶的產品表面尺寸信息被采集。具體來說，采用數個不同顏色的光源同時照射待測產品表面的同一位置，為了避免互相干擾，所述光源的中心波長不能太接近。多種不用顏色光經產品表面反射后到達分光片，由于產品表面不同位置、形狀反射的光強不一樣，這樣經產品表面反射的不同顏色的光均攜帶了產品表面的尺寸信息，經過至少一個分光片后被分成與不同顏色光源數量相等的數個部分；即數個不同顏色光源發(fā)出的光經過第一分光片后被分成了折射和反射兩部分，被第一分光片折射或反射的光到達第二分光片或者濾光片，到達第二分光片的光又被分成折射和反射兩部分，通過設置多個分光片將經產品表面反射的光分成與不同顏色光源數量相等的多束光。然后被分光片分成的多束光照射到相應的濾光片上，由于濾光片只允許某種單一顏色的光透過，因此到達濾光片的光被過濾成單一顏色，所述濾光片的個數與不同顏色光源的個數相同，這樣經過產品表面反射的多種不同顏色的光被分離成攜帶產品尺寸 信息的單色光。透過濾光片的單一顏色光照射到光信息采集裝置的光學鏡頭上，光學鏡頭用于使透過的單色光聚焦照射到CCD攝像機上。CCD攝像機將聚焦后的單色光強信號轉換為電信號并傳遞給數據采集卡。多個光信息采集裝置的數據采集卡與同一數據處理裝置通過電信號連接，將采集來的電信號傳遞給數據處理裝置。數據處理裝置對不同顏色的光強信號轉換來的產品表面尺寸的測量數據進行分析處理，即可得到精確的產品表面的尺寸數據。如圖2所示，本實用新型的系統(tǒng)對產品表面AB段尺寸的測量過程。將綠色光源21和紅色光源22放置在產品待測表面同一側，使兩光源發(fā)出的光均勻照射到產品表面AB段之間，調整兩光源及半反半透分光片30的位置，使兩光源經產品表面的反射光大部分照射到分光片30上。反射光被分成折射和反射兩部分并經由濾光片41和42分離成各自攜帶AB段尺寸信息的綠光信號和紅光信號分別進入到相應的光信息采集裝置內部，并經過光電轉換和數模轉換最終傳遞到數據處理裝置70上。由于產品表面AB段具有均勻變化的弧狀突起，兩光源發(fā)出的光照射到AB段不同位置反射的光強信號大小不同且會均勻變化，而A點和B點相對于左右兩側反射光強有一個突變。因此通過數據采集卡采集到的兩個反射光強突變的信號，經過數據處理裝置70的處理分析即可計算出AB兩點間的距離。綜上所述，本實用新型通過數種不同顏色光源(優(yōu)選為兩種不同顏色光源)同時照射待測產品表面，實現對產品表面同一位置尺寸同時進行多次測量，測量精度高，設備簡單，成本低，適合流水線上復雜的生產環(huán)境。以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
權利要求1.一種對產品表面尺寸進行測量的系統(tǒng)，其特征在于所述系統(tǒng)包括用于分別發(fā)出數種不同顏色的光的數個光源、用于折射一部分數種不同顏色的光并且同時反射另一部分數種不同顏色的光的至少一個分光片、用于分別過濾數種不同顏色的光并獲取單一顏色的光的數個濾光片和分別與所述數個濾光片對應設置的數個光信息采集裝置、以及數據處理裝置；所述數個光源位于待測產品的同一側，所述數個光源發(fā)出的數種不同顏色的光照射到待測產品表面并經待測產品的反射到達分光片；所述至少一個分光片依次位于接收所述數種不同顏色的光的路徑上，每一分光片折射一部分所述數種不同顏色的光到達下一分光片或相應的濾光片，同時反射另一部分的所述數種不同顏色的反射光到達下一分光片或相應的濾光片；所述數個光信息采集裝置分別獲取經過所述數個濾光片過濾后的單一顏色的光，光信息采集裝置包括光學鏡頭、CCD攝像機和數據采集卡，光學鏡頭與CCD攝像機連接，CCD攝像機與數據采集卡電連接；所述數據處理裝置分別與所述數個光信息采集裝置的數據采集卡電連接。
2.根據權利要求I所述的對產品表面尺寸進行測量的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括用于分別發(fā)出紅光和綠光的兩個光源、用于折射一部分所述紅光和綠光同時反射另一部分所述紅光和綠光的分光片、用于分別獲取紅光或綠光的兩個濾光片及分別與所述兩個濾光片對應設置的兩個光信息采集裝置、以及數據處理裝置；所述兩個光源位于待測產品的同一側，所述兩個光源發(fā)出的紅光和綠光照射到待測產品表面并經待測產品的反射到達分光片; 所述分光片位于接收所述紅光和綠光的路徑上，并且分別折射一部分和反射另一部分的所述紅光和綠光到達所述的兩個濾光片；所述兩個光信息采集裝置分別獲取經過所述兩個濾光片過濾后的綠光或紅光，光信息采集裝置包括光學鏡頭、CCD攝像機和數據采集卡，光學鏡頭與CCD攝像機連接，CCD攝像機與數據采集卡電連接；所述數據處理裝置分別與所述兩個光信息采集裝置的數據采集卡電連接。
3.根據權利要求I或2所述的對產品表面尺寸進行測量的系統(tǒng)，其特征在于，所述光源包括位置可調的LED燈和用于將LED燈發(fā)出的光轉換為面光源的導光板。
4.根據權利要求I或2所述的對產品表面尺寸進行測量的系統(tǒng)，其特征在于，所述光源與所述數據處理裝置通過電信號連接，所述數據處理裝置包括用于控制光源的開關、發(fā)光時間及亮度的光源控制模塊。
5.根據權利要求I或2所述的對產品表面尺寸進行測量的系統(tǒng)，其特征在于，所述分光片為半反半透分光片。
6.根據權利要求I所述的對產品表面尺寸進行測量的系統(tǒng)，其特征在于，所述光信息采集裝置還包括密封裝置，所述密封裝置內形成有密封腔室，所述濾光片位于密封裝置的一端面上，光通過濾光片進入密封腔室內，所述光學鏡頭、CXD攝像機和數據采集卡位于密封裝置內部。
7.根據權利要求I所述的對產品表面尺寸進行測量的系統(tǒng)，其特征在于，所述數據采集卡包括模數轉換模塊。
8.根據權利要求I所述的對產品表面尺寸進行測量的系統(tǒng)，其特征在于，所述數據處理裝置包括一用于控制數據采集卡采集信息的時間，以及將數據采集卡采集來的數據轉換為待測產品的尺寸的處理單元CPU。
9.根據權利要求8所述的對產品表面尺寸進行測量的系統(tǒng)，其特征在于，所述數據處理裝置為PC機。
專利摘要本實用新型提供了一種對產品表面尺寸進行測量的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括用于分別發(fā)出數種不同顏色的光的數個光源、用于折射一部分數種不同顏色的光并且同時反射另一部分數種不同顏色的光的至少一個分光片、用于分別過濾數種不同顏色的光并獲取單一顏色的光的數個濾光片和分別與所述數個濾光片對應設置的數個光信息采集裝置、以及數據處理裝置。光源發(fā)出的多種顏色的光被至少一個分光片分成多束光照射到相應的濾光片上，濾光片將多種顏色光過濾成單色光，多束單色光到達相應的光信息采集裝置，進行光電轉換后傳遞給數據處理裝置。從而實現對待測產品表面同一位置同時進行多次測量，使測量結果更準確，且設備簡單，成本低，便于推廣應用。
文檔編號G01B11/00GK202494428SQ201220067488
公開日2012年10月17日 申請日期2012年2月28日 優(yōu)先權日2012年2月28日
發(fā)明者劉朝輝 申請人:比亞迪股份有限公司