專利名稱：一種四自由度可調(diào)的工業(yè)攝像機(jī)裝夾機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)的外圍設(shè)備領(lǐng)域，具體地說(shuō)，本發(fā)明是一種工業(yè)檢測(cè)系統(tǒng)中圖像采集所用工業(yè)攝像機(jī)安裝、定位與位置調(diào)整所用的機(jī)械機(jī)構(gòu)。
背景技術(shù)：
機(jī)器視覺(jué)是一項(xiàng)包括數(shù)字圖像處理技術(shù)、機(jī)械工程技術(shù)、控制技術(shù)、電光源照明技術(shù)、光學(xué)成像技術(shù)、計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)、人機(jī)接口技術(shù)等技術(shù)的一項(xiàng)綜合技術(shù)。這些技術(shù)在機(jī)器視覺(jué)中是并列關(guān)系，相互協(xié)調(diào)應(yīng)用才能構(gòu)成一個(gè)成功的機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)。攝像機(jī)的裝夾與固定裝置是一套機(jī)械機(jī)構(gòu)，只是屬于機(jī)器視覺(jué)外圍的設(shè)備領(lǐng)域，其主要功能除了裝夾與固定攝像機(jī)位置外，主要是與攝像機(jī)鏡頭相配合來(lái)獲得需要的視場(chǎng)范圍、俯仰角度、光照效果、物距等圖像采集參數(shù)。
工業(yè)檢測(cè)用攝像機(jī)主要用于采集生產(chǎn)線上產(chǎn)品圖像并在工業(yè)計(jì)算機(jī)中進(jìn)行處理以獲取產(chǎn)品質(zhì)量信息。應(yīng)用于工業(yè)和民用監(jiān)控領(lǐng)域的攝像機(jī)因?yàn)閷?duì)監(jiān)控對(duì)象的精確尺寸要求不高，因此多采用面陣攝像機(jī)，安裝方式則采用簡(jiǎn)單固定或云臺(tái)安裝方式。
與工業(yè)和民用監(jiān)控?cái)z像機(jī)不同，工業(yè)檢測(cè)對(duì)檢測(cè)對(duì)象尺寸精度要求很高，尤其是對(duì)高速生產(chǎn)線上產(chǎn)品進(jìn)行圖像采集時(shí)，多采用線陣攝像機(jī)。因?yàn)楣I(yè)生產(chǎn)線在運(yùn)行過(guò)程中一般都會(huì)產(chǎn)生比較大的震動(dòng)，而線陣攝像機(jī)要求在工作過(guò)程中保持很高程度的穩(wěn)定性，因此，工業(yè)檢測(cè)用攝像機(jī)的安裝與固定，不僅要求能夠保證攝像機(jī)位置的穩(wěn)定性，還應(yīng)該具有一定程度的抗震動(dòng)性。
在工業(yè)圖像檢測(cè)中，照明也是決定圖像采集質(zhì)量的一個(gè)關(guān)鍵因素，因?yàn)楹罄m(xù)計(jì)算機(jī)圖像處理對(duì)圖像的明暗、炫光、反光、色度等參數(shù)都十分敏感，而照明效果則決定著這些參數(shù)的好壞。照明光路的設(shè)計(jì)是照明效果的保證，而攝像機(jī)的安裝與定位也同樣是照明光路中的一部分。攝像機(jī)位置的高低能改變光照的強(qiáng)度并影響采集圖像的明暗度，俯仰角度的改變能輕易的改變圖像采集時(shí)的炫光與反射光并影響到圖像色度。
因此攝像機(jī)的裝夾裝置配合攝像機(jī)鏡頭一起，不但能夠保證攝像機(jī)采集時(shí)的精確定位與穩(wěn)定的采集精度，而且決定著攝像機(jī)的物距、視場(chǎng)范圍、俯仰角度、而且直接影響檢測(cè)裝置抗震動(dòng)性和所采集圖像的光照效果和色度偏差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種四自由度可調(diào)的工業(yè)攝像機(jī)裝夾機(jī)構(gòu)。該機(jī)械不僅能夠方便可靠地在三個(gè)平移方向和一個(gè)旋轉(zhuǎn)方向?qū)z像機(jī)位置和俯仰角度進(jìn)行調(diào)整，而且能夠保證攝像機(jī)在不同位置都保持牢固的安裝與夾緊，同時(shí)要能夠有效地消除由于工作環(huán)境對(duì)攝像機(jī)造成的震動(dòng)，保持?jǐn)z像機(jī)能夠穩(wěn)定地工作和精確地采集圖像。
本發(fā)明提供的一種四自由度可調(diào)的工業(yè)攝像機(jī)裝夾機(jī)構(gòu)，其特征在于框架上開(kāi)有供攝像機(jī)鏡頭穿過(guò)的圓孔，其左、右兩側(cè)各安裝有一個(gè)支撐軸，支撐軸通過(guò)軸承與U形座相連接，框架可繞支撐軸在U形座的槽形空間轉(zhuǎn)動(dòng)；在框架和U形座之間安裝有兩根拉伸彈簧，拉伸彈簧一端固定在U形座的側(cè)板上，另一端固定在框架下方兩側(cè)的支撐座上；直角支撐固定在U形架的一邊側(cè)板的下部，撥塊固定在框架的一側(cè)，調(diào)節(jié)螺釘安裝在直角支撐上，調(diào)節(jié)螺釘上端頂在撥塊上；在撥塊與直角支撐之間加有導(dǎo)軌片，導(dǎo)軌片上端通過(guò)鎖緊螺栓與撥塊相連接，下端通過(guò)導(dǎo)軌片的導(dǎo)向槽和導(dǎo)向螺栓與直角支撐連接；U形座與底板之間設(shè)有二組螺栓，一組用于緊固連接U形座與底板，另一組的一端通過(guò)螺紋連接穿過(guò)U形座后頂在底板的表面；底板通過(guò)固定螺栓安裝在攝像機(jī)箱體壁上的滑槽中，底板上固定螺栓的安裝孔為上下長(zhǎng)圓孔。
具體而言，本發(fā)明具有以下技術(shù)特點(diǎn)(1)在水平方向左右平移自由度和垂直方向上下平移自由度上，本機(jī)構(gòu)采用螺栓與滑槽相配合的方式實(shí)現(xiàn)相機(jī)位置調(diào)節(jié)，并采用螺母鎖緊的方式鎖定調(diào)整位置，操作簡(jiǎn)單方便。
(2)在水平方向前后平移自由度上，本機(jī)構(gòu)采用四個(gè)調(diào)節(jié)螺桿與底板螺紋相配合的絲杠螺母形式調(diào)節(jié)方式進(jìn)行位置調(diào)節(jié)，采用螺紋調(diào)節(jié)方法簡(jiǎn)單，并可獲得較高的位置精度，同時(shí)四個(gè)螺桿分別調(diào)節(jié)還可以起到調(diào)整底板垂直方向垂直度的功能。
(3)在繞水平軸的旋轉(zhuǎn)自由度上，本機(jī)構(gòu)采用兩端滾子軸承支撐的框架，通過(guò)螺栓與攝像機(jī)聯(lián)結(jié)為一體，設(shè)計(jì)調(diào)整機(jī)構(gòu)來(lái)調(diào)節(jié)框架繞軸旋轉(zhuǎn)角度，從而調(diào)節(jié)攝像機(jī)的俯仰角度以減少采集對(duì)象的炫光及反光影響，提高采集圖像質(zhì)量和獲得好的照明效果。
(4)為了平衡攝像機(jī)角度調(diào)節(jié)造成的偏心力，使攝像機(jī)在各個(gè)位置都保持受力穩(wěn)定，在本機(jī)構(gòu)中安裝有兩根拉伸彈簧，拉伸彈簧使與框架相聯(lián)結(jié)的撥塊在任一可調(diào)整的角度上都能夠壓緊在調(diào)節(jié)螺釘上，同時(shí)也可吸收攝像機(jī)受到的震動(dòng)力，避免震動(dòng)造成采集圖像抖動(dòng)。
(5)本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)緊湊輕巧，調(diào)整機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)靈便，便于操作。


圖1為本發(fā)明機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1的俯視圖；圖3為圖1的右視圖。
具體實(shí)現(xiàn)方式下面結(jié)合附圖和實(shí)例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
攝像機(jī)豎直放置在方形的框架11上，鏡頭穿過(guò)框架11中間的圓孔，機(jī)身通過(guò)左右兩側(cè)各兩個(gè)螺栓10與框架11相連接，框架11左右兩側(cè)通過(guò)銷釘各安裝有一個(gè)短支撐軸8，短支撐軸8通過(guò)軸承支撐與U形座3相連接，框架11可以繞短支撐軸8在U形座3的槽形空間轉(zhuǎn)動(dòng)，用來(lái)調(diào)節(jié)攝像機(jī)的俯仰角度。
為了平衡攝像機(jī)由于俯仰角度調(diào)節(jié)而造成的偏心力，在框架11和U形座3之間安裝兩根拉伸彈簧2，彈簧兩端的固定柱1一端固定在U形座側(cè)板上，另一端固定在框架11下方兩側(cè)的支撐座7上，用來(lái)保持撥塊12總能壓在調(diào)節(jié)螺釘16上，并且可在一定程度上吸收攝像機(jī)工作過(guò)程中的震動(dòng)。
為了對(duì)攝像機(jī)角度進(jìn)行準(zhǔn)確的調(diào)整，在U形座3和框架11之間設(shè)計(jì)了一個(gè)調(diào)整機(jī)構(gòu)直角支撐15通過(guò)兩個(gè)螺栓固定在U形架3的一邊側(cè)板的下部，撥塊12通過(guò)螺栓固定在方形框架11上，調(diào)節(jié)螺釘16安裝在直角支撐15上，螺釘上端頂在撥塊12的下表面上，旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)螺釘16可以在一定范圍內(nèi)頂著撥塊12帶動(dòng)框架11在一定范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)。為了在俯仰角度調(diào)整到位后鎖緊位置，在撥塊12與直角支撐15之間加一導(dǎo)軌片13，導(dǎo)軌片13上端通過(guò)鎖緊螺栓14與撥塊相12連接，下端通過(guò)一個(gè)弧形的導(dǎo)向槽和導(dǎo)向螺栓17與直角支撐15連接。調(diào)整過(guò)程中旋松鎖緊螺栓14和導(dǎo)向螺栓17，調(diào)整到位后再旋緊鎖定位置。
U形座3與底板9之間共有8個(gè)螺栓相連接，分為兩組，一組為緊固螺栓組5，用來(lái)緊固連接U形座3與底板9；另一組為調(diào)整螺栓組6，其一端通過(guò)螺紋連接穿過(guò)U形座3后頂在底板9的表面，通過(guò)絲杠螺母的原理來(lái)調(diào)節(jié)U形座3在水平方向前后平移的自由度。
底板9是通過(guò)四個(gè)固定螺栓4安裝在相機(jī)箱箱體壁上的導(dǎo)軌滑槽(附圖中無(wú)對(duì)應(yīng)說(shuō)明)中，通過(guò)固定螺栓4在滑槽中左右移動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)攝像機(jī)在水平方向左右平移的自由度。底板9上為固定螺栓4的安裝孔設(shè)計(jì)為上下長(zhǎng)圓孔，固定螺栓4在長(zhǎng)圓孔中上下可以調(diào)節(jié)位置，用來(lái)實(shí)現(xiàn)攝像機(jī)在豎直方向上下平移的自由度。
上述各部件可以全部采用鋁合金和不銹鋼材料加工而成，本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)緊湊輕巧，調(diào)整機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)靈便，便于操作。
各個(gè)自由度具體調(diào)整方法(1)水平方向左右平移調(diào)整該自由度的調(diào)整主要通過(guò)底板9與相機(jī)箱箱體之間的固定螺栓4在箱體壁上的導(dǎo)軌滑槽中左右平移來(lái)實(shí)現(xiàn)，調(diào)整到位后擰緊螺母即可。
(2)垂直方向上下平移調(diào)整該自由度的調(diào)整主要通過(guò)固定螺栓4在底板9上的垂直方向長(zhǎng)圓孔中上下移動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，調(diào)整到位后擰緊螺母即可。
(3)水平方向前后平移調(diào)整該自由度的調(diào)整主要通過(guò)調(diào)整螺栓組6和緊固螺栓組5的配合來(lái)實(shí)現(xiàn)。首先調(diào)節(jié)調(diào)整螺栓組6來(lái)確定U形座與底板的前后方向間隙大小，然后通過(guò)緊固螺栓組5來(lái)固定U形座與底板的聯(lián)結(jié)。
(4)繞左右水平軸旋轉(zhuǎn)調(diào)整首先旋松導(dǎo)軌片鎖緊螺栓14和導(dǎo)向螺栓17，然后旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)螺釘16來(lái)推動(dòng)撥塊12帶動(dòng)框架11和攝像機(jī)調(diào)整俯仰角度，可調(diào)整角度大小由導(dǎo)軌片13上導(dǎo)軌槽弧長(zhǎng)決定。在調(diào)整攝像機(jī)俯仰角度時(shí)，拉伸拉簧2的拉力會(huì)自動(dòng)使撥塊12壓緊在調(diào)節(jié)螺釘16上。當(dāng)俯仰角度調(diào)整到要求位置后，旋緊鎖緊螺栓14和導(dǎo)向螺栓17即可。
本領(lǐng)域一般技術(shù)人員根據(jù)上述機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)描述，也可以通過(guò)采用其它多種具體實(shí)施方式
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種四自由度可調(diào)的工業(yè)攝像機(jī)裝夾機(jī)構(gòu)，其特征在于框架(11)上開(kāi)有供攝像機(jī)鏡頭穿過(guò)的圓孔，其左、右兩側(cè)各安裝有一個(gè)支撐軸(8)，支撐軸(8)通過(guò)軸承與U形座(3)相連接，框架(11)可繞支撐軸(8)在U形座(3)的槽形空間轉(zhuǎn)動(dòng)；在框架(11)和U形座(3)之間安裝有兩根拉伸彈簧(2)，拉伸彈簧(2)一端固定在U形座(3)的側(cè)板上，另一端固定在框架(11)下方兩側(cè)的支撐座(7)上；直角支撐(15)固定在U形座(3)的一邊側(cè)板的下部，撥塊(12)固定在框架(11)的一側(cè)，調(diào)節(jié)螺釘(16)安裝在直角支撐(15)上，調(diào)節(jié)螺釘(16)上端頂在撥塊(12)上；在撥塊(12)與直角支撐(15)之間加有導(dǎo)軌片(13)，導(dǎo)軌片(13)上端通過(guò)鎖緊螺栓(14)與撥塊(12)相連接，下端通過(guò)導(dǎo)軌片的導(dǎo)向槽和導(dǎo)向螺栓(17)與直角支撐(15)連接；U形座(3)與底板(9)之間設(shè)有二組螺栓(5、6)，一組用于緊固連接U形座(3)與底板(9)，另一組的一端通過(guò)螺紋連接穿過(guò)U形座(3)后頂在底板(9)的表面；底板(9)通過(guò)固定螺栓(4)安裝在攝像機(jī)箱體壁上的導(dǎo)軌滑槽中，底板(9)上固定螺栓(4)的安裝孔為上下長(zhǎng)圓孔。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種四自由度可調(diào)的工業(yè)攝像機(jī)裝夾機(jī)構(gòu)，其特征在于攝像機(jī)安裝在方形的框架上，鏡頭穿過(guò)框架中間圓孔；框架可繞左、右兩側(cè)通過(guò)軸承與U形座相連接的支撐軸轉(zhuǎn)動(dòng)；在框架下方兩側(cè)的支撐座和U形座側(cè)板之間安裝有兩根拉伸彈簧；在固定于U形座一邊側(cè)板下部的直角支撐上裝有一個(gè)調(diào)節(jié)螺釘，調(diào)節(jié)螺釘上端頂在固定在框架一側(cè)的撥塊上；撥塊通過(guò)鎖緊螺栓與導(dǎo)軌片上端相連接，直角支撐通過(guò)導(dǎo)向螺栓和導(dǎo)向槽與導(dǎo)軌片下端連接；U形座與底板之間設(shè)有二組螺栓，一組用于緊固連接U形座與底板，另一組的一端通過(guò)螺紋連接穿過(guò)U形座后頂在底板的表面；底板通過(guò)固定螺栓安裝在攝像機(jī)箱體壁上的導(dǎo)軌滑槽中，底板上固定螺栓的安裝孔為上下長(zhǎng)圓孔。
文檔編號(hào)H04N5/225GK1797171SQ20041006139
公開(kāi)日2006年7月5日 申請(qǐng)日期2004年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月20日
發(fā)明者陳幼平, 余文勇, 尚會(huì)超, 謝經(jīng)明, 艾武, 張洋 申請(qǐng)人:華中科技大學(xué)