[发明专利]一种绕丝筛管微小缝隙的非接触在线检测装置

权利要求书

1.一种绕丝筛管微小缝隙的非接触在线检测装置，其特征在于包括：图像采集单元(1)、激光测振单元(2)、成像对焦单元(3)及上位机单元(4)，其中：

图像采集单元(1)，实现对被测筛管(5)微小缝隙的真实放大成像，它包括面阵工业相机(11)、转接口(12)、显微镜头(13)、球积分光源(14)及图像采集卡(15)；其中面阵工业相机(11)与显微镜头(13)通过转接口(12)相连；球积分光源(14)罩在显微镜头(13)前端，均匀反射从底部发射的光线，使被测筛管(5)表面的照度均匀，缝隙边缘成像清晰；图像采集卡(15)通过数据线与面阵工业相机(11)连接，从面阵工业相机(11)获取被测筛管(5)的模拟图像，该模拟图像信号经A/D转换传送给上位机单元(4)进行处理、存储和传输；图像采集单元(1)中的图像采集卡(15)安装在上位机单元(4)中的PCI插槽中，图像采集单元(1)的其余部件则布置在成像对焦单元(3)上；

激光测振单元(2)，用于精确测量当前所测筛管(5)位置与图像采集单元(1)的距离值，它包括激光测距仪(21)、485/232转接口(22)及RS232串口线(23)，激光测距仪(21)测量出当前所测筛管(5)位置与图像采集单元(1)的距离值后通过485/232转接口(22)和RS232串口线(23)反馈给上位机单元(4)，从而辅助上位机单元(4)决策出当前图像采集单元(1)的成像系数，解决绕丝筛管实际在线加工过程中径向振动对成像规律的影响问题；

成像对焦单元(3)，实现图像采集单元(1)及激光测振单元(2)的径向移动，从而实现不同型号筛管微小缝隙的高质量成像；它包括运动控制器(31)、交流伺服电机(32)、伺服驱动器(33)、滚珠丝杠及相应联轴器(34)、光栅尺(35)、基座(36)、运动滑块(37)及与图像采集单元(1)、激光测振单元(2)装配的连接装置(38)；其中运动控制器(31)为可编程逻辑控制器PLC，输出高速脉冲给交流伺服驱动器(33)，并通过信号转接器(39)接受来自于光栅尺(35)动尺读数头的信号；伺服驱动器(33)直接驱动交流伺服电机(32)的运行，进而带动滚珠丝杠(34)转动，使得滑块(37)及装配其上的图像采集单元(1)和激光测振单元(2)发生平移，实现装置对不同外径筛管(5)的对焦成像功能；

上位机单元(4)，控制整个装置的运行，它分别通过计算机接口与上述图像采集单元(1)、激光测振单元(2)和成像对焦单元(3)通信，实现图像采集单元(1)中相机的参数设置、图像数据的获取、分析与存储；激光测振单元(2)中测距仪的初始化设置与数据接收，及成像对焦单元(3)的定位控制；上位机单元(4)中还封装了缝隙的检测算法，综合上述各单元获取的信息进行绕丝筛管缝隙值的解算，缝隙相对误差的求取、不合格率统计，并提供图像显示、实时报警、数据入库功能。

2.根据权利要求1所述的一种绕丝筛管微小缝隙的非接触在线检测装置，其特征在于：所述的面阵工业相机(11)采用2k×1k以上分辨率，30f/s以上帧频，单像元横向尺寸大于5um的黑白相机。

3.根据权利要求1所述的一种绕丝筛管微小缝隙的非接触在线检测装置，其特征在于：所述显微镜头(13)为放大倍率在×1.5以上，最大兼容CCD靶面在2/3英寸以上，工作距离在50-100mm间的C口光学镜头。

4.根据权利要求1所述的一种绕丝筛管微小缝隙的非接触在线检测装置，其特征在于：所述球积分光源(14)为具有碗状内壁以及顶部具有仿同轴照射的白色高亮度光源。

5.根据权利要求1所述的一种绕丝筛管微小缝隙的非接触在线检测装置，其特征在于：所述图像采集卡(15)为具有CameraLink数字接口(16)的数据到主机传输速率大于200MB/s的高速采集卡；若选用1394接口的相机，则无需图像采集卡。

6.根据权利要求1所述的一种绕丝筛管微小缝隙的非接触在线检测装置，其特征在于：所述激光测距仪(21)为精度在0.1mm以内，检测距离小于100mm，开关频率大于500HZ，具有RS485接口的单点激光测距仪。

7.根据权利要求1所述的一种绕丝筛管微小缝隙的非接触在线检测装置，其特征在于：所述光栅尺(35)为准确度等级高于±0.005mm的增量式光栅尺。