一种内孔测量装置的制作方法

本技术关于精密测量领域，特别涉及光学成像内孔精密测量领域。

背景技术：

1、随着装备制造业的发展，对深孔孔径和内孔轮廓的精确测量显得越来越重要。在非接触测量领域，由于内孔尺寸空间狭窄，用于外表面的测量方法(如3d扫描等)通常无法直接应用。目前常见的针对零件孔几何量的非接触测量方法中，尚未见到一种结构节凑、特别是适用于深孔测量的较通用的装置。已有技术中，国内外有许多利用激光三角测距原理进行内孔测量的技术，但存在的问题要么是尺寸较大、不适合较小零件检测，要么是结构复杂、不适合工业现场使用，或者没能实现在线实时检测计算。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本实用新型公开一种内孔测量装置，其特征在于，包括计算控制单元、壳体和同轴设置在所述壳体内的光学成像组件和结构光发生器组件，其中，

2、光学成像组件包括主反射锥、摄像头和摄像头内的图像传感器；

3、结构光发生器组件包括结构光反射锥、准直光发生器、能量发射器和能量接收器；

4、所述结构光反射锥用于反射所述准直光发生器发出的准直光束，在工件内孔表面待测量处形成结构光光环，所述主反射锥用于反射所述结构光光环散射到主反射锥的光线，所述摄像头和图像传感器用于接收所述主反射锥反射的结构光光环得到图像信号；

5、所述能量发射器和所述能量接收器都设置于所述壳体内，所述能量接收器与所述准直光发生器电性连接，所述能量发射器和所述能量接收器无线连接，能量发射器发射的能量用于提供准直光发生器工作的能量和准直光发生器控制信号；

6、所述计算控制单元与所述摄像头和所述能量发射器电性连接，用于根据所述图像信号计算工件内孔直径和轮廓偏差相关几何量。

7、在本实用新型上述内孔测量装置的一实施例中，所述摄像头、主反射锥、结构光反射锥和准直光发生器是从轴线一侧向相对另一侧依次设置或所述摄像头、主反射锥、准直光发生器和结构光反射锥是从轴线一侧向相对另一侧依次设置。

8、在本实用新型上述的内孔测量装置的一实施例中，所述壳体进一步包括摄像头支撑体、透光罩和准直光发生器支撑体，所述摄像头支撑体用于支撑和固定所述摄像头，所述准直光发生器支撑体用于支撑和固定所述准直光发生器，所述透光罩固接于所述摄像头支撑体和所述准直光发生器支撑体，并与所述摄像头支撑体和所述准直光发生器支撑体共同形成第一腔室，用于容纳摄像头、图像传感器、准直光发生器以及相互连接的所述主反射锥和所述结构光反射锥。

9、在本实用新型上述的内孔测量装置的一实施例中，所述无线连接的能量发射器与所述能量接收器进一步包括：

10、所述能量发射器设置于所述摄像头支撑体内，所述能量接收器设置于所述准直光发生器支撑体内。

11、在本实用新型上述的内孔测量装置的一实施例中，所述能量发射器发射的能量是一种载波交变电流，其中准直光发生器控制信号调制在所述载波交变电流中。

12、在本实用新型上述的内孔测量装置的一实施例中，所述能量发射器和能量接收器可以是超声波发生器和接收器，也可以是无线线圈。

13、在本实用新型上述的内孔测量装置的一实施例中，还包括位于所述准直光发生器支撑体内部的结构光控制器，所述结构光控制器与所述准直光发生器和所述能量接收器连接，所述结构光控制器用于将接收到的电流分离出电能和控制信号，以驱动准直光发生器。

14、在本实用新型上述内孔测量装置的一实施例中，所述准直光发生器为准直激光器、准直led光源装置中的任一种。

15、在本实用新型上述的内孔测量装置的一实施例中，所述结构光反射锥反光表面为圆锥面，所述圆锥面为半锥角45度的直线圆锥面，所述主反射锥反光表面为回转抛物线表面、回转双曲线表面、回转直线圆锥表面中的任一种。

16、在本实用新型上述的内孔测量装置的一实施例中，所述壳体进一步包括第一壳体和第二壳体，所述透光罩包括第一透光罩和第二透光罩；所述第一壳体包括所述摄像头支撑体和第一透光罩，在所述摄像头支撑体、所述第一透光罩和所述主反射锥共同形成的第二腔室中设置所述摄像头和图像传感器,所述摄像头支撑体、第一透光罩、主反射锥、能量发射器、摄像头和图像传感器共同构成第一连接体；所述第二壳体包括所述准直光发生器支撑体和第二透光罩，在所述准直光发生器支撑体、所述第二透光罩和所述结构光反射锥共同形成的第三腔室中设置准直光发生器；所述准直光发生器支撑体、第二透光罩、能量接收器、结构光反射锥和准直光发生器共同构成第二连接体；所述第一连接体和第二连接体通过可拆卸方式或固定方式连接。

17、在本实用新型上述内孔测量装置的一实施例中，所述第一连接体和第二连接体通过可拆卸方式或固定方式连接进一步包括：

18、第一连接体的主反射锥与第二连接体的结构光反射锥或

19、第一连接体的主反射锥与第二连接体的准直光发生器支撑体或

20、第一连接体的主反射锥与第二连接体的结构光连接体之间通过可拆卸方式连接、固定方式连接或一体化方式连接，其中，

21、所述结构光连接体和第二透光罩和结构光反射锥连接。

22、在本实用新型上述的内孔测量装置的一实施例中，所述第一连接体和第二连接体之间还包括量程垫片，用于改变测量工件内孔的量程，

23、所述主反射锥、所述量程垫片和所述结构光反射锥之间或

24、所述主反射锥、所述量程垫片和准直光发生器支撑体之间或

25、所述主反射锥、所述量程垫片和所述结构光连接体之间通过可拆卸方式连接。

26、在本实用新型上述内孔测量装置的一实施例中，所述可拆卸方式连接包括通过磁铁、螺纹、弹性形变或锁扣方式连接，所述固定方式连接包括通过粘接、焊接、过盈配合方式连接。

27、在本实用新型上述内孔测量装置的一实施例中，所述第一透光罩的有效光通路部分为等壁厚回转体，所述结构光光环散射的光线经过所述第一透光罩后被所述主反射锥反射进入所述摄像头，其中进入摄像头的光线路径覆盖所述第一透光罩的部分为所述有效光通路部分。

28、在本实用新型上述的内孔测量装置的一实施例中，所述结构光反射锥和准直光发生器为一体化结构。

29、通过本实用新型提供的一种内孔测量装置，尤其是可用于深孔和管道测量，测头结构简单且紧凑，可便携使用，并可一次测量出工件在结构光光环截面各测点的几何量，测量效率较高。

技术特征：

1.一种内孔测量装置，其特征在于，包括计算控制单元、壳体和同轴设置在所述壳体内的光学成像组件和结构光发生器组件，其中，

2.如权利要求1所述的内孔测量装置，其特征在于，所述摄像头、主反射锥、结构光反射锥和准直光发生器是从轴线一侧向相对另一侧依次设置或所述摄像头、主反射锥、准直光发生器和结构光反射锥是从轴线一侧向相对另一侧依次设置。

3.如权利要求2所述的内孔测量装置，其特征在于，所述壳体进一步包括摄像头支撑体、透光罩和准直光发生器支撑体，所述摄像头支撑体用于支撑和固定所述摄像头，所述准直光发生器支撑体用于支撑和固定所述准直光发生器，所述透光罩固接于所述摄像头支撑体和所述准直光发生器支撑体，并与所述摄像头支撑体和所述准直光发生器支撑体共同形成第一腔室，用于容纳摄像头、图像传感器、准直光发生器以及相互连接的所述主反射锥和所述结构光反射锥。

4.如权利要求3所述的内孔测量装置，其特征在于，所述无线连接的能量发射器与所述能量接收器进一步包括：

5.如权利要求4所述的内孔测量装置，其特征在于，所述能量发射器发射的能量是一种载波交变电流，其中准直光发生器控制信号调制在所述载波交变电流中。

6.如权利要求4所述的内孔测量装置，其特征在于，所述能量发射器和能量接收器可以是超声波发生器和接收器，也可以是无线线圈。

7.如权利要求5所述的内孔测量装置，其特征在于，还包括位于所述准直光发生器支撑体内部的结构光控制器，所述结构光控制器与所述准直光发生器和所述能量接收器连接，所述结构光控制器用于将接收到的电流分离出电能和控制信号，以驱动准直光发生器。

8.如权利要求1所述的内孔测量装置，其特征在于，所述准直光发生器为准直激光器、准直led光源装置中的任一种。

9.如权利要求8所述的内孔测量装置，其特征在于，所述结构光反射锥反光表面为圆锥面，所述圆锥面为半锥角45度的直线圆锥面，所述主反射锥反光表面为回转抛物线表面、回转双曲线表面、回转直线圆锥表面中的任一种。

10.如权利要求3所述的内孔测量装置，其特征在于，所述壳体进一步包括第一壳体和第二壳体，所述透光罩包括第一透光罩和第二透光罩；所述第一壳体包括所述摄像头支撑体和第一透光罩，在所述摄像头支撑体、所述第一透光罩和所述主反射锥共同形成的第二腔室中设置所述摄像头和图像传感器, 所述摄像头支撑体、第一透光罩、主反射锥、能量发射器、摄像头和图像传感器共同构成第一连接体；所述第二壳体包括所述准直光发生器支撑体和第二透光罩，在所述准直光发生器支撑体、所述第二透光罩和所述结构光反射锥共同形成的第三腔室中设置准直光发生器；所述准直光发生器支撑体、第二透光罩、能量接收器、结构光反射锥和准直光发生器共同构成第二连接体；所述第一连接体和第二连接体通过可拆卸方式或固定方式连接。

11.如权利要求10所述的内孔测量装置，其特征在于，

12.如权利要求11所述的内孔测量装置，其特征在于，所述第一连接体和第二连接体之间还包括量程垫片，用于改变测量工件内孔的量程，

13.如权利要求11所述的内孔测量装置，其特征在于，所述可拆卸方式连接包括通过磁铁、螺纹、弹性形变或锁扣方式固定连接，所述固定方式连接包括通过粘接、焊接、过盈配合方式连接。

14.如权利要求11-13任一项所述的内孔测量装置，其特征在于，所述第一透光罩的有效光通路部分为等壁厚回转体，所述结构光光环散射的光线经过所述第一透光罩后被所述主反射锥反射进入所述摄像头，其中进入摄像头的光线路径覆盖所述第一透光罩的部分为所述有效光通路部分。

15.如权利要求1至13任一项所述的内孔测量装置，其特征在于，所述结构光反射锥和准直光发生器为一体化结构。

技术总结本技术为一种内孔测量装置，包括计算控制单元、壳体和同轴设置在壳体内的光学成像组件和结构光发生器组件，光学成像组件包括主反射锥、摄像头和图像传感器；结构光发生器组件包括结构光反射锥、准直光发生器、能量发射器和能量接收器；能量发射器和能量接收器都设置于壳体内，能量接收器与准直光发生器电性连接，能量发射器和能量接收器无线连接，能量发射器发射的能量用于提供准直光发生器工作的能量和准直光发生器控制信号；计算控制单元与摄像头和能量发射器电性连接，用于根据图像传感器生成的图像信号计算工件内孔直径和轮廓偏差相关几何量。技术研发人员：林宏韬,郎娟受保护的技术使用者：林宏韬技术研发日：20231102技术公布日：2024/7/25