专利名称：测径仪光学测量系统及基于该系统的信号发射及接收装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于光电测量领域，是一种在线测径仪的光学测量系统。
背景技术：
目前，在冶金线棒材轧制过程中，需要采用测径仪对其外径进行在线测量。现有测径仪直接采用照相机镜头作为光学测头的前端，由于I)照相机光学系统不是光学测量系统，不适宜高精度的光学测量；2)照相机镜头存在较大的球差，直接影响成像质量；3)购置的镜头需与其它光学零部件进行二次装配，同轴性很难在工艺上得到保证；4)手工调制困难，装配工艺成本高。
发明内容本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种测径仪光学测量系统及基于该系统的信号发射及接收装置，具有易于装配，测量精度能够得到保证等突出优点。本实用新型解决的技术问题是通过以下技术方案实现的一种测径仪光学测量系统，由光电发射系统及光电接收系统组成，其特征在于光电发射系统由依次设置的光源、聚光镜组、发射光阑及第一物镜组构成，光源位于聚光镜组一侧焦点处，发射光阑位于聚光镜组另一侧焦点处，发射光阑同时位于物镜组的入射光一侧焦点处，光源所发出的光线经聚光镜组汇聚于发射光阑处，通过发射光阑的光线经第一物镜组后形成准直平行测量光线；光电接收系统由依次设置的第二物镜组、接收光阑、滤光片及CCD芯片构成，接收光阑位于第二物镜组的焦点处，滤光片位于接收光阑后部，CCD芯片位于滤光镜后部，第二物镜组将接收到的测量光信息，汇聚于接收光阑并经滤光片调制后投射到CCD芯片的敏感面上。而且,所述的光源米用半导体LED光源。—种基于测径仪光学测量系统的信号发射装置，其特征在于包括由光源、聚光镜组、发射光阑及第一物镜组构成的光电发射系统，还包括镜筒及聚光套筒，第一物镜组安装在镜筒的前端，并在第一物镜组的前端安装视窗玻璃和端盖组件，在镜筒的后端安装聚光套筒，在该聚光套筒的前端固装发射光阑，发射光阑后部固装所述聚光镜组，在聚光套筒内的后部固装光源，其后端固装带有穿线孔的锁环。而且，所述端盖组件还包括止动挡圈、端盖座及镜筒端盖。而且，所述光源通过光源座及光源堵固装在聚光套筒内部，光源座位于光源前部，光源座上制有透光孔，光源堵位于光源后部。而且，所述镜筒与聚光套筒、聚光套筒与聚光镜座、聚光套筒与发射光阑经同轴工艺装配后通过紧定螺钉固装。一种基于测径仪光学测量系统的信号接收装置，其特征在于包括由依次设置的第二物镜组、接收光阑、滤光片及CCD芯片构成的光电接收系统，还包括镜筒、滤光片座及芯片座，所述第二物镜组安装在镜筒的前端，并在第二物镜组的前端安装包括视窗玻璃的端盖组件，在镜筒的后端同轴固装滤光镜座，在该滤光片座的前端部固装所述接收光阑，在接收光阑后部的滤光片座上固装所述滤光片，在滤光镜座的后部固装芯片座，在芯片座内部固装所述CCD芯片，芯片座后部固装有后端盖及偏心穿线管。而且，所述的镜筒与滤光镜座、滤光镜座与芯片座、滤光镜座与接收光阑经同轴工艺装配后使用紧定螺钉固装。本实用新型的优点和有益效果为1、本实用新型的测径仪光学测量系统，其光电发射系统及光电接收系统的光学系统均采用物方远心光路结构进行设计，光电发射系统发出的准直平行光线构成测量视场，当被测物在测量视场经过时，形成的遮挡阴影直接投射到光电接收系统内的CCD芯片敏感面上，根据投影的大小计算出被测物的实际尺寸，具有极高的检测精度。2、本实用新型的测径仪光学测量发射系统中，光源发出的光线经聚光镜组调制汇聚于发射光阑处，通过发射光阑的再次调制，经第一物镜组后形成具有较高准直度的平行测量光线，解决了高精度测量对高准直度平行光视场的需求。3、本实用新型的测径仪光学测量接收系统中，也采用光阑对光线进行调制，有效控制和减少了球差对成像质量的影响。4、本实用新型的信号发射装置和信号接收装置均采用同轴装配工艺，保证了发射装置中的镜筒、光源、聚光镜组、发射光阑及第一物镜组和接收装置中的镜筒、滤光镜座、芯片座、接收光阑及第二物镜组等光学零部件的同轴一致性，降低了手工装配难度。5、本实用新型结构设计科学合理，零部件互换性强，易于装配，测量精度能够得到保证等突出优点，是一种具有创新性的供测径仪在线测量使用的光电测量的系统。
图1为本实用新型的测径仪光学测量系统的原理示意图；图2为本实用新型的发射装置的结构示意图(剖视图)；图3为本实用新型的接收装置的结构示意图(剖视图)。附图标记说明1-光电发射系统、2-光电接收系统、3-光源、4-聚光镜组、5-发射光阑、6-第一物镜组、7-测量视场，8-被测物、9-第二物镜组、10-接收光阑、11-滤光片、12-CXD芯片、13-镜筒、14-隔圈、15-紧定螺钉、16-聚光镜座、17-后盖、18-聚光套筒、19-光源座、20-光源堵、21-锁环、22-卡箍、23-镜片隔圈、24-止动挡圈、25-端盖座、26-U型密封圈、27-视窗玻璃、28-镜筒端盖、29-滤光镜座、30-密封带、31-芯片座、32-后端盖、33-穿线管。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本实用新型的保护范围。一种测径仪光学测量系统，如图1中所示，由光电发射系统I及光电接收系统2构成。其创新之处为光电发射系统由依次设置的半导体LED光源3、聚光镜组4、发射光阑5及第一物镜组6构成，光源位于聚光镜组一侧焦点处，发射光阑位于聚光镜组另一侧焦点处，发射光阑同时位于物镜组的入射光一侧焦点处，光源所发出的光线经聚光镜组汇聚于发射光阑处，通过发射光阑的光线经第一物镜组后形成平行测量光线。光电接收系统由依次设置的第二物镜组9、接收光阑10、滤光片11及CXD芯片12构成，接收光阑位于第二物镜组的焦点处，滤光片位于接收光阑后部，CXD芯片位于滤光片后部，透过第二物镜组光测量信息，经接收光阑及滤光片调制后投射到CCD芯片的敏感面上。光电发射系统和光电接收系统均采用物方远心光路结构设计，发射系统发出的准直平行光线构成测量视场7，当被测物8在测量视场经过时，形成的遮挡阴影直接投射到接收系统中的CCD芯片的敏感面上，根据投影的大小，接收系统直接计算出被测物的实际尺寸。—种基于测径仪光学测量系统的信号发射装置，如图2中所示。其中包括由光源、聚光镜组、发射光阑及第一物镜组构成的光电发射系统，还包括镜筒13及聚光套筒18,第一物镜组安装在镜筒的前端，并在第一物镜组的前端安装视窗玻璃27和端盖组件，端盖组件包括止动挡圈24、端盖座25及镜筒端盖28。在镜筒的后部设置所述的聚光套筒，聚光套筒的前端固装发射光阑，在发射光阑后部通过聚光镜座16固装所述聚光镜组，聚光套筒的后部设置光源，光源通过光源座19及光源堵20固装在聚光套筒内，光源堵用于定位光源座。锁环21用于锁定光源堵，聚光套筒通过紧定螺钉15与镜筒进行固装。卡箍22用于发射(接收)装置与主盘体的连接。一种基于测径仪光学测量系统的信号接收装置，如图3中所示。包括由依次设置的第二物镜组、接收光阑、滤光片及CCD芯片构成的光电接收系统，还包括镜筒、滤光片座29及芯片座31，所述第二物镜组安装在镜筒的前端，并在第二物镜组的前端安装包括视窗玻璃的端盖组件，端盖组件还包括止动挡圈、端盖座及镜筒端盖。端盖组件与上述发射装置的端盖组件相同。在镜筒的后端同轴固装滤光片座，在该滤光片座的前端部固装所述接收光阑，在接收光阑后部的滤光片座上固装滤光片，在滤光片座的后部固装芯片座，在芯片座内部固装所述CCD芯片，芯片座后部固装有后端盖32，后端盖固装一偏心的穿线管33。镜筒与滤光片座采用紧定螺钉同轴固装，芯片座与滤光片座采用紧定螺钉固装。镜筒与芯片座之间采用密封带30封装。尽管为说明目的公开的本实用新型的实施例和附图，但是本领域的技术人员可以理解，在不脱离本实用新型及所附权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的，因此本实用新型的范围不局限于实施例和附图所公开的内容。
权利要求1.ー种测径仪光学測量系统，由光电发射系统及光电接收系统组成，其特征在于光电发射系统由依次设置的光源、聚光镜组、发射光阑及第一物镜组构成，光源位于聚光镜组ー侧焦点处，发射光阑位于聚光镜组另ー侧焦点处，发射光阑同时位于物镜组的入射光一侧焦点处，光源所发出的光线经聚光镜组汇聚于发射光阑处，通过发射光阑的光线经第一物镜组后形成准直平行測量光线；光电接收系统由依次设置的第二物镜组、接收光阑、滤光片及CCD芯片构成，接收光阑位于第二物镜组的焦点处，滤光片位于接收光阑后部，CCD芯片位于滤光镜后部，第二物镜组将接收到的測量光信息，汇聚于接收光阑并经滤光片调制后投射到CCD芯片的敏感面上。
2.根据权利要求1所述的测径仪光学測量系统，其特征在于所述的光源采用半导体LED光源。
3.一种基于测径仪光学測量系统的信号发射装置，其特征在于包括由光源、聚光镜组、发射光阑及第一物镜组构成的光电发射系统，还包括镜筒及聚光套筒，第一物镜组安装在镜筒的前端，并在第一物镜组的前端安装视窗玻璃和端盖组件，在镜筒的后端安装聚光套筒，在该聚光套筒的前端固装发射光阑，发射光阑后部固装所述聚光镜组，在聚光套筒内的后部固装光源，其后端固装带有穿线孔的锁环。
4.根据权利要求3所述的测径仪光学測量系统的发射装置，其特征在于所述端盖组件还包括止动挡圈、端盖座及镜筒端盖。
5.根据权利要求3所述的测径仪光学測量系统的信号发射装置，其特征在于所述光源通过光源座及光源堵固装在聚光套筒内部，光源座位于光源前部，光源座上制有透光孔，光源堵位于光源后部。
6.根据权利要求3所述的基于测径仪光学測量系统的信号发射装置，其特征在于所述镜筒与聚光套筒、聚光套筒与聚光镜座、聚光套筒与发射光阑经同轴エ艺装配后通过紧定螺钉固装。
7.一种基于测径仪光学測量系统的信号接收装置，其特征在于包括由依次设置的第ニ物镜组、接收光阑、滤光片及CCD芯片构成的光电接收系统，还包括镜筒、滤光片座及芯片座，所述第二物镜组安装在镜筒的前端，并在第二物镜组的前端安装包括视窗玻璃的端盖组件，在镜筒的后端同轴固装滤光镜座，在该滤光片座的前端部固装所述接收光阑，在接收光阑后部的滤光片座上固装所述滤光片，在滤光镜座的后部固装芯片座，在芯片座内部固装所述CCD芯片，芯片座后部固装有后端盖及偏心穿线管。
8.根据权利要求7所述的基于测径仪光学測量系统的信号接收装置，其特征在于所述的镜筒与滤光镜座、滤光镜座与芯片座、滤光镜座与接收光阑经同轴エ艺装配后使用紧定螺钉固装。
专利摘要本实用新型涉及一种测径仪光学测量系统及基于该系统的信号发射及接收装置，在线测径仪的光学测量系统，由光电发射系统及光电接收系统组成，其中光电发射系统由依次设置的光源、聚光镜组、发射光阑及第一物镜组构成；光电接收系统由依次设置的第二物镜组、接收光阑、滤光片及CCD接收芯片构成。本实用新型涉及基于该系统的发射和接收装置。本实用新型结构设计科学合理，具有测量精度高、易于批量生产和装配等突出优点，是一种具有创新性的测径仪光电测量系统。
文档编号G02B7/02GK202869449SQ20122058665
公开日2013年4月10日 申请日期2012年11月8日 优先权日2012年11月8日
发明者陈美菱 申请人:陈美菱