自动光学白光扫描仪的制作方法

本发明涉自动光学检测技术领域，特别是涉及自动光学白光扫描仪。

背景技术：

影像测量仪又名二次元无接触式测量仪、精密影像式测绘仪，它克服了传统投影仪的不足，是集光、机、电、计算机图像技术于一体的新型高精度、高科技测量仪器。由光学显微镜对待测物体进行高倍率光学放大成像，经过CCD摄像系统将放大后的物体影像送入计算机后，能高效地检测各种复杂工件的轮廓和表面形状尺寸、角度及位置，特别是精密零部件的微观检测与质量控制。可将测量数据直接输入到AUTOCAD中，成为完整的工程图，图形可生成DXF文档，也可输入到WORD、EXCEL中，进行统计分析，可划出简单的Xbar-S管制图，求出Ca,等各种参数。

然而，上述传统的影像测量仪存在以下缺陷：

1、测量效率低，比如需要测量工件的某个部分的参数，就必须要移动到相应部位取像，最终汇总出最后的测量参数，包括工件的轮廓和表面形状尺寸、角度及位置等信息；

2、操作麻烦，对操作人员要求高，其只能局部取像，操作人员需要很熟练才能准确地在移动到工件的相应测量位置，以获取准确的测量信息，移动操作需要丰富的经验，而且耗费大量时间。

技术实现要素：

基于此，有必要提供一种测量效率高且操作简便的自动光学白光扫描仪。

自动光学白光扫描仪，包括：底座；

龙门架，所述龙门架安装在所述底座上，所述龙门架包括第一X轴龙门架、第二X轴龙门架和横梁，所述横梁的顶面上设有第一高精度X轴直线导轨，第一高精度X轴直线导轨上设有第一X轴滑块，所述第一X轴滑块上设有滑动板，所述横梁的外侧面设有X轴驱动机构，所述滑块由所述X轴驱动机构驱动，所述滑动板的内侧面上固设有安装板，所述安装板的外侧面上设有Z轴直线导轨，所述Z轴直线导轨上设有Z轴滑块，所述Z轴滑块由Z轴驱动机构驱动，所述横梁内侧面上设有X轴高精度光栅尺；

环抱式镜头模组固定座，所述环抱式镜头模组固定座固定在所述Z轴滑块上，所述环抱式镜头模组固定座上安装有大视野高清镜头模组，所述大视野高清镜头模组上方设有高清线扫描CCD模组，所述环抱式镜头模组固定座的两侧固设有第一安装板和第二安装板，所述第一安装板上设有第一高亮度LED模组，所述第二安装板上设有第二高亮度LED模组；

所述底座的顶面上设有第一高精度Y轴直线导轨和第二Y轴高精度直线导轨，所述第一高精度Y轴直线导轨和所述第二高精度Y轴直线导轨平行设置且位于所述第一X轴龙门架和所述第二X轴龙门架之间，所述第一高精度Y轴直线导轨和所述第二高精度Y轴直线导轨上设有工作台，所述工作台由Y轴驱动机构驱动，所述工作台上固设有高精度光学玻璃工作台，所述高精度光学玻璃工作台的下方设有底光源，所述第二高精度Y轴直线导轨的外侧设有Y轴高精度光栅尺。

在其中一个实施例中，所述X轴驱动机构包括X轴电机和X轴丝杆，所述X轴驱动机构安装在第一安装块和第二安装块之间，所述第一安装块和所述第二安装块位于所述横梁的外侧面上；所述X轴丝杆上设有第一X轴滑块，所述第一X轴滑块固设于所述滑动板的底面上，所述第一高精度X轴直线导轨的两端固设有X轴缓冲器。

在其中一个实施例中，所述横梁的内侧面上设有第二高精度X轴直线导轨，所述第二高精度X轴直线导轨上设有第二X轴滑块，所述安装板的下部固定在所述第二X轴滑块上，所述第一高精度X轴直线导轨的宽度大于所述第二高精度X轴直线导轨的宽度，所述第一X轴龙门架上固设有第一支撑架，所述第二X轴龙门架上固设有第二支撑架，所述第一支撑架和所述第二支撑架之间固设有走线拖链。

在其中一个实施例中，所述Z轴驱动机构驱动包括Z轴电机和Z轴丝杆，所述Z轴驱动机构安装在第三安装块和第四安装块之间，所述第三安装块和所述第四安装块位于所述Z轴直线导轨的两端。

在其中一个实施例中，所述第一安装板的底面设有第一上光源安装座，所述第二安装板的底面设有第二上光源安装座，所述第一上光源安装座，所述第一上光源安装座的两侧面设有第一调节通槽，所述第二上光源安装座的两侧面设有第二调节通槽，所述第一高亮度LED模组的安装部设有第一固定孔，所述第二安装板上设有第二高亮度LED模组的安装部设有第二固定孔，第一固定件依穿过次所述第一调节通槽和所述第一固定孔将所述第一高亮度LED模组固定在所述第一上光源安装座上，第二固定件依穿过次所述第二调节通槽和所述第二固定孔将所述第二高亮度LED模组固定在所述第二上光源安装座上。

在其中一个实施例中，所述第一上光源安装座的两侧面还设有第一调节通孔，所述第二上光源安装座的两侧面还设有第二调节通孔，所述第一高亮度LED模组的安装部的两侧面还设有第三固定孔，所述第二高亮度LED模组的安装部的两侧面设有第四固定孔，第三固定件依穿过次所述第一调节通孔和所述第三固定孔将所述第一高亮度LED模组固定在所述第一上光源安装座上，第四固定件依穿过次所述第二调节通孔和所述第四固定孔将所述第二高亮度LED模组固定在所述第二上光源安装座上。

在其中一个实施例中，所述第一高精度Y轴直线导轨的宽度大于所述第二高精度Y轴直线导轨的宽度，所述Y轴驱动机构设于所述第一高精度Y轴直线导轨外侧，所述Y轴驱动机构包括Y轴丝杆和Y轴电机，所述Y轴丝杆上设有Y轴滑动块，所述Y轴滑动块安装在所述工作台侧面。

在其中一个实施例中，所述工作台两端沿着X轴方向设有防尘罩，所述第一高精度Y轴直线导轨和所述第二高精度Y轴直线导轨的端部设有限位块。

在其中一个实施例中，所述底座、所述龙门架和所述工作台都为大理石材料制作而成。

在其中一个实施例中，还包括机壳，所述机壳内设有安装架，所述工作台固定安装在所述安装架上，所述机壳上还设有显示器和控制按钮，所述机壳的底面设有滑动轮和地脚。

与现有技术相比，本发明的一种自动光学白光扫描仪具有以下有益效果：

1、第一高亮度LED模组和第二高亮度LED模组提供扫描时所需的白色光源，高亮度的LED光源投射在测试工件上，测试工件接收LED光源后，散射出清晰的轮廓表面资讯，经由大视野高清镜头模组将所得到的资讯投影在高清线扫描CCD模组上，沿着扫描的方向将CCD取得的图片组合成一张高分辨率的精密影像，测试工件置于高精度光学玻璃工作台上，高精度光学玻璃工作台沿着Y轴方向进行移动，移动的同时透过白色LED光源进行扫描与取像，X轴高精度光栅尺和Y轴高精度光栅尺同时提供高精度位置资讯并同步触发CCD以获得完整而连续的高清图像，然后传输给电脑，由电脑经过测量软件的程序的计算测量出测试工件的轮廓和表面形状尺寸、角度及位置信息，其核心在于在检测的过程直接先快速取像，然后再进行工件的测量，大大加快了量测的速度，取消了传统的局部取像中移动测量费时的量测过程，效率约等于现有测量方式的6到10倍；

2、应用非常广泛，测量工件可以是盖板玻璃、五金件、塑胶件等各类产品，包括规则测量工件或者不规则测量工件，都可以进行快速测量。

附图说明

图1为本发明的自动光学白光扫描仪的结构示意图；

图2为本发明的自动光学白光扫描仪的后视图；

图3为本发明的自动光学白光扫描仪的侧视图。

图4为本发明的自动光学白光扫描仪的另一侧视图。

图5为本发明的自动光学白光扫描仪的整体组装图。

图6为本发明的自动光学白光扫描仪用于测试盖板玻璃的测试效果图。

图7为本发明的自动光学白光扫描仪用于测试盖板玻璃的测试效果图导入软件后的操作示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1-7，自动光学白光扫描仪，包括：底座1；龙门架2，所述龙门架2安装在所述底座1上，所述龙门架2包括第一X轴龙门架21、第二X轴龙门架22和横梁23，所述横梁23的顶面上设有第一高精度X轴直线导轨3，第一高精度X轴直线导轨3上设有第一X轴滑块4，所述第一X轴滑块4上设有滑动板5，所述横梁23的外侧面设有X轴驱动机构6，所述第一X轴滑块4由所述X轴驱动机构6驱动，所述滑动板5的内侧面上固设有安装板7，所述安装板7的外侧面上设有Z轴直线导轨8，所述Z轴直线导轨8上设有Z轴滑块9，所述Z轴滑块9由Z轴驱动机构10驱动，所述横梁23内侧面上设有X轴高精度光栅尺11；环抱式镜头模组固定座12，所述环抱式镜头模组固定座12固定在所述Z轴滑块9上，所述环抱式镜头模组固定座12上安装有大视野高清镜头模组13，所述大视野高清镜头模组13上方设有高清线扫描CCD模组14，所述环抱式镜头模组固定座12的两侧固设有第一安装板15和第二安装板16，所述第一安装板15上设有第一高亮度LED模组17，所述第二安装板16上设有第二高亮度LED模组18；所述底座1的顶面上设有第一高精度Y轴直线导轨19和第二Y轴高精度直线导轨20，所述第一高精度Y轴直线导轨19和所述第二高精度Y轴直线导轨20平行设置且位于所述第一X轴龙门架21和所述第二X轴龙门架22之间，所述第一高精度Y轴直线导轨19和所述第二高精度Y轴直线导轨20上设有工作台24，所述工作台24由Y轴驱动机构25驱动，所述工作台24上固设有高精度光学玻璃工作台26，所述高精度光学玻璃工作台26的下方设有底光源，所述第二高精度Y轴直线导轨20的外侧设有Y轴高精度光栅尺27。

该自动光学白光扫描仪的检测方法如下：测试工件置于高精度光学玻璃工作台26上，高精度光学玻璃工作台26沿着Y轴方向进行移动，第一高亮度LED模组17和第二高亮度LED模组18提供扫描时所需的白色光源，高亮度的LED光源投射在测试工件上，测试工件接收LED光源后，散射出清晰的轮廓表面资讯移动，经由大视野高清镜头模组13将所得到的资讯投影在高清线扫描CCD模组14上，沿着扫描的方向将CCD取得的图片组合成一张高分辨率的精密影像，透过白色LED光源进行扫描与取像，X轴高精度光栅尺11和Y轴高精度光栅尺127提供高精度位置资讯并同步触发CCD以获得完整而连续的高清图像，然后传输给电脑，由电脑经过测量软件的程序的计算测量出测试工件的轮廓和表面形状尺寸、角度及位置信息，其核心在于在检测的过程直接先快速取像，然后再进行工件的测量，大大加快了量测的速度，取消了传统的局部取像中移动测量费时的量测过程，效率约等于现有测量方式的6到10倍；

为了提高检测精度，所述X轴驱动机构6包括X轴电机61和X轴丝杆62，所述X轴驱动机构6安装在第一安装块28和第二安装块29之间，所述第一安装块28和所述第二安装块29位于所述横梁23的外侧面上；所述X轴丝杆62上设有第一X轴滑块63，所述第一X轴滑块63固设于所述滑动板5的底面上，所述第一高精度X轴直线导轨3的两端固设有X轴缓冲器30，通过X轴驱动机构6驱动环抱式镜头模组固定座12沿着X轴方向移动，测量时，可以方便地将环抱式镜头模组固定座12移动到测量工件的正上方，提高测量精度，其次，X轴缓冲器30可以起到缓冲作用，如此，可以保护第一高精度X轴直线导轨3上的运动机构发送激烈碰撞，提高安全性和稳定性，进而进一步提高检测精度。

为了提高环抱式镜头模组固定座12沿着X轴方向运动时的稳定性，所述横梁23的内侧面上设有第二高精度X轴直线导轨231，所述第二高精度X轴直线导轨231上设有第二X轴滑块232，所述安装板7的下部固定在所述第二X轴滑块232上，所述第一高精度X轴直线导轨3的宽度大于所述第二高精度X轴直线导轨231的宽度，所述第一X轴龙门架21上固设有第一支撑架211，所述第二X轴龙门架22上固设有第二支撑架221，所述第一支撑架211和所述第二支撑架221之间固设有走线拖链223，由于第一高精度X轴直线导轨3为主滑动支撑机构，受力大，因此，采用宽轨可以分散受力，稳定性好；第二高精度X轴直线导轨231为辅助支撑机构，受力较小，因此，为了节约空间和成本，可以采用窄轨；其次，该走线拖链223为X轴和Z轴共用走线拖链，如此，节约了空间，简化了结构。

在其中一个实施例中，所述Z轴驱动机构10包括Z轴电机101和Z轴丝杆102，所述Z轴驱动机构10安装在第三安装块103和第四安装块104之间，所述第三安装块103和所述第四安装块104位于所述Z轴直线导轨8的两端。

为了实现第一高亮度LED模组17和第二高亮度LED模组18的角度调节，所述第一安装板15的底面设有第一上光源安装座31，所述第二安装板16的底面设有第二上光源安装座32，所述第一上光源安装座31的两侧面设有第一调节通槽311，所述第二上光源安装座32的两侧面设有第二调节通槽321，所述第一高亮度LED模组17的安装部设有第一固定孔，所述第二安装板上设有第二高亮度LED模组18的安装部设有第二固定孔，第一固定件依穿过次所述第一调节通槽311和所述第一固定孔将所述第一高亮度LED模组17固定在所述第一上光源安装座31上，第二固定件依穿过次所述第二调节通槽321和所述第二固定孔将所述第二高亮度LED模组18固定在所述第二上光源安装座32上，调节时沿着第一调节通槽311和第二调节通槽321转动到所需的角度，然后通过第一固定件和第二固定件固定，以此实现多角度调节，可以对规则或者不规则的工件进行照射，获得工件清晰的轮廓形状，以获得较高的测量精度，扩大了测量范围，适应性更强。

为了进一步固定第一高亮度LED模组17和第二高亮度LED模组18，所述第一上光源安装座31的两侧面还设有第一调节通孔312，所述第二上光源安装座32的两侧面还设有第二调节通孔322，所述第一高亮度LED模组17的安装部的两侧面还设有第三固定孔，所述第二高亮度LED模组18的安装部的两侧面设有第四固定孔，第三固定件依穿过次所述第一调节通孔312和所述第三固定孔将所述第一高亮度LED模组17固定在所述第一上光源安装座31上，第四固定件依穿过次所述第二调节通孔322和所述第四固定孔将所述第二高亮度LED模组18固定在所述第二上光源安装座32上。通过第三固定件和第四固定件进行进一步的固定，以提高第一高亮度LED模组17和第二高亮度LED模组18的稳定性，如此，可以获得更为稳定更为清晰的测量效果。

为了提高工作台24能够长时间同步运行，请参阅图4，所述第一高精度Y轴直线导轨19的宽度大于所述第二高精度Y轴直线导轨20的宽度，所述Y轴驱动机构25设于所述第一高精度Y轴直线导轨外侧，所述Y轴驱动机构25包括Y轴丝杆251和Y轴电机252，所述Y轴丝杆251上设有Y轴滑动块253，所述Y轴滑动块253安装在所述工作台24侧面。使得受力较大的第一高精度Y轴直线导轨19受力被分散，第一高精度Y轴直线导轨19不容易发生形变，从而可以长时间保持第一高精度Y轴直线导轨19与第二高精度Y轴直线导轨20的运动同步，从而提高检测精度。

为了对工作台24进行防尘保护，请参阅附图1，所述工作台24两端沿着X轴方向设有防尘罩33，所述第一高精度Y轴直线导轨19和所述第二高精度Y轴直线导轨20的端部设有限位块34，如此，防尘罩33起到防尘作用，限位块34起到限位作用，防止工作台24滑出第一高精度Y轴直线导轨19和所述第二高精度Y轴直线导轨20，提高安全性。

为了提高扫描仪的稳定性，所述底座1、所述龙门架2和所述工作台24都为大理石材料制作而成，由于大理石就要优异的吸震功能，而且耐腐蚀，外形美观。

为了提高扫描仪的外形美观度，请参阅图5，还包括机壳35，所述机壳35内设有安装架36，所述工作台24固定安装在所述安装架36上，所述机壳35上还设有显示器351和控制按钮354，所述机壳35的底面设有滑动轮352和地脚353，如此，外壳35可以提高产品的外美观度，而且可以起到防水防尘的作用，其次，滑动轮352和地脚353分别起到便于移动和支撑的作用，通过显示器351。

本发明的自动光学白光扫描仪还包括上述各实施例的相互组合所形成的自动光学白光扫描仪。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施方式仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。