基于结构光反射的三维翘曲检测装置的制作方法

本实用新型属于光学三维测量技术领域，特别是涉及一种基于结构光反射的三维翘曲检测装置。

背景技术：

三维轮廓测量仪是利用位移传感法、光学干涉检测法、条纹反射法等方法，采集所需的特定图像或数据，根据一定算法，来测定检测待测物轮廓信息或形貌特征的仪器。目前，三维轮廓测量仪作为一种必不可少的仪器被广泛应用于各行各业，尤其是涉及到精密器件制造、加工、装配的行业，三维轮廓测量仪可以用于检测工件是否符合设计标准，从而避免因器件不符合标准而造成的经济损失或事故。

如今，随着科学技术的进步，国内外各类加工、制造业对所需相关器件制造精细程度的标准越来越高。在精密光学，平板液晶显示，以及半导体制造等行业，各种大口径平面光学元件，平面玻璃屏，以及晶圆被广泛应用，相关行业对光滑平面表面面型翘曲测量技术方面也开始有了越来越高的需求，因此，能适用于检测各类光滑平面物体表面翘曲程度的三维轮廓测量仪的改进与发展越来越具有必要性。

结构光反射技术，又称条纹反射技术，是一种通过显示屏对待测样品投射条纹图像，获取表面反射图像，进而测定光滑表面样品面型翘曲程度、光滑程度、表面缺陷等情况的技术。目前常见的基于结构光反射技术的三维轮廓测量装置，由于实现这种方法所需的部件较少、结构简单，基本都使用轻便的铝合金型材机架搭建框架来支撑图像显示装置和图像采集装置，或者使用铝合金板材加工支撑零件然后组装成框架来支撑图像显示装置和图像采集装置。

但是，这类结构光反射三维轮廓测量装置存在一些不可忽略的缺陷。一方面在于，检测所需的图像显示装置体积较大，而铝合金支架极易受到外界因素影响，例如温度、震动、受力等，从而发生形变，导致前期标定参数发生变化，影响测量精度；另一方面，由于结构光反射三维轮廓测量装置中的图像显示装置和图像采集装置之间的相对位置必须尽量固定不变，当设备因为某些原因需要移动、搬运时，各部分的相对位置会发生细微改变，从而使系统标定参数偏离实际值，导致测量结果误差，因此会给使用者带来需要频繁标定的麻烦，限制了其应用。

技术实现要素：

本实用新型主要解决的技术问题是提供一种基于结构光反射的三维翘曲检测装置，可实现激光投射装置、图像显示装置、图像采集装置固定的稳定性，且可自由调节工作平台与待测样品间的距离，提高测量结果的可靠性，同时本设备还具有结构简单、测量精度高、整体轻便等优点。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的一个技术方案是：一种基于结构光反射的三维翘曲检测装置，包括支撑架、样品放置平台、工作平台和驱动样品放置平台上下移动的顶升机构，所述样品放置平台位于工作平台和顶升机构之间，所述工作平台固定于支撑架的上部，所述顶升机构固定于支撑架的下部；

所述支撑架包括两根平行的竖杆和与两根竖杆的下端固定连接的横杆，所述样品放置平台的两端对称设有第一通孔，所述竖杆的上端穿过第一通孔以实现样品放置平台沿竖杆上下移动；所述工作平台固定于两根竖杆的上端；

所述顶升机构包括顶升杆和驱动顶升杆上下移动的第一气缸，所述第一气缸固定于横杆上，所述顶升杆的下端与所述第一气缸的活塞杆固定连接，所述顶升杆的上端与所述样品放置平台固定连接；

所述工作平台包括用于插接激光投射装置的第一固定槽、用于插接图像显示装置的插接槽、至少一个用于插接图像采集装置的第二固定槽和固定板，所述工作平台的插接槽位于固定板的中部，所述工作平台的第一固定槽位于固定板的左侧，所述工作平台的第二固定槽位于固定板的右侧，所述工作平台的固定板的中部设有至少一列沿固定板的宽度方向分布且位于插接槽的上方的若干散热孔；所述插接槽为具有一定倾斜角度的凹槽且其倾斜方向为由固定板的左端至右端向固定板的上端倾斜；所述第一固定槽为具有一定倾斜角度的通槽且其倾斜方向为由固定板的左端至右端向固定板的下端倾斜；所述第二固定槽为具有一定倾斜角度的通槽且其倾斜方向为由固定板的右端至左端向固定板的下端倾斜。

本实用新型为解决其技术问题所采用的进一步技术方案是：

进一步地说，所述散热孔的孔径是由内至外逐渐变小的异径孔。

进一步地说，所述插接槽包括主槽、左侧槽和右侧槽，所述左侧槽和所述右侧槽皆与所述主槽连通，所述左侧槽的槽口和所述右侧槽的槽口分别位于所述主槽的内壁两侧。

进一步地说，所述第二固定槽为3个，3个所述第二固定槽沿固定板的宽度方向等间距分布。

进一步地说，所述第一固定槽和第二固定槽皆为槽口口径由外至内逐渐变小的异径槽。

进一步地说，所述散热孔的横截面为圆形、椭圆形或矩形。

进一步地说，所述固定板为大理石固定板。

进一步地说，所述图像采集装置为工业相机。

进一步地说，所述图像显示装置为可显示结构光条纹图像的液晶显示器或可显示结构光条纹图像的OLED显示器。

进一步地说，所述激光投射装置为一个发射点状激光或者十字状激光的激光器。

本实用新型的有益效果至少具有以下几点：

1、本实用新型的样品放置平台和工作平台之间的距离可以通过顶升机构调节，可自由调节工作平台与待测样品间的距离，提高测量结果的可靠性；

2、本实用新型的激光投射装置、图像显示装置和图像采集装置皆可卡接于固定板上，可避免因检测装置移动、搬动时各部分的相对位置会发生细微改变，影响测量结果。

附图说明

图1是本实用新型的整体结构示意图之一；

图2是本实用新型的整体结构示意图之二；

图3是图2的A部放大图；

图4是本实用新型的整体剖面图；

附图中各部分标记如下：

支撑架1、竖杆11、横杆12、样品放置平台2、工作平台3、第一固定槽31、插接槽32、主槽321、左侧槽322、右侧槽323、第二固定槽33、固定板34、散热孔35、顶升机构4、顶升杆41和第一气缸42。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的较佳实施例进行详细阐述，以使本实用新型的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本实用新型的保护范围做出更为清楚明确的界定。

实施例：一种基于结构光反射的三维翘曲检测装置，如图1-图4所示，包括支撑架1、样品放置平台2、工作平台3和驱动样品放置平台上下移动的顶升机构4，所述样品放置平台2位于工作平台和顶升机构之间，所述工作平台固定于支撑架的上部，所述顶升机构固定于支撑架的下部；

所述支撑架1包括两根平行的竖杆11和与两根竖杆的下端固定连接的横杆12，所述样品放置平台的两端对称设有第一通孔，所述竖杆的上端穿过第一通孔以实现样品放置平台沿竖杆上下移动；所述工作平台固定于两根竖杆的上端；

所述顶升机构4包括顶升杆41和驱动顶升杆上下移动的第一气缸42，所述第一气缸固定于横杆上，所述顶升杆的下端与所述第一气缸的活塞杆固定连接，所述顶升杆的上端与所述样品放置平台固定连接；

所述工作平台3包括用于插接激光投射装置的第一固定槽31、用于插接图像显示装置的插接槽32、至少一个用于插接图像采集装置的第二固定槽33和固定板34，所述工作平台的插接槽位于固定板的中部，所述工作平台的第一固定槽位于固定板的左侧，所述工作平台的第二固定槽位于固定板的右侧，所述工作平台的固定板的中部设有至少一列沿固定板的宽度方向分布且位于插接槽的上方的若干散热孔35；所述插接槽为具有一定倾斜角度的凹槽且其倾斜方向为由固定板的左端至右端向固定板的上端倾斜；所述第一固定槽为具有一定倾斜角度的通槽且其倾斜方向为由固定板的左端至右端向固定板的下端倾斜；所述第二固定槽为具有一定倾斜角度的通槽且其倾斜方向为由固定板的右端至左端向固定板的下端倾斜。

所述散热孔35的孔径是由内至外逐渐变小的异径孔。

所述插接槽32包括主槽321、左侧槽322和右侧槽323，所述左侧槽和所述右侧槽皆与所述主槽连通，所述左侧槽的槽口和所述右侧槽的槽口分别位于所述主槽的内壁两侧。

所述第二固定槽33为3个，3个所述第二固定槽沿固定板的宽度方向等间距分布。

所述第一固定槽31和第二固定槽33皆为槽口口径由外至内逐渐变小的异径槽。

所述散热孔35的横截面为圆形、椭圆形或矩形。

所述固定板34为大理石固定板。

所述图像采集装置为工业相机。

所述图像显示装置为可显示结构光条纹图像的液晶显示器或可显示结构光条纹图像的OLED显示器。

所述激光投射装置为一个发射点状激光或者十字状激光的激光器。

本实用新型的工作原理如下：本实用新型的样品放置平台和工作平台之间的距离可以通过顶升机构调节，可自由调节工作平台与待测样品间的距离，提高测量结果的可靠性；本实用新型的激光投射装置、图像显示装置和图像采集装置皆可卡接于固定板上，可避免因检测装置移动、搬动时各部分的相对位置会发生细微改变，影响测量结果。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。