專利名稱：測徑儀上使用的遠心成像鏡頭的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及光學檢測儀器設備上的遠心成像鏡頭或稱遠心成像系統(tǒng)。
背景技術：
在冶金尤其是鋼鐵行業(yè)中，需要對軋制過程過程中的軋機出口的線棒材進行在線的、即時的直徑檢測，以便發(fā)現(xiàn)線棒材尺寸偏差時能及時調(diào)整和控制軋機，保證軋制的成品率。但現(xiàn)有技術中的測徑儀是通過沿線棒材周向設置多個光學成像單元，然后將各單元的成像擬合得到檢測結(jié)果，其原理就要求成像單元盡肯能多，其檢測結(jié)果才能越準確，但現(xiàn)實是其檢測單元的數(shù)量畢竟是有限的，所以其檢測精度也難以提高，檢測結(jié)果對軋機控制的指導意義不大，并不能起到提高產(chǎn)品質(zhì)量的作用。為了獲得清晰的影像，光學成像單元中所使用的遠心成像鏡頭的長度尺寸需要足夠長，測徑設備整體尺寸大。因為軋鋼是在高溫、高濕和粉塵很重的環(huán)境中進行的，測徑設備尺寸太大時，設備的冷卻、清潔等等難度也加大，使得設備運行穩(wěn)定性下降。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是提供一種整體尺寸更小的在測徑儀上使用的遠心成像鏡頭。采用的方案就是一種測徑儀上使用的遠心成像鏡頭，其特征在于包括物方遠心成像鏡頭和與之對應的像方遠心成像鏡頭，所述的兩鏡頭之間設置可調(diào)光闌以及用于反射光線的轉(zhuǎn)直反射鏡，主光線由物方遠心成像鏡頭進入經(jīng)轉(zhuǎn)直反射鏡反射后通過像方遠心成像鏡頭射出。這樣的測徑儀上使用的遠心成像鏡頭因為有轉(zhuǎn)直鏡的存在，那么鏡頭內(nèi)的主光線就會在轉(zhuǎn)直反射鏡處發(fā)生反射，主光線將不再是長直的狀態(tài)，二是呈彎折狀態(tài)，那么在保證主光線的路徑長度，也就是保證鏡頭的必要尺寸不變的情況下，鏡頭的外形長度尺寸可以更小，結(jié)構(gòu)更緊湊，便于布置到測徑設備中，尤其是適合布置到轉(zhuǎn)盤式測徑儀中，也就是也就是光學成像裝置固定在轉(zhuǎn)盤上，轉(zhuǎn)盤與線棒材同軸布置并可轉(zhuǎn)動的測徑設備中。檢測時， 光學成像裝置隨轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動而圍繞線棒材運動，并從線棒材徑向的不同角獲取圖像，這樣的測徑儀因為成像的數(shù)量相比固定結(jié)構(gòu)的測徑儀可以呈幾何級數(shù)增長，其檢測的準確性顯著提高。同時這種遠心成像鏡頭固定到轉(zhuǎn)盤上之后，使得轉(zhuǎn)盤的尺寸沒有增大，裝置在轉(zhuǎn)盤上可以盡可能集中布置，使轉(zhuǎn)盤整體重心接近轉(zhuǎn)盤中心，便于轉(zhuǎn)盤配重，利于轉(zhuǎn)盤平穩(wěn)轉(zhuǎn)動， 保證測徑儀運行的穩(wěn)定性；而且因為軋鋼是在高溫、高濕和粉塵很重的環(huán)境中進行的，這樣整體尺寸小的測徑儀也避免了因測徑設備整體尺寸增大而造成的冷卻、清潔困難，這又進一步提高了測徑儀的運行穩(wěn)定性。利用本發(fā)明的遠心成像鏡頭的旋轉(zhuǎn)式測徑儀具有優(yōu)越的技術性能。


圖1是本發(fā)明的立體結(jié)構(gòu)示意圖2是本發(fā)明的主視圖；圖3是圖2的俯視圖；圖4是圖2中的A-A向視圖。
具體實施例方式如圖1到4所示的一種測徑儀上使用的遠心成像鏡頭，包括物方遠心成像鏡頭10 和與之對應的像方遠心成像鏡頭20，所述的兩鏡頭之間設置可調(diào)光闌30以及用于反射光線的轉(zhuǎn)直反射鏡40，主光線由物方遠心成像鏡頭10進入經(jīng)轉(zhuǎn)直反射鏡40反射后通過像方遠心成像鏡頭20射出。只要主光線經(jīng)過轉(zhuǎn)直反射鏡40的反射作用，根據(jù)三角形的兩邊長度之和大于第三邊的原理，在鏡頭光學系統(tǒng)的光軸長度不變的情況下，這樣的彎折狀光軸所占用的空間尺寸更集中，相應的鏡頭結(jié)構(gòu)更緊湊。便于布置到測徑儀，尤其是旋轉(zhuǎn)式的測徑儀中，既便于轉(zhuǎn)盤的配重，同時又減小裝置外形尺寸，便于降溫和除塵，確保測徑儀的工作穩(wěn)定性。更好的是所述的轉(zhuǎn)直反射鏡40的鏡面的法線與主光線的夾角約45°，也就是盡量為45°。也就是入射主光線與出射主光線的夾角為直角，或者說整個鏡頭的光軸呈直角彎折。這樣整個鏡頭的尺寸可以最小。至于物方遠心成像鏡頭10和像方遠心成像鏡頭20、可調(diào)光闌30本身可以是多種現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)，只要能接收經(jīng)過待檢線棒材的平行光線即可。之所以采用遠心成像鏡頭是因為其可調(diào)光闌30放置在物方遠心成像鏡頭10的像方焦平面上，這樣即使物距發(fā)生改變， 像距也發(fā)生改變，但像高并沒有發(fā)生改變，即測得的物體尺寸不會變化；也就是畸變極小甚至無畸變。同時可調(diào)光闌30位于像方遠心鏡頭20的物方焦平面上，使像方主光線平行于光軸，從而即使接收遠心鏡頭出射光線的鏡頭，如CCD鏡頭的安裝位置有改變，在CCD芯片上投影成像的大小也不變。這樣的優(yōu)點就是，使相機的芯片獲得均勻的光線，因為只有平行于光軸的光線才能入射在CCD/CMOS芯片前面的微型鏡片上。從而使圖像不會出現(xiàn)陰影。 整體來說就是采用物方遠心鏡頭10和像方遠心鏡頭20的雙向遠心鏡頭，這樣畸變小，景深大，克服了熱軋線棒材的高速運動和彈跳對測量精度的影響，確保檢測可靠性。至于遠心成像鏡頭包括透鏡以及固定透鏡的支架，鏡頭之間用于隔絕外部光線的管體則屬于公知常識，無需贅言。至于透鏡的具體個數(shù)、規(guī)格則是根據(jù)使用條件根據(jù)設計手冊合理設計。本發(fā)明以在旋轉(zhuǎn)式測徑儀上使用的、與CCD傳感器配套的遠心成像鏡頭為例， 說明其具體結(jié)構(gòu)物方遠心成像鏡頭10包括透鏡支架14，支架14的基座與轉(zhuǎn)盤固接，支架由光線入射端開始依次是物方凸透鏡12和物方凹透鏡13，光線經(jīng)過兩透鏡后沿物方鏡頭側(cè)管15射入到轉(zhuǎn)直反射鏡40的鏡面上，經(jīng)鏡面反射后沿轉(zhuǎn)直反射鏡支架41的管腔射出，經(jīng)可調(diào)光闌 30和像方遠心鏡頭20的鏡頭側(cè)管四后經(jīng)過第一像方凸透鏡25、第二像方凸透鏡對、第三像方凸透鏡23射出鏡，平行地進入C⑶鏡頭傳感器；第一、二、三像方凸透鏡25、24、23固定在像方鏡頭支架22上，支架22固定在底座沈上，底座沈與轉(zhuǎn)盤固接。這樣的遠心成像鏡頭結(jié)構(gòu)是比較簡單的，功能穩(wěn)定可靠。也可以說是所述的轉(zhuǎn)直反射鏡40位于物方遠心鏡頭10和可調(diào)光闌30之間。這樣的好處在于為了縮小CXD傳感器的尺寸規(guī)格，降低裝置成本，所以通常像方遠心成像鏡頭20出射光的視場范圍小于物方遠心成像鏡頭10的入射光市場范圍，也就是物方遠心成像鏡頭10尺寸徑向尺寸較大些，這樣在該部分設置轉(zhuǎn)直反射鏡40更有利于全面地反射光線，避免光線損失，保證成像清晰完整。本發(fā)明優(yōu)選的轉(zhuǎn)直反射鏡40結(jié)構(gòu)為，包括支架41，其上具有兩個相互垂直的透光孔，在其交界處開設內(nèi)端孔口略小的通孔，轉(zhuǎn)直用的鏡片由數(shù)個螺釘43固定的金屬片夾入該通孔內(nèi)固定。這樣結(jié)構(gòu)簡單，加工方便。進一步的，所述的物方遠心成像鏡頭10設置有可使構(gòu)成鏡頭的透鏡遠近移動的平移機構(gòu)。如圖4中所示的就是物方凸透鏡12固接在一個物方端管11上，物方端管11與支架14螺紋旋合連接，這樣旋動物方端管11就能沿光軸移動物方凸透鏡12的位置，也就相當于調(diào)整鏡頭的焦距，使得整個鏡頭可接受光線的范圍和成像清晰度可調(diào)節(jié)，便于擴大測徑儀的使用范圍。更進一步的，所述的成像系統(tǒng)包括過濾截止紅外和/或近紅外光的濾色片21。所述的濾色片21設置在像方遠心成像鏡頭20上，并位于最后側(cè)。也就是如圖4所示的像方遠心鏡頭20的透鏡組件中最下側(cè)的鏡片，其位于最靠近CCD傳感器的位置，故稱為最后側(cè)。 濾色片21設置在鏡頭最后側(cè)的好處是此處的光線已經(jīng)經(jīng)過可調(diào)光闌30減小了光的能量強度，這樣可以降低對濾色片21的濾色效果的要求，保證可以更徹底地將高溫線棒材放射的紅外光濾除或截止。這樣就消除了熱軋件的輻射影響，提高了測量精度。本發(fā)明的可調(diào)光闌30可以是現(xiàn)有的多種結(jié)構(gòu)形式，本發(fā)明對可調(diào)光闌30的具體結(jié)構(gòu)進行了改進，所述的可調(diào)光闌30包括沿主光軸的橫截面均布的遮光片31，以及可調(diào)節(jié)遮光片31沿遠離或靠近主光軸中心移動的移動機構(gòu)。進一步的，所述的遮光片31有四個并由銅制成。銅質(zhì)遮光片31的滑動順暢，并且不會反射和產(chǎn)生光線干擾。至于移動機構(gòu)的優(yōu)選結(jié)構(gòu)如圖4所示，所述的用于安裝轉(zhuǎn)直反射鏡40的鏡片的支架41上設置突出的外螺紋管接頭42，像方遠心成像鏡頭20的鏡頭側(cè)管四與之螺紋連接， 所述的管接頭42根部的支架41上沿管接頭42徑向開設凹槽，所述的遮光片31與凹槽的深度、寬度吻合并位于凹槽內(nèi)，遮光片31的顯露于管接頭42外的板面設置腰型連接孔，腰型連接孔的輪廓的長度方向與槽長方向平行，支架41上設置螺紋孔，兩者螺釘或螺栓連接。 其目的也就是利用直反射鏡40的支架41與鏡頭側(cè)管四的連接部設置遮光片31，構(gòu)成可調(diào)光闌30，避免在別的部位開孔而破壞鏡頭的整體結(jié)構(gòu)強度，并且遮光片31的結(jié)構(gòu)簡單， 本身也避免了被損壞的風險，結(jié)構(gòu)強度提高對于長期與轉(zhuǎn)盤一起轉(zhuǎn)動的部件來說其壽命持久的優(yōu)點是很有價值的，同時遮光片31位于凹槽就是既便于支架41與鏡頭側(cè)管四連接， 同時又利用鏡頭側(cè)管四遮擋外部光線，避免因設置可調(diào)光闌30而引起外部光線干擾成像， 并且這樣的結(jié)構(gòu)加工簡單，旋松螺釘或螺母即可移動遮光片31，調(diào)節(jié)透光能量，其使用也方便。
權(quán)利要求
1.一種測徑儀上使用的遠心成像鏡頭，其特征在于包括物方遠心成像鏡頭(10)和與之對應的像方遠心成像鏡頭(20)，所述的兩鏡頭之間設置可調(diào)光闌(30)以及用于反射光線的轉(zhuǎn)直反射鏡(40)，主光線由物方遠心成像鏡頭(10)進入經(jīng)轉(zhuǎn)直反射鏡GO)反射后通過像方遠心成像鏡頭O0)射出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測徑儀上使用的遠心成像鏡頭，其特征在于所述的成像系統(tǒng)包括過濾截止紅外和/或近紅外光的濾色片。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測徑儀上使用的遠心成像鏡頭，其特征在于所述的轉(zhuǎn)直反射鏡GO)的鏡面的法線與主光線的夾角約45°。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的測徑儀上使用的遠心成像鏡頭，其特征在于所述的物方遠心成像鏡頭(10)設置有可使構(gòu)成鏡頭的透鏡遠近移動的平移機構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的測徑儀上使用的遠心成像鏡頭，其特征在于所述的濾色片(21)設置在像方遠心成像鏡頭O0)上，并位于最后側(cè)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的測徑儀上使用的遠心成像鏡頭，其特征在于所述的轉(zhuǎn)直反射鏡GO)位于物方遠心鏡頭(10)和可調(diào)光闌(30)之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的測徑儀上使用的遠心成像鏡頭，其特征在于所述的可調(diào)光闌(30)包括沿主光軸的橫截面均布的遮光片(31)，以及可調(diào)節(jié)遮光片(31)沿遠離或靠近主光軸中心移動的移動機構(gòu)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的測徑儀上使用的遠心成像鏡頭，其特征在于所述的遮光片 (31)有四個并由銅制成。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的測徑儀上使用的遠心成像鏡頭，其特征在于所述的用于安裝轉(zhuǎn)直反射鏡GO)鏡片的支架Gl)上設置突出的外螺紋管接頭(42)，像方遠心成像鏡頭 (20)的鏡頭側(cè)管09)與之螺紋連接，所述的管接頭0 根部的支架Gl)上沿管接頭G2) 徑向開設凹槽，所述的遮光片(31)與凹槽的深度、寬度吻合并位于凹槽內(nèi)，遮光片(31)的顯露于管接頭0 外的板面設置腰型連接孔，腰型連接孔的輪廓的長度方向與槽長方向平行，支架Gl)上設置螺紋孔，兩者螺釘或螺栓連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及光學檢測儀器設備上的遠心成像鏡頭或稱遠心成像系統(tǒng)，包括物方遠心成像鏡頭和與之對應的像方遠心成像鏡頭，所述的兩鏡頭之間設置可調(diào)光闌以及用于反射光線的轉(zhuǎn)直反射鏡，主光線由物方遠心成像鏡頭進入經(jīng)轉(zhuǎn)直反射鏡反射后通過像方遠心成像鏡頭射出；鏡頭內(nèi)的主光線就會在轉(zhuǎn)直反射鏡處發(fā)生反射，主光線將不再是長直的狀態(tài)，二是呈彎折狀態(tài)，那么在保證主光線的路徑長度，也就是保證鏡頭的必要尺寸不變的情況下，鏡頭的外形長度尺寸可以更小，結(jié)構(gòu)更緊湊，便于布置到測徑設備中，尤其是適合布置到轉(zhuǎn)盤式測徑儀中，提高檢測的準確性。
文檔編號G02B7/00GK102169222SQ20101056256
公開日2011年8月31日 申請日期2010年11月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月27日
發(fā)明者婁霆, 武傳華, 王俊, 陸后兵 申請人:合肥市百勝科技發(fā)展股份有限公司