專利名稱：測徑儀上使用的遠(yuǎn)心成像鏡頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及光學(xué)檢測儀器設(shè)備上的遠(yuǎn)心成像鏡頭或稱遠(yuǎn)心成像系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
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(jī)出口的線棒材進(jìn)行在線 的、即時(shí)的直徑檢測，以便發(fā)現(xiàn)線棒材尺寸偏差時(shí)能及時(shí)調(diào)整和控制軋機(jī)，保證軋制的成品 率。但現(xiàn)有技術(shù)中的測徑儀是通過沿線棒材周向設(shè)置多個(gè)光學(xué)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(zhǔn)確，但現(xiàn)實(shí) 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(jī)控制的 指導(dǎo)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(xué)成像單元中所使用的遠(yuǎn)心成像鏡頭的長度尺寸需要足 夠長，測徑設(shè)備整體尺寸大。因?yàn)檐堜撌窃诟邷亍⒏邼窈头蹓m很重的環(huán)境中進(jìn)行的，測徑設(shè) 備尺寸太大時(shí)，設(shè)備的冷卻、清潔等等難度也加大，使得設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性下降。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型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(yuǎn)心成像鏡 頭。采用的方案就是一種測徑儀上使用的遠(yuǎn)心成像鏡頭，其特征在于包括物方遠(yuǎn) 心成像鏡頭和與之對應(yīng)的像方遠(yuǎn)心成像鏡頭，所述的兩鏡頭之間設(shè)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(yuǎn)心成像鏡頭進(jìn)入經(jīng)轉(zhuǎn)直反射鏡反射后通過像方遠(yuǎn)心 成像鏡頭射出。這樣的測徑儀上使用的遠(yuǎn)心成像鏡頭因?yàn)橛修D(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(shè)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(xué)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(shè)備中。檢測時(shí)， 光學(xué)成像裝置隨轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動而圍繞線棒材運(yùn)動，并從線棒材徑向的不同角獲取圖像，這樣的 測徑儀因?yàn)槌上竦臄?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(zhǔn)確性顯著 提高。同時(shí)這種遠(yuǎn)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(yùn)行的穩(wěn)定性；而且因?yàn)檐堜撌窃诟邷?、高濕和粉塵很重的環(huán)境中進(jìn)行的，這樣 整體尺寸小的測徑儀也避免了因測徑設(shè)備整體尺寸增大而造成的冷卻、清潔困難，這又進(jìn) 一步提高了測徑儀的運(yùn)行穩(wěn)定性。利用本實(shí)用新型的遠(yuǎn)心成像鏡頭的旋轉(zhuǎn)式測徑儀具有優(yōu) 越的技術(shù)性能。
圖1是本實(shí)用新型的立體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型的主視圖；圖3是圖2的俯視圖；圖4是圖2中的A-A向視圖。
具體實(shí)施方式
如圖1到4所示的一種測徑儀上使用的遠(yuǎn)心成像鏡頭，包括物方遠(yuǎn)心成像鏡頭10 和與之對應(yīng)的像方遠(yuǎn)心成像鏡頭20，所述的兩鏡頭之間設(shè)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(yuǎn)心成像鏡頭10進(jìn)入經(jīng)轉(zhuǎn)直反射鏡40反射后通過像方 遠(yuǎn)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(xué)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(yīng)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(shí)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(gè)鏡頭的光軸呈直角 彎折。這樣整個(gè)鏡頭的尺寸可以最小。至于物方遠(yuǎn)心成像鏡頭10和像方遠(yuǎn)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(yuǎn)心成像鏡頭是因 為其可調(diào)光闌30放置在物方遠(yuǎn)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(shí)可調(diào)光闌30位于像方遠(yuǎn)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(yuǎn)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(diǎn)就是，使相機(jī)的芯片獲得均勻的光線，因?yàn)橹挥衅叫?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(yuǎn)心鏡頭10和像方遠(yuǎn)心鏡頭20的雙向遠(yuǎn)心鏡頭，這樣畸變小，景深 大，克服了熱軋線棒材的高速運(yùn)動和彈跳對測量精度的影響，確保檢測可靠性。至于遠(yuǎn)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(gè)數(shù)、規(guī)格則是根據(jù)使用條件根據(jù)設(shè)計(jì)手 冊合理設(shè)計(jì)。本實(shí)用新型以在旋轉(zhuǎn)式測徑儀上使用的、與CCD傳感器配套的遠(yuǎn)心成像鏡頭 為例，說明其具體結(jié)構(gòu)物方遠(yuǎn)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(yuǎn)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(jìn)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(yuǎn)心成像鏡 頭結(jié)構(gòu)是比較簡單的，功能穩(wěn)定可靠。
4[0016]也可以說是所述的轉(zhuǎn)直反射鏡40位于物方遠(yuǎn)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(yuǎn)心成像鏡 頭20出射光的視場范圍小于物方遠(yuǎn)心成像鏡頭10的入射光市場范圍，也就是物方遠(yuǎn)心成 像鏡頭10尺寸徑向尺寸較大些，這樣在該部分設(shè)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。本實(shí)用新型優(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(gè)相互垂直的 透光孔，在其交界處開設(shè)內(nèi)端孔口略小的通孔，轉(zhuǎn)直用的鏡片由數(shù)個(gè)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(jìn)一步的，所述的物方遠(yuǎn)心成像鏡頭10設(shè)置有可使構(gòu)成鏡頭的透鏡遠(yuǎn)近移動的 平移機(jī)構(gòu)。如圖4中所示的就是物方凸透鏡12固接在一個(gè)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(dāng)于調(diào)整鏡頭的焦距，使得整個(gè)鏡頭可接受光線的范圍和成像清晰度可調(diào)節(jié)，便于擴(kuò)大 測徑儀的使用范圍。更進(jìn)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(shè)置在像方遠(yuǎn)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(yuǎn)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(shè)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(qiáng)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。本實(shí)用新型的可調(diào)光闌30可以是現(xiàn)有的多種結(jié)構(gòu)形式，本實(shí)用新型對可調(diào)光闌 30的具體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)，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(yuǎn)離或靠近主光軸中心移動的移動機(jī)構(gòu)。進(jìn)一步的，所述的遮光片31有四個(gè)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(jī)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(shè)置突出的外螺紋管接頭42，像方遠(yuǎn)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(shè)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(shè)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(shè)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(shè)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(qiáng)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(fēng)險(xiǎn)，結(jié)構(gòu)強(qiáng)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(diǎn)是很有價(jià)值的，同時(shí)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(shí)又利用鏡頭側(cè)管四遮擋外部光線，避免因設(shè)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(yuǎn)心成像鏡頭，其特征在于包括物方遠(yuǎn)心成像鏡頭(10)和與 之對應(yīng)的像方遠(yuǎn)心成像鏡頭(20)，所述的兩鏡頭之間設(shè)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(yuǎn)心成像鏡頭(10)進(jìn)入經(jīng)轉(zhuǎn)直反射鏡GO)反射后通 過像方遠(yuǎn)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(yuǎn)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(yuǎn)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(yuǎn)心成像鏡頭，其特征在于所述 的物方遠(yuǎn)心成像鏡頭(10)設(shè)置有可使構(gòu)成鏡頭的透鏡遠(yuǎn)近移動的平移機(jī)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(yuǎn)心成像鏡頭，其特征在于所述的濾 色片(21)設(shè)置在像方遠(yuǎn)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(yuǎn)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(yuǎn)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(yuǎn)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(yuǎn) 離或靠近主光軸中心移動的移動機(jī)構(gòu)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的測徑儀上使用的遠(yuǎn)心成像鏡頭，其特征在于所述的遮光片 (31)有四個(gè)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(yuǎn)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(shè)置突出的外螺紋管接頭(42)，像方遠(yuǎn)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(shè)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(shè)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(shè)置螺紋孔，兩者螺釘或螺栓連接。
專利摘要本實(shí)用新型涉及光學(xué)檢測儀器設(shè)備上的遠(yuǎn)心成像鏡頭或稱遠(yuǎn)心成像系統(tǒng)，包括物方遠(yuǎn)心成像鏡頭和與之對應(yīng)的像方遠(yuǎn)心成像鏡頭，所述的兩鏡頭之間設(shè)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(yuǎn)心成像鏡頭進(jìn)入經(jīng)轉(zhuǎn)直反射鏡反射后通過像方遠(yuǎn)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)，而是呈彎折狀態(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(shè)備中，尤其是適合布置到轉(zhuǎn)盤式測徑儀中，提高檢測的準(zhǔn)確性。
文檔編號G01B11/08GK201892779SQ201020628709
公開日2011年7月6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