专利名称：一种双成像的光学探头的制作方法
技术领域：
本发明专利涉及一种双成像的光学探头，该探头主要用于采用机器视觉系统进行图像采集实现精确对位的专用工艺装备中，特别涉及一种需要上、下两个对位对象工作距 离较小而对位精度要求高的设备。
背景技术：
目前，在需要精确对位的专用工艺装备中，主要采用机器视觉系统进行图像采集， 当工艺要求上下图像对位时，一般是采用标准镜头先采集一个图像，再采集另一个图像，然 后对两个图像坐标系统转换的方法，这种方法对位精度差，费时费力，不能达到工艺所要求 的大视场粗对位、小视场精确对位的要求。

发明内容
本发明提供了一种双成像的光学探头解决了现有视觉系统的对位精度差，费时费 力，不能达到工艺所要求的大视场粗对位、小视场精确对位的要求的技术问题。本发明是通过以下方案解决以上问题的一种双成像的光学探头，包括箱形的探头基座、右上光纤、右下光纤、左上光纤、左 下光纤、右相机、通过右相机接口与右相机连接的右镜头、左相机、通过左相机接口与左相 机连接的左镜头，在所述的箱形的探头基座的上面板上分别设置有右上防尘玻璃视窗和左 上防尘玻璃视窗，在所述的箱形的探头基座的下面板上分别设置有右下防尘玻璃视窗和左 下防尘玻璃视窗，在箱形的探头基座的前面板的右端分别设置有右上光纤接入口和右下光 纤接入口，右上光纤接入口中连有右上光纤，右下光纤接入口中连有右下光纤，在箱形的探 头基座的前面板的左端分别设置有左上光纤接入口和左下光纤接入口，左上光纤接入口中 连有左上光纤，左下光纤接入口中连有左下光纤，在箱形的探头基座内与右上光纤接入口 相对处设置有右上光束反光三棱镜，在箱形的探头基座内与右下光纤接入口相对处设置有 右下光束反光三棱镜，在箱形的探头基座内与左上光纤接入口相对处设置有左上光束反光 三棱镜，在箱形的探头基座内与左下光纤接入口相对处设置有左下光束反光三棱镜，在左 右两组光纤接入口之间的箱形的探头基座的前面板上分别连有右镜头和左镜头，在箱形的 探头基座内与右镜头相对处设置有右分光棱镜组和右成像反光镜组，在箱形的探头基座内 与左镜头相对处设置有左分光棱镜组和左成像反光镜组。所述的右镜头为一倍的远心镜头，所述的左镜头为八倍的远心镜头。本发明专利提供一种双成像的光学系统，该技术的优点是采用分光镜组能同时把 上、下图像采集到一个感光部件中，采用双视场成像方式，实现大视场粗对位、小视场精确 对位的功能。


图1是本发明的俯视方向的结构示意图
图2是本发明的右视方向的结构示意3是本发明的后视方向的结构示意4是本发明的主视方向的结构示意图
具体实施例方式一种双成像的光学探头，包括箱形的探头基座1、右上光纤3、右下光纤11、左上光纤15、左下光纤24、右相机9、通过右相机接口 8与右相机9连接的右镜头7、左相机21、通 过左相机接口 20与左相机21连接的左镜头19，在所述的箱形的探头基座1的上面板上分 别设置有右上防尘玻璃视窗10和左上防尘玻璃视窗23，在所述的箱形的探头基座1的下面 板上分别设置有右下防尘玻璃视窗和左下防尘玻璃视窗，在箱形的探头基座1的前面板的 右端分别设置有右上光纤接入口 2和右下光纤接入口，右上光纤接入口 2中连有右上光纤 3，右下光纤接入口中连有右下光纤11，在箱形的探头基座1的前面板的左端分别设置有左 上光纤接入口 14和左下光纤接入口，左上光纤接入口 14中连有左上光纤15，左下光纤接入 口中连有左下光纤24，在箱形的探头基座1内与右上光纤接入口 2相对处设置有右上光束 反光三棱镜4，在箱形的探头基座1内与右下光纤接入口相对处设置有右下光束反光三棱 镜13，在箱形的探头基座1内与左上光纤接入口 14相对处设置有左上光束反光三棱镜16， 在箱形的探头基座1内与左下光纤接入口相对处设置有左下光束反光三棱镜22，在左右两 组光纤接入口之间的箱形的探头基座1的前面板上分别连有右镜头7和左镜头19，在箱形 的探头基座1内与右镜头7相对处设置有右分光棱镜组5和右成像反光镜组6，在箱形的探 头基座1内与左镜头19相对处设置有左分光棱镜组17和左成像反光镜组18。所述的右镜头7为一倍的远心镜头，所述的左镜头19为八倍的远心镜头。精确对位的专用工艺装备的视觉系统的工作环境一般是一个小视场，系统要求与 CCD相机配合后能达到400倍左右的放大率，由于CCD(感光部件)相机的电子放大率一定， 光学放大率要求为8倍，因此要求一个较长的成像工作物距。本方案采取多棱镜、多次反 射来缩短结构长度；采用小直径光纤传导的照明方式，能实现远距离和高强度的均勻照明； 采用双视场成像方式，两个光学远心镜头分别外接两个高精度数字CCD相机，可在两个视 野范围大小不同的视场之间进行切换，能对成像对象实现粗对位和精对位。本发明专利的有益效果是光学探头的外形尺寸小，仅为460mmX 180mmX35mm， 上物距为2. 4mm，下物距为12mm ；光学探头高分辨率的小视场的光学放大倍率为8X，视场范 围0. 6mmX0. 46mm，成像景深为80 μ m，像素分辨率彡0. 5 μ m ；低分辨率的大视场的光学放 大倍率为IX，视场范围4. 9mmX 3. 7mm，成像景深为1. 5mm，像素分辨率< 5 μ m。光学探头使用方法，首先把它伸入在上下成像物之间，开启上照明，大视场窗口位 于上成像物正下方，调节上焦距使上图像清晰；然后关闭上照明，打开下照明，调节下图像 焦距；同时开启上下照明，移动下成像物，使上下两个图像基本重合。移动光学探头，使小视 场窗口位于上成像物正下方，分别开启上、下照明，调节焦距后，再移动下成像物，使上下两 个图像精确对准。最后关闭照明，把光学探头撤出。光源通过光纤进入箱形的探头基座内经光束反光三棱镜和上下防尘玻璃视窗射 出到箱形的探头基座的上下两面板外，将欲对位部件照亮，欲对位部件的影像经上或下防 尘玻璃视窗及成像反光镜组在相机(9)或相机(21)的感光部件上成像。
权利要求
一种双成像的光学探头，包括箱形的探头基座(1)、右上光纤(3)、右下光纤(11)、左上光纤(15)、左下光纤(24)、右相机(9)、通过右相机接口(8)与右相机(9)连接的右镜头(7)、左相机(21)、通过左相机接口(20)与左相机(21)连接的左镜头(19)，其特征在于，在所述的箱形的探头基座(1)的上面板上分别设置有右上防尘玻璃视窗(10)和左上防尘玻璃视窗(23)，在所述的箱形的探头基座(1)的下面板上分别设置有右下防尘玻璃视窗和左下防尘玻璃视窗，在箱形的探头基座(1)的前面板的右端分别设置有右上光纤接入口(2)和右下光纤接入口，右上光纤接入口(2)中连有右上光纤(3)，右下光纤接入口中连有右下光纤(11)，在箱形的探头基座(1)的前面板的左端分别设置有左上光纤接入口(14)和左下光纤接入口，左上光纤接入口(14)中连有左上光纤(15)，左下光纤接入口中连有左下光纤(24)，在箱形的探头基座(1)内与右上光纤接入口(2)相对处设置有右上光束反光三棱镜(4)，在箱形的探头基座(1)内与右下光纤接入口相对处设置有右下光束反光三棱镜(13)，在箱形的探头基座(1)内与左上光纤接入口(14)相对处设置有左上光束反光三棱镜(16)，在箱形的探头基座(1)内与左下光纤接入口相对处设置有左下光束反光三棱镜(22)，在左右两组光纤接入口之间的箱形的探头基座(1)的前面板上分别连有右镜头(7)和左镜头(19)，在箱形的探头基座(1)内与右镜头(7)相对处设置有右分光棱镜组(5)和右成像反光镜组(6)，在箱形的探头基座(1)内与左镜头(19)相对处设置有左分光棱镜组(17)和左成像反光镜组(18)。
2.根据权利要求1所述的一种双成像的光学探头，其特征在于，所述的右镜头(7)为一 倍的远心镜头，所述的左镜头(19)为八倍的远心镜头。
全文摘要
本发明公开了一种双成像的光学探头，解决了现有现有视觉系统的对位精度差，费时费力，不能达到工艺所要求的问题。包括箱形的探头基座(1)、四个光纤、两个相机及接口，在箱形的探头基座(1)的前后面板上分别设置有四个防尘玻璃视窗，在探头基座(1)内分别设置有四个光束反光三棱镜和两组分光棱镜组，光源通过光纤进入箱形的探头基座内经光束反光三棱镜和上下防尘玻璃视窗射出到箱形的探头基座的前后两面板外，将欲对位部件照亮，欲对位部件的影像经前或后防尘玻璃视窗及成像反光镜组在相机(9)或相机(21)的感光部件上成像。本发明提供一种双成像的光学系统，实现大视场精对位、小视场精确对位的功能。
文档编号G01B11/00GK101806581SQ20101013099
公开日2010年8月18日 申请日期2010年3月24日 优先权日2010年3月24日
发明者于敬凯, 张彩云, 张晨曦, 张永聪 申请人:中国电子科技集团公司第二研究所