[发明专利]一种非旋转式孔内壁360°质量检测装置及检测方法

权利要求书

1.一种非旋转式孔内壁360°质量检测装置，其特征在于：包括图像采集头；图像采集头包括相机、液体透镜一、透镜一、半反半透镜、液体透镜二、透镜二、圆锥反射镜和点光源；

相机、液体透镜一、透镜一、半反半透镜、液体透镜二、透镜二和圆锥反射镜从上到下依次设置；液体透镜一和透镜一组合形成透镜组一，液体透镜二和透镜二组合形成透镜组二；

点光源设在半反半透镜的侧面；圆锥反射镜的倾斜角度为45°、且呈上小下大的喇叭口状；从点光源发出的光，经过半反半透镜向下反射，经透镜组二后，形成近似平行的照明光，然后被倾斜45°的圆锥反射镜反射，形成360°的放射状的照明光，实现对孔内壁的360°照明。

2.如权利要求1所述的非旋转式孔内壁360°质量检测装置，其特征在于：还包括工作距调节柱，工作距调节柱的长度是可以调节的，工作距调节柱长度方向的两端分别连接透镜二和圆锥反射镜；通过工作距调节柱的粗调，结合液体透镜一和液体透镜二的微调，实现清晰成像。

3.如权利要求2所述的非旋转式孔内壁360°质量检测装置，其特征在于：相机、液体透镜一、透镜一、半反半透镜、液体透镜二、透镜二、工作距调节柱、圆锥反射镜和点光源均集装在同一壳体上、构成一体式的图像采集头。

4.如权利要求1-3任意一项所述的非旋转式孔内壁360°质量检测装置，其特征在于：还包括水平机台、Z向立柱、Z轴和连接横梁；Z向立柱垂直设置在水平机台上，Z轴安装在Z向立柱上；连接横梁一端安装在Z轴上、且可沿Z轴线性移动，连接横梁另一端连接图像采集头，图像采集头上的相机在上、圆锥反射镜在下。

5.如权利要求4所述的非旋转式孔内壁360°质量检测装置，其特征在于：水平机台上设有XY移动平台，XY移动平台上设有安装待测工件的夹具，夹具在XY移动平台上的X向和Y向位置可调；Z轴上设有刻度值；相机为CCD相机或CMOS相机。

6.一种孔内壁质量检测方法，利用利要求1-5任意一项所述的非旋转式孔内壁360°质量检测装置检测，其特征在于：包括如下步骤：

1)将图像采集头头部伸入待测工件的待测孔内，从点光源发出的光，经过半反半透镜向下反射，经由透镜组二的整理、形成向下行进近似平行的同轴照明光；

2)从透镜组二出来的近似平行的照明光，经过具有45°倾角的圆锥反射镜反射，进一步变成沿着近似水平方向向四周照射的光，从几乎垂直的角度照亮孔内壁，为成像提供光场照明；

3)被照亮的孔内壁表面反射和散射的光，经45°倾角的圆锥反射镜反射进入透镜组二，再依次经半反半透镜和透镜组一后，无需旋转，便将孔内壁360°成像在相机图像传感器所在的像平面上，得到孔内壁360度的图像，通过对所得孔内壁图像分析，实现对孔内壁质量的检测。

7.如权利要求6所述的孔内壁质量检测方法，其特征在于：检测前，将待测工件夹持在XY移动平台的夹具上，将将图像采集头头部伸入待测工件的待测孔内，调节工作距调节柱轴的长短，得到一个大概的物距和像距的对应关系，以能得到孔内壁图像，然后调节液体透镜一和液体透镜二、使图像清晰化，再通过调节夹具在XY移动平台上的水平位置，以确保待测工件上的待测孔与图像采集头的同轴度。

8.如权利要求7所述的孔内壁质量检测方法，其特征在于：判断待测孔与图像采集头是否同轴的方法为：当步骤3)中所得孔内壁图像不同角度的成像清晰度不一致时，则说明待测孔的中心轴与图像采集头中心轴不重合，此时，需要调节XY移动平台以调整待测工件的位置，直到孔内壁各角度的成像清晰度保持一致，表明待测孔的中心轴与图像采集头的中心轴已经重合。

9.如权利要求8所述的孔内壁质量检测方法，其特征在于：当待测孔与图像采集头同轴后，再次调节液体透镜一和液体透镜二，得到孔内壁360°清晰度一致的清晰成像；然后，通过调整连接横梁在Z轴上的位置，实现对孔内壁整个轴向的扫描拍摄检测，设每张图像上提取h高度的孔内壁图像，控制连接横梁在Z轴上每移动h高度就拍摄一张图像。

10.如权利要求9所述的孔内壁质量检测方法，其特征在于：把在每一张图像中提取到的h高度的孔内壁图像进行极坐标向笛卡尔坐标变换，使圆环形的孔内壁图像展平变成平面图像；然后把各个h高度的平面图像依次拼接，构成一幅完整的二维平面图像，通过对完整的二维平面图像分析，实现对孔内壁质量的检测。