一种可调节像面角度的相机接口结构

技术领域

本发明涉及光学系统技术领域，尤其是指一种可调节像面角度的相机接口结构。

背景技术

机器视觉在现代科技发展中发挥着至关重要的作用，特别是在工业生产领域。随着产品结构日益复杂精密，传统检测手段往往无法满足需求。此时，高精密测量技术的发展为机器视觉测量方案提供了广阔的应用空间。

机器视觉测量通常依赖于工业镜头与工业相机的组合来实现。这种组合通常采用传统的螺纹连接或螺钉连接方式。然而，这种固定式连接方式有其局限性，连接完成后，相机靶面与镜头光轴会呈现固定垂直关系，采用此种固定组合的镜头对产品进行检测，镜头光轴就需要与被测产品垂直放置，但在实际应用中，常由于安装空间的限制，这种固定组合往往难以实现理想的安装固定，被测面与像面发生相对倾斜，导致无法进行测量。

发明内容

有鉴于此，本发明针对现有技术存在之缺失，其主要目的是提供一种可调节像面角度的相机接口结构，其解决机器视觉测量传统螺接方式由于安装空间限制，难以实现理想安装固定，被测面与像面发生相对倾斜，导致无法进行测量的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用如下之技术方案：

本发明的一种可调节像面角度的相机接口结构，包括镜头连接件、后焦限位环、基座、旋转座和相机转接座，所述基座上开设有与所述镜头连接件对应的第一通孔，所述镜头连接件依次穿过所述后焦限位环和第一通孔，并与所述后焦限位环和基座依次螺接，所述基座远离所述镜头连接件的一端面设有分段式凹弧面，所述旋转座靠近所述基座的一端设有与所述分段式凹弧面相对应的导向凸弧面，所述旋转座相对两侧上设有侧壁挂耳，所述旋转座通过所述侧壁挂耳与所述基座活动连接，所述相机转接座安装在所述旋转座远离所述基座的一端上，所述镜头连接件连接有工业镜头，所述相机转接座连接有工业相机。

作为一种优选方案，所述镜头连接件靠近所述基座的一端上开设有多个第一固定安装孔，所述第一固定安装孔上设有第一紧固件，所述第一紧固件穿过所述第一固定安装孔与所述工业镜头固定连接，所述分段式凹弧面包括具有同一弧心的第一凹弧面和第二凹弧面，所述第一凹弧面的弧心半径小于所述第二凹弧面的弧心半径，所述第一凹弧面和第二凹弧面呈交替平行分布，所述第一凹弧面表层设有石墨钢导滑层。

作为一种优选方案，所述镜头连接件远离所述基座的一端设有外螺纹，所述后焦限位环内侧设有与所述外螺纹相适配的第一内螺纹，所述第一通孔靠近所述后焦限位环的一端设有与所述外螺纹相适配的第二内螺纹，所述第一内螺纹和第二内螺纹方向相反。

作为一种优选方案，两个所述侧壁挂耳靠近所述第一通孔的一侧均开设有弧形限位槽，所述基座上设有与所述弧形限位槽相对应的弧形导向凸块，所述弧形导向凸块上开设有第二固定安装孔，所述第二固定安装孔贯穿至所述第一通孔，所述侧壁挂耳上均开设有与所述第二固定安装孔对应的弧形导向通槽，所述弧形导向通槽贯穿至所述弧形限位槽，所述弧形导向通槽上设有第二紧固件，所述第二紧固件穿过所述弧形导向通槽，并安装在所述第二固定安装孔上，所述分段式凹弧面、导向凸弧面、弧形限位槽、弧形导向凸块和弧形导向通槽的弧面圆心均位于同一圆心。

作为一种优选方案，所述侧壁挂耳靠近所述基座的一端还设有调节组件，所述调节组件包括有连接杆件，所述连接杆件两端安装有调节杆，所述侧壁挂耳上开设有与所述调节杆对应的第一安装通孔，所述第一安装通孔贯穿至所述弧形限位槽，所述调节杆远离所述连接杆的一端还设有弧形块，所述弧形限位槽侧壁上开设有与所述弧形块相对应的弧形凹槽，所述弧形块与弧形限位槽的弧面圆心均位于同一圆心，所述侧壁挂耳远离所述第一通孔的一侧面上还安装有锁紧件，所述侧壁挂耳上开设有与所述锁紧件相对应的第二安装通孔，所述第二安装通孔贯穿至所述第一安装通孔，并与所述第一安装通孔呈垂直布置，所述锁紧件穿过所述第二安装通孔并与所述调节杆抵触连接。

作为一种优选方案，所述调节杆上还开设有与所述锁紧件相对应的抵接凹槽。

作为一种优选方案，所述旋转座上开设有与所述第一通孔同轴的第二通孔，所述第二通孔远离所述基座的一端开设有环形凹槽，所述相机转接座靠近所述旋转座的一端安装在所述环形凹槽上，并通过第三紧固件与所述旋转座连接。

作为一种优选方案，所述相机转接座安装在所述环形凹槽上的一端的外周侧开设有V形槽，所述旋转座上还开设有与所述第三紧固件对应的第三固定安装孔，所述第三固定安装孔贯穿至所述环形凹槽，所述第三紧固件依次穿过所述第三固定安装孔和V形槽，并与所述相机转接座抵触连接。

作为一种优选方案，两个所述侧壁挂耳靠近所述旋转座的一端均开设有安装槽，所述旋转座上设有与所述安装槽相对应的安装凸块，所述安装凸块固定安装在所述安装槽中。

作为一种优选方案，所述侧壁挂耳靠近所述安装槽两侧还开设有第四固定安装孔，所述第四固定安装孔上设有第四紧固件，所述第四紧固件穿过所述第四固定安装孔并与所述旋转座固定连接，所述安装凸块上还开设有第五固定安装孔，所述第五固定安装孔上设有第五紧固件，所述第五紧固件穿过所述第五固定安装孔并与所述侧壁挂耳固定连接，所述第五固定安装孔与第四固定安装孔呈垂直布置。

本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果，具体而言，由上述技术方案可知，其主要是：

1.适应不同安装方式的应用场景：通过相机像面进行可调角度的摆动，便于安装调整，解决由于安装空间限制，被测面与像面发生相对倾斜，导致无法进行测量的问题；

2.提高安装稳固性：通过后焦限位环和基座与镜头连接件的紧密配合，以及旋转座和基座的连接，可以限制相机接口结构的相对移动，提高安装的稳固性；

3.提高调节效率，降低磨损和更换成本：通过分段式凹弧面与导向凸弧面的配合工作，减少了调节接触面积，降低摩擦阻力，并配合调节组件，延长了结构使用寿命，降低更换维护成本，提高调整的效率；

4.提高角度调节精度：两个侧壁挂耳靠近第一通孔的一侧均开设有弧形限位槽，基座上设有与弧形限位槽相对应的弧形导向凸块，以此限制旋转座的自由度，使旋转座仅能沿着弧形导向通槽的长度方向绕着同一圆心作旋转运动，实现角度的准确调节，避免发生干涉；

5.实现360°调节：通过在相机转接座靠近旋转座的一端开设环状的V形槽，配合第三紧固件，可实现360°的选择调节操作。

为更清楚地阐述本发明的结构特征和功效，下面结合附图与具体实施例来对本发明进行详细说明。

附图说明

图1是本发明之实施例的组装结构示意图；

图2是本发明之实施例的另一视角的组装结构示意图；

图3是本发明之实施例的结构分解示意图；

图4是本发明之实施例的调节组件分解示意图；

图5是本发明之实施例的侧壁挂耳示意图；

图6是本发明之实施例的具有横向分段式导向凸弧面的旋转座示意图；

图7是本发明之实施例的具有纵向布置的分段式凹弧面的基座示意图；

图8是本发明之实施例的具有纵向分段式导向凸弧面的旋转座示意图；

图9是本发明之实施例的具有横向布置的分段式凹弧面的基座示意图；

图10是本发明之实施例的具有平滑导向凸弧面的旋转座示意图。

附图标记说明：

10、镜头连接件；11、第一固定安装孔；12、第一紧固件；13、外螺纹；

20、后焦限位环；21、第一内螺纹；

30、基座；31、第二内螺纹；32、弧形导向凸块；33、第一通孔；34、分段式凹弧面；341、第一凹弧面；342、第二凹弧面；35、第二固定安装孔；36、第二紧固件；

40、旋转座；41、导向凸弧面；42、侧壁挂耳；421、弧形限位槽；422、弧形导向通槽；423、安装槽；424、第四固定安装孔；425、第四紧固件；426、第一安装通孔；427、第二安装通孔；428、弧形凹槽；43、第二通孔；44、环形凹槽；45、第三紧固件；46、第三固定安装孔；47、第五紧固件；48、安装凸块；49、第五固定安装孔；

50、相机转接座；51、V形槽；

60、调节组件；61、连接杆件；62、调节杆；63、弧形块；631、抵接凹槽；64、锁紧件。

具体实施方式

为了使本发明的目的，技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施实例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

请参阅图1至图5，本发明实施例提供了一种可调节像面角度的相机接口结构，包括镜头连接件10、后焦限位环20、基座30、旋转座40和相机转接座50，其中，镜头连接件10用于连接工业镜头，后焦限位环20用于限制工业镜头后焦位置，相机转接座50用于连接工业相机，基座30上开设有与镜头连接件10对应的第一通孔33，镜头连接件10依次穿过后焦限位环20和第一通孔33，并与后焦限位环20和基座30依次螺接，以实现工业相机的固定定位与安装，基座30远离镜头连接件10的一端面设有分段式凹弧面34，旋转座40靠近基座30的一端设有与分段式凹弧面34相对应的导向凸弧面41，分段式的设计，减少了分段凹弧面34与导向凸弧面41的相互接触面积，在进行工业镜头摆动角度调节操作时，降低相对运动的摩擦阻力，提高调整效率；其中，导向凸弧面41的样式除了可以是平滑的之外，也可以是分段式的，分段式凹弧面34的样式可以是横向布置的，也可以是纵向布置的；分段式凹弧面34与导向凸弧面41配合工作，当导向凸弧面41的样式为平滑的时，分段式凹弧面34为横向布置或纵向布置均可，请参阅图7、图9和图10；当导向凸弧面41的样式为分段式，且横向布置时，分段式凹弧面34为纵向布置，请参阅图6和图7；当导向凸弧面41的样式为分段式，且纵向布置时，分段式凹弧面34为横向布置，请参阅图8和图9；此外，当导向凸弧面41的样式为分段式，且布置方向与基座30和旋转座40的调节方向一致时，分段式凹弧面34布置可与导向凸弧面41一致，即凸起部位一一对应，凹陷部位也一一对应，请参阅图7和图8；旋转座40相对两侧上设有侧壁挂耳42，旋转座40通过侧壁挂耳42与基座30活动连接，相机转接座50安装在旋转座40远离基座30的一端上。

在本实施例中，镜头连接件10靠近基座30的一端上开设有多个第一固定安装孔11，第一固定安装孔11上设有第一紧固件12，第一紧固件12穿过第一固定安装孔11与工业镜头固定连接，增加了工业镜头与相机接口机构的稳固性，使得工业镜头能够更加稳固地安装到相机接口结构中，保证整体结构的连接稳定性；分段式凹弧面34包括具有同一弧心的第一凹弧面341和第二凹弧面342，第一凹弧面341的弧心半径小于第二凹弧面342的弧心半径，第一凹弧面341和第二凹弧面342呈交替平行分布，第一凹弧面341表层设有石墨钢导滑层，石墨钢导滑层可与第一凹弧面341成型为一体，也可与第一凹弧面341为可拆装式连接，石墨钢导滑层是通过粘接剂将石墨、润滑剂和其他添加剂沾合在一起的一种稳定的复合材料，且石墨钢导滑层表面具有一定的润滑性能，可进一步减少相机接口结构的摩擦和磨损，大大延长相机接口结构的使用寿命，维持其良好的工作状态，此外，与传统的润滑剂相比，石墨钢导滑层具有更好的稳定性，不会因为使用时间的增加而分解或析出，润滑效果持久，不需要频繁更换，且无挥发性，不会在光路上留下残留物，不影响相机接口结构的光路导通；镜头连接件10远离基座30的一端设有外螺纹13，后焦限位环20内侧设有与外螺纹13相适配的第一内螺纹21，第一通孔33靠近后焦限位环20的一端设有与外螺纹13相适配的第二内螺纹31，第一内螺纹21和第二内螺纹31方向相反，后焦限位环20和基座30分别通过第一内螺纹21和第二内螺纹31与镜头连接件10上的外螺纹13进行螺纹连接，后焦限位环20和基座30均可沿着第一通孔33的长度方向前后调节移动，这种设置方式，增加了结构的可调节性，当基座30前后移动到对应焦点位置后，反向旋转后焦限位环20,使后焦限位环20与基座30紧密接触，限制基座30的相对移动，实现精确控制，避免了相对移动所可能带来的误差，既实现对工业相机后焦距离的精确控制，又提高了安装的稳固性，进一步提高了工业镜头拍摄的精度和稳定性。

两个侧壁挂耳42靠近第一通孔33的一侧均开设有弧形限位槽421，基座30上设有与弧形限位槽421相对应的弧形导向凸块32，弧形导向凸块32起辅助限位作用，增加旋转调节时结构的稳定性，弧形导向凸块32上开设有第二固定安装孔35，第二固定安装孔35贯穿至第一通孔33，侧壁挂耳42上均开设有与第二固定安装孔35对应的弧形导向通槽422，弧形导向通槽422贯穿至弧形限位槽421，弧形导向通槽422上设有第二紧固件36，第二紧固件36穿过弧形导向通槽422，并安装在第二固定安装孔35上，弧形导向通槽422的设置，使得第二紧固件36可以沿着弧形导向通槽422进行调节，增加了可调节的范围和精度，在调节操作过程中，先将旋转座40旋转到合适角度位置后，再通过锁紧第二紧固件36，实现基座30与旋转座40的固定连接，分段式凹弧面34、导向凸弧面41、弧形限位槽421、弧形导向凸块32和弧形导向通槽422的弧面圆心均位于同一圆心，这种设计使得旋转座40在旋转过程中能够始终保持正确的姿势，避免产生结构部件的相互干涉，同时，侧壁挂耳42与基座30配合，限制旋转座40的自由度，使旋转座40仅能沿着弧形导向通槽422的长度方向，绕着同一圆心作旋转运动，实现角度的准确调节。

侧壁挂耳42靠近基座30的一端还设有调节组件60，请参阅图4，调节组件60包括有连接杆件61，连接杆件61两端安装有调节杆62，连接杆件61的设置，能够同步控制两个调节杆62的进给量，实现更加稳定精确的调节，侧壁挂耳42上开设有与调节杆62对应的第一安装通孔426，第一安装通孔426贯穿至弧形限位槽421，调节杆62远离连接杆的一端还设有弧形块63，弧形限位槽421侧壁上开设有与弧形块63相对应的弧形凹槽428，弧形块63与弧形限位槽421的弧面圆心均位于同一圆心，侧壁挂耳42远离第一通孔33的一侧面上还安装有锁紧件64，侧壁挂耳42上开设有与锁紧件64相对应的第二安装通孔427，第二安装通孔427贯穿至第一安装通孔426，并与第一安装通孔426呈垂直布置，锁紧件64穿过第二安装通孔427并与调节杆62抵触连接，锁紧件64起到固定限位作用，防止调节杆62受力发生相对移动，保证调整的准确性；在平常的调整固定中，调节组件60通过弧形块63与弧形导向凸块32的抵触连接，可实现基座30与旋转座40的二次紧固，保证整体结构的稳固度，避免松动现象的产生，而当相机接口结构随着使用频率的增加，磨损超过限度时，为保证调节精度，在调整工业镜头的摆动角度之前，可通过调节杆62与锁紧件64的配合，并控制弧形块63进给量，以达到弥补磨损量的效果，这种设计使得磨损量超过限度后，相机接口结构仍能保持较高的调节精度，降低了维护更换成本，并延长了相机接口结构的使用寿命。

更进一步地，调节杆62上还开设有与锁紧件64相对应的抵接凹槽631，抵接凹槽631的设置，提高了锁紧件64与调节杆62连接的稳固度，保证角度调节的准确性，避免调节杆62和锁紧件64产生相对滑移造成调节误差；旋转座40上开设有与第一通孔33同轴的第二通孔43，第二通孔43远离基座30的一端开设有环形凹槽44，相机转接座50靠近旋转座40的一端安装在环形凹槽44上，并通过第三紧固件45与旋转座40连接，环形凹槽44起到限位限位固定作用，并增加相机转接座50与旋转座40之间的接触面积，提高连接的稳定性，保证整体结构的稳固度。

请参阅图3，相机转接座50安装在环形凹槽44上的一端的外周侧开设有V形槽51，旋转座40上还开设有与第三紧固件45对应的第三固定安装孔46，第三固定安装孔46贯穿至环形凹槽44，第三紧固件45依次穿过第三固定安装孔46和V形槽51，并与相机转接座50抵触连接，V形槽51的设计，可以增加第三紧固件45与相机转接座50之间的接触面积，同时可避免相机转接座50以第二通孔43的中心轴转动，进行旋转调节时脱离环形凹槽44，相机转接座50依靠V形槽51和第三紧固件45的配合，可实现360°旋转调节，旋转到合适位置后，通过第三紧固件45与V形槽51的抵触连接，实现与旋转座40的固定，第三紧固件45靠近相机转接座50的一端还设有与V形槽51对应的抵触斜面，可进一步提高连接的稳定性；两个侧壁挂耳42靠近旋转座40的一端均开设有安装槽423，旋转座40上设有与安装槽423相对应的安装凸块48，安装凸块48固定安装在安装槽423中，这种可拆装式的设计，使得在磨损量超过限度后，通过更换磨损部件，即可延长相机接口结构的使用寿命，维护更换便捷，并降低了维护成本。

侧壁挂耳42靠近安装槽423两侧还开设有第四固定安装孔424，第四固定安装孔424上设有第四紧固件425，第四紧固件425穿过第四固定安装孔424并与旋转座40固定连接，安装凸块48上还开设有第五固定安装孔49，第五固定安装孔49上设有第五紧固件47，第五紧固件47穿过第五固定安装孔49并与侧壁挂耳42固定连接，第五固定安装孔49与第四固定安装孔424呈垂直布置，限定了侧壁挂耳42的自由度，使侧壁挂耳42与旋转座40的连接更为牢固、稳定，同时保证基座30与旋转座40的活动连接关系，避免因松动造成调整的不准确。

工作原理：

1.工业镜头的安装定位：工业镜头通过第一固定安装孔11和第一紧固件12固定在镜头连接件10上，然后镜头连接件10与后焦限位环20和基座30依次通过螺纹连接，实现工业相机的连接定位与安装；

2.后焦距调整：通过第一内螺纹21和第二内螺纹31将后焦限位环20和基座30与镜头连接件10上的外螺纹13进行螺纹连接，并沿镜头连接件10的长度方向调节螺纹连接位置，可实现工业相机后焦距的调整；

3.调节工业镜头的摆动角度：基座30通过侧壁挂耳42与旋转座40连接后，可沿设置在侧壁挂耳42上的弧形导向通槽422的弧线长度方向移动，改变基座30与旋转座40的相对旋转角度，实现工业镜头摆动角度的调节；

4.锁紧固定：摆动角度调节完毕后，通过锁紧第二紧固件36，使侧壁挂耳42与基座30紧密贴合连接，实现旋转座40与基座30的初步固定，再推动连接杆件61，连接杆件61通过调节杆62带动弧形块63与弧形导向凸块32的弧面端紧密贴合，并拧紧锁紧件64，实现旋转座40与基座30的二次固定；

5.旋转调节：拧松第三紧固件45，使第三紧固件45远离V形槽51，旋转调节相机转接座50，调整到合适位置后，拧紧第三紧固件45，使第三紧固件45与V形槽51抵触连接，固定相机转接座50；

6.磨损补给量调节：当相机接口结构随着使用频率的增加产生磨损时，为保证调节的精度和松紧程度，在调整工业镜头的摆动角度之前，可先通过微调调节杆62，实现对弧形块63进给量的微调，再配合锁紧件64的固定，以达到弥补磨损量的效果，即弧形块63进给量等同于磨损量，由此可降低维护更换成本，延长相机接口结构的使用寿命。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的原则之内所作的任何修改，等同替换和改进等均应包含本发明的保护范围之内。