CN102155915B - 多波段光学在线尺寸检测方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多波段光学在线尺寸检测方法，其特征在于，其包括如下步骤：1)设置一组聚光装置，该装置由多个独立的呈半圆或者圆状分布的聚光单元组成，每个聚光单元由LED光源，椭圆弧面的聚光棱镜组成；2)将每个聚光单元所组成的椭圆弧面都设置两个分焦点；3)每个聚光单元中的LED光源可分别由不同波段或相同波段的LED组成，LED光源的波段覆盖整个可见光和不可见光区域；4)将检测体置于被检测区域内；5)检测体下面设置一组放大镜，放大检测体上激发出来的光学特性，再通过计算机系统进行分析并得出检测结果。本发明还公开一种实现上述方法的系统，可用于各种板材的纠偏和尺寸测量系统。
Description
技术领域
本发明涉及光学检测技术，具体涉及一种用于生产线产品尺寸的多波段光学在线尺寸检测方法及系统。
技术背景
目前，随着经济的高速发展，制造行业中的板材、纸张、布匹生产线上急需装备自动化的幅宽在线测量系统，达到提高生产效率和产品质量的目的。目前还有约80％的生产线采用钢板限位这种机械方式定位，由于该方法是接触式测量，磨损严重，更换耗材和调试周期短，效率低下。
国外的生产线配置有较为成熟的在线非接触式在线测量系统，该系统以德国E+L公司的在线测量系统较为典型，该测量系统主要采用激光器作为发射装置，具有良好的光束方向性，该系统成本高、难以被国内的生产线所接受，同时激光器作为发射装置还有一个不完美的地方，就是激光器的寿命通常只有一万多小时左右，也就是说，该套系统的使用寿命只有一年多，进一步增加了使用成本。
发明内容
针对现有现有系统存在的上述不足，本发明目的在于，一种用于生产线产品尺寸的多波段光学在线尺寸检测方法；
本发明的目的还在于，提供一种实现上述方法的多波段光学在线尺寸检测系统。
本发明提供的基于LED的多波段光学在线尺寸检测系统，其采用LED作为发光元件，LED具有十万小时的使用寿命以及远低于激光器的硬件成本，和特殊的聚光棱镜取代激光器，从而大幅的降低硬件成本、提高使用寿命，能为国内众多生产线所接受。
本发明为实现上述目的，所提供的技术方案是：
一种多波段光学在线尺寸检测方法，其特征在于，其包括如下步骤：
1)设置一组聚光装置，该装置由多个独立的呈半圆或者圆状分布的聚光单元组成，每个聚光单元均由一LED光源及一椭圆弧面的聚光棱镜组成；
2)将每个聚光单元所组成的椭圆弧面都设计两个分焦点，LED光源和检测体的中心分别放置在椭圆弧面都具有两个分焦点位置上，依据椭圆所特有的弧面特性，LED光源发射的光束经过聚光棱镜汇聚后刚好聚焦于检测体的中心位置，形成高亮的强光束，激发出检测体表面的存在的各种特征；
3)将所述每个聚光单元中的LED光源设置为分别由不同波段或相同波段的LED组成，使各LED光源组合成的波段覆盖整个可见光和不可见光区域，波长范围为100纳米到1100纳米，包括紫外、蓝色、绿色、红色、近红外以及远红外等区域；
4)将聚光装置置于生产线上，将被生产线连续生产出来的检测体连续的置于所述聚光装置覆盖区域内进行检测。
5)所述的检测体是具有防伪功能的物体，其表面的防伪特征需要极强的光束激发其防伪特征；
6)检测体下面设置一组放大镜，放大检测体上激发出来的光学特性，并通过传感器接收到经过放大后的光学特征，通过计算机系统进行分析并得出检测结果。
一种实现前述方法的多波段光学在线尺寸检测，其包括LED发射装置、聚光棱镜组、挡光板、检测体、接收装置、数字集成电路和显示器；所述的聚光棱镜组在LED发射装置的正上方；所述的挡光板在聚光棱镜组的正上方；所述的检测体在挡光板和接收装置中间位置；所述的接收装置和数字集成电路相互集成在一起；所述的数字集成电路和显示器相互集成在一起；所述的LED发射装置分布有一定数量的LED颗粒，通过LED发射的光线经过聚光棱镜组汇聚为平行光束，穿过挡光板上的小孔照射到接收装置，由于检测体位于挡光板和接收装置中间位置，会挡住一定数量的光束，数字集成电路对接收装置接收到的光束数量进行分析，换算出检测体的宽度，并通过显示器显示出具体数值。
所述的基于LED的光学尺寸测量系统，其特征在于，所述的LED发射装置采用LED颗粒作为发光装置，LED发射的光的波长可以使可见光和红外光；LED的数量为多于3以上的自然数，在相同的距离内，光束的数量越多，系统的测量精度就越高。。
所述的聚光棱镜具有将LED发射的散射光汇聚为平行光束的功能。
所述的挡光板上分布有与LED发射装置采用LED想对应的小孔，只允许平行的光束通过，挡住散射光，从而减少散射光的干扰。
所述的LED发射装置和接收装置完全对应、平行。
该光学尺寸测量系统的工作原理包括如下步骤：
(1)设置一聚光棱镜组在LED发射装置的正上方；
(2)设置一挡光板在聚光棱镜组的正上方，挡光板上开有小孔，小孔中心线与聚光棱镜中心线重合；
(3)设置一检测体在挡光板和接收装置中间位置；
(4)所述的LED发射装置和接受装置在位置上相互平行；
(5)所述的数字集成电路和显示器相互集成在一起，LED发射装置分布有一定数量的LED颗粒，通过LED发射的光线经过聚光棱镜组汇聚为平行光束，穿过挡光板上的小孔照射到接收装置，由于检测体位于挡光板和接收装置中间位置，会挡住一定数量的光束，数字集成电路对接收装置接收到的光束数量进行分析，换算出检测体的宽度，并通过显示器显示出具体数值。。
本发明提供的光学尺寸测量系统，其采用了光学测量技术、光学聚光技术、数字电路技术和通信技术相结合的综合装置，该装置适用于生产线板材、瓦楞纸幅宽、简述板材、印刷纸张以及纺织布料幅宽测量。
本发明的有益效果为：采用LED作为发光元件结合聚光棱镜技术，取代激光器，能够大幅度降低测量系统的硬件成本和延长使用寿命，能够更广泛应用于各行业的生产线上，实现高速、准确的在线监控和测量，有利于提高生产线的生产效率和提升产品品质。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
附图说明
图1为本发明的侧面结构示意图。
图2为本发明测量系统的光路图。
图3为本发明工作原理示意图。
具体实施方式
实施例：参见图1、图2及图3，一种多波段光学在线尺寸检测方法，其特征在于，其包括如下步骤：
1)设置一组聚光装置，该装置由多个独立的呈半圆或者圆状分布的聚光单元组成，每个聚光单元均由一LED光源及一椭圆弧面的聚光棱镜组成；
2)将每个聚光单元所组成的椭圆弧面都设计两个分焦点，LED光源和检测体的中心分别放置在椭圆弧面都具有两个分焦点位置上，依据椭圆所特有的弧面特性，LED光源发射的光束经过聚光棱镜汇聚后刚好聚焦于检测体的中心位置，形成高亮的强光束，激发出检测体表面的存在的各种特征；
3)将所述每个聚光单元中的LED光源设置为分别由不同波段或相同波段的LED组成，使各LED光源组合成的波段覆盖整个可见光和不可见光区域，波长范围为100纳米到1100纳米，包括紫外、蓝色、绿色、红色、近红外以及远红外等区域；
4)将聚光装置置于生产线上，将被生产线连续生产出来的检测体连续的置于所述聚光装置覆盖区域内进行检测。
5)所述的检测体是具有防伪功能的物体，其表面的防伪特征需要极强的光束激发其防伪特征；
6)检测体下面设置一组放大镜，放大检测体上激发出来的光学特性，并通过传感器接收到经过放大后的光学特征，通过计算机系统进行分析并得出检测结果。
本发明提供的一种实现前述方法的多波段光学在线尺寸检测系统，其包括LED发射装置1、聚光棱镜组2、挡光板3、检测体4、接收装置5、数字集成电路6和显示器7；所述的聚光棱镜组2在LED发射装置1的正上方；所述的挡光板3在聚光棱镜组2的正上方；所述的检测体4在挡光板3和接收装置5的中间位置；所述的接收装置5和数字集成电路6相互集成在一起；所述的数字集成电路6和显示器7相互集成在一起。
工作时，结合图2，所述的LED发射装置1分布有一定数量的LED颗粒，通过LED发射的光线经过聚光棱镜组2汇聚为平行光束，该平行光束穿过挡光板3上的小孔照射到接收装置5，由于检测体4位于挡光板3和接收装置5的中间位置，会挡住一定数量的光束，数字集成电路6对接收装置接5收到的光束数量进行分析，换算出检测体的宽度，并通过显示器7显示出具体数值。
根据本发明上述实施例所述，具备与本实施例相同或相似技术特征的检测装置，均在本发明保护范围内。
Claims (7)
1.一种多波段光学在线尺寸检测方法，其特征在于，其包括如下步骤：
1)设置一组聚光装置，该装置由多个独立的呈半圆或者圆状分布的聚光单元组成，每个聚光单元均由一LED光源及一椭圆弧面的聚光棱镜组成；
2)将每个聚光单元所组成的椭圆弧面都设计两个分焦点，LED光源和检测体的中心分别放置在椭圆弧面的两个分焦点位置上，依据椭圆所特有的弧面特性，LED光源发射的光束经过聚光棱镜汇聚后刚好聚焦于检测体的中心位置，形成高亮的强光束，激发出检测体表面的存在的各种特征；
3)将所述每个聚光单元中的LED光源设置为分别由不同波段或相同波段的LED组成，使各LED光源组合成的波段覆盖整个可见光和不可见光区域；
4)将聚光装置置于生产线上，将被生产线连续生产出来的检测体连续的置于所述聚光装置覆盖区域内进行检测。
2.根据权利要求1所述的多波段光学在线尺寸检测方法，其特征在于，其还包括如下步骤：
5)所述的检测体是具有防伪功能的物体，其表面的防伪特征需要极强的光束激发其防伪特征；
6)检测体下面设置一组放大镜，放大检测体上激发出来的光学特性，并通过传感器接收到经过放大后的光学特征，通过计算机系统进行分析并得出检测结果。
3.一种实现权利要求1或2所述方法的多波段光学在线尺寸检测系统，其特征在于，其包括LED发射装置、聚光棱镜组、挡光板、检测体、接收装置、数字集成电路和显示器；所述的聚光棱镜组在LED发射装置的正上方；所述的挡光板在聚光棱镜组的正上方；所述的检测体在挡光板和接收装置中间位置；所述的接收装置和数字集成电路相互集成在一起；所述的数字集成电路和显示器相互集成在一起；所述的LED发射装置分布有一定数量的LED颗粒，通过LED颗粒发射的光线经过聚光棱镜组汇聚为平行光束，穿过挡光板上的小孔照射到接收装置，由于检测体位于挡光板和接收装置中间位置，会挡住一定数量的光束，数字集成电路对接收装置接收到的光束数量进行分析，换算出检测体的宽度，并通过显示器显示出具体数值。
4.根据权利要求3所述的多波段光学在线尺寸检测系统，其特征在于，所述的LED发射装置采用LED颗粒作为发光装置，LED颗粒发射的光的波长是可见光和红外光；LED颗粒的数量为多于3的自然数，在相同的距离内，光束的数量越多，系统的测量精度就越高。
5.根据权利要求3所述的多波段光学在线尺寸检测系统，其特征在于，所述的聚光棱镜具有将LED颗粒发射的散射光汇聚为平行光束的功能。
6.根据权利要求3所述的多波段光学在线尺寸检测系统，其特征在于，所述的挡光板上分布有与LED发射装置采用的LED颗粒相对应的小孔，小孔中心线与聚光棱镜中心线重合，只允许平行的光束通过，挡住散射光，从而减少散射光的干扰。
7.根据权利要求3所述的多波段光学在线尺寸检测系统，其特征在于，所述的LED发射装置和接收装置完全对应、平行。
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