CN102735696A - 圆形边成像检测装置 - Google Patents
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Abstract
一种圆形边成像检测装置，其特征是它包括：一照明光源（4），该照明光源用于将位于检测台上的被检测物（6）的圆形边照亮，使之能产生反射光线；一凹形反光碗（1），该凹形反光碗（1）位于被检测物（6）的上部，它用于接收被检测物（6）的边缘图像并反射至凸形非球面反射镜（2）上；一凸形非球面反射镜（2），它位于凹形反光碗（1）中、被检测物（6）的正上方，它被用于接收凹形反光碗（1）反射来的反检测物（6）的边缘图像并再次反射汇聚至相机（5）中；一相机（5），它位于凹形反光碗（1）的上部、凸形非球面反射镜（2）反射线的汇聚点上。本发明结构简单，成形效果好，比例可调，不会产生变形，有利于后续的图像采集处理和判断。
Description
技术领域
本发明涉及一种光学检测装置，尤其是一种用于检测对圆形扁片周边要要求的光学检测装置，具体地说是一种圆形边成像检测装置。
背景技术
目前，随着科技的进步，人们对生产集成化的要求越来越高。对于某些圆形物体尤其是扁平的圆形物体，例如圆形瓶盖或圆形硬币等的边缘图案的成像一直不理想，主要存在的问题是边缘的图像被压缩，成像比例不合理，同时成像装置与物体的距离太近、容差较小，导致机械传动机构要求过高。检测过程较长，不能适应自动化检测的需要。
发明内容
本发明的目的是针对现有的圆形物体边缘图像成像比例不合理和容差小、距离近，图像会产生变形等问题，设计一种结构简单，成像效果好的圆形边成像检测装置。等问题
本发明的技术方案是：
一种圆形边成像检测装置，其特征是它包括：
一照明光源4，该照明光源用于将位于检测台上的被检测物6的圆形边照亮，使之能产生反射光线；
一凹形反光碗1，该凹形反光碗1位于被检测物6的上部，它用于接收被检测物6的边缘图像并反射至凸形非球面反射镜2上；
一凸形非球面反射镜2，它位于凹形反光碗1中、被检测物6的正上方，它被用于接收凹形反光碗1反射来的被检测物6的边缘图像并再次折射汇聚至相机5中；
一相机5，它位于凹形反光碗1的上部、凸形非球面反射镜2折射线的汇聚点上。
所述的凹形反光碗1的直径大于需检测物6的直径，在其上底面和下底面上各安装有一块具有消除杂光和抵挡外界环境污染的窗口平片3，所述的凸形非球面反射镜2安装在凹形反光碗1的下底边上的窗口平片3上。
所述的凸形非球面反射镜2的曲面方程为： 
式中：c为顶点的基本曲率即基圆半径的倒数1/r，k为圆锥曲线常数，不同取值表示不同非球面类型：k=0 球面，K<-1 双曲面，k=-1 抛物面，-1<k<0 椭球面，k>0 扁椭球面，r为表面上点的径向坐标。
本发明的有益效果：
本发明通过采用凸形非球面反光镜进行二次成像，将凹型反光碗的像再旋转一个角度，成为水平方向的图像。并且可将边缘图像进行缩放，使得成像比例更加合理。
本发明通过凸形非球面反光镜使得成像装置仅需一片凸透镜即可完成高精度成像，使得整个装置的结构十分简单，成本低，安装调试十分方便。
附图说明
图1是本发明的整个检测装置的结构示意图。
图2是本发明的光学部分的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
如图1-2所示。
一种圆形边成像检测装置，它主要由凹形反光碗1、凸形非球面反射镜2、照明光源4、CCD相机5以及具有消除杂光和抵挡外界环境污染的两块窗口平片3组成，如图1所示，照明光源4主要是用于将位于检测台上的被检测物6的圆形边照亮，使之能产生反射光线，它沿被检物6的周围布置；凹形反光碗1位于被检测物6的上部，它用于接收被检测物6的边缘图像并反射至凸形非球面反射镜2上，凹形反光碗1用于第一次成像，其作用是旋转图像的角度，同时也可以通过增大曲率半径来实现增大视场和拉开物体与该装置的距离；凸形非球面反射镜2位于凹形反光碗1中、被检测物6的正上方，它被用于接收凹形反光碗1折射来的反检测物6的边缘图像并再次反射汇聚至相机5中，凸形非球面反光镜是用于二次成像，将图像彻底转换成水平方向的图像，并且还能将圆形物体边缘图案进行展宽，使得成像更清晰、图像比例更加合理。相机5位于凹形反光碗1的上部、凸形非球面反射镜2折射线的汇聚点上，它主要用于将反光系统反射的图像转换成电信号送至与之相连的计算机中进行判别处理，以做出是否合格的判定，再由计算机控制生产线上的剔除装置动作，将不合格的产品剔出生产线，实现自动判别和剔除，提高生产效率。窗口平片3主要是防止用于成像之外的其他光进入系统，干扰成像，并且有效的阻挡了外界的污染物进入镜头内部。为了简化光学系统的透镜结构，本发明采用了凸形非球面反射镜，如图2所示，其表面不是一个标准的球面方程，而是由多种曲面平滑过渡相连形成的曲面，它可代替多个透镜实现成像功能，其最佳的曲面方式为：
，式中：c为顶点的基本曲率即基圆半径的倒数1/r，k为圆锥曲线常数，不同取值表示不同非球面类型：k=0 球面，K<-1 双曲面，k=-1 抛物面，-1<k<0 椭球面，k>0 扁椭球面，r为表面上点的径向坐标，本实施例的k取值以-0.2为最佳。
具体实施时，可根据实际情况对该方程进行修改，尤其是常数K的取值应根据具体地成像对象进行选择。
本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。
Claims (3)
1.一种圆形边成像检测装置，其特征是它包括：
一照明光源（4），该照明光源用于将位于检测台上的被检测物（6）的圆形边照亮，使之能产生反射光线；
一凹形反光碗（1），该凹形反光碗（1）位于被检测物（6）的上部，它用于接收被检测物（6）的边缘图像并反射至凸形非球面反射镜（2）上；
一凸形非球面反射镜（2），它位于凹形反光碗（1）中、被检测物（6）的正上方，它被用于接收凹形反光碗（1）反射来的被检测物（6）的边缘图像并再次反射汇聚至相机（5）中；
一相机（5），它位于凹形反光碗（1）的上部、凸形非球面反射镜（2）反射线的汇聚点上。
2.根据权利要求1所述的圆形边成像检测装置，其特征是所述的凹形反光碗（1）的直径大于需检测物（6）的直径，在其上底面和下底面上各安装有一块具有消除杂光和抵挡外界环境污染的窗口平片（3），所述的凸形非球面反射镜（2）安装在凹形反光碗（1）的下底边上的窗口平片（3）上。
3.根据权利要求1所述的圆形边成像检测装置，其特征是所述的凸形非球面反射镜（2）的曲面方程为： 
，式中：c为顶点的基本曲率即基圆半径的倒数1/r，k为圆锥曲线常数，不同取值表示不同非球面类型：k=0 球面，K<-1 双曲面，k=-1 抛物面，-1<k<0 椭球面，k>0 扁椭球面，r为表面上点的径向坐标。
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Publications (1)
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| CN102735696A true CN102735696A (zh) | 2012-10-17 |
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2012
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