CN103454218A - 一种光路集成的物料分选光学系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光路集成的物料分选光学系统，包括可见光相机、红外相机、分束器、复合照明灯、透射式复合背景灯；可见光相机与红外相机分列置于分束器的后方，复合照明灯位于分束器前方，并且分布于分束器与透射式复合背景灯的中心连线两侧；可见光相机与红外相机在分束器前的光路同轴，在分束器后光路分配到可见光相机与红外相机。其中，复合照明灯为即可用作红外光源，又可用作可见光源的同一个卤素灯或者是将红外光LED灯珠和可见光LED灯珠组合为一体的复合照明灯。本发明通过分束器将两种不同相机的取像光路集成在一起，实现了用两种相机对观察点同一位置同时取像。既优化了光学系统的结构，又保证了准确的同步取像。

Description

一种光路集成的物料分选光学系统

 

技术领域

本发明涉及一种物料分选设备，尤其涉及一种用于物料分选设备中的集成度高，结构简单的光学系统。

背景技术

在目前的物料分选设备中，尤其在可见光、红外和紫外等多个波段复合应用的系统中，由于单种相机常常只能覆盖其中一个波段，因此需要两种相机（如可见光相机和红外相机在同侧观察相同的被选目标，每个相机需要有照明光源、亮度可调的参考背景等，并且二者的光路相对独立，通常的设计就是将系统的所有组件加倍，对应一个相机一个系统，导致结构极其复杂，而且照明设计难以做到良好的对称性，使得系统性能降低，生产、使用和维护不便。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种集成度高，结构简单的用于物料分选设备的光学系统。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种光路集成的物料分选光学系统，包括可见光相机、红外相机、分束器、复合照明灯、透射式复合背景灯；可见光相机与红外相机分列置于所述分束器的后方，复合照明灯位于分束器前方，并且分布于分束器与透射式复合背景灯的中心连线两侧；可见光相机与红外相机在分束器前的光路同轴，在分束器后光路分配到可见光相机与红外相机。

作为优选，复合照明灯对称分布于分束器与透射式复合背景灯的中心连线两侧。

作为优选，复合照明灯为即可用作红外光源，又可用作可见光源的同一个卤素灯。

作为优选，复合照明灯将红外光LED灯珠和可见光LED灯珠组合为一体。

作为优选，透射式复合背景灯包括毛玻璃、红外光源和可见光源；毛玻璃置于红外光源和可见光源的前方；红外光源和可见光源为同一卤素灯。

作为优选，透射式复合背景灯包括毛玻璃、红外光源和可见光源；毛玻璃置于红外光源和可见光源的前方；红外光源为红外LED灯珠，可见光源为可见光LED灯珠。

作为优选，可见光相机为灰度相机。

作为优选，可见光相机为彩色相机。

本发明的有益效果是：

通过分束器将两种不同相机的取像光路集成在一起，实现了用两种相机对观察点同一位置同时取像。既优化了光学系统的结构，又保证了准确的同步取像。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1 是本发明光路集成的物料分选光学系统实施例的光学系统示意图。

图中，1-可见光相机，2-红外相机，3-分束器，4-复合照明灯，5-观察点，6-透射式复合背景灯，7-光路。

具体实施方式

实施例1：

图1是一种光路集成的物料分选光学系统，由可见光相机1、红外相机2、分束器3、复合照明灯4、透射式复合背景灯6组成。

可见光相机1与红外相机2分列，分束器3位于可见光相机1与红外相机2的前方，复合照明灯4位于分束器前方，并且对称分布于分束器3与透射式复合背景灯6的中心连线两侧。可见光相机与红外相机在分束器前的光路同轴，在分束器后光路分配到可见光相机与红外相机。

复合照明灯4是既是红外光源、又是可见光源的同一个卤素灯。

可见光相机1为灰度相机。

透射式复合背景灯由毛玻璃、红外光源和可见光源组成。毛玻璃置于红外光源和可见光源的前方，卤素灯作为红外光源和可见光源。

工作过程：

如图1所示，包括红外光源和可见光源的复合照明灯4对称分布于分束器3到透射式复合背景灯6的中心连线的两侧。复合照明灯4发出的光照射在观察点5上，经过反射或透射，按同轴光路到达分束器3，然后同轴光分成可见光和近红外光两束，分别被置于分束器3后方的可见光相机1和红外相机2接收，然后进行信号处理。

本实施例确保了设在观察点同侧的不同位置的两种相机在同一时间能够从相同角度看到同一目标，准确的提取了相同目标由于光谱产生的差异，同时避免了由于观察角度不一致产生的差异。一个分束器只对应一个透射式的复合背景系统（即透射式复合背景灯6），降低了结构设计的难度。整个光学系统对称分布，准确度高，结构设计简单，空间分布得到了优化。

在图1中，以观察点5为中心，在两侧对称的设置了同样的光学系统，使得可同时提取观察点正反两面的光谱影像。

工作原理：

在原有的光学系统基础上增加了分束器，分束器前的光路一致，不同的光经过分束器分为两路，每一路采用一个相机接收。这样就大大优化了系统结构，实现了光路在分束前的同轴，确保了不同相机在同一时间能够从相同角度看到同一目标，准确的提取了相同目标由于光谱产生的差异而不是由于观察角度不一致产生的差异；同时也确保了不同光谱光源照明设计的对称性，提高了分选的准确性，确保了良好的性能。此外，由于分束器前的光路只有一套，使得不同光谱的相机将对应一个相同的分束器，因此，这里也设计了能够同时产生不同波段光场的复合背景灯。主灯也使用了可见光源和近红外光源一体化的复合照明灯。

 

实施例2：

本实施例中，可见光相机为彩色相机。

复合照明灯由组合为一体的用作红外光源的红外LED灯珠和用作可见光源的可见光LED灯珠组成。

透射式复合背景灯由毛玻璃、红外LED灯珠和可见光LED灯珠组成。毛玻璃置于红外LED灯珠和可见光LED灯珠前方。

本实施例的其他结构与实施例1相同。

上述2个实施例具有如下特点：

（1）采用分束器，实现了在分束前光路同轴传输，解决了光路不一致导致的同一时间对相同位置目标的精确成像问题、解决了光源设计难以实现对称性的问题。例如，在采用红外光和可见光两种光源情况下，同轴光束经过分束器后，可见光和近红外光分开，分别被可见光相机和红外相机接收。分束器为后面单一背景灯和照明对称性设计提供了前提条件。

（2）采用了透射式复合背景灯，解决了背景复杂的问题。用亮度可调的LED灯珠或卤素灯照在透光的扩散板上面，把扩散板发出的光作为背景信号，与传统的背景板加背景灯的背景系统相比，结构和性能优化了不少。

（3）采用了集成的复合照明灯，使得复合照明主灯既可以发出可见光，也可以发出红外光，其可以通过使用同一卤素灯实现，也可以采用将可见光LED和红外光LED组合为一体化来实现。并且复合照明灯相对于分束器光路对称设置，满足了对称照明的设计，使得相机获取的观察点处的信号真实可靠。

以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (8)

1.一种光路集成的物料分选光学系统，其特征在于：包括可见光相机、红外相机、分束器、复合照明灯、透射式复合背景灯；所述可见光相机与红外相机分列置于所述分束器的后方，所述复合照明灯位于分束器前方，并且分布于分束器与透射式复合背景灯的中心连线两侧；所述可见光相机与红外相机在分束器前的光路同轴，在分束器后光路分配到可见光相机与红外相机。

2.根据权利要求1所述的光路集成的物料分选光学系统，其特征在于：所述复合照明灯对称分布于分束器与透射式复合背景灯的中心连线两侧。

3.根据权利要求1所述的光路集成的物料分选光学系统，其特征在于：所述复合照明灯为即可用作红外光源，又可用作可见光源的同一个卤素灯。

4.根据权利要求1所述的光路集成的物料分选光学系统，其特征在于：所述复合照明灯将红外光LED灯珠和可见光LED灯珠组合为一体。

5.根据权利要求1所述的光路集成的物料分选光学系统，其特征在于：所述透射式复合背景灯包括毛玻璃、红外光源和可见光源；所述毛玻璃置于红外光源和可见光源的前方；所述红外光源和可见光源为同一卤素灯。

6.根据权利要求1所述的光路集成的物料分选光学系统，其特征在于：所述透射式复合背景灯包括毛玻璃、红外光源和可见光源；所述毛玻璃置于红外光源和可见光源的前方；所述红外光源为红外LED灯珠，所述可见光源为可见光LED灯珠。

7.根据权利要求1所述的光路集成的物料分选光学系统，其特征在于：所述可见光相机为灰度相机。

8.根据权利要求1所述的光路集成的物料分选光学系统，其特征在于：所述可见光相机为彩色相机。