CN104806909A - 用于机器视觉系统的高亮led无影光源 - Google Patents
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Abstract
本发明新型提供一种用于机器视觉系统的高亮LED无影光源,包括:无影灯光源和调节无影灯光源亮度的控制器;所述无影灯光源包括一散射光学器件,该散射光学器件具有内凹散射面,至少一串LED灯串围绕散射光学器件装配在散射光学器件的环形边缘;反射环固定在散射光学器件的环形边缘,将LED灯串向外的直射光线挡住,并反射至散射光学器件的内凹散射面。进一步地,所述控制器包括:AC/DC整流降压电路,以及连接AC/DC整流降压电路输出端的亮度调节电路,亮度调节电路用于调节LED灯串的亮度。本发明新型能够为相机获取图像照明补光,帮助相机获取光照均匀、目标物体突出、对比度鲜明的图像,提高了整个机器视觉系统的分辨率和识别率。
Description
技术领域
本发明新型涉及嵌入式微型化工业视觉领域,尤其是一种专用于机器视觉系统的高亮LED无影光源。
背景技术
随着社会信息化的普及、图像识别技术的进步,推动了工业视觉相关领域的发展。一个典型的机器视觉系统包括照明光源、镜头、相机、图像采集卡和视觉处理器五个部分,机器视觉系统的核心是图像采集和处理。由于所有信息均来源于图像,因此图像本身的质量对整个视觉系统极为关键。而照明光源直接影响相机获取图像信息的质量,其最大的作用就是保障相机获得目标特征突出、光照均匀、对比度鲜明的图像。
具体体现在:合适的光源设计能够改善整个系统的分辨率,可以大幅度降低图像处理算法分割和识别的难度,同时提高系统的定位测量精度,使系统的可靠性和综合性得到提高。反之,不合适的照明则会引起很多问题,例如信噪比过低、花点、眩光、曝光过度、阴影等,阴影会引起边缘的误检;而信噪比过低、均匀性不够导致图像阈值选择困难系统稳定性下降等不良结果。这些都会隐藏许多重要信息,该问题会导致图像处理算法设计和成像系统设计事倍功半。
针对表面反光性较大的待识别物,需要采用光照均匀且光线来自各个方向的散射光源,而无影灯光源就是很好的选择。传统无影灯一般都采用环形节能灯或卤素灯,但环形节能等具有寿命短、反应速度慢等缺点;卤素灯具有价格昂贵、维护成本高等不足。随着LED照明技术的不断发展,特别是高亮度LED灯珠的出现,LED无影灯成为了新的换代产品。LED无影灯具有亮度大、可连续调节、无频闪、光照均匀、寿命长、节能环保等特点。
发明内容
本发明新型的目的在于提供一种用于机器视觉系统的高亮LED无影光源,能够为相机获取图像照明补光,帮助相机获取光照均匀、目标物体突出、对比度鲜明的图像,提高了整个机器视觉系统的分辨率和识别率,降低了图像处理算法分割和识别的难度,使系统的可靠性得到提高。本发明新型采用的技术方案是:
一种用于机器视觉系统的高亮LED无影光源,包括:无影灯光源和调节无影灯光源亮度的控制器;
所述无影灯光源包括一散射光学器件,该散射光学器件具有内凹散射面,至少一串LED灯串围绕散射光学器件装配在散射光学器件的环形边缘;
反射环固定在散射光学器件的环形边缘,将LED灯串向外的直射光线挡住,并反射至散射光学器件的内凹散射面。
进一步地,所述控制器包括:AC/DC整流降压电路,以及连接AC/DC整流降压电路输出端的亮度调节电路,亮度调节电路用于调节LED灯串的亮度。
具体地,所述亮度调节电路包括可调稳压器U1,可调稳压器U1的输入端接AC/DC整流降压电路输出的直流电压;可调稳压器U1的输入端通过电容C1接地;二极管D1的阳极接可调稳压器U1的输出端,阴极接U1的输入端;可调稳压器U1的输出端接电阻R1的一端,二极管D2的阴极以及电容C2的一端;可调稳压器U1的调节端接电阻R1的另一端,二极管D2的阳极以及电容C3的一端;电容C2的另一端接地,电容C3的另一端接地;可调稳压器U1的调节端通过可变电位器VR1接地;
可调稳压器U1的输出端用于连接LED灯串的正供电端。
进一步地,所述LED灯串包括多个串联的LED灯珠和一个限流电阻;各LED灯串并联连接。
本发明新型的优点在于:
1)该LED无影光源可以确保相机能够获得对比度明显、光照均匀性良好、目标物体突出的图像,并提高了整个系统的分辨率和识别率,降低了图像处理算法分割和识别的难度,使系统的可靠性得到提高
2)具有亮度高,散热性好,安装方便,使用寿命长等特点。
附图说明
图1为本发明新型的结构示意图(不含反射环)。
图2为本发明新型的含反射环的结构总体示意图。
图3为本发明新型的控制器电原理图。
图4为本发明新型的LED灯串并联连接示意图。
具体实施方式
下面结合具体附图和实施例对本发明新型作进一步说明。
由于工业现场环境复杂,相机要获得一幅高质量图像十分困难。本发明新型针对特定的环境设计了此用于机器视觉系统的高亮LED无影光源,其包括两部分:无影灯光源和调节无影灯光源亮度的控制器。
无影灯光源的结构如图1和图2所示,图1是未装配反射环时的结构。
无影灯光源包括一散射光学器件1,该散射光学器件1具有内凹散射面,LED灯串2围绕散射光学器件1装配在散射光学器件1的环形边缘;LED灯串2通常有多串,相互间并联连接,也就是并联连接在控制器的输出端。
反射环3固定在散射光学器件1的环形边缘,将LED灯串2向外的直射光线挡住,并反射至散射光学器件1的内凹散射面。
通过散射光学器件1的内凹弧形面将光线散射,能够使得光照均匀度更好。散射光学器件1的直径为4.8cm。
控制器的结构如图3所示,包括AC/DC整流降压电路4,以及连接AC/DC整流降压电路4输出端的亮度调节电路5,亮度调节电路5用于调节LED灯串2的亮度。
AC/DC整流降压电路4可采用开关电源或者变压器降压后再接桥式整流电路。
亮度调节电路5包括可调稳压器U1,可调稳压器U1的输入端接AC/DC整流降压电路4输出的直流电压;可调稳压器U1的输入端通过电容C1接地;二极管D1的阳极接可调稳压器U1的输出端,阴极接U1的输入端;可调稳压器U1的输出端接电阻R1的一端,二极管D2的阴极以及电容C2的一端;可调稳压器U1的调节端接电阻R1的另一端,二极管D2的阳极以及电容C3的一端;电容C2的另一端接地,电容C3的另一端接地;可调稳压器U1的调节端通过可变电位器VR1接地;
可调稳压器U1的输出端用于连接LED灯串2的正供电端。
上述可调稳压器U1可采用LM317。R1取值为220欧姆,C2为25uF的电解电容,C3为10uF的电解电容,C1为0.1uF的陶瓷电容。D2(IN4002)为保护二极管,防止稳压器输出端短路而损坏U1,D1(IN4002)用于防止输入短路而损坏U1。
如图4所示,所述LED灯串2包括七个串联的LED灯珠和一个限流电阻;各LED灯串2并联连接。图4中,LED灯串的左侧节点(正供电端)接可调稳压器U1的输出端,右侧节点(500欧姆的限流电阻右侧)接地。
控制器的输入为220v~240v交流电压,可变电位器VR1采用旋转式可变电位器,连接一个外置旋钮,控制器输出电压可以通过外置旋钮连续可调,输出电压范围为8~24V,使得无影灯光源亮度可调。
Claims (4)
1. 一种用于机器视觉系统的高亮LED无影光源,其特征在于,包括:
无影灯光源和调节无影灯光源亮度的控制器;
所述无影灯光源包括一散射光学器件(1),该散射光学器件(1)具有内凹散射面,至少一串LED灯串(2)围绕散射光学器件(1)装配在散射光学器件(1)的环形边缘;
反射环(3)固定在散射光学器件(1)的环形边缘,将LED灯串(2)向外的直射光线挡住,并反射至散射光学器件(1)的内凹散射面。
2.如权利要求1所述的用于机器视觉系统的高亮LED无影光源,其特征在于:所述控制器包括:
AC/DC整流降压电路(4),以及连接AC/DC整流降压电路(4)输出端的亮度调节电路(5),亮度调节电路(5)用于调节LED灯串2的亮度。
3.如权利要求2所述的用于机器视觉系统的高亮LED无影光源,其特征在于:
所述亮度调节电路(5)包括可调稳压器U1,可调稳压器U1的输入端接AC/DC整流降压电路(4)输出的直流电压;可调稳压器U1的输入端通过电容C1接地;二极管D1的阳极接可调稳压器U1的输出端,阴极接U1的输入端;可调稳压器U1的输出端接电阻R1的一端,二极管D2的阴极以及电容C2的一端;可调稳压器U1的调节端接电阻R1的另一端,二极管D2的阳极以及电容C3的一端;电容C2的另一端接地,电容C3的另一端接地;可调稳压器U1的调节端通过可变电位器VR1接地;
可调稳压器U1的输出端用于连接LED灯串(2)的正供电端。
4.如权利要求2所述的用于机器视觉系统的高亮LED无影光源,其特征在于:
所述LED灯串(2)包括多个串联的LED灯珠和一个限流电阻;各LED灯串(2)并联连接。
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