CN106370104A - 一种测量曲面led荧光粉涂层体积的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种测量曲面LED荧光粉涂层体积的方法，本方法通过激光扫描得到LED荧光粉涂层厚度，利用二重积分获得体积，将测量得到的涂覆体积和标准体积比较，确定涂覆精度。该方法检测设备简单、成本低廉、精度较高，提高了工业生产效率和产品质量。

Description

一种测量曲面LED荧光粉涂层体积的方法

技术领域

本发明涉及LED领域，具体涉及一种测量曲面LED荧光粉涂层体积的方法。

背景技术

白光LED由于具有光效高、寿命长、能耗低等特点，被广泛应用于照明装饰等各种场合。其中，荧光粉涂覆是实现蓝光LED转白光LED的重要工艺之一，涂覆精度的高低极大程度地影响白光LED的生产质量，而LED荧光粉涂覆体积能较好的反映涂覆精度。

目前，LED荧光粉涂覆体积的测量主要采用人眼观察的方式，工作量较大、效率极低，无法满足工业生产的快速性要求，且人眼观察受主观判断的影响较大，不能保证LED产品精度。

发明内容

为了解决现有技术中对涂覆体积测量的不足，本发明提供一种测量曲面LED荧光粉涂层体积的方法。

本发明采用如下技术方案：

一种测量曲面LED荧光粉涂层体积的方法，包括如下步骤：

S1构建测量系统，所述测量系统包括摄像头、线激光发射器及平台，所述待测物体放置于平台上，摄像机位于待测物体的正上方；

S2打开线激光发射器，固定线激光器入射激光角度，摄像机镜头与线激光方向平行，然后线激光发射器以均匀步进移动，发射激光扫描整个荧光粉涂覆层，摄像机拍摄多幅激光图像；

S3对多幅激光图像进行预处理；

S4获取预处理后的激光图像的激光中心线间距离；

S5通过激光中心线间距离计算各点涂覆厚度，根据激光扫描范围和线激光发射激光与涂覆层切面范围长度，对涂覆厚度进行二重积分，计算获得荧光粉涂覆层的体积。

还包括精度检测步骤，将S5得到的涂覆层体积与标准体积进行比较，确定涂覆精度。

所述测量系统还包括激光驱动装置及摄像机驱动装置，所述激光驱动装置用于调整线激光发射器的位置，摄像机驱动装置用于调整摄像机的位置。

所述预处理包括中值滤波预处理及二值化。

所述S4中获取预处理后的激光图像的激光中心线距离，具体为：

利用霍夫变换获得旋转角度并旋转激光图片，向左投影定位图片中激光段的位置，得到激光面与涂层的交线及激光面与平台的两段交线，由一条曲线和两条直线段构成；

利用重心公式求取每列激光中心点的位置，每列激光包括两个直线段和一个曲线段；

最小二乘法拟合二次曲线，排除掉曲线的像素段，拟合一次基准直线，作为基准线；

对多幅激光图片均进行上述操作，获得对应曲线上像素点与基准线距离即集合D和对应曲线段范围长度集合Q，得到激光图像的激光中心线距离，所述曲线段范围指曲线段投影到基准线上的长度范围。

所述S5中具体步骤如下：

S5.1获得的D中元素D_ij，通过公式计算实际位置点对应的涂覆厚度，式中f为焦距，H为摄像机到平台面距离，为激光面与平台面夹角，D_ij为(i，j)位置对应的图像点与基准线的距离；

S5.2利用H_ij与实际位置(i,j)的对应关系拟合成关于实际涂覆坐标变量i，j的实际涂覆高度拟合函数h(i,j)；

S5.3利用图像中曲线段范围长度集合Q中的元素Q_i，Q_i是i位置对应的图像上线激光与涂覆层相交的长度，通过公式计算获得rQ_i，

${\mathrm{rQ}}_i=\frac{H}{f}\×Q_i$

rQ_i是i位置实际线激光与涂覆层相交的长度范围；

S5.4rQ_i和对应的实际位置坐标i拟合成关于i的拟合实际线激光与涂覆层相交长度函数最后通过公式

二重积分获得体积，式中，h(i,j)是关于实际涂覆坐标变量i，j的实际涂覆高度拟合函数，(i，j)坐标上离散点的实际涂覆厚度为H_ij，i为扫描方向坐标变量，j为激光与涂层切面方向坐标变量，外积分上限a为激光扫描长度，为对应于i位置的激光与涂层切面的范围长度，v是涂层体积。

本发明的有益效果：

本方法对曲面LED荧光粉涂层体积的检测效果较好，解决了人眼检测效率低、客观判断不强等问题，能提高检测精度和效率，减少人工投入，测量更加智能和简便，为高质量的白光LED生产提供了保障。

附图说明

图1是本发明测量系统的结构示意图；

图2是本发明的工作流程图；

图3是LED荧光粉涂覆面激光投射俯视图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图，对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例

如图2所示，一种测量曲面LED荧光粉涂层体积的方法，包括如下步骤：

S1构建测量系统，如图1所示，所述测量系统包括摄像头、线激光发射器1及平台6，所述待测物体5放置于平台上，摄像机2位于待测物体的正上方，与平台面平行，线激光发射器通过激光驱动装置4以固定角度发射激光扫描涂覆层，摄像机通过摄像机驱动装置3调整位置。

S2摄像机安置于涂层正上方，荧光粉涂覆完成后，打开线激光发射器，固定发射光线角度，定标后从涂层最左侧开始发射激光扫描，其间，激光驱动装置带动线激光发射器以固定步进旋转移动，直至扫描到涂层最右侧结束扫描，关闭结构光发射器，摄像机拍摄多幅激光图像。

S3对多幅激光图像进行预处理，

对图片进行中值滤波预处理，去除图片噪声，由于工业环境较简单，光线也较弱，所以可以直接调试获得合适阈值，对图片进行二值化处理。

S4获取预处理后的激光图像的激光中心线间距离；

利用霍夫变换获得旋转角度并旋转激光图片，向左投影定位图片中激光段的位置，如图3所示，由LED荧光粉涂覆面激光投射俯视图可知，拍摄获得的涂层9上的线激光成像由一条曲线8和两条直线段7组成，即激光面与涂层的交线、激光面与平台的两段交线。通过按列遍历，获得每列的最亮点，设其像素值为b_i，将最亮点减去一固定值的结果作为阈值即b_i-T，得到每列在阈值范围内的像素点位置u_i(i＝0,1,2,......M)，像素值为g_i(i＝0,1,2,......M)，M为大于阈值的像素点个数，利用重心公式求取每列激光中心点位置，最小二乘法拟合二次曲线，排除掉曲线的像素段，拟合一次基准直线，作为基准线。对扫描获得的所有图片进行上述操作，获得对应的曲线上像素点与基准线的距离即集合D和对应曲线段范围长度集合Q。

S5通过激光中心线间距离计算各点涂覆厚度，根据激光扫描范围和线激光发射激光与涂覆层切面范围长度，对涂覆厚度进行二重积分，计算获得荧光粉涂覆层的体积，具体步骤如下：

S5.1获得的D中元素D_ij，通过公式计算实际位置点对应的涂覆厚度，式中f为焦距，H为摄像机到平台面距离，为激光面与平台面夹角，D_ij为(i，j)位置对应的图像点与基准线的距离；

S5.2利用H_ij与实际位置(i,j)的对应关系拟合成关于实际涂覆坐标变量i，j的实际涂覆高度拟合函数h(i,j)；

S5.3利用图像中曲线段范围长度集合Q中的元素Q_i，Q_i是i位置对应的图像上线激光与涂覆层相交的长度，通过公式计算获得rQ_i，

${\mathrm{rQ}}_i=\frac{H}{f}\×Q_i$

rQ_i是i位置实际线激光与涂覆层相交的长度范围；

S5.4rQ_i和对应的实际位置坐标i拟合成关于i的拟合实际线激光与涂覆层相交长度函数最后通过公式二重积分获得体积，

式中，h(i,j)是关于实际涂覆坐标变量i，j的实际涂覆高度拟合函数，(i，j)坐标上离散点的实际涂覆厚度为H_ij，i为扫描方向坐标变量，j为激光与涂层切面方向坐标变量，外积分上限a为激光扫描长度，为对应于i位置的激光与涂层切面的范围长度，v是涂层体积。

S6还包括精度检测

将上一步骤获得的涂覆体积v与标准涂覆体积v_b对比，计算误差比若b≤△，精度满足要求，为合格产品，否则为次品，式中△为千分之五。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受所述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种测量曲面LED荧光粉涂层体积的方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1构建测量系统，所述测量系统包括摄像头、线激光发射器及平台，所述待测物体放置于平台上，摄像机位于待测物体的正上方；

S2打开线激光发射器，固定线激光器入射激光角度，摄像机镜头与线激光方向平行，然后线激光发射器以均匀步进移动，发射激光扫描整个荧光粉涂覆层，摄像机拍摄多幅激光图像；

S3对多幅激光图像进行预处理；

S4获取预处理后的激光图像的激光中心线间距离；

S5通过激光中心线间距离计算各点涂覆厚度，根据激光扫描范围和线激光发射激光与涂覆层切面范围长度，对涂覆厚度进行二重积分，计算获得荧光粉涂覆层的体积。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括精度检测步骤，将S5得到的涂覆层体积与标准体积进行比较，确定涂覆精度。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述测量系统还包括激光驱动装置及摄像机驱动装置，所述激光驱动装置用于调整线激光发射器的位置，摄像机驱动装置用于调整摄像机的位置。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预处理包括中值滤波预处理及二值化。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S4中获取预处理后的激光图像的激光中心线距离，具体为：

利用霍夫变换获得旋转角度并旋转激光图片，向左投影定位图片中激光段的位置，得到激光面与涂层的交线及激光面与平台的两段交线，由一条曲线和两条直线段构成；

利用重心公式求取每列激光中心点的位置，每列激光包括两个直线段和一个曲线段；

最小二乘法拟合二次曲线，排除掉曲线的像素段，拟合一次基准直线，作为基准线；

对多幅激光图片均进行上述操作，获得对应曲线上像素点与基准线距离即集合D和对应曲线段范围长度集合Q，得到激光图像的激光中心线距离，所述曲线段范围指曲线段投影到基准线上的长度范围。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S5中具体步骤如下：

S5.1获得的D中元素D_ij，通过公式计算实际位置点对应的涂覆厚度，式中f为焦距，H为摄像机到平台面距离，为激光面与平台面夹角，D_ij为(i，j)位置对应的图像点与基准线的距离；

S5.2利用H_ij与实际位置(i,j)的对应关系拟合成关于实际涂覆坐标变量i，j的实际涂覆高度拟合函数h(i,j)；

S5.3利用图像中曲线段范围长度集合Q中的元素Q_i，Q_i是i位置对应的图像上线激光与涂覆层相交的长度，通过公式计算获得rQ_i，

${\mathrm{rQ}}_i=\frac{H}{f}\×Q_i$

rQ_i是i位置实际线激光与涂覆层相交的长度范围；

S5.4rQ_i和对应的实际位置坐标i拟合成关于i的拟合实际线激光与涂覆层相交长度函数最后通过公式

二重积分获得体积，式中，h(i,j)是关于实际涂覆坐标变量i，j的实际涂覆高度拟合函数，(i，j)坐标上离散点的实际涂覆厚度为H_ij，i为扫描方向坐标变量，j为激光与涂层切面方向坐标变量，外积分上限a为激光扫描长度，为对应于i位置的激光与涂层切面的范围长度，v是涂层体积。