CN106442327A - 一种用于物体侧面图像信息检测的光学系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于物体侧面图像信息检测的光学系统。光学系统包括旋转基台、光源组件、反射镜和相机，旋转基台能够带动工件旋转，光源组件置于工件的外围且能形成照在工件上的光束，工件在光束的照射下形成漫反射，反射镜能够接收到工件表面漫反射射出的光束并将之反射出去，相机通过镜头获取反射镜反射的光束从而形成工件的侧面图像信息，相机的镜头位于反射镜的反射光束的光路上，当工件旋转时，相机能够通过多次间隔地拍摄采集到工件侧面多个视角的图像信息。本发明采集到的工件侧面图像信息更加丰富、详细，信息采集详实准确。无需精度要求高的反射镜阵列，使得本发明的光学系统的制造成本大大降低，经济实惠。
Description
技术领域
本发明属于机器视觉检测领域，具体涉及一种用于检测物体外形图像信息的光学系统。
背景技术
目前，在机器视觉检测领域中，为了对小尺寸物体的表面进行检测，大多采用面阵相机对物体表面进行多次不同视角的拍摄采图，然后将各个视角的图像拼接起来，分析物体的表面信息。
现有的的一款专门检测小尺寸物体侧面的光学系统中，通过反光镜阵列在物体的四周，反光镜阵列能够提供物体的4个正交视图，进而通过面阵相机来获得物体的侧面图像信息。该光学系统虽然能够一次获得物体的四周侧面图像信息，但该光学系统还是存在一些无法解决的问题：1.通过反光镜阵列只能获得4张图片，在后续处理中，无法获取物体详细的三维信息；2.受限于光源以及光学系统自身空间的问题，太小或太大的部件均无法进行检测；3.光源集成在光学系统中，为了对物体表面不同图像信息的检测而需要更换光源时，集成的光源不易更换；4.该光学系统价格昂贵；。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种结构简单、能够获得物体侧面详细图像信息的用于物体侧面图像信息检测的光学系统。
为了解决上述技术问题，本发明采用的一种技术方案是：一种用于物体侧面图像信息检测的光学系统，包括旋转装置、光源组件、反射镜组件和用于采集工件侧面图像信息的相机，所述旋转装置具有旋转基台，所述工件置放于旋转基台上，所述旋转基台能够带动工件绕一位于工件内且竖向延伸的旋转中心线旋转，所述光源组件置于工件的外围且能形成照在工件上的入射光束，所述工件在入射光束的照射下形成漫反射，所述反射镜组件包括置于工件外侧的反射镜，所述反射镜能够至少接收到工件表面漫反射射出的光束和未被工件挡住的入射光束中的一种光束并将之反射出去，所述相机通过镜头获取反射镜反射的光束从而形成工件的侧面图像信息，所述相机的镜头位于反射镜的反射光束的光路上，当工件旋转时，所述相机能够通过多次间隔地拍摄采集到工件侧面多个视角的图像信息。
一种优选的，所述光源组件包括背光源，所述背光源和反射镜分设在所述工件的左右两侧，所述工件能够挡住部分背光源产生的入射光束，所述反射镜能够接收到未被工件挡住的部分入射光束并将之反射入相机的镜头内，所述相机能够拍摄采集到所述工件的侧面轮廓图像信息。
另一种优选的，所述光源组件包括同轴光源，所述同轴光源位于相机和反射镜之间，所述同轴光源产生的入射光束经反射镜照在所述工件表面，所述工件形成漫反射，所述反射镜能够接收到工件表面漫反射射出的光束并将之反射入相机的镜头内，所述相机能够拍摄采集到所述工件的侧部表面图形信息。
再一种优选的，所述光源组件包括背光源和同轴光源，所述背光源和反射镜分设在所述工件的左右两侧，所述同轴光源位于相机和反射镜之间，所述工件能够挡住部分背光源产生的入射光束，所述反射镜能够接收到未被工件挡住的部分背光源入射光束并将之反射入相机的镜头内；所述同轴光源产生的入射光束经反射镜照在所述工件表面，所述工件在入射光束的照射下形成漫反射，所述反射镜能够接收到工件表面漫反射射出的光束并将之反射入相机的镜头内，所述相机通过镜头获取反射镜反射的光束从而拍摄采集到所述工件的侧面轮廓图像信息以及工件的侧部表面图形信息。
一种优选，所述光学系统还包括用于安装背光源和反射镜的基座，所述旋转基台位于基座下方，所述基座的侧部开设有缺口，所述旋转基台能够自缺口处进入基座并托住工件使工件露出在基座的上端面，所述背光源和反射镜分设在工件左右两侧的基座上端面上。
进一步的，所述背光源和反射镜能够在基座上左右移动调整两者之间间距。
再一种优选，所述光学系统还包括用于安装背光源和反射镜的固定架，所述背光源和反射镜间隔地安装在固定架的下部，所述旋转基台位于背光源和反射镜的下方，所述旋转基台能够托住所述工件在背光源和反射镜之间的空间内前后移动位置。
具体的，所述固定架为L型的板件，其包括水平方向延伸的第一板件和竖直方向延伸的第二板件，所述第二板件位于第一板件下部的一侧，所述背光源安装在第一板件的下部，所述反射镜安装在第二板件的内侧，所述第一板件上对应反射镜的位置开设有通孔，所述反射镜反射的光束能够经通孔射出。
进一步的，所述背光源和反射镜能够在固定架上左右移动调整两者之间间距。
具有的，所述反射镜为45°反射镜，所述相机位于反射镜的上方，所述相机的镜头朝下，所述相机能够拍摄的区域覆盖反射镜反射光束的范围。
以上所涉及到的前后左右上下等方位词，是在所述用于物体侧面图像信息检测的光学系统的正常使用时的方位作定义的。本发明所述的侧面指不包含工件的上下表面的侧部表面。
本发明的范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的（但不限于）具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案等。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：采用能够带动工件旋转的旋转装置，在工件的侧部设置单个反射镜，在工件旋转的过程中，通过相机间隔地多次拍摄采集获得工件侧面多个视角的图像信息。本发明采集到的工件侧面图像信息更加丰富、详细，信息采集详实准确。无需精度要求高的反射镜阵列，使得本发明的光学系统的制造成本大大降低，经济实惠。
附图说明
图1为本发明用于物体侧面图像信息检测的光学系统立体结构示意图；
图2为本发明用于物体侧面图像信息检测的光学系统主视图；
图3为图1中A处的局部放大示意图；
图4为本发明用于物体侧面图像信息检测的光学系统立体结构示意图；
图5为本发明用于物体侧面图像信息检测的光学系统主视图；
图6为图4中B处的局部放大示意图；
其中：1、旋转装置；2、光源组件；3、反射镜；4、相机；5、基座；6、固定架；11、旋转基台；21、背光源；22、同轴光源；41、镜头；51、缺口；61、第一板件；62、第二板件；63、通孔；100、工件。
具体实施方式
如图1至图3所示，实施例一：
本发明所述的一种用于物体侧面图像信息检测的光学系统，包括旋转装置1、光源组件2、反射镜组件、用于采集工件100侧面图像信息的相机4以及基座5。
所述旋转装置1具有能够绕竖向的旋转中心线旋转的旋转基台11。所述工件100置放于旋转基台11上，所述旋转基台11能够带动工件100绕一位于工件100内且竖向延伸的旋转中心线（即旋转基台11的旋转中心线）旋转。
所述光源组件2置于工件100的外围且能形成照在工件100上的光束。所述工件100在光束的照射下形成漫反射。所述反射镜组件包括置于工件100外侧的反射镜3，所述反射镜3能够至少接收到工件100表面漫反射射出的光束和未被工件100挡住的入射光束中的一种光束并将之反射出去。所述相机4通过镜头41获取反射镜3反射的光束从而形成工件100的侧面图像信息。所述相机4的镜头41位于反射镜3的反射光束的光路上，当工件100旋转时，所述相机4能够通过多次间隔地拍摄采集到工件100侧面多个视角的图像信息。
具体地说，所述光源组件2包括背光源21和同轴光源22。所述背光源21和同轴光源22均为面光源。所述光学系统还包括用于安装背光源21和反射镜3的基座5。所述旋转基台11位于基座5下方。所述基座5的前侧部开设有U型的缺口51。所述旋转基台11能够自缺口51处进入基座5并托住工件100使工件100露出在基座5的上端面，所述背光源21和反射镜3分设在工件100左右两侧的基座5上端面上。所述背光源21和反射镜3能够在基座5上左右移动调整两者之间间距，这样能够根据所检测的工件大小调整间距，提高了光学系统的适用性。背光源21是可拆卸地安装在基座5上，这样，能够根据工件100的大小更换背光源21，进一步提高了光学系统的适用性，实现一机多用。
所述反射镜3为45°反射镜。所述相机4位于反射镜3的上方，所述相机4的镜头41朝下，所述相机4能够拍摄的区域覆盖反射镜3反射光束的范围。这样，相机4能够拍摄到反射镜3反射的工件100的侧面图像信息。当然，反射镜也可以是其他角度的反射镜，比如30°反射镜、69°反射镜，这样的话，相机4的位置就需要调整，不会在反射镜4的正上方，而会是倾斜设置，使相机4的镜头41能够对准反射镜4的反射面。这种设置可以根据具有的系统内的机械结构、空间位置来确定。
如图3所示，所述背光源21和反射镜3分设在所述工件100的左右两侧。所述背光源21产生入射光束照射在工件100表面，所述工件100能够挡住部分背光源21产生的入射光束，，所述反射镜3能够接收到未被工件100挡住的部分入射光束并将之反射入相机4的镜头41内。由于背光源21的设置，所述相机4拍摄采集的是朝向反射镜4方向的工件100，而该方向由于仅有工件100的边缘轮廓被背光源21照亮，所以所述相机4仅能够拍摄采集到所述工件100的侧面轮廓图像信息。
如图1和图2所示，所述同轴光源22位于相机4和反射镜3之间，即位于反射镜3的上方。所述同轴光源22产生的入射光束竖直向下照射在反射镜3上，经反射镜3反射照在所述工件100表面，所述工件100的表面形成漫反射，所述反射镜3能够接收到工件100表面漫反射射出的光束并将之反射穿过同轴光源22射入相机4的镜头41内，由于同轴光源22将朝向反射镜4一侧的工件100表面完全照射到，所以所述相机4能够拍摄采集到所述工件100的侧部表面图形信息，即工件100的侧部表面的图案图形、三维结构的图像信息均能被相机4所拍摄到。
相机4在工件100旋转的过程中能够将工件100的侧面一周的图像信息全部采集到。这样，工件100的多视角的侧面图像信息就能被拼接还原，相机4能够拍摄采集的工件100的侧部表面的图像信息足够详细完善。
当然，本发明所述的光学系统还可以根据需要只设一个背光源21用来检测侧面轮廓图像信息，或只设一个同轴光源22用来检测工件100的表面图形信息，这个可以根据实际需要检测的工件100的侧面图像信息的具体参数为准，这种设置能够在实现需要的检测功能的基础上降低生产成本。
如图4至6所示，实施例二：
实施例二是在实施例一的基础上，将用于安装背光源21和反射镜3的基座5换成固定架6。
具体的说，所述光学系统还包括用于安装背光源21和反射镜3的固定架6。所述固定架6为L型的板件，其包括水平方向延伸的第一板件61和竖直方向延伸的第二板件62。所述第二板件62位于第一板件61下部的一侧，本实施例设置在第一板件61下部的右侧。所述背光源21安装在第一板件61的下部靠左位置。所述反射镜3安装在第二板件62的内侧。所述第一板件61上对应反射镜3的位置开设有上下贯通的通孔63，所述反射镜3反射的光束能够经通孔63射出。所述旋转基台11位于背光源21和反射镜3的下方，所述旋转基台11能够托住所述工件100在背光源21和反射镜3之间的空间内前后移动位置。所述背光源21和反射镜3能够在固定架6上左右移动调整两者之间间距。这样，能够适应工件100的流水线检测。即沿背光源21和反射镜3之间的空隙，可以设置流水作业的传送机构，从前向后流转，不断将工件100送入光学系统中进行检测。
如上所述，我们完全按照本发明的宗旨进行了说明，但本发明并非局限于上述实施例和实施方法。相关技术领域的从业者可在本发明的技术思想许可的范围内进行不同的变化及实施。
Claims (10)
1.一种用于物体侧面图像信息检测的光学系统，其特征在于：包括旋转装置（1）、光源组件（2）、反射镜组件和用于采集工件（100）侧面图像信息的相机（4），所述旋转装置（1）具有旋转基台（11），所述工件（100）置放于旋转基台（11）上，所述旋转基台（11）能够带动工件（100）绕一位于工件（100）内且竖向延伸的旋转中心线旋转，所述光源组件（2）置于工件（100）的外围且能形成照在工件（100）上的入射光束，所述工件（100）在入射光束的照射下形成漫反射，所述反射镜组件包括置于工件（100）外侧的反射镜（3），所述反射镜（3）能够至少接收到工件（100）表面漫反射射出的光束和未被工件（100）挡住的入射光束中的一种光束并将之反射出去，所述相机（4）通过镜头（41）获取反射镜（3）反射的光束从而形成工件（100）的侧面图像信息，所述相机（4）的镜头（41）位于反射镜（3）的反射光束的光路上，当工件（100）旋转时，所述相机（4）能够通过多次间隔地拍摄采集到工件（100）侧面多个视角的图像信息。
2.根据权利要求1所述的一种用于物体侧面图像信息检测的光学系统，其特征在于：所述光源组件（2）包括背光源（21），所述背光源（21）和反射镜（3）分设在所述工件（100）的左右两侧，所述工件（100）能够挡住部分背光源（21）产生的入射光束，所述反射镜（3）能够接收到未被工件（100）挡住的部分入射光束并将之反射入相机（4）的镜头（41）内，所述相机（4）能够拍摄采集到所述工件（100）的侧面轮廓图像信息。
3.根据权利要求1所述的一种用于物体侧面图像信息检测的光学系统，其特征在于：所述光源组件（2）包括同轴光源（22），所述同轴光源（22）位于相机（4）和反射镜（3）之间，所述同轴光源（22）产生的入射光束经反射镜（3）照在所述工件（100）表面，所述工件（100）形成漫反射，所述反射镜（3）能够接收到工件（100）表面漫反射射出的光束并将之反射入相机（4）的镜头（41）内，所述相机（4）能够拍摄采集到所述工件（100）的侧部表面图形信息。
4.根据权利要求1所述的一种用于物体侧面图像信息检测的光学系统，其特征在于：所述光源组件（2）包括背光源（21）和同轴光源（22），所述背光源（21）和反射镜（3）分设在所述工件（100）的左右两侧，所述同轴光源（22）位于相机（4）和反射镜（3）之间，所述工件（100）能够挡住部分背光源（21）产生的入射光束，所述反射镜（3）能够接收到未被工件（100）挡住的部分背光源（21）入射光束并将之反射入相机（4）的镜头（41）内；所述同轴光源（22）产生的入射光束经反射镜（3）照在所述工件（100）表面，所述工件（100）形成漫反射，所述反射镜（3）能够接收到工件（100）表面漫反射射出的光束并将之反射入相机（4）的镜头（41）内，所述相机（4）通过镜头（41）获取反射镜（3）反射的光束从而拍摄采集到所述工件（100）的侧面轮廓图像信息以及工件（100）的侧部表面图形信息。
5.根据权利要求2或4所述的一种用于物体侧面图像信息检测的光学系统，其特征在于：所述光学系统还包括用于安装背光源（21）和反射镜（3）的基座（5），所述旋转基台（11）位于基座（5）下方，所述基座（5）的侧部开设有缺口（51），所述旋转基台（11）能够自缺口（51）处进入基座（5）并托住工件（100）使工件（100）露出在基座（5）的上端面，所述背光源（21）和反射镜（3）分设在工件（100）左右两侧的基座（5）上端面上。
6.根据权利要求5所述的一种用于物体侧面图像信息检测的光学系统，其特征在于：所述背光源（21）和反射镜（3）能够在基座（5）上左右移动调整两者之间间距。
7.根据权利要求2或4所述的一种用于物体侧面图像信息检测的光学系统，其特征在于：所述光学系统还包括用于安装背光源（21）和反射镜（3）的固定架（6），所述背光源（21）和反射镜（3）间隔地安装在固定架（6）的下部，所述旋转基台（11）位于背光源（21）和反射镜（3）的下方，所述旋转基台（11）能够托住所述工件（100）在背光源（21）和反射镜（3）之间的空间内前后移动位置。
8.根据权利要求7所述的一种用于物体侧面图像信息检测的光学系统，其特征在于：所述固定架（6）为L型的板件，其包括水平方向延伸的第一板件（61）和竖直方向延伸的第二板件（62），所述第二板件（62）位于第一板件（61）下部的一侧，所述背光源（21）安装在第一板件（61）的下部，所述反射镜（3）安装在第二板件（62）的内侧，所述第一板件（61）上对应反射镜（3）的位置开设有通孔（63），所述反射镜（3）反射的光束能够经通孔（63）射出。
9.根据权利要求8所述的一种用于物体侧面图像信息检测的光学系统，其特征在于：所述背光源（21）和反射镜（3）能够在固定架（6）上左右移动调整两者之间间距。
10.根据权利要求1所述的一种用于物体侧面图像信息检测的光学系统，其特征在于：所述反射镜（3）为45°反射镜，所述相机（4）位于反射镜（3）的上方，所述相机（4）的镜头（41）朝下，所述相机（4）能够拍摄的区域覆盖反射镜（3）反射光束的范围。
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