CN106647147B - 一种非共面的图像采集装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种非共面的图像采集装置。一种非共面的图像采集装置，包括第一反射镜至第四反射镜、斜方棱镜、相机和光源，斜方棱镜设置在第二侧面反射光线传播的光路上，斜方棱镜能够将第二侧面的反射光线平移出射形成与第二侧面的反射光线平行的出射光线，第二反射镜设置在斜方棱镜出射光线传播的光路上，相机的镜头设置在第三反射镜和第四反射镜的反射光线传播的光路上，相机的镜头能够同时让第一侧面和第二侧面的图像相互错开地呈现在镜头的视野中。本发明能够用一个相机镜头同时采集两个非共面的侧面图像信息，减少了需要使用的相机数量，同时两个侧面图像充满了相机镜头的视野，充分利用了相机的像素区域，大大提高了采集的图像精度。

Description

一种非共面的图像采集装置
技术领域
本发明属于机器视觉检测领域，具体涉及一种物体非共面的表面的图像采集装置。
背景技术
目前，在机器视觉领域中，一个物体的检测项有多个，并分布在不同侧面上。当对不同的侧面进行检测时，一般需要多只相机检测，这样不但大大增加了使用成本，也增加系统的复杂度。
现有的技术中，为了减少相机的使用数量，实现一个相机对多个侧面的图像同时采集，出现了一种如图1所示的非共面的图像采集装置，该非共面的图像采集装置包括分设在工件100两个相交侧面处的全反射镜200，通过两个全反射镜200将两个侧面的反射光线光路折返同时射入相机300的镜头中，使两个侧面图像同时成像在相机200的视野中。但现有的这种非共面的图像采集装置采集的两个侧面的图像的检测特征在相机200的视野内的比重过低，造成像素的浪费，从而精度降低。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种相机数量少、相机像素利用率高、采集的图像精度高的非共面的图像采集装置。
为了解决上述技术问题，本发明采用的一种技术方案是：一种非共面的图像采集装置，用于采集工件的两个非共面的侧面的图像信息，所述的两个非共面的侧平面分别为第一侧面和第二侧面。所述非共面的图像采集装置包括第一反射镜至第四反射镜、斜方棱镜、相机和光源，所述光源能够将所述工件的第一侧面和第二侧面照亮，所述第一反射镜设置在第一侧面反射光线传播的光路上，所述第三反射镜设置在第一反射镜反射光线传播的光路上，所述斜方棱镜设置在第二侧面反射光线传播的光路上，所述斜方棱镜能够将第二侧面的反射光线平移出射形成与第二侧面的反射光线平行的出射光线，所述第二反射镜设置在斜方棱镜出射光线传播的光路上，所述第四反射镜设置在第二反射镜反射光线传播的光路上，所述相机的镜头设置在第三反射镜和第四反射镜的反射光线传播的光路上，所述相机的镜头能够同时捕获第三反射镜和第四反射镜的反射光线使得所述第一侧面和第二侧面的图像相互错开地呈现在所述镜头的视野中。
具体的，所述第三反射镜的反射面和第四反射镜的反射面相交。
具体的，所述斜方棱镜的入射平面与第二侧面相互平行。
进一步的，所述斜方棱镜的出射光线和第二侧面的反射光线一上一下相互平行，所述第四反射镜和第三反射镜一上一下地设置，所述第一侧面和第二侧面的图像一下一上错开地呈现在所述镜头的视野中。
优选的，所述第一反射镜的反射光线的光程与第二反射镜的反射光线的光程相等。
优选的，所述光源为同轴光源、环形光源和条形光源中的一种。
进一步的，所述第一反射镜和第二反射镜相交成一夹角，所述第一反射镜和第二反射镜之间的夹角能够根据工件的第一侧面和第二侧面之间的夹角进行调整。
具体的，自第一侧面出射的光线依次经第一反射镜和第三反射镜直至相机镜头的光程等于相机的工作距离；自第二侧面出射的光线依次经斜方棱镜、第二反射镜和第四反射镜直至相机镜头的光程等于相机的工作距离。
上下文中所涉及到的上下等方位词，是在所述非共面的图像采集装置的正常使用时的方位作定义的。
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：采用斜方棱镜将一侧面图像进行平移以及通过第一反射镜至第四反射镜的设置，使得一个相机镜头能够同时采集两个非共面的侧面图像信息，减少了需要使用的相机数量，同时两个侧面图像充满了相机镜头的视野，充分利用了相机的像素区域，大大提高了采集的图像精度。本发明结构简单，兼容性好。
附图说明
图1为现有的非共面的图像采集装置工作状态的立体结构原理图；
图2为现有的非共面的图像采集装置中相机视野的成像示意图；
图3为本发明非共面的图像采集装置的立体结构原理图；
图4为非共面的图像采集装置工作状态的俯视图；
图5为斜方棱镜的光线传播示意图；
图6为本发明非共面的图像采集装置中相机视野的成像示意图；
其中：1、第一反射镜；2、第二反射镜；3、第三反射镜；4、第四反射镜；5、斜方棱镜；6、相机；61、镜头；100、工件；101、第一侧面；102、第二侧面。
具体实施方式
如图1所示，现有的一种非共面的图像采集装置包括分设在工件100的两个相交侧面处的全反射镜200。所述的两个侧面分别为第一侧面101和第二侧面102。通过两个全反射镜200将第一侧面101和第二侧面102的反射光线光路折返同时射入相机300的镜头中，使两个侧面图像同时成像在相机200的视野中。如图2所示，现有的这种非共面的图像采集装置采集的两个侧面的图像的检测特征在相机200的视野内的比重过低，造成像素的浪费，从而图像采集的精度降低。
如图3至图6所示，本发明所述的一种非共面的图像采集装置，用于采集工件100的两个非共面的侧面的图像信息。所述的两个非共面的侧平面分别为第一侧面101和第二侧面102。所述非共面的图像采集装置包括第一反射镜1至第四反射镜4、斜方棱镜5、相机6和光源（图未示）。
所述光源能够将所述工件100的第一侧面101和第二侧面102照亮，本发明所述的光源为同轴光源、环形光源和条形光源中的一种。这样，在实际使用中可以根据不同的使用环境进行光源的选择以满足实际需求。
所述第一反射镜1设置在第一侧面101反射光线传播的光路上。所述第三反射镜3设置在第一反射镜1反射光线传播的光路上。所述斜方棱镜5设置在第二侧面102反射光线传播的光路上。所述斜方棱镜5能够将第二侧面102的反射光线平移出射形成与第二侧面102的反射光线平行的出射光线。所述第二反射镜2设置在斜方棱镜5出射光线传播的光路上。所述第四反射镜4设置在第二反射镜2反射光线传播的光路上。所述相机6的镜头61设置在第三反射镜3和第四反射镜4的反射光线传播的光路上。所述相机6的镜头61能够同时捕获第三反射镜3和第四反射镜4的反射光线使得所述第一侧面101和第二侧面102的图像相互错开地呈现在所述镜头61的视野中。
在本实施例中，所述第四反射镜4和第三反射镜3一上一下地设置，所述第三反射镜3的反射面和第四反射镜4的反射面相交。所述斜方棱镜5的入射平面与第二侧面102相互平行。
如图5所示，所述斜方棱镜5的出射光线和第二侧面102的反射光线一上一下相互平行。所述斜方棱镜5能够使第二侧面102的反射光线在其内部发生两次全反射，进而使第二侧面102的反射光线向上平移出射且保持出射光线与二侧面102的反射光线的传播方向一致。这样，所述第一侧面101和第二侧面102的图像一下一上错开地呈现在所述镜头61的视野中，且所述镜头61的视野中仅有第一侧面101和第二侧面102的图像，第一侧面101和第二侧面102的图像能够尽可能地充满整个镜头61的视野，充分利用的相机的像素，大大提高了采集的图像的精度。
所述第一反射镜1的反射光线的光程与第二反射镜2的反射光线的光程相等。这样，在相机6的镜头61景深一定的情况下，能够使得第一侧面101和第二侧面102在镜头61视野中的成像均保持清晰。
自第一侧面101出射的光线依次经第一反射镜1和第三反射镜3直至相机6镜头61的光程等于相机6的工作距离；自第二侧面102出射的光线依次经斜方棱镜5、第二反射镜2和第四反射镜4直至相机6镜头61的光程等于相机6的工作距离。
所述第一反射镜1和第二反射镜2相交成一夹角，所述第一反射镜1和第二反射镜2之间的夹角能够根据工件100的第一侧面101和第二侧面102之间的夹角进行调整。这样，本发明所述的一种非共面的图像采集装置就能兼容夹角不同的第一侧面101和第二侧面102的图像采集使用。
本发明能够用一个相机同时采集两个非共面的侧面图像信息，减少了需要使用的相机数量，同时两个侧面图像充满了相机6的镜头61视野，充分利用了相机6的像素区域，大大提高了采集的图像精度。本发明结构简单，兼容性好。
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 (6)

1.一种非共面的图像采集装置，用于采集工件（100）的两个非共面的侧面的图像信息，所述的两个非共面的侧平面分别为第一侧面（101）和第二侧面（102），其特征在于：所述非共面的图像采集装置包括第一反射镜（1）至第四反射镜（4）、斜方棱镜（5）、相机（6）和光源，所述光源能够将所述工件（100）的第一侧面（101）和第二侧面（102）照亮，所述第一反射镜（1）设置在第一侧面（101）反射光线传播的光路上，所述第三反射镜（3）设置在第一反射镜（1）反射光线传播的光路上，所述斜方棱镜（5）设置在第二侧面（102）反射光线传播的光路上，所述斜方棱镜（5）能够将第二侧面（102）的反射光线平移出射形成与第二侧面（102）的反射光线平行的出射光线，所述第二反射镜（2）设置在斜方棱镜（5）出射光线传播的光路上，所述第四反射镜（4）设置在第二反射镜（2）反射光线传播的光路上，所述相机（6）的镜头（61）设置在第三反射镜（3）和第四反射镜（4）的反射光线传播的光路上，所述相机（6）的镜头（61）能够同时捕获第三反射镜（3）和第四反射镜（4）的反射光线使得所述第一侧面（101）和第二侧面（102）的图像相互错开地呈现在所述镜头（61）的视野中，所述斜方棱镜（5）的入射平面与第二侧面（102）相互平行，所述斜方棱镜（5）的出射光线和第二侧面（102）的反射光线一上一下相互平行，所述第四反射镜（4）和第三反射镜（3）一上一下地设置，所述第一侧面（101）和第二侧面（102）的图像一下一上错开地呈现在所述镜头（61）的视野中。
2.根据权利要求1所述的一种非共面的图像采集装置，其特征在于：所述第三反射镜（3）的反射面和第四反射镜（4）的反射面相交。
3.根据权利要求1所述的一种非共面的图像采集装置，其特征在于：所述第一反射镜（1）的反射光线的光程与第二反射镜（2）的反射光线的光程相等。
4.根据权利要求1所述的一种非共面的图像采集装置，其特征在于：所述光源为同轴光源、环形光源和条形光源中的一种。
5.根据权利要求1所述的一种非共面的图像采集装置，其特征在于：所述第一反射镜（1）和第二反射镜（2）相交成一夹角，所述第一反射镜（1）和第二反射镜（2）之间的夹角能够根据工件（100）的第一侧面（101）和第二侧面（102）之间的夹角进行调整。
6.根据权利要求1所述的一种非共面的图像采集装置，其特征在于：自第一侧面（101）出射的光线依次经第一反射镜（1）和第三反射镜（3）直至相机（6）镜头（61）的光程等于相机（6）的工作距离；自第二侧面（102）出射的光线依次经斜方棱镜（5）、第二反射镜（2）和第四反射镜（4）直至相机（6）镜头（61）的光程等于相机（6）的工作距离。
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