CN107514576A - 一种用于视觉检测照明的led环形光源 - Google Patents

一种用于视觉检测照明的led环形光源 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种用于视觉检测照明的LED环形光源，属于机器视觉检测领域，包括外壳、外环发光盘、中环发光盘、内环发光盘，所述外壳为顶面敞口的圆筒，外壳的底面开设有通孔；所述内环发光盘安装在外壳底面；所述外环发光盘的下沿与内环发光盘的外侧边缘连接；所述中环发光盘的外侧边缘与外环发光盘连接，中环发光盘的内侧边缘与内环发光盘连接，中环发光盘与内环发光盘之间有夹角a。本发明搭配升降机构自由升降可提供灵活的低角度打光效果；采用红、绿、蓝、白四色LED按一定方式排布，分成3环8区控制，更加灵活的通过调节不同区域的不同颜色的LED来进行混色，同时增大了光源的使用范围。

Description

一种用于视觉检测照明的LED环形光源
技术领域
本发明涉及一种机器视觉环形光源，特别涉及一种用于视觉检测照明的LED环形光源。
背景技术
机器视觉系统的核心是图像采集和处理。所有信息均来源于图像之中，图像本身的质量对整个视觉系统极为关键。而光源则是保障影像机器视觉系统图像质量的重要因素，它直接影响输入数据的质量和至少30％的应用效果。如今影像尺寸测量行业中，环形光源使用固定几个角度打光，且不能满足根据不同被测产品提供打光角度更加细腻变化的需求，往往针对具体项目设计专用光源实现打光，存在利用率低、灵活性差等弊端，不能满足如今对智能、效率和精度越来越高的要求。
另外，市面上的光源也往往多是单色光源或RGB颜色的简单组合，而对于某些拥有复杂色彩的产品往往需要更变化出不同色温照明，才能更好凸显影像上的特征部分轮廓对比度。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明旨在提供一种用于视觉检测照明的LED环形的可计算机程控光源，搭配升降机构自由升降可提供灵活的低角度打光效果。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
本发明公开的一种用于视觉检测照明的LED环形光源，包括外壳、外环发光盘、中环发光盘、内环发光盘，所述外壳为顶面敞口的圆筒，外壳的底面开设有通孔；所述内环发光盘安装在外壳底面；所述外环发光盘的下沿与内环发光盘的外侧边缘连接；所述中环发光盘的外侧边缘与外环发光盘连接，中环发光盘的内侧边缘与内环发光盘连接，中环发光盘与内环发光盘之间有夹角a。外环发光盘、中环发光盘、内环发光盘均为印刷电路板，印刷电路板上安装有LED，形成发光盘。
外环发光盘、中环发光盘、内环发光盘按照一定顺序和角度进行排布，给产品打光时，当光源的升降机构带动光源上下移动时，外环发光盘和中环发光盘的照射角度也会随着变化(0到90度)，从而能够在其中基于所测产品找到一个最适合的打光角度，再配合相应区的亮度值的调节和混色配色操作，产生对比度更好、更明显的影像。
优选的，所述外环发光盘与内环发光盘垂直，所述夹角a为45°。夹角a为45°，中环发光盘与外环发光盘的夹角也同样为45°，光照更均匀。
优选的，所述外壳的侧面设有风扇孔，所述风扇孔安装有风扇；所述外环发光盘、中环发光盘、内环发光盘形成剖面为三角形的环形气流道；所述外环发光盘上设置有换气孔，所述换气孔与环形气流道连通。风扇加快气流交换从而给光源降温；外壳与外环发光盘之间有间隙方便气流通过带走热量，同时避免外壳连接升降机构或者其他物件时损伤到发光板；由于气流道和外环入气孔和中环出气孔设置，风扇冷空气能够流通过这个环形空间并从中环出气孔流出，能够有效地带走各环LED产生的热量，确保LED不会由于高温过早衰老。
进一步的，所述外环发光盘上部安装有三排LED，所述中环发光盘安装有三排LED，所述内环发光盘安装有两圈LED，能够多角度均匀的发射光线，进行多角度打光。
进一步的，所述LED包括红色、绿色、蓝色、白色四种LED，四种颜色的LED依次重复排列。能够对复杂色彩的产品提供更加灵活的混色光，从而能够更好区分开需要的采集图像特征的部分。
优选的，所述外环发光盘每排安装有128颗LED，所述中环发光盘每排安装有96颗LED，所述内环发光盘每圈安装有64颗LED。采用红、绿、蓝、白四色LED按一定方式排布，这种排布方式可均匀、有效的合成所需色温光谱；分成3环8区控制共24个区块，每个区块四种颜色均可单独调节亮度值，灰度可控，更加灵活的通过调节不同区域的不同颜色的LED进行混色，同时增大了光源的使用范围。
优选的，所述外环发光盘上每列LED的颜色相同，所述中环发光盘上每列LED的颜色相同，所述内环发光盘上径向排列的两颗LED颜色相同，方便程控，同时能够更有利于展现出彩色效果。
进一步的，所述LED均与控制器连接。外环发光盘、中环发光盘、内环发光盘的印刷电路板通过PCB巧妙设计焊点连接在一起，组装方便节省了空间；内环发光盘包含了所有区块和颜色LED亮度控制的程序控制器；内环发光盘还焊接有连接器，实现与上位控制器或计算机连接。
进一步的，所述外壳的底面开设有与升降机构连接的连接孔，方便与升降机构连接，从而实现光源的升降控制。
优选的，所述内环发光盘上开设有用于安装激光指示器的扩展安装孔，方便进行功能扩展。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明的外环发光盘、中环发光盘、内环发光盘按照一定顺序和角度进行排布，给产品打光时，当光源的升降机构带动光源上下移动时，照射在被测产品上的光线入射角从0-90度变化；再配合相应区块的亮度值的调节和混色配色操作，从而根据被测产品特征需要找到一个最适合的打光角度、亮度和色温，产生对比度更好、特征凸显的影像；
2、风扇能够给光源降温；外壳分别与外环发光盘、内环发光盘之间有间隙方便气流通过带走热量，同时避免外壳连接升降机构或者其他物件时损伤到发光板；
3、由于中环发光盘的角度设置，外环发光盘、中环发光盘、内环发光盘形成了一个封闭的环形空间，形成三角形剖面的环形气流道，换气孔能够让气流通过这个环形空间，能够有效地带走LED产生的热量；
4、本发明采用红、绿、蓝、白四色LED按一定方式排布，分成3环8区控制，这种排布方式可均匀、有效的合成所需色温光谱；增大了光源的使用范围；
5、连接孔的设置方便本发明与升降机构连接，从而实现光源的升降控制。经被测产品反射的光线经通孔进入镜头和后续的CCD视觉系统。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为图1的爆炸示意图；
图3为图1的仰视图；
图4为图3的A-A剖面图；
图5为图1的俯视图；
图6为图5中局部视图；
图7为带有特殊轮廓的产品示意图；
图8为本发明的检测照明效果示意图一；
图9为本发明的检测照明效果示意图二；
图10为本发明的检测照明效果示意图三；
图中：外壳1、外环发光盘2、中环发光盘3、内环发光盘4、风扇5、产品6、镜头7、通孔11、连接孔12、换气孔21、扩展安装孔41、产品的棱角边61、产品的底部倒角62、产品的外部倒角63；
8-并不实际存在的分区辅助线；
9-15针连接器的焊点；
B-白色LED；
G-蓝色LED；
R-绿色LED；
W-红色LED。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进行进一步详细说明。
如图1-6所示，本发明公开的一种用于视觉检测照明的LED环形光源，包括外壳1、外环发光盘2、中环发光盘3、内环发光盘4，外壳1为顶面敞口的圆筒，外壳1的底面开设有通孔11；内环发光盘4安装在外壳1底面；外环发光盘2的下沿与内环发光盘4的外侧边缘连接；中环发光盘3的外侧边缘与外环发光盘2连接，中环发光盘3的内侧边缘与内环发光盘4连接，中环发光盘3与内环发光盘4之间有夹角a。外环发光盘2、中环发光盘3、内环发光盘4均为印刷电路板，印刷电路板上安装有LED，形成发光盘。
外环发光盘2、中环发光盘3、内环发光盘4按照一定顺序和角度进行排布，给产品打光时，当光源的升降机构带动光源上下移动时，外环发光盘2和中环发光盘3的照射角度也会随着变化(0到90度)，从而能够在其中基于所测产品找到一个最适合的打光角度，再配合相应区的亮度值的调节和混色配色操作，产生对比度更好、更明显的影像。
为了使得光照更均匀，外环发光盘2与内环发光盘4垂直，夹角a为45°。夹角a为45°，中环发光盘3与外环发光盘2的夹角也同样为45°，光照更均匀。
为了有效降温，外壳1的侧面设有风扇孔，风扇孔安装有风扇5；外环发光盘2、中环发光盘3、内环发光盘4形成剖面为三角形的环形气流道；外环发光盘2上设置有换气孔21，换气孔21与环形气流道连通。风扇加快气流交换从而给光源降温；外壳与外环发光盘之间有间隙方便气流通过带走热量，同时避免外壳连接升降机构或者其他物件时损伤到发光板；由于气流道和外环入气孔和中环出气孔设置，风扇冷空气能够流通过这个环形空间并从中环出气孔流出，能够有效地带走各环LED产生的热量，确保LED不会由于高温过早衰老。
为了进行多角度打光，外环发光盘2上部安装有三排LED，中环发光盘3安装有三排LED，内环发光盘4安装有两圈LED，能够多角度均匀的发射光线。
为了能够提供灵活的混色光，LED包括红色、绿色、蓝色、白色四种LED，四种颜色的LED依次重复排列。能够对复杂色彩的产品提供更加灵活的混色光，从而能够更好区分开需要的采集图像特征的部分。
具体的，外环发光盘2每排安装有128颗LED，中环发光盘3每排安装有96颗LED，内环发光盘4每圈安装有64颗LED。采用红、绿、蓝、白四色LED按一定方式排布，这种排布方式可均匀、有效的合成所需色温光谱；分成3环8区控制共24个区块，每个区块四种颜色均可单独调节亮度值，灰度可控，更加灵活的通过调节不同区域的不同颜色的LED进行混色，同时增大了光源的使用范围，如图5、6所示。
具体的，外环发光盘2上每列LED的颜色相同，中环发光盘3上每列LED的颜色相同，内环发光盘4上径向排列的两颗LED颜色相同，方便程控，同时能够更有利于展现出彩色效果。
为了对每一颗LED进行控制，LED均与控制器连接。外环发光盘、中环发光盘、内环发光盘的印刷电路板通过PCB巧妙设计焊点连接在一起，组装方便节省了空间；内环发光盘包含了所有区块和颜色LED亮度控制的程序控制器；内环发光盘还焊接有连接器，实现与上位控制器或计算机连接。
为了方便连接，外壳1的底面开设有与升降机构连接的连接孔12，方便与升降机构连接，从而实现光源的升降控制。
为了方便扩展功能，内环发光盘4上开设有用于安装激光指示器的扩展安装孔41。
如图7、8所示，中环发光盘3上的LED发出的光线照在产品6上，漫反射光线竖直向上进入镜头7，这里的“暗”的阴影部分和右边面积较大的“明”之间的那根分界线就是我们需要抓取的产品的棱角边61，这样从明向暗进行抓边，对比度明显，且阴影面积大，影像软件寻边工具抓取成功率高，便于编程自动测量。
如图9所示，外环发光盘2上的LED发出的光线照在产品6上，漫反射光线竖直向上进入镜头7，这里的“明”的部分就是产品的底部倒角62的区域，从“暗”到“明”的分界线就是底部倒角的边的轮廓。
如图10所示，通过升降机构移动光源，通过降低光源到产品的高度，来获得更低的照射角度；外环发光盘2上的LED发出的光线照在产品6上，漫反射光线竖直向上进入镜头7，产品的外部倒角63，通过打光，右边的图像“明”的部分是产品的外部倒角63的部分，从“暗”到明的分界线就是倒角的轮廓。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于视觉检测照明的LED环形光源，其特征在于：包括外壳(1)、外环发光盘(2)、中环发光盘(3)、内环发光盘(4)，所述外壳(1)为顶面敞口的圆筒，外壳(1)的底面开设有通孔(11)；所述内环发光盘(4)安装在外壳(1)底面；所述外环发光盘(2)的下沿与内环发光盘(4)的外侧边缘连接；所述中环发光盘(3)的外侧边缘与外环发光盘(2)连接，中环发光盘(3)的内侧边缘与内环发光盘(4)连接，中环发光盘(3)与内环发光盘(4)之间有夹角a。
2.根据权利要求1所述的一种用于视觉检测照明的LED环形光源，其特征在于：所述外环发光盘(2)与内环发光盘(4)垂直，所述夹角a为45°。
3.根据权利要求1所述的一种用于视觉检测照明的LED环形光源，其特征在于：所述外壳(1)的侧面设有风扇孔，所述风扇孔安装有风扇(5)；所述外环发光盘(2)、中环发光盘(3)、内环发光盘(4)形成剖面为三角形的环形气流道；所述外环发光盘(2)上设置有换气孔(21)，所述换气孔(21)与环形气流道连通。
4.根据权利要求1所述的一种用于视觉检测照明的LED环形光源，其特征在于：所述外环发光盘(2)上部安装有三排LED，所述中环发光盘(3)安装有三排LED，所述内环发光盘(4)安装有两圈LED。
5.根据权利要求4所述的一种用于视觉检测照明的LED环形光源，其特征在于：所述LED包括红色、绿色、蓝色、白色四种LED，四种颜色的LED依次重复排列。
6.根据权利要求5所述的一种用于视觉检测照明的LED环形光源，其特征在于：所述外环发光盘(2)每排安装有128颗LED，所述中环发光盘(3)每排安装有96颗LED，所述内环发光盘(4)每圈安装有64颗LED。
7.根据权利要求6所述的一种用于视觉检测照明的LED环形光源，其特征在于：所述外环发光盘(2)上每列LED的颜色相同，所述中环发光盘(3)上每列LED的颜色相同，所述内环发光盘(4)上径向排列的两颗LED颜色相同。
8.根据权利要求4-7任意一项所述的一种用于视觉检测照明的LED环形光源，其特征在于：所述LED均与控制器连接。
9.根据权利要求1所述的一种用于视觉检测照明的LED环形光源，其特征在于：所述外壳(1)的底面开设有与升降机构连接的连接孔(12)。
10.根据权利要求1所述的一种用于视觉检测照明的LED环形光源，其特征在于：所述内环发光盘(4)上开设有用于安装激光指示器的扩展安装孔(41)。
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