CN108347554A - 一种工业相机 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开了一种工业相机，从上到下依次包括光源板、镜头组件、图像采集板及POE板，图像采集板分别与光源板和POE板相连接。光源板包括通孔、多个光源和为各光源供电的储能元件，通孔的尺寸与镜头组件中的镜头相匹配，以使镜头通过通孔旋在光源板的上方；各光源构成的光源阵列设置在光源板第一表面，第一表面为镜头在光源板的表面；图像采集板设置有感光元件和与感光元件相连接的微处理器，感光元件设置在图像采集板的第三表面，第三表面为与光源板相对的面；感光元件、光源阵列与镜头的中轴线重合。本申请的工业相机集成度高，体积小，提升了工业相机的成像清晰度和图像分辨率。

Description

一种工业相机
技术领域
本发明涉及摄影摄像设备技术领域，特别是涉及一种工业相机。
背景技术
随着光学技术的发展及社会工业的发展对工业检测技术的依赖度越来越高，各式各样的工业相机越来越广泛的应用在工业检测和生产中。
工业相机一般安装在机器流水线上代替人眼来做测量和判断，通过数字图像摄取目标转换成图像信号，传送给专用的图像处理系统，图像系统对这些信号进行各种运算来抽取目标的特征，进而根据判别的结果来控制现场的设备动作，解决人眼检测的容易产生视角疲劳而导致检测准确度和效率低下的问题。
工业相机为机器视觉系统中的一个关键组件，其最本质的功能就是将光信号转变成有序的电信号。相机的质量不仅直接决定所采集到的图像分辨率、图像质量等，同时也与整个系统的运行模式直接相关，可见，相机质量为机器视觉系统设计中的重要环节。
目前市场上的工业相机由于集成度低、体积较大，导致安装和集成受限，影响工业相机的广泛应用。此外，现有的工业相机的成像质量较差，难以满足行业对图像清晰度和分辨率的要求。
发明内容
本发明实施例的目的是提供一种工业相机，集成度高，体积小，提升了工业相机的成像清晰度和图像分辨率。
为解决上述技术问题，本发明实施例提供以下技术方案：
本发明实施例提供了一种工业相机，包括镜头组件、光源板、图像采集板以及POE板；
所述光源板设置在所述图像采集板的上方，并与所述图像采集板相连接；所述镜头组件设置在所述光源板与所述图像采集板之间；
所述光源板包括通孔、多个光源和为各光源供电的储能元件，所述通孔的尺寸与所述镜头组件中的镜头相匹配，以使所述镜头通过所述通孔旋在所述光源板的上方；各光源构成的光源阵列设置在所述光源板第一表面，所述第一表面为所述镜头在所述光源板的表面；
所述图像采集板设置有感光元件和与所述感光元件相连接的微处理器，所述感光元件设置在所述图像采集板的第三表面，所述第三表面为与所述光源板相对的面；
所述感光元件、所述光源阵列与所述镜头的中轴线重合；
所述POE板位于所述图像采集板的下方，并与所述图像采集板相连接。
可选的，所述光源板的储能元件为由多个电容构成电容阵列，所述电容阵列位于所述光源板的第二表面，所述第二表面与所述第一表面相对。
可选的，所述微处理器位于所述图像采集板的第四表面，所述第四表面与所述第三表面相对。
可选的，所述光源阵列为LED光源阵列。
可选的，所述光源板为由多个红外光源和多个可见光光源组成的光源阵列。
可选的，所述光源板还包括电源控制装置，所述电源控制装置与所述光源阵列相连接，用于通过比较相机当前拍摄环境的光照与预设光照阈值的关系，控制所述光源阵列的开启。
可选的，所述光源板与所述图像采集板通过螺柱相连接。
可选的，所述图像采集板与所述POE板通过螺柱相连接。
可选的，所述POE板上设置有隔离电源电路和非隔离电源电路；
所述隔离电源电路一端与所述图像采集板相连接，另一端与所述POE板上的网络接口相连接；
所述非隔离电源电路一端与所述光源板相连，另一端与所述网络接口相连。
可选的，所述POE板还包括隔离开关，所述隔离开关一端与所述光源板相连，另一端与所述非隔离电源电路相连。
本发明实施例提供了一种工业相机，该工业相机结构从上到下依次包括光源板、镜头组件、图像采集板及POE板，图像采集板分别与光源板和POE板相连接。光源板包括通孔、多个光源和为各光源供电的储能元件，通孔的尺寸与镜头组件中的镜头相匹配，以使镜头通过通孔旋在光源板的上方；各光源构成的光源阵列设置在光源板第一表面，第一表面为镜头在光源板的表面；图像采集板设置有感光元件和与感光元件相连接的微处理器，感光元件设置在图像采集板的第三表面，第三表面为与光源板相对的面；感光元件、光源阵列与镜头的中轴线重合。
本申请技术方案提供的工业相机采用光源板在工业相机进行图像采集时进行实时补光，确保工业相机的成像质量，提升了工业相机的成像清晰度和图像分辨率，有利于提升工业检测的准确度和检测效率；此外，本申请的工业相机结构依次设置光源板、镜头组件、图像采集板和POE板，相比现有的工业相机结构，结构简单，工艺相对也更加简单，产品集成度更高，进而有利于减小相机的体积，有利于工业相机朝着小型化与高度集成化发展。
附图说明
为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的工业相机在一种具体实施方式的结构框图；
图2为本发明实施例提供的工业相机在另一种具体实施方式的结构框图；
图3为本发明实施例提供的图2中的工业相机的在一种视角角度下的结构细节图；
图4为本发明实施例提供的图2中的工业相机的在另一种视角角度下的结构细节图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等是用于区别不同的对象，而不是用于描述特定的顺序。此外术语“包括”和“具有”以及他们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可包括没有列出的步骤或单元。
请参阅图1，图1为本发明实施例提供的一种具体实施方式下工业相机的结构框图。
工业相机可包括光源板1、镜头组件2、图像采集板3以及POE(Power OverEthernet，以太网供电)板4。
光源板1位于图像采集板3的上方，镜头组件2位于光源板1和图像采集板3之间，POE板4位于图像采集板下方。
光源板1与图像采集板3相连接，可选的，可通过螺柱将光源板1与图像采集板3相连接。当然，也可采用其他连接方式，本申请对此不做任何限定。
图像采集板3与POE板4相连接，可选的，可通过螺柱将图像采集板3与POE板4相连接。当然，也可采用其他连接方式，本申请对此不做任何限定。
镜头组件2包括镜头和镜头底座，镜头设置在镜头底座上。光源板1上设有通孔，通孔的尺寸与镜头的尺寸相匹配，镜头通过光源板1上的通孔旋在光源板1的上方，进行图像采集。
光源板1上设置多个光源和为各光源供电的储能元件。各光源构成的光源阵列设置在光源板1第一表面，第一表面1为镜头在光源板的表面。为了合理布局整个相机结构，提高相机结构的集成度，减小相机结构整体体积，可将储能元件设置在光源板1的第二表面，第二表面和第一表面相对。
举例来说，相机结构从上往下看，光源板1具有上下两个表面，在上表面(第一表面)上设有光源阵列，光源板1的背面或者是下表面(第二表面)设有储能元件。
光源板1包括多个光源，光源的个数和类型可根据实际应用场景和用户需求进行选取，本申请对此不做任何限定。在一种具体的实施方式中，红外光源进行补光时，可在外部环境光照较低时获取较好的图像拍摄效果，光源板1可为由多个红外光源和多个可见光光源组成的光源阵列，其中，红外光源和可见光源的个数可根据实际应用场景和用户需求进行选取，本申请对此不做任何限定。可选的，可见光光源可为LED光源。当然，光源板1上的光源阵列也可全部为由LED光源构成的光源阵列，也可均为由红外光源构成的光源阵列。
储能元件可为为由多个电容构成电容阵列，该电容阵列位于光源板1的第二表面，电容阵列包含的电容个数可根据光源板1上光源的个数和各光源的功率来确定。当然，也可为其他类型的储能元件，只要为各光源可提供所需点量使其点亮即可。
当拍摄环境亮度较大时，一般可不进行补光，也可获得较好的拍摄效果，设置当进行补光时，拍摄环境亮度太大时，获得的拍摄效果反而不好。鉴于此，进一步的，可在光源板1上设置电源控制装置，电源控制装置与光源阵列相连接，通过比较相机当前拍摄环境的光照与预设光照阈值的关系，控制光源阵列的开启。当当前拍摄环境的光照强度小于预设光照阈值时，电源控制装置点亮光源阵列；当当当前拍摄环境的光照强度大于预设光照阈值时，当光源阵列处于点亮状态时，电源控制装置关闭光源阵列，当光源阵列处于未点亮状态时，电源控制装置不作任何操作。当然，电源控制装置也可根据当前拍摄环境的光照强度和预设光照阈值的关系，点亮一部分电源，即可控制光源阵列中开启光源的个数。
图像采集板3上设置有感光元件和与感光元件相连接的微处理器。感光元件设置在镜头对应的位置，感光元件设置在图像采集板的第三表面，第三表面为与光源板1相对的面，感光元件、光源阵列与镜头的中轴线重合，也即是感光元件的中心、光源阵列的中心与镜头的中心位于同一条直线上。为了合理布局整个相机结构，提高相机结构的集成度，减小相机结构整体体积，可将微处理器设置在图像采集板3的第四表面，第四表面和第三表面相对。
举例来说，相机结构从上往下看，光源板1具有上表面(第一表面)和下表面(第二表面)；图像采集板3具有上下两个表面，图像采集板3的上表面与光源板1下表面相对，也即为与整个光源板1相对的面，在图像采集板3的上表面(第三表面)设置感光元件，下表面(第四表面)设置微处理器。
POE板4上可设置有DC电源、网口、指示灯、旋转播码开关，当然，为了提高相机结构的集成度和减小相机的体积，DC电源、网口、指示灯、旋转播码开关可设置在POE板4的下表面，即与图像采集板3相背的那个表面。
考虑到光源板在进行爆闪补光过程中，会产生瞬时大电流，对电源电路产生较大的干扰，导致电源电压瞬降，引起CPU复位的问题；还会引发电源不稳定，引起感光元件采样异常，从而导致图片成像噪点增加，图像成像效果差的问题。
为了解决上述问题，可在POE板4上设置有隔离电源电路和非隔离电源电路；隔离电源电路一端与图像采集板3相连接，另一端与POE板4上的网络接口相连接；非隔离电源电路一端与光源板1相连，另一端与网络接口相连。当然，为了避免光源板1的光源常亮，可在POE板上还包括隔离开关，隔离开关一端与光源板1相连，另一端与非隔离电源电路相连。根据外部拍摄环境的光照强度，CPU可控制隔离开关闭合，为图像采集进行实时补光。
在本发明实施例提供的技术方案中，采用光源板在工业相机进行图像采集时进行补光，确保工业相机的成像质量，提升了工业相机的成像清晰度和图像分辨率，有利于提升工业检测的准确度和检测效率；此外，本申请的工业相机结构依次设置光源板、镜头组件、图像采集板和POE板，相比现有的工业相机结构，结构简单，工艺相对也更加简单，产品集成度更高，进而有利于减小相机的体积，有利于工业相机朝着小型化与高度集成化发展。
为了更好的理解本申请技术方案的思想与原理，以下以具体的一种应用场景进行对本发明实施例所提供的技术方案进行阐述，请参阅图2-图4，图2为该示意性例子的结构图。
由图2-图4可知，一种工业相机从上到下可依次包括光源板21、镜头22、镜头底座23、图像采集板24及POE板25，光源板21图像采集板3通过螺柱26分别与光源板21和POE板25相连接。光源板21的正面(上表面)设置有LED光源阵列211，下表面设置有电容阵列212，镜头22通过光源板21的通孔旋向外部，以便进行图像采集，镜头22设置在镜头底座上，构成镜头组件，镜头组件设置在光源板21和图像采集板24之间。图像采集板24正面(上表面)正对着镜头的位置设置有感光元件241，背面(下表面)设置有微处理器242，其中，感光元241件的中心、LED光源阵列211的中心与镜头22的中心位于同一条直线上。POE板25的背面(下表面)设置有DC电源251、网口252、指示灯253、旋转播码开关254。
本发明实施例提供的工业相机集成度高、体积小，提升了工业相机的成像清晰度和图像分辨率。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
以上对本发明所提供的一种工业相机进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种工业相机，包括镜头组件，其特征在于，还包括光源板、图像采集板以及POE板；
所述光源板设置在所述图像采集板的上方，并与所述图像采集板相连接；所述镜头组件设置在所述光源板与所述图像采集板之间；
所述光源板包括通孔、多个光源和为各光源供电的储能元件，所述通孔的尺寸与所述镜头组件中的镜头相匹配，以使所述镜头通过所述通孔旋在所述光源板的上方；各光源构成的光源阵列设置在所述光源板第一表面，所述第一表面为所述镜头在所述光源板的表面；
所述图像采集板设置有感光元件和与所述感光元件相连接的微处理器，所述感光元件设置在所述图像采集板的第三表面，所述第三表面为与所述光源板相对的面；
所述感光元件、所述光源阵列与所述镜头的中轴线重合；
所述POE板位于所述图像采集板的下方，并与所述图像采集板相连接。
2.如权利要求1所述的工业相机，其特征在于，所述光源板的储能元件为由多个电容构成电容阵列，所述电容阵列位于所述光源板的第二表面，所述第二表面与所述第一表面相对。
3.如权利要求2所述的工业相机，其特征在于，所述微处理器位于所述图像采集板的第四表面，所述第四表面与所述第三表面相对。
4.如权利要求3所述的工业相机，其特征在于，所述光源阵列为LED光源阵列。
5.如权利要求1至4任一项所述的工业相机，其特征在于，所述光源板为由多个红外光源和多个可见光光源组成的光源阵列。
6.如权利要求5所述的工业相机，其特征在于，所述光源板还包括电源控制装置，所述电源控制装置与所述光源阵列相连接，用于通过比较相机当前拍摄环境的光照与预设光照阈值的关系，控制所述光源阵列的开启。
7.如权利要求6所述的工业相机，其特征在于，所述光源板与所述图像采集板通过螺柱相连接。
8.如权利要求7所述的工业相机，其特征在于，所述图像采集板与所述POE板通过螺柱相连接。
9.如权利要求1至4任一项所述的工业相机，其特征在于，所述POE板上设置有隔离电源电路和非隔离电源电路；
所述隔离电源电路一端与所述图像采集板相连接，另一端与所述POE板上的网络接口相连接；
所述非隔离电源电路一端与所述光源板相连，另一端与所述网络接口相连。
10.如权利要求9所述的工业相机，其特征在于，所述POE板还包括隔离开关，所述隔离开关一端与所述光源板相连，另一端与所述非隔离电源电路相连。
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