CN110231748A - 用于机器视觉的照明装置 - Google Patents

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王帅全
王田虎
许磊
姚克明
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Jiangsu University of Technology
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Jiangsu University of Technology
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    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03BAPPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B15/00Special procedures for taking photographs; Apparatus therefor
    • G03B15/02Illuminating scene
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
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    • G03B15/00Special procedures for taking photographs; Apparatus therefor
    • G03B15/02Illuminating scene
    • G03B15/06Special arrangements of screening, diffusing, or reflecting devices, e.g. in studio

Abstract

本申请提供了一种用于机器视觉的照明装置,包括led光源以及泛光消除组件,所述泛光消除组件包括与led光源连接的固定件以及安装在固定件上的偏光镜片。本发明用于机器视觉的照明装置的偏光镜片与聚光筒,消除了LED光源产生的泛光,以及通过高漫反射涂层照射到产品特征部位的光照更加均匀,更加清晰的突显了被检测产品缺陷等特征点。

Description

用于机器视觉的照明装置
技术领域
本发明属于工业产品质量机器视觉检测照明技术领域,尤其涉及用于机器视觉的照明装置。
背景技术
随着工业自动化的逐渐进步,人工检测被越来越多的机器视觉替代,用到工业产品质量的检测提高检测效率。一套完整的视觉检测系统主要包含图像采集部分和图像分析部分,而图像采集部分主要有工业相机、工业镜头以及机器视觉光源承担。如果机器检测采集不到清晰的照片,就会影响到后续产品检测的质量。其中光照装置能很大程度上影响到采集的图像质量,因为当光源照射不均匀以及光源的选择都会导致采集到的图像呈现出不同的灰度值,这就导致检测结果不准确,即所谓的泛光。泛光照明是指使特定照明区域或特定视觉目标的亮度远高于其他目标和周边区域的照明方式。泛光照明虽然能对特定照明区域或特定视觉目标的亮度远高于其他目标和周边区域,但是会导致采集到的图像灰度值不均匀,使得整体光照不均匀,影响产品的检测。另外,过于明亮的光线的一部分光线能够引起一种幻影,象一个斑点,这就是所谓的炫光,炫光同样影响观察者对于被检测物体的观测,从而影响检测。泛光和炫光有可能同时或者不同时出现。
机器视觉中图像的采集往往需要一个合适的照明环境以及适合的光源亮度,通过恰当的光源照明设计,可以使图像中的目标信息与背景信息得到最佳分离,这样不仅大大降低图像处理的算法难度,同时提高系统的精度和可靠性,但非常遗憾,目前没有一个通用的机器视觉照明系统,可以应对不同的检测要求,因此针对每个特定的案例,都需要设计适应的照明装置,以达到最佳效果,而不合适的照明,则会引起很多问题。比如检测的目标电机壳为黑色塑料制品,由于其较强的吸光性以及缺陷特征的不明显性,因此为了适应电机壳外观形态的检测,需要布置不同颜色的光源。
偏光镜片,就是只允许自然光中某一特定偏振方向的光穿过的镜片。偏光镜片的特效就是有效地排除和滤除光束中的散射光线。
因此,现实中需要一种消除照射中存在的泛光,提高采集图像清晰度的照明装置。
发明内容
本发明提供了一种用于机器视觉的照明装置以降低照射的泛光。本发明的用于机器视觉的照明装置为实现上述技术目的包括如下技术内容:
一种用于机器视觉的照明装置,包括led光源以及泛光消除组件,所述泛光消除组件包括与led光源连接的固定件以及安装在固定件上的偏光镜片。
进一步的,所述led光源连接有中空的聚光筒,所述聚光筒内表面涂有帮助光反射的漫反射涂层,所述泛光消除组件套于聚光筒内。
进一步的,所述led光源包括红色光源和白色光源,所述白色光源用以照射黑色物体。
进一步的,所述红色光源和白色光源混合并成环形分布。
进一步的,还包括与led光源电连接的控制器,所述控制器能够控制白色光源和红色光源交替开关。
本发明是一种用于机器视觉的照明装置,相对于现有技术,本发明的用于机器视觉的照明装置具有如下有益效果:
(1)本发明设计中的LED光源采用了红色白色混合环形光源,通过数字光源控制器在检测产品特定部位质量时打开相应的光源,减少了更换光源的时间提高了检测效率,使得集到的图片更加清晰。
(2)本发明设计中的偏光镜片与聚光筒,消除了LED光源产生的泛光,通过高漫反射涂层照射到产品特征部位的光照更加均匀,更加清晰的突显了缺陷特征点。
附图说明
图1为照明装置示意图。
图2为照明装置部分结构示意图。
图3为LED光源结构示意图。
图4为数字光源控制器示意图。
图5为光源控制电路原理示意图。
具体实施方式
下面结合附图详细举例说明本发明的实施方式,本发明的实施例是为了对本发明进一步解释说明,而非对本发明的保护范围限制。
如图1-4图所示,LED光源1包括白色和红色的LED光源并均匀排列封装,LED光源1与固定件2连接,固定件2又与偏光镜片3结合在一起,固定件2在LED光源1的下方,然后聚光筒4固定在LED光源1上,固定件2和偏光镜片3位于聚光筒4内。本实施例的控制器采用数字光源控制器,LED光源1与数字光源控制器5信号连接并受数字光源控制器5控制,数字光源控制器5与上位机连接,接受上位机的命令控制照明装置的亮灭。
如图3所示,所述LED红白光源1采用白色红色光源均匀排列的环形光源,红色和白色LED光源均匀排列,使发射出的光照比较均匀。LED光源1照射红光是为了被检测的产品表面标签打光,更清晰的显示被检测的产品标签或背景轮廓,同时也突显标签上的一些缺陷,便于检测。当被检测产品为黑色塑料制品,具有较高的吸光性,使用LED光源发射白色光照时是为了清晰的体现产品结构,光不会被黑色的塑料吸收。因此,本发明选用白色LED光源与红色LED光源均匀排列制成环形光源。
所述偏光镜片3将LED光源1发射出的光照进行反射,能够消除泛光。
所述聚光筒4置于最下方,用于聚光收束偏光镜片3的反射,所述聚光筒4内部涂层涂有漫反射涂料,漫反射涂料采用高漫反射率的材料制成,涂料在聚光筒4内壁均匀形成一层高漫反射白色涂层,提高发光效率,消除炫光或光斑,并保证良好的光色一致性,然后漫反射层将偏光镜片的的反射光均匀的投射到产品表面,另外聚光筒4还收束了反射光,提升了照射出的亮度。LED光源1发出的光到聚光筒4,聚光筒4内壁有反射涂层,将反射到涂层的光均匀的照射出去,能够消除炫光。此时得到的光照亮度均匀、无泛光、无炫光,上位机能清晰的检测到产品。
如图1所示,所述数字光源控制器5与LED光源1相连,同时又与上位机(图中未示出)相连,接收上位机传出的信号,相应的打开白色光源或者红色光源。数字光源控制器5,通过串口将控制器与上位机进行连接,可以通过上位机控制光源的亮度,方便将所述LED光源1集成到本发明的照明装置中,所述数字光源控制器5中电路两路标准输出,输出电压为14.0~24.0V;并且每路单独无极可调,具备触发功能,输出功率额定,延长了照明装置的使用寿命。所述数字光源控制器5接收视觉系统中上位机发来的预先定义好的各种命令和设置参数,经过主控制器处理。如图5所示,经过主控制器处理的各种命令和设置参数,通过驱动电路控制LED光源按照设定实现数字脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation,简称PWM)调光。
上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述,并非对本发明的构思和保护范围进行限定,在不脱离本发明设计构思的前提下,本领域中技术人员对本发明的技术方案做出的各种变型和改进,均应落入本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种用于机器视觉的照明装置,其特征在于:包括led光源以及泛光消除组件,所述泛光消除组件包括与led光源连接的固定件以及安装在固定件上的偏光镜片。
2.根据权利要求1所述的用于机器视觉的照明装置,其特征在于:所述led光源连接有中空的聚光筒,所述聚光筒内表面涂有帮助光反射的漫反射涂层,所述泛光消除组件套于聚光筒内。
3.根据权利要求1所述的用于机器视觉的照明装置,其特征在于:所述led光源包括红色光源和白色光源,所述白色光源用以照射黑色物体。
4.根据权利要求3所述的用于机器视觉的照明装置,其特征在于:所述红色光源和白色光源混合并成环形分布。
5.根据权利要求3所述的用于机器视觉的照明装置,其特征在于:还包括与led光源电连接的控制器,所述控制器能够控制白色光源和红色光源交替开关。
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