CN112222012A - 一种基于分时式同轴照明成像的检测系统及分选机 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于分时式同轴照明成像的检测系统及分选机，包括：图像采集单元用以采集产品图像；遮光体为经过喷黑处理的哑光金属箱体；半透半反分光镜的镜面上镀有反射率透射率均为50％的光学镀膜，用以改变光源模组出射光的传播方向并透过经待测物表面反射的反射光线；若干组光源模组用以提供分时式光源；光源模组驱动单元输出脉冲宽度调制信号驱动若干光源模组，每个时钟周期内，每组光源模组分别被点亮一次，解决了现有检测系统对于表面光滑容易出现镜面反射待测物容易出现漏检与误检的问题，同时采集多组不同角度照明下的图像数据的系统，增加缺陷与背景对比度，大大减少待测物表面瑕疵随机性造成的漏检或误检。
Description
技术领域
本发明涉及机器视觉检测技术领域，尤其涉及一种适用于容易出现镜面反射待测物的分时式同轴照明成像的检测系统。
背景技术
机器视觉检测技术利用不同的光源、相机、信号处理系统以及剔除系统，正在各行各业大显身手。不同的机器视觉检测系统基本原理相似，即利用不同波段的光源对待测物进行照明，待测物的反射光线或透射光线经过选定的镜头成像于选定波段的相机传感器上，相机将采集到的数据经过模数转换发送给数据处理系统，处理系统经过设定的判定算法，将满足或不满足条件的目标物进行标记，并将目标物位置信息发送给剔除系统进行处理，此方式能较好的对一般待测物瑕疵信息、表面颜色信息或待测物大小、厚度等进行检测，但是对于一些表面光滑，容易出现镜面反射的待测物，如玻璃、光滑塑料片、金属板等待测物进行表面瑕疵检测时，若照明成像角度不佳，会导致最终的图像对比度不高，无法凸显出待测物表面瑕疵信息，从而出现漏检或误检问题。
发明内容
本发明公开的一种基于分时式同轴照明成像的检测系统，解决了现有检测系统对于表面光滑容易出现镜面反射待测物容易出现漏检与误检的问题，同时采集多组不同角度照明下的图像数据的系统，增加缺陷与背景对比度，大大减少了由于待测物表面瑕疵随机性造成的漏检或误检。
为达到上述目的，本发明的技术方案具体是这样实现的：
本发明一方面公开一种基于分时式同轴照明成像的检测系统，包括图像采集单元、遮光体、半透半反分光镜、光源模组、光源模组驱动单元，其中，图像采集单元用以采集产品图像；所述遮光体为经过喷黑处理的哑光金属箱体；所述半透半反分光镜的镜面上镀有反射率透射率均为50％的光学镀膜，用以改变光源模组出射光的传播方向并透过经待测物表面反射的反射光线；若干组所述光源模组用以提供分时式光源；所述光源模组驱动单元输出脉冲宽度调制信号驱动若干所述光源模组，每个时钟周期内，每组所述光源模组分别被点亮一次。
进一步地，所述光源模组包括LED灯条和柱透镜，其中，所述LED灯条上设置有灯珠，用于提供光源；柱透镜用以将所述LED灯条发射的光线整型聚光。
进一步地，所述图像采集单元包括至少一个工业相机。
进一步地，所述工业相机的传感器为选定波段的线阵CCD或CMOS。
进一步地，所述LED灯条采用恒流驱动方式驱动。
进一步地，每个时钟周期内所述图像采集单元采集图像的次数与所述光源模组的组数相同。
进一步地，所述光源模组驱动单元包括CPLD器件。
本发明的另一方面公开一种分选机，包括如上所述的任意一种基于分时式同轴照明成像的检测系统。
有益技术效果：
1、本发明公开一种基于分时式同轴照明成像的检测系统，包括图像采集单元、遮光体、半透半反分光镜、光源模组、光源模组驱动单元，其中，图像采集单元用以采集产品图像；所述遮光体为经过喷黑处理的哑光金属箱体；所述半透半反分光镜的镜面上镀有反射率透射率均为50％的光学镀膜，用以改变光源模组出射光的传播方向并透过经待测物表面反射的反射光线；若干组所述光源模组用以提供分时式光源；所述光源模组驱动单元输出脉冲宽度调制信号驱动若干所述光源模组，每个时钟周期内，每组所述光源模组分别被点亮一次，同时采集多组不同角度照明下的图像数据的系统，用以增加缺陷与背景对比度，解决了现有检测系统对于表面光滑容易出现镜面反射待测物容易出现漏检与误检的问题，大大减少了由于待测物表面瑕疵随机性造成的漏检或误检；
2、本发明中，所述光源模组驱动单元输出脉冲宽度调制信号驱动若干所述光源模组，每个时钟周期内，每组所述光源模组分别被点亮一次，LED光源分时点亮技术，减少由于待测物表面瑕疵的随机性造成的漏检或误检。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为本发明所述的一种基于分时式同轴照明成像的检测系统的结构示意图；
图2为本发明所述的一种基于分时式同轴照明成像的检测系统的主视图；
图3为本发明所述的一种基于分时式同轴照明成像的检测系统的俯视图；
图4为本发明所述的一种基于分时式同轴照明成像的检测系统应用于立式分选机的结构示意图；
图5为光源模组驱动模块发出PWM脉冲宽度调制信号进行控制若干光源模组的信号示意图；
图6为本发明所述的一种基于分时式同轴照明成像的检测系统的工作流程图。
其中，1-图像采集单元，2-遮光体，3-半透半反分光镜，4-光源模组，41-LED灯条，42-柱透镜，5-光源模组驱动单元，6-第二组光源模组，7-第三组光源模组，8-入料装置，9-滑道，10-良品，11-不良品，12-三色背景灯，14-剔除装置，15-废料斗，16-良品斗。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面结合附图对本发明的实施方式进行详细说明。
在同轴照明技术中，LED白光光源出射的光线经过柱透镜整型聚光，并且以接近平行光的方式从柱透镜出射面射出，平行光线以45°角入射半透半反镜，入射光线与法线夹角为45°，则出射光线也与法线夹角呈45°出射，从半透半反镜出射的光线照射在待测物体上，照射在待测物表面的平行光线，在待测物表面产生反射，反射光线通过半透半反镜时，一部分光线直接透过半透半反镜，位于接收端的镜头将光线成像于相机传感器上，此时相机经过模数转换，将数字信号传送至信号处理系统。信号处理系统根据设定的图像处理算法，经过图像处理、图像识别后，判定该待测物是否存在瑕疵，若存在瑕疵，则会发送命令给分级系统，完成不良品的分级，如果待测物表面光滑平整，根据光反射定律入射光线和法线重合，入射角等于0度，反射角等于入射角，反射角也是0度，反射光线将沿入射光线方向出射，此时相机拍摄到的图像将是均匀的亮场图像，如果待测物表面出现污渍、划痕等瑕疵，平行光线到达待测物表面时，将在瑕疵处产生漫反射，无暇此处产生镜面反射，此时相机拍摄到的图像会呈现不均匀状态，有瑕疵处较暗，无瑕疵处较亮。
常见平整表面产品的检测，由于其表面瑕疵具有随机性，很难找到一个合适的照明角度进行照明成像来增加对比度，而使用一个均匀的面光源，也会导致缺陷特征被均匀化，呈现缺陷与背景对比度比较低。
9、基于以上问题，本发明一方面公开一种基于分时式同轴照明成像的检测系统，参见图1-3，基于分时式同轴照明成像的检测系统包括图像采集单元1、遮光体2、半透半反分光镜3、光源模组4和光源模组驱动单元5，其中，图像采集单元1用以采集产品图像，优选地，图像采集单元1中至少包括一个工业相机，工业相机包含选定波段的用于成像的镜头，工业相机的相机传感器为选定波段的线阵CCD或CMOS，用于成像的工业相机，等间隔排布，根据不同使用需求，配备不同焦距的镜头，使其相机工作距离，相机视野等满足需求，每个时钟周期内图像采集单元1采集图像的次数与光源模组4的组数相同；遮光体2为经过喷黑处理的哑光金属箱体；半透半反分光镜3的镜面上镀有反射率透射率均为50％的光学镀膜，用以改变光源模组4出射光的传播方向并透过经待测物表面反射的反射光线；光源模组4包括若干组，若干组光源模组4用以提供分时式光源，优选地，光源模组包括LED灯条41和柱透镜42，其中，LED灯条41上设置有灯珠，用于提供光源，LED灯条采用恒流方式驱动，保证其亮度一致性及寿命；柱透镜42用以将LED灯条41发射的光线整型聚光，提高亮度的同时使出射光趋近于平行光；光源模组驱动单元5包括CPLD器件，产生PWM波，光源模组驱动单元5输出脉冲宽度调制信号驱动若干光源模组4，每个时钟周期内，每组光源模组4分别被点亮一次，具体地，参见图5，当第一组灯条，即高电平时点亮，第二组和第三组两组灯条处于低电平不点亮；下一时刻，第二组灯条，即高电平时点亮，第一组和第三组两组灯灭；同理，第三组灯条高电平时电量，第一组和第二组两组灯条处于低电平不点亮，即每次只存在一组灯点亮。CPLD器件发出第一次相机触发信号的同时，第一组LED灯条点亮，从而采集到该照明角度下的产品图像，每一个时钟周期内，每组灯条分别点亮一次，相机分别曝光3次，分别为不同观察角度，不同照明角度的该行数据，如PWM调制信号频率21KHZ，则单个相机真实行频为7KHZ。
本发明公开的一种基于分时式同轴照明成像的检测系统可以应用在立式分选机上，但不限于立式分选机，也适用于履带式分选机器，参见图4，入料装置8包含高频振动器及入料斗，使进入料斗的物料能够均匀，不粘连地出料，9为滑道，根据不同物料可以选配平板式滑道或米道式滑道等，用以给物料提供支撑及滑落方向，当物料从滑道进入基于分时式同轴成像照明的检测系统时，RGB三色背景灯12用以提供与前景信号有差别的背景信号，当待测物料经过看点处时，第一组光源模组4中的LED灯条高电平点亮，经过柱透镜整型聚光后，工业相机同时触发，采集物料的反射光线；下一时刻，第二组光源模组6中的LED灯条发出的白光经过柱透镜的整型聚光，通过半透半反镜3反射至看点处的物料的表面，物料的表面将反射光线通过半透半反镜3被工业相机的传感器所接收；再下一时刻，第三组光源模组7中的LED灯条高电平点亮的同时，工业相机6采集物料表面的反射光线，三组数据全部传输给信号处理模块，该三组数据分别对应三个不同角度照明下待测物料表面的反射光信息，剔除装置14为高频吹阀，用于改变不良品的运动轨迹，使其进入废料斗15，良品不作处理，自动落入良品斗16。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上的实施例仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。
Claims (8)
1.一种基于分时式同轴照明成像的检测系统，其特征在于，包括：
图像采集单元(1)，用以采集产品图像；
遮光体(2)，所述遮光体(2)为经过喷黑处理的哑光金属箱体；
半透半反分光境(3)，所述半透半反分光镜(3)的镜面上镀有反射率透射率均为50％的光学镀膜，用以改变光源模组(4)出射光的传播方向并透过经待测物表面反射的反射光线；
光源模组(4)，若干组所述光源模组(4)用以提供分时式光源；
光源模组驱动单元(5)，所述光源模组驱动单元(5)输出脉冲宽度调制信号驱动若干所述光源模组(4)，每个时钟周期内，每组所述光源模组(4)分别被点亮一次。
2.根据权利要求1所述的一种基于分时式同轴照明成像的检测系统，其特征在于，所述光源模组(4)包括：
LED灯条(41)，所述LED灯条(41)上设置有灯珠，用于提供光源；
柱透镜(42)，用以将所述LED灯条(41)发射的光线整型聚光。
3.根据权利要求1所述的一种基于分时式同轴照明成像的检测系统，其特征在于，所述图像采集单元(1)包括至少一个工业相机。
4.根据权利要求3所述的一种基于分时式同轴照明成像的检测系统，其特征在于，所述工业相机的传感器为选定波段的线阵CCD或CMOS。
5.根据权利要求2所述的一种基于分时式同轴照明成像的检测系统，其特征在于，所述LED灯条(41)采用恒流驱动方式驱动。
6.根据权利要求1所述的一种基于分时式同轴照明成像的检测系统，其特征在于，每个时钟周期内所述图像采集单元(1)采集图像的次数与所述光源模组(4)的组数相同。
7.根据权利要求1所述的一种基于分时式同轴照明成像的检测系统，其特征在于，所述光源模组驱动单元(5)包括CPLD器件。
8.一种分选机，其特征在于，包括如权利要求1-7任一项所述的一种基于分时式同轴照明成像的检测系统。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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