CN112504637B - 一种基于机器视觉检测的光源频闪检测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明的一种基于机器视觉检测的光源频闪检测系统及方法，包括采集装置和控制单元，所述采集装置用以采集待检测光源频闪的检测图像，所述采集装置包括遮光机构和相机，所述相机为高速相机，所述遮光机构包括遮光盖和遮光壳体；所述遮光盖设置采光孔，所述遮光机构设置动力部件，包括设置于所述遮光壳体外部的旋转电机，用以驱动遮光盖以相机镜头中心轴相对遮光壳体转动；所述控制单元用以调节旋转电机转速而控制遮光盖上采光孔转速，并在采光孔转速恒定时控制相机进行采光孔转动一周所需时长的曝光工作。本发明的有益效果体现在，可以采集到计算待检测光源频闪的具有暗点的检测图像，不仅简化待检测光源频闪检测过程，同时降低频闪计算复杂度。

Description

一种基于机器视觉检测的光源频闪检测系统及方法

技术领域

本发明属于机器视觉检测涉及的光源频闪检测技术，具体涉及一种基于机器视觉检测的光源频闪检测系统及方法。

背景技术

机器视觉检测是指通过机器视觉产品将被摄取目标转换成图像信号，传送给专用的图像处理系统，根据像素分布和亮度、颜色等信息，转变成数字化信号；图像系统对这些信号进行各种运算来抽取目标的特征，用机器代替人眼来做测量和判断，进而根据判别结果来控制现场的设备动作。其中机器视觉检测系统主要由相机、镜头和光源组成，是视觉检测的基础。光源具有放大图像的特征与缺陷、削弱混乱及背景的作用，直接影响输入数据的质量，在选择检测系统的光源时，通常会针对不同的应用实例来选择特定的光源，使机器视觉检测的效果能达到最佳，而光源的频闪是影响检测结果的重要因素，若频闪不合格的光源安装在机器视觉检测系统中进行检测，将导致检测结果存在较大误差，甚至直接造成检测失败。正是由于机器视觉检测系统中光源频闪检测作为提高机器视觉检测系统准确性的关键步骤，如何提供一种简便且能够快速检测光源频闪的检测系统及检测方法显得尤为重要。

发明内容

为解决上述现有技术问题，本发明提供一种基于机器视觉检测的光源频闪检测系统及方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

提供一种基于机器视觉检测的光源频闪检测系统，包括采集装置和控制单元，所述采集装置用以采集待检测光源频闪的检测图像，所述采集装置包括遮光机构和相机，所述相机为高速相机，所述遮光机构包括遮光盖和遮光壳体；所述遮光壳体呈筒状沿所述相机镜头轴向延伸并包裹相机镜头，遮光壳体尾端与相机主体连接，与尾端相对的自由端通过设置转动部件与所述遮光盖转动配合，用以遮光盖以相机镜头中心轴相对遮光壳体转动，所述遮光盖用以遮挡自遮光壳体自由端进入的光；所述遮光盖设置采光孔，用以在相机曝光工作状态下，采光孔处光点随遮光盖转动时被感光元件记录圆周移动轨迹，使相机采集得到具有暗点的检测图像；所述遮光机构设置动力部件，包括设置于所述遮光壳体外部的旋转电机，用以驱动遮光盖转动；所述控制单元用以调节旋转电机转速而控制遮光盖上采光孔转速，并在采光孔转速恒定时控制相机进行采光孔转动一周所需时长的曝光工作。

优选方案，所述遮光盖呈圆板状，所述动力部件还包括沿所述遮光盖圆周边设置的从动齿轮，所述旋转电机输出轴设置与所述从动齿轮啮合的驱动齿轮，用以旋转电机工作时驱动从动齿轮转动而使遮光盖转动；所述控制单元包括旋转电机转速监测模块，用以监测旋转电机启动后的转速，并在旋转电机转速恒定后控制相机开始曝光。

优选方案，所述遮光盖设置筒状接口与所述遮光壳体自由端插接配合，所述转动部件包括设置于遮光壳体沿径向设置的导向槽内的回弹扣，和设置于筒状接口内壁与回弹扣适配的扣槽；所述回弹扣包括滚珠和弹簧，弹簧一端固定于导向槽底部，另一端连接滚珠，所述导向槽开口端设置弧状收口，用以阻挡滚珠滑出导向槽，所述弹簧处于压缩状态，在弹簧弹力和弧状收口阻挡力的配合下，滚珠与导向槽开口端弹性接触并部分凸出导向槽；所述扣槽沿筒状接口内壁设置一圈，扣槽沿遮光壳体轴向剖面呈与滚珠凸出导向槽部位匹配的劣弧状。

优选方案，所述回弹扣沿所述遮光壳体同一圆周处径向均匀分布多组，所述导向槽对应设置多组。

优选方案，所述回弹扣沿所述遮光壳体轴向设置多组，所述导向槽对应设置多组，所述扣槽在筒状接口内壁对应位置设置多圈。

优选方案，所述遮光机构设置滤光部件，所述滤光部件安装于所述遮光壳体内腔，并位于所述遮光盖与相机镜头之间；所述滤光部件包括滤光镜和用于安装滤光镜的卡槽，所述滤光镜与相机镜头相平行，所述卡槽设于所述遮光壳体内壁，所述滤光镜用以过滤自采光孔进入的环境光。

优选方案，所述遮光机构设置灯光部件，所述灯光部件位于所述滤光镜与相机镜头之间；所述灯光部件包括发光源、进光筒、安装盖、反射镜，所述遮光壳体沿径向设置贯穿壳体的用以安装进光筒的进光通道；所述发光源设置于安装盖，安装盖安装于遮光壳体外壁并与进光筒端部连接将进光筒端部盖住，反射镜位于进光筒出口端正前方，反射镜相对于进光筒出口端倾斜固定于遮光壳体内壁，发光源在工作状态下发光通过进光筒传播再经反射镜改变传播方向而照射到滤光镜；所述控制单元包括发光源控制模块，用以控制发光源工作发光。

优选方案，所述灯光部件沿所述遮光壳体同一圆周处径向均匀分布多组，所述进光通道对应设置多组；所述发光控制模块用以控制发光源工作组数。

优选方案，所述反射镜呈椭圆状，椭圆状反射镜沿短轴方向竖向倾斜位于所述进光筒出口端。

优选方案，所述进光筒呈椭圆柱进光筒，椭圆柱进光筒沿所述遮光壳体轴向截面所呈椭圆的短轴平行于遮光壳体轴向。

优选方案，所述发光源选择紫光灯。

优选方案，所述遮光盖设置采光孔调节部件，包括开设有所述采光孔的调节板、环状电极轨道和接电开关；

所述调节板沿所述遮光盖径向布置于所述遮光盖内，所述遮光盖上开设有容纳空间，所述调节板设于所述容纳空间，所述调节板上方还固设有与所述调节板表面垂直的齿条，所述齿条通过调节齿轮与调节电机传动连接，可通过所述调节电机带动所述调节板沿所述遮光盖径向移动；

所述环状电极轨道设置于所述遮光盖筒状接口外壁形成环状轨道，所述接电开关与环状电极轨道匹配并设置于遮光壳体，所述环状电极轨道和接电开关用以遮光盖转动过程中调节电机与外部电源电连接；接电开关包括电极柱承载架、电极柱、压缩弹簧和限位板；所述电极柱承载架呈槽型，包括两块相平行的上支撑板、下支撑板、和连接两块支撑板的连接板；所述两块支撑板平行于所述遮光壳体轴向，两块支撑板贯穿设置安装孔，电极柱依次穿过上支撑板的安装孔、压缩弹簧和下支撑板的安装孔接触环状电极轨道，所述限位板设置于电极柱柱身并位于压缩弹簧与上支撑板或下支撑板之间，在压缩弹簧的弹力配合下防止电极柱从安装孔脱出并使电极柱与环状电极轨道弹性接触。

优选方案，还包括图像分析单元，图像分析单元用于对所述采集装置采集的检测图像中的暗点进行识别检测，并计算相邻暗点的间距。

本发明还包括一种基于上述光源频闪检测系统的频闪检测方法，包括：

S1.设置相机曝光时长，依据待检测光源频闪区间推导相机感光元件记录采光孔处光点呈现一次暗点的时间t′，并基于采光孔处光点转动一周被感光元件记录圆周移动轨迹形成的光圈上所需暗点数n，计算得到相机曝光时长nt′；

S2.设置采光孔转速，依据相机曝光工作时需记录的采光孔处光点转动一周在感光元件呈现的光圈周长s′和所述步骤S1中的相机曝光时长nt′，计算得到采光孔转速v＝s′/nt′；

S3.采集图像，在采光孔转速恒定后相机开始曝光，当感光元件呈现的光圈记录完毕n个暗点，相机结束曝光得到具有n个暗点的检测图像；

S4.计算待检测光源频闪，通过测量图像中圆周移动轨迹上相邻暗点的间距l₀，计算得到待检测光源两次闪烁之间的间隔t＝l₀/v，即频闪f＝1/t＝v/l₀。

本发明的有益效果体现在，提供一种基于机器视觉检测的光源频闪检测系统及方法，通过设置转动部件，使遮光盖与遮光壳体之间通过滚珠配合，实现遮光盖更加流畅的转动动作，同时便于遮光盖拆装；通过遮光盖、遮光壳体与相机间的位置设置关系，在转动部件与动力组件的配合作用下，可以间接采集到待检测光源频闪的关键参数；通过设置滤光部件，降低环境光对测试结果的干扰，将通过采光孔进入的较弱的环境光滤除，增强感光元件所得到的光点所处位置移动轨迹形成的光圈的对比度，利于准确记录数据；通过设置灯光部件，改善滤光镜的滤光作用；通过设置采光孔调节部件，实现采光孔位置调节，延长频闪检测时的移动轨迹，可进一步改善频闪检测时数据采集的准确性；此外，本发明提供的频闪检测方法，通过依据待检测光源大致频闪区间范围推导设计相机曝光时长并设置采光孔转速的方案，有利于相机采集到清晰的检测图像，使检测图像中清晰呈现暗点分布；基于采集到的检测图像测量图像中圆周移动轨迹上相邻暗点的间距，根据采光孔转速计算得到待检测光源两次闪烁之间的间隔即可得到频闪，从而判断该光源的频闪是否达到机器视觉检测系统的要求，是否可以应用于机器视觉检测系统中，不仅简化待检测光源频闪检测过程，同时降低频闪计算复杂度。

附图说明：

图1为本发明实施例所述光源频闪检测系统的采集装置轴视图；

图2为本发明实施例所述装置侧视状态下遮光机构内部结构透视图；

图3为附图2中A位置局部结构示意图；

图4为本发明实施例所述感光元件形成的移动路径示意图；

图5为本发明实施例所述灯光部件结构示意图；

图6为本发明实施例所述采集装置俯视状态下灯光部件结构示意图；

图7为本发明实施例所述反射镜投射光至滤光镜示意图；

图8为本发明实施例所述装置设置采光孔调节部件的轴视图；

图9为本发明实施例所述装置设置采光孔调节部件的侧视透视图；

图10为附图9中B位置局部结构示意图；

图11为本发明实施例所述感光元件形成的另一移动路径示意图。

附图标记说明

11.遮光盖，111.筒状接口，112.采光孔，113.调节板，114.齿条，115.调节齿轮，116.调节电机，117.容纳空间，12.遮光壳体，2.相机主体，21.相机镜头，22.感光元件，31.滚珠，32.弹簧，41.旋转电机，42.驱动齿轮，43.从动齿轮，5.滤光镜，61.安装盖，62.进光筒，63.反射镜，71.电极柱，72.电极柱承载架，721.上支撑板，722.下支撑板，723.连接板，73.压缩弹簧，74.限位板，75.环状电极轨道，8.移动轨迹，9.暗点。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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。

请参阅图1-11所示，本发明提供的具体实施例如下：

本实施例的一种基于机器视觉检测的光源频闪检测系统，包括采集装置和控制单元，所述采集装置用以采集待检测光源频闪的检测图像，所述采集装置包括遮光机构和相机，所述相机为高速相机，可以实现极短时间内对图像进行捕捉和曝光，所述遮光机构包括遮光盖11和遮光壳体12；所述遮光壳体12呈筒状沿所述相机镜头21轴向延伸并包裹相机镜头21，遮光壳体12尾端与相机主体2连接，与尾端相对的自由端通过设置转动部件与所述遮光盖转动配合，用以遮光盖以相机镜头中心轴相对遮光壳体转动，所述遮光盖用以遮挡自遮光壳体自由端进入的光，所述遮光盖11设置采光孔112，采光孔可设置于遮光盖靠近边缘位置，所述采光孔用以在相机曝光工作状态下，采光孔处光点随遮光盖转动时被感光元件记录圆周移动轨迹，使相机采集得到具有暗点的检测图像；所述遮光机构设置动力部件，包括设置于所述遮光壳体外部的旋转电机41，用以驱动遮光盖11以相机镜头中心轴相对遮光壳体12转动；所述控制单元用以调节旋转电机转速而控制遮光盖上采光孔转速，并在采光孔转速恒定时控制相机进行采光孔转动一周所需时长的曝光工作。由于遮光盖和遮光壳体的位置关系，可以将相机镜头完全罩住而遮挡进入相机的光，遮光盖设置采光孔则可以使外界光进入，当待检测光源进行检测时，待检测光源位于装置遮光盖前方一定距离，如图2所示，待检测光源所发出的光即可通过采光孔进入，并通过相机感光元件记录信息。通过相机感光元件的长时间曝光，随着遮光盖带动采光孔以相机镜头中心轴为中心轴相对遮光壳体转动，处于曝光中的感光元件将采光孔处光点的移动轨迹记录，在所述移动过程中由于频闪将在移动轨迹8上出现明显的暗点9(即暗点是待检测光源闪烁过程中光最暗时留下)，如图4所示。本实施例方案中，相机曝光时长可通过待检测光源频闪大致区间推导设计，依据待检测光源频闪大致区间范围，可以得到相机感光元件记录采光孔光点呈现一次暗点的时间t′，同时根据采光孔处光点跟随遮光盖转动一周被感光元件记录圆周移动轨迹形成的光圈上所需设计的暗点数n，计算得到相机曝光时长nt′；进一步通过光圈周长s′和相机曝光时长nt′，计算得到采光孔转速v＝s′/nt′。本实施例工作时，通过控制中心预先设置旋转电机转速v，当旋转电机转速恒定时，控制中心控制相机开始曝光，相机曝光时长为采光孔转动一周的时间，当相机结束曝光即采集到具有暗点的检测图像，通过测量得到图像中圆周移动轨迹上相邻暗点的间距l₀，计算得到待检测光源两次闪烁之间的间隔t＝l₀/v，即可得到频闪f＝1/t＝v/l₀，从而判断该光源的频闪是否达到机器视觉检测系统的要求，是否可以应用于机器视觉检测系统中。本实施例中，采用设置采光孔转速与待检测光源频闪大致区间相对应的方案，利于相机采集到清晰的检测图像，使检测图像中清晰呈现暗点分布。

优选实施例方案，所述遮光盖呈圆板状，所述动力部件还包括沿所述遮光盖11圆周边设置的从动齿轮43，所述旋转电机41输出轴设置与所述从动齿轮43啮合的驱动齿轮42，用以旋转电机工作时驱动从动齿轮转动而使遮光盖转动；所述控制单元包括旋转电机转速监测模块，用以监测旋转电机启动后的转速，并在旋转电机转速恒定后控制相机开始曝光。本实施例中，遮光盖从动齿轮与旋转电机的位置关系，在遮光盖转动时，不会遮挡待检测光源发出的光从采光孔进入相机。

优选实施例方案，如图3所示，所述遮光盖11设置筒状接口111与所述遮光壳体12自由端插接配合，所述转动部件包括设置于遮光壳体沿径向设置的导向槽内的回弹扣，和设置于筒状接口内壁与回弹扣适配的扣槽；所述回弹扣包括滚珠31和弹簧32，弹簧一端固定于导向槽底部，另一端连接滚珠，所述导向槽开口端设置弧状收口，用以阻挡滚珠滑出导向槽，所述弹簧处于压缩状态，在弹簧弹力和弧状收口阻挡力的配合下，滚珠与导向槽开口端弹性接触并部分凸出导向槽；所述扣槽沿筒状接口内壁设置一圈，扣槽沿遮光壳体轴向剖面呈与滚珠凸出导向槽部位匹配的劣弧状。当遮光盖筒状接口与遮光壳体自由端插接时，由于滚珠与弹簧的配合，插接过程中在没有设置扣槽的部位，滚珠受到筒状接口内壁压力进而施加弹簧压力而回缩在导向槽内；在扣槽部位，滚珠受到弹簧施加的弹力部分凸出导向槽而弹性接触扣槽；通过上述方案，便于遮光盖的拆装，同时实现遮光盖与遮光壳体间转动配合。本实施例中为实现遮光盖与遮光壳体转动配合，通过设计回弹扣与扣槽，使遮光盖与遮光壳体之间通过滚珠配合，实现遮光盖更加流畅的转动动作，同时便于遮光盖拆装。作为进一步的优选实施例方案，所述回弹扣沿所述遮光壳体同一圆周处径向均匀分布多组，所述导向槽对应设置多组，即回弹扣沿遮光壳体同一圆周处径向均匀布置，通过上述设置方式，遮光盖拆装于遮光壳体动作过程中，实现遮光盖筒状接口内壁均匀承受遮光壳体自由端外壁滚珠施加的作用力，一方面利于平衡作用力使遮光盖容易拆装，另一方面实现遮光盖与遮光壳体的牢固配合。作为进一步的优选实施例方案，所述回弹扣沿所述遮光壳体轴向设置多组，所述导向槽对应设置多组，所述扣槽在筒状接口内壁对应位置设置多圈。本实施例中回弹扣沿所述遮光壳体轴向设置两组，如图3所示，进一步利于遮光盖与遮光壳体的牢固配合。

优选实施例方案，所述遮光机构设置滤光部件，所述滤光部件安装于所述遮光壳体内腔，并位于所述遮光盖与相机镜头之间；所述滤光部件包括滤光镜和用于安装滤光镜的卡槽，所述滤光镜5与相机镜21头相平行，所述卡槽设于所述遮光壳体内壁，所述滤光镜用以过滤自采光孔进入的环境光。本实施例中，为降低环境光对测试结果的干扰，在遮光盖与相机镜头之间设置滤光镜，将通过采光孔进入的较弱的环境光滤除，增强感光元件所得到的光点所处位置移动轨迹形成的光圈的对比度，更加明显的呈现暗点。其中，滤光镜选择溴化银镜片。

作为进一步的优选实施例方案，为改善滤光镜的滤光作用，所述遮光机构设置灯光部件，所述灯光部件位于所述滤光镜5与相机镜头21之间；所述灯光部件包括发光源、进光筒62、安装盖61、反射镜63，所述遮光壳体沿径向设置贯穿壳体的用以安装进光筒的进光通道；所述发光源设置于安装盖，安装盖61安装于遮光壳体12外壁并与进光筒62端部连接将进光筒端部盖住，反射镜63位于进光筒62出口端正前方，反射镜相对于进光筒出口端倾斜固定于遮光壳体内壁，发光源在工作状态下发光通过进光筒传播再经反射镜改变传播方向而照射到滤光镜；所述控制单元包括发光源控制模块，用以控制发光源工作发光。由于紫光灯照射溴化银镜片时更容易使其变色，本实施例中所述发光源选择紫光灯，紫光灯工作时，照射到溴化银滤光镜使其变暗进行滤光，由于采光孔进入的光源包括大量的待检测光源及少量较弱的环境光，通过溴化银滤光镜滤光作用，上述环境光被过滤到很微弱，利于感光元件更准确记录待检测光源的移动轨迹。由于紫光灯发光源的安装位置以及进光筒与遮光壳体轴相垂直的位置关系，紫光灯发光通过进光筒传播再经反射镜改变传播方向而照射到滤光镜，不会干扰遮光盖转动时由采光孔进入的光的通道。通过发光源控制模块，可以在启动旋转电机工作前开启紫光灯对滤光镜进行照射。

为进一步提高滤光镜的滤光效果，可以设置多组灯光部件，增强滤光镜受到的光强使其变暗，所述灯光部件沿所述遮光壳体同一圆周处径向均匀分布多组，所述进光通道对应设置多组；所述发光控制模块用以控制发光源工作组数，可以通过发光控制模块控制发光源工作的组数，从而根据实际需求增强或减少发光源发光强度。

优选实施例方案，所述反射镜呈椭圆状，椭圆状反射镜沿短轴方向竖向倾斜位于所述进光筒出口端。为实现滤光镜均匀受到紫光灯发出的紫外光的照射，防止由进光筒发出的紫外光经反射镜投射到滤光镜形成不规则的类似椭圆投影范围而无法全部照射滤光镜，将反射镜设置为椭圆状。如图6、7所示，依据进光筒和反射镜以及滤光镜三者设置的位置关系，将椭圆状反射镜沿短轴方向竖向倾斜位于所述进光筒出口端，在上述部件设置位置关系下，由进光筒发出的紫外光照射到反射镜时，由于反射镜呈椭圆状以及反射镜倾斜设计，紫外光经椭圆状反射镜投射到滤光镜时，原不规则类似椭圆投影将在该类似椭圆短轴方向产生拉伸效果，从而扩大投影范围使紫外光全部照射于滤光镜。

优选实施例方案，所述进光筒呈椭圆柱进光筒，椭圆柱进光筒沿所述遮光壳体轴向截面所呈椭圆的短轴平行于遮光壳体轴向。为实现滤光镜均匀受到紫光灯发出的紫外光的照射，防止由进光筒发出的紫外光经反射镜投射到滤光镜形成不规则的类似椭圆投影范围而无法全部照射滤光镜，将进光筒设置为椭圆柱进光筒。依据进光筒和反射镜以及滤光镜三者设置的位置关系，将椭圆柱进光筒沿所述遮光壳体轴向截面所呈椭圆的短轴平行于遮光壳体轴向设置，在上述部件设置位置关系下，由进光筒发出的紫外光照射到反射镜时，由于进光筒呈椭圆柱以及反射镜倾斜设计，紫外光由椭圆柱进光筒发出经反射镜投射到滤光镜时，原不规则类似椭圆投影将在该类似椭圆短轴方向产生拉伸效果，从而扩大投影范围使紫外光全部照射于滤光镜。

优选实施例方案，所述遮光盖设置采光孔调节部件，包括开设有所述采光孔112的调节板113、环状电极轨道75和接电开关；

所述调节板沿所述遮光盖径向布置于所述遮光盖内，所述遮光盖11上开设有容纳空间117，所述调节板113设于所述容纳空间117，所述调节板113上方还固设有与所述调节板113表面垂直的齿条114，所述齿条114通过调节齿轮115与调节电机116传动连接，可通过所述调节电机116带动所述调节板113沿所述遮光盖11径向移动；

所述环状电极轨道设置于所述遮光盖筒状接口外壁形成环状轨道，所述接电开关与环状电极轨道匹配并设置于遮光壳体，所述环状电极轨道和接电开关用以遮光盖转动过程中调节电机116与外部电源电连接；接电开关包括电极柱承载架72、电极柱71、压缩弹簧73和限位板74；所述电极柱承载架呈槽型，包括两块相平行的上支撑板721、下支撑板722、和连接两块支撑板的连接板723；所述两块支撑板平行于所述遮光壳体轴向，两块支撑板贯穿设置安装孔，电极柱71依次穿过上支撑板721的安装孔、压缩弹簧73和下支撑板722的安装孔接触环状电极轨道75，所述限位板74设置于电极柱71柱身并位于压缩弹簧73与上支撑板721或下支撑板722之间，在压缩弹簧的弹力配合下防止电极柱从安装孔脱出并使电极柱与环状电极轨道弹性接触。本实施例中，通过在遮光盖表面设置调节板，以及设置环状电极轨道和接电开关实现遮光盖转动过程中调节电机与外部电源的电连接，可以调节相机感元件上形成的光圈直径，大直径光圈可以获得更多的暗点，增加频闪计算的取样点。调节电机通过接线布置可以在遮光盖转动过程中维持与环状电极轨道接触通电，所述环状电极轨道始终与电极柱接触而实现电连接。

调节板设置在遮光罩的容纳空间内，容纳空间限制调节板在遮光盖轴向的移动，使调节板仅可沿遮光盖的径向移动，容纳空间还开设有通槽以及齿条槽。通槽贯通整个遮光盖，使调节板上的采光孔在移动后也能使光通过，遮光孔以外的通槽空间被调节板其余部位所遮挡，仅限于采光孔才有光通过。齿条槽开设于靠近调节电机一侧的遮光盖，使齿条从调节板表面延伸至遮光盖外侧与调节电机上的调节齿轮配合，通过调节电机来调节采光孔的位置。

调节电机通过电极轨道实现电连接，可以通过电控方式实现调节板上采光孔沿径向的位置变化，改变采光孔相对于遮光盖中心的距离，因此可以在相机感光元件上呈现直径更大的检测图像，如图11所示，通过上述方案延长频闪检测时的移动轨迹，可进一步改善频闪检测时数据采集的准确性。

作为一种优选的实施方案，光源频闪检测系统还包括图像分析单元，图像分析单元用于对所述采集装置采集的检测图像中的暗点进行识别检测，并计算相邻暗点的间距。更为具体的，可通过像素的亮度值识别检测出所述暗点，确定暗点后，计算出相邻两个暗点之间的光圈段的弧长，即为相邻两个暗点的间距。

本发明实施例还提供一种基于上述光源频闪检测系统的频闪检测方法，包括：

S1.设置相机曝光时长，依据待检测光源频闪区间推导相机感光元件记录采光孔处光点呈现一次暗点的时间t′，并基于采光孔处光点转动一周被感光元件记录圆周移动轨迹形成的光圈上所需暗点数n，计算得到相机曝光时长nt′；

S2.设置采光孔转速，依据相机曝光工作时需记录的采光孔处光点转动一周在感光元件呈现的光圈周长s′和所述步骤S1中的相机曝光时长nt′，计算得到采光孔转速v＝s′/nt′；

S3.采集图像，在采光孔转速恒定后相机开始曝光，当感光元件呈现的光圈记录完毕n个暗点，相机结束曝光得到具有n个暗点的检测图像；

S4.计算待检测光源频闪，通过测量图像中圆周移动轨迹上相邻暗点的间距l₀，计算得到待检测光源两次闪烁之间的间隔t＝l₀/v，即频闪f＝1/t＝v/l₀。

采用本实施例方案的频闪检测方法，可以间接采集到计算待检测光源频闪的关键参数，即通过感光元件记录的采光孔转动一周的圆周移动轨迹而采集的检测图像。本实施例中依据待检测光源大致频闪区间范围推导设计相机曝光时长并设置采光孔转速的方案，有利于相机采集到清晰的检测图像，使检测图像中清晰呈现暗点分布。基于采集到的检测图像测量图像中圆周移动轨迹上相邻暗点的间距l₀，计算得到待检测光源两次闪烁之间的间隔t＝l₀/v，即可得到频闪f＝1/t＝v/l₀，从而判断该光源的频闪是否达到机器视觉检测系统的要求，是否可以应用于机器视觉检测系统中；本实施例方案提供的检测方法，不仅简化待检测光源频闪检测过程，同时降低频闪计算复杂度。

优选实施例方案，所述图像采用机器视觉检测系统进行处理。本实施例中，采用机器视觉检测系统对得到的检测图像进行处理，针对暗点和圆周移动轨迹人眼不能区分的情况，可通过其对图像的像素分布和亮度等信息的对比最终得到暗点的位置，并计算相邻暗点的间距。

在本发明的实施例的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“坚直”、“水平”、“中心”、“顶”、“底”、“顶部”、“底部”、“内”、“外”、“内侧”、“外侧”等指示的方位或位置关系。

在本发明的实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“组装”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的实施例的描述中，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。

在本发明的实施例的描述中，需要理解的是，“-”和“～”表示的是两个数值之同的范围，并且该范围包括端点。例如：“A-B”表示大于或等于A，且小于或等于B的范围。“A～B″表示大于或等于A，且小于或等于B的范围。

在本发明的实施例的描述中，本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种基于机器视觉检测的光源频闪检测系统，其特征在于，包括采集装置和控制单元，所述采集装置用以采集待检测光源频闪的检测图像，所述采集装置包括遮光机构和相机，所述相机为高速相机，所述遮光机构包括遮光盖和遮光壳体；所述遮光壳体呈筒状沿所述相机镜头轴向延伸并包裹相机镜头，遮光壳体尾端与相机主体连接，与尾端相对的自由端通过设置转动部件与所述遮光盖转动配合，用以遮光盖以相机镜头中心轴相对遮光壳体转动，所述遮光盖用以遮挡自遮光壳体自由端进入的光；所述遮光盖设置采光孔，用以在相机曝光工作状态下，采光孔处光点随遮光盖转动时被感光元件记录圆周移动轨迹，使相机采集得到具有暗点的检测图像；所述遮光机构设置动力部件，包括设置于所述遮光壳体外部的旋转电机，用以驱动遮光盖转动；所述控制单元用以调节旋转电机转速而控制遮光盖上采光孔转速，并在采光孔转速恒定时控制相机进行采光孔转动一周所需时长的曝光工作。

2.根据权利要求1所述的基于机器视觉检测的光源频闪检测系统，其特征在于，所述遮光盖呈圆板状，所述动力部件还包括沿所述遮光盖圆周边设置的从动齿轮，所述旋转电机输出轴设置与所述从动齿轮啮合的驱动齿轮，用以旋转电机工作时驱动从动齿轮转动而使遮光盖转动；所述控制单元包括旋转电机转速监测模块，用以监测旋转电机启动后的转速，并在旋转电机转速恒定后控制相机开始曝光。

3.根据权利要求1所述的基于机器视觉检测的光源频闪检测系统，其特征在于，所述遮光盖设置筒状接口与所述遮光壳体自由端插接配合，所述转动部件包括设置于遮光壳体沿径向设置的导向槽内的回弹扣，和设置于筒状接口内壁与回弹扣适配的扣槽；所述回弹扣包括滚珠和弹簧，弹簧一端固定于导向槽底部，另一端连接滚珠，所述导向槽开口端设置弧状收口，用以阻挡滚珠滑出导向槽，所述弹簧处于压缩状态，在弹簧弹力和弧状收口阻挡力的配合下，滚珠与导向槽开口端弹性接触并部分凸出导向槽；所述扣槽沿筒状接口内壁设置一圈，扣槽沿遮光壳体轴向剖面呈与滚珠凸出导向槽部位匹配的劣弧状。

4.根据权利要求3所述的基于机器视觉检测的光源频闪检测系统，其特征在于，所述回弹扣沿所述遮光壳体同一圆周处径向均匀分布多组，对应设置有多组导向槽；所述回弹扣沿所述遮光壳体轴向设置多组，对应设置有多组导向槽，所述扣槽在筒状接口内壁对应位置设置多圈。

5.根据权利要求1所述的基于机器视觉检测的光源频闪检测系统，其特征在于，所述遮光机构设置滤光部件，所述滤光部件安装于所述遮光壳体内腔，并位于所述遮光盖与相机镜头之间；所述滤光部件包括滤光镜和用于安装滤光镜的卡槽，所述滤光镜与相机镜头相平行，所述卡槽设于所述遮光壳体内壁，所述滤光镜用以过滤自采光孔进入的环境光。

6.根据权利要求5所述的基于机器视觉检测的光源频闪检测系统，其特征在于，所述遮光机构设置灯光部件，所述灯光部件位于所述滤光镜与相机镜头之间；所述灯光部件包括发光源、进光筒、安装盖、反射镜，所述遮光壳体沿径向设置贯穿壳体的用以安装进光筒的进光通道；所述发光源设置于安装盖，安装盖安装于遮光壳体外壁并与进光筒端部连接将进光筒端部盖住，反射镜位于进光筒出口端正前方，反射镜相对于进光筒出口端倾斜固定于遮光壳体内壁，发光源在工作状态下发光通过进光筒传播再经反射镜改变传播方向而照射到滤光镜；所述控制单元包括发光源控制模块，用以控制发光源工作发光。

7.根据权利要求6所述的基于机器视觉检测的光源频闪检测系统，其特征在于，所述反射镜呈椭圆状，椭圆状反射镜沿短轴方向竖向倾斜位于所述进光筒出口端。

8.根据权利要求2所述的基于机器视觉检测的光源频闪检测系统，其特征在于，所述遮光盖设置采光孔调节部件，包括开设有所述采光孔的调节板、环状电极轨道和接电开关；

所述调节板沿所述遮光盖径向布置于所述遮光盖内，所述遮光盖上开设有容纳空间，所述调节板设于所述容纳空间，所述调节板上方还固设有与所述调节板表面垂直的齿条，所述齿条通过调节齿轮与调节电机传动连接，可通过所述调节电机带动所述调节板沿所述遮光盖径向移动；

所述环状电极轨道设置于所述遮光盖筒状接口外壁形成环状轨道，所述接电开关与环状电极轨道匹配并设置于遮光壳体，所述环状电极轨道和接电开关用以遮光盖转动过程中调节电机与外部电源电连接；接电开关包括电极柱承载架、电极柱、压缩弹簧和限位板；所述电极柱承载架呈槽型，包括两块相平行的上支撑板、下支撑板、和连接两块支撑板的连接板；所述两块支撑板平行于所述遮光壳体轴向，两块支撑板贯穿设置安装孔，电极柱依次穿过上支撑板的安装孔、压缩弹簧和下支撑板的安装孔接触环状电极轨道，所述限位板设置于电极柱柱身并位于压缩弹簧与上支撑板或下支撑板之间，在压缩弹簧的弹力配合下防止电极柱从安装孔脱出并使电极柱与环状电极轨道弹性接触。

9.根据权利要求1所述的基于机器视觉检测的光源频闪检测系统，其特征在于，还包括图像分析单元，图像分析单元用于对所述采集装置采集的检测图像中的暗点进行识别检测，并计算相邻暗点的间距。

10.一种基于权利要求1所述的光源频闪检测系统的频闪检测方法，其特征在于，包括：

S1.设置相机曝光时长，依据待检测光源频闪区间推导相机感光元件记录采光孔处光点呈现一次暗点的时间t′，并基于采光孔处光点转动一周被感光元件记录圆周移动轨迹形成的光圈上所需暗点数n，计算得到相机曝光时长nt′；

S2.设置采光孔转速，依据相机曝光工作时需记录的采光孔处光点转动一周在感光元件呈现的光圈周长s′和步骤S1中的相机曝光时长nt′，计算得到采光孔转速v＝s′/nt′；

S3.采集图像，在采光孔转速恒定后相机开始曝光，当感光元件呈现的光圈记录完毕n个暗点，相机结束曝光得到具有n个暗点的检测图像；

S4.计算待检测光源频闪，通过测量图像中圆周移动轨迹上相邻暗点的间距l₀，计算得到待检测光源两次闪烁之间的间隔t＝l₀/v，即频闪频率f＝1/t＝v/l₀。

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