CN112577714A - 一种平行光源装调系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种平行光源装调系统，包括光源、控制单元、夹持旋转单元、测试靶面和光斑检测系统，所述光斑检测系统的检测中心对准所述测试靶面的中心；所述夹持旋转单元包括夹持支座和设置于所述夹持支座上的夹持组件，所述夹持组件用于夹持所述光源；所述控制单元连接所述夹持组件和所述光斑检测系统，用于依据所述光斑检测系统的反馈数据控制所述夹持组件的夹持动作，以使光源的中心光轴与测试靶面的中心轴同轴。本发明提供了一种平行光源装调系统，利用夹持组件夹持光源，并依据光斑检测系统的反馈以控制调整夹持组件的夹持动作，从而能确保光源的中心光轴与测试靶面的中心轴同轴，进一步提高了检测结果的准确性。

Description

一种平行光源装调系统

技术领域

本发明涉及机器视觉技术领域，尤其涉及一种平行光源装调系统。

背景技术

在机器视觉行业中，用于照明检测的平行光源结构通常由散热片、PCB板、灯珠、透镜、光阑、外壳等结构组成，光阑过滤掉部分杂散光后，经透镜后产生理想的准直光束。

在利用平行光源进行组装检测时，需要使光源的中心光轴与测试靶面的中心轴同轴，现有技术中主要利用气缸、滑轨等工件组成的直线移动模组对光源的位置及其出光角度进行调整，但这种调整方式不够精确，实际上难以确保光源的中心光轴与测试靶面的中心轴同轴，因此检测精度并不理想。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种平行光源装调系统，解决现有技术中难以保证光源的中心光轴与测试靶面的中心轴同轴，导致检测效果不理想的问题。

为实现上述目的，本发明提供以下的技术方案：

一种平行光源装调系统，包括光源、控制单元、夹持旋转单元、测试靶面和光斑检测系统，所述光斑检测系统的检测中心对准所述测试靶面的中心；

所述夹持旋转单元包括夹持支座和设置于所述夹持支座上的夹持组件，所述夹持组件用于夹持所述光源；

所述控制单元连接所述夹持组件和所述光斑检测系统，用于依据所述光斑检测系统的反馈数据控制所述夹持组件的夹持动作，以使所述光源的中心光轴与测试靶面的中心轴同轴。

可选地，还包括底座，所述夹持支座固定设置于所述底座上，所述控制单元设于所述底座内；

所述夹持组件包括：

固定内环，固定安装于所述夹持支座上；

活动外环，套设于所述固定内环外，所述活动外环可受驱绕所述固定内环旋转；所述活动外环开设有滑动槽，所述滑动槽沿径向设置；

至少三个均匀分布于所述固定内环前端面的卡爪，所述卡爪的中部与所述固定内环旋转连接，且所述卡爪的一端可滑动地限位于所述滑动槽内；

驱动件，电连接所述控制单元；所述驱动件的驱动轴驱动连接所述卡爪的另一端，所述驱动轴上设有夹持滚轮。

可选地，所述活动外环上开设有限位槽，所述限位槽沿所述活动外环的周向设置；

所述固定内环上固定连接有限位杆，所述限位杆限位于所述限位槽内。

可选地，所述夹持支座包括第一支座和第二支座，所述第一支座与所述第二支座活动连接，所述第二支座的四个边角可受驱靠近或远离所述第一支座的对应位置；所述固定内环和所述活动外环设于所述第二支座的前端面；

所述第一支座上设有至少三个第一紧定螺钉，所述第一紧定螺钉贯穿所述第一支座并能与所述第二支座的后端面连接；

所述三个第一紧定螺钉中，其中两个沿所述第一支座的对角线设置，另一个位于所述第一支座另一对角线的其中一角。

可选地，所述活动外环上固定设置有把手。

可选地，还包括调节滑轨和滑动设于所述调节滑轨内的滑座，所述测试靶面安装于所述滑座上；所述测试靶面可受驱沿所述调节滑轨运动以靠近或远离所述光源。

可选地，所述光斑检测系统包括检测底座和设于所述检测底座上的检测相机，所述检测相机对准所述测试靶面的中心。

可选地，所述光源包括：

散热底座，所述散热底座的末端设有PCB板，所述PCB板上设有灯珠，所述PCB板能相对于所述散热底座活动以调整灯珠的出光中心位置；

镜筒，所述镜筒内设有透镜组和视场光阑，所述镜筒上开设有对准所述PCB板的第一调节孔，所述第一调节孔内穿设有第二紧定螺钉，所述第二紧定螺钉贯穿所述第一调节孔连接所述PCB板，通过旋入或旋出所述第二紧定螺钉能驱动所述PCB板相对于所述散热底座活动。

可选地，所述散热底座上开设有第二调节孔，所述第二调节孔内穿设有紧固螺钉，所述紧固螺钉的一端穿出所述第二调节孔与所述PCB板固定连接；

所述第二调节孔的孔径大于所述紧固螺钉的外径。

可选地，所述镜筒上开设有多个所述第一调节孔，多个所述第一调节孔呈均匀分布，且各所述第一调节孔内均设有所述第二紧定螺钉。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明提供了一种平行光源装调系统，利用夹持组件夹持光源，并依据光斑检测系统的反馈以控制调整夹持组件的夹持动作，从而能确保光源的中心光轴与测试靶面的中心轴同轴，进一步提高了检测结果的准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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地介绍，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性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明提供的一种平行光源装调系统的结构示意图；

图2为本发明提供的一种平行光源装调系统中底座和夹持旋转单元的组合结构示意图；

图3为本发明提供的一种平行光源装调系统中光源的剖面示意图；

图4为本发明提供的一种平行光源装调系统中测试靶面的示意图。

上述图中：10、底座；20、夹持旋转单元；21、夹持支座；211、夹持通孔；212、第一支座；213、第二支座；214、第一紧定螺钉；22、活动外环；221、限位槽；222、滑动槽；23、固定内环；231、限位杆；232、卡爪；2321、销轴；2322、滑动脚；2323、夹持滚轮；2324、驱动轴；233、把手；30、光源；31、前镜筒；311、第一透镜压圈；312、第一准直透镜；313、聚焦透镜；314、第一隔离结构件；315、第二隔离结构件；316、光阑固定座；3161、视场光阑；317、第一调节孔；318、限位台阶；32、后镜筒；321、消光螺纹；322、第二准直透镜；323、第二透镜压圈；33、散热底座；331、PCB板；332、灯珠；333、紧固螺钉；334、第二紧定螺钉；335、第二调节孔；336、散热片；40、调节滑轨；50、测试靶面；51、滑座；60、光斑检测系统；61、检测相机；62、检测底座。

具体实施方式

为使得本发明的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，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，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。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它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中设置的组件。当一个组件被认为是“设置在”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中设置的组件。

此外，术语“长”“短”“内”“外”等指示方位或位置关系为基于附图所展示的方位或者位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或原件必须具有此特定的方位、以特定的方位构造进行操作，以此不能理解为本发明的限制。

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

请参考图1，本发明实施例提供了一种平行光源装调系统，包括底座10、光源30、控制单元、夹持旋转单元20、半透明的测试靶面50和光斑检测系统60。

光斑检测系统60包括检测底座62和设于检测底座62上的检测相机61，还包括连接检测相机61的数据分析系统，检测相机61对准所述测试靶面50的中心。

其中，检测相机61的检测中心、测试靶面50的中心以及夹持旋转单元20的中心同轴，光源30连接电源后发出平行光束，平行光束穿透半透明的测试靶面50后进入光斑检测系统60的检测相机61中；光斑检测系统60的数据分析系统对光信息进行分析处理后，记录该光斑的大小、形状和位置等信息并传输到控制单元中，控制单元根据所接收到的反馈的信息控制夹持旋转单元20调整光源30的位置，从而实现光源30发射的平行光束与测试靶面50中心轴的同轴调整。

请结合参考图1、图2，在本实施例中，夹持旋转单元20包括设于底座10上的夹持支座21，夹持支座21上设有用于实现工件的夹紧、松开以及位置调整的夹持组件。

具体地，夹持组件包括固定内环23、活动外环22，以及至少三个均匀分布于固定内环23前端面的卡爪232。

固定内环23固定安装于夹持支座21上，活动外环22套设于固定内环23外，且活动外环22可受驱绕固定内环23旋转；其中，活动外环22开设有滑动槽222，滑动槽222沿径向设置。卡爪232的中部与固定内环23通过销轴2321旋转连接，且卡爪232的一端具有滑动脚2322，该滑动脚2322可滑动地限位于滑动槽222内。

夹持旋转单元20还包括电连接控制单元的驱动件，通过控制单元以实现对驱动件的控制；该驱动件为电机。驱动件的驱动轴2324驱动连接卡爪232的另一端，驱动轴2324上设有夹持滚轮2323。

具体地，夹持支座21上开设有夹持通孔211，固定内环23沿夹持通孔211的孔缘设置，各卡爪232向心设置，且各夹持滚轮2323均位于夹持通孔211内。本发明实施例中，该夹持组件主要用于夹持光源30，用于将光源30的中心光轴调整至与测试靶面50的中心轴同轴；可以理解的是，该夹持组件也能够应用于超声、涡流等无损检测领域中，其均在本发明的保护范围内。

基于此，利用驱动件驱动卡爪232同步旋转，从而使得各卡爪232上的夹持滚轮2323得以实现对所夹持的工件的松开或夹紧；此外，还可以利用驱动件驱动各卡爪232以不同的方向和不同的圈数进行旋转，从而将光源30中心光轴调整至与测试靶面50的中心轴同轴。

为了限制活动外环22的旋转角度，活动外环22上开设有限位槽221，限位槽221沿活动外环22的周向设置；固定内环23上固定连接有限位杆231，限位杆231限位于限位槽221内，利用限位槽221对限位杆231的作用以限制活动外环22的旋转角度。可以理解的是，该限位槽221的长度可以根据实际需求进行调整。

为了进一步提高夹紧效果，夹持滚轮2323的外周套设有防滑胶套，防滑胶套为硅胶。该防滑胶套还能防止对所夹持工件造成划伤。此外，活动外环22上固定设置有把手233，在使用时还可以人手操作的方式，利用把手233驱动活动外环22旋转。

进一步地，本实施例中，夹持支座21包括第一支座212和第二支座213，固定内环23和活动外环22设于第二支座213的前端面。其中，该第一支座212与第二支座213活动连接，第二支座213的四个边角可受驱靠近或远离第一支座212的对应位置，从而带动安装于其上的光源30运动，以实现光源30位置的进一步调整。

具体地，第一支座212上设有至少三个第一紧定螺钉214，第一紧定螺钉214贯穿第一支座212并能与第二支座213的后端面连接；三个第一紧定螺钉214中，其中两个沿第一支座212的对角线设置，另一个位于第一支座212另一对角线的其中一角。通过第一紧定螺钉214的旋入或旋出，从而使得第二支座213上对应于该第一紧定螺钉214的边角靠近或远离第一支座212。

本发明中，利用内外套设且能够相对旋转的固定内环23和活动外环22，以及均匀分布的三个卡爪232，从而形成定心旋转结构，使得各卡爪232能够在驱动件的驱动下实现夹紧、松开以及夹紧位置的调整，用于夹持光源30时，能够将光源30中心光轴调整至与测试靶面50的中心轴同轴，从而确保了检测精度。

基于前述实施例，本实施例中提供的平行光源装调系统还包括调节滑轨40和滑动设于调节滑轨40内的滑座51，测试靶面50安装于滑座51上；测试靶面50可受驱沿调节滑轨40运动以靠近或远离光源30，用于调整测试靶面50与光源30之间的水平距离。

请参考图3，基于前述实施例，本实施例中，光源30包括：

散热底座33，散热底座33的前端设有散热片336，利用散热底座33能够发散灯珠332发光时产生的热量。散热底座33的末端设有PCB板331，PCB板331上设有灯珠332，PCB板331能相对于散热底座33活动以调整灯珠332的出光中心位置；具体地，该灯珠332可以为卤素灯或LED灯。

镜筒，镜筒内设有透镜组和视场光阑3161，镜筒上开设有对准PCB板331的第一调节孔317，第一调节孔317内穿设有第二紧定螺钉334，第二紧定螺钉334贯穿第一调节孔317连接PCB板331，通过旋入或旋出第二紧定螺钉334能驱动PCB板331相对于散热底座33活动。

本实施例中，通过第二紧定螺钉334作用于安装有灯珠332的PCB板331，能够调节灯珠332的发光中心，从而使得灯珠332的出光中心光轴与透镜组的光轴对齐。

进一步地，本实施例中，散热底座33上开设有第二调节孔335，第二调节孔335内穿设有紧固螺钉333，紧固螺钉333的一端穿出第二调节孔335与PCB板331固定连接；第二调节孔335的孔径大于紧固螺钉333的外径，从而为PCB板331的活动提供避让空间。

在本实施例的其中一个可选的实施方式中，紧固螺钉333的外周与第二调节孔335的孔壁之间设有第二弹性防松件，该第二弹性防松件可以是弹簧或胶圈等弹性元件，用于在第二紧定螺钉334向远离PCB板331的方向向外旋出、使得作用于PCB板331上的抵触力撤离时，实现PCB板331的复位。

在本实施例的中，还可以沿镜筒的径向设置至少三个均匀分布的第一调节孔317，通过至少三个第一调节孔317内的第二紧定螺钉334同时抵触PCB板331，使得PCB板331在各方向上的受力均匀，从而能够将PCB板331稳定停留于任一调整位置。

基于前述实施例，本实施例中，镜筒包括前镜筒31和后镜筒32，前镜筒31的末端与后镜筒32的前端螺纹连接。具体地，前镜筒31与后镜筒32采用锥螺纹连接，该锥螺纹的牙型角为2°～10°。

为了便于调节前套筒与后套筒之间的距离，前镜筒31与后镜筒32之间设有第一弹性防松件，通过调整第一弹性防松件的形变程度以调节视场光阑3161到第二准直透镜322之间的距离。

进一步地，为了提高光源30的外壳结构的安装稳定性及安装便捷性，前镜筒31的末端设有内套接头，后镜筒32的前端设有外套接头，外套接头套接于内套接头的外壁上，且内套接头与外套接头螺纹连接，这样设置能够提高光源30的组装稳定性及便捷性。

更进一步地，外套接头为锥形套，且外套接头前端的孔径大于末端的孔径；同时内套接头的外形呈圆台形，且内套接头的倾斜角与外套接头的倾斜角相匹配。这样设置能够便于前镜筒31插入后镜筒32中，从而进一步提高组装效率。

此外，前镜筒31的外周设有限位台阶318，限位台阶318能够在内套接头嵌入外套接头时与后镜筒32相抵；为了便于调节前套筒与后套筒之间的距离，第一弹性防松件设置于限位台阶318与后镜筒32之间，该第一弹性防松件可以采用胶圈或弹簧，通过调整第一弹性防松件之间的形变程度以调节视场光阑3161到第二准直透镜322之间的距离。

具体地，第一弹性防松件可以采用丁晴橡胶或者硅胶，其优选的直径为0.5-3mm。此外，还可以采用弹簧替代第一弹性防松件，如采用弹簧钢的平行弹簧，优选的线直径为0.1-1mm。

基于前述实施例，本实施例中，镜筒包括前镜筒31和后镜筒32，前镜筒31的前端连接散热底座33的末端，前镜筒31的末端连接后镜筒32的前端。

前镜筒31内开设有第一中空内腔，该第一中空内腔对准于灯珠332设置；透镜组包括第一准直透镜312和聚焦透镜313，第一准直透镜312、聚焦透镜313和视场光阑3161在第一中空内腔内沿前端至末端依次设置；其中，第一中空内腔的末端设有光阑固定座316，视场光阑3161固定于光阑固定座316上。

后镜筒32内开设有对准于第一中空内腔的第二中空内腔，透镜组还包括设于第二中空内腔末端的第二准直透镜322。

为了实现透镜组的安装稳定性，第一准直透镜312远离聚焦透镜313的一侧设有第一透镜压圈311；此外，为了进一步提高出光调整的灵活性，第一透镜压圈311与所述前镜筒31螺纹连接，该螺纹连接采用米制螺纹，且螺纹的牙型角为锐角。

为了确保光路的调节精度及出光稳定性，第一准直透镜312和聚焦透镜313之间设有第一隔离结构件314，聚焦透镜313与光阑固定座316之间设有第二隔离结构件315，从而提高了光路的准直性。

本实施例中，为了确保第二准直透镜322的安装稳定性，第二准直透镜322远离前镜筒31的一侧设有第二透镜压圈323。

可以理解的是，第一准直透镜312、聚焦透镜313可以为双凸透镜，具体可以为双凸非球面透镜，第一准直透镜312、聚焦透镜313的面型、曲率以及二者之间的间距可以根据实际需求设置，在此不作过多赘述。第二准直透镜322可以为双凸透镜，具体可以为双凸球面透镜，也可以选用单片平凸透镜或贴合的双片平凸透镜，其面型和曲率同样可以根据实际需求设置，在此不作过多限定。

由于光源30的光学系统内部存在部分能够透过光学元件后形成杂散光射出光源30出光口的光线，为了克服该部分杂散光对出光效果的影响，第二中空内腔的内壁设有消光螺纹321，利用消光螺纹321能够使得杂散光重复反射，从而降低杂散光的影响。

另外，为了达到吸收部分杂散光的目的，消光螺纹321的表面涂覆有消光漆，使得透过视场光阑3161的杂散光在到达消光螺纹321的表面时被消光漆吸收，而反射出来的少量光线再经过消光螺纹321的表面进行重复反射，使得能量逐渐减弱，从而达到消除杂散光干预的目的，提高了光斑的均匀性。

请参阅图4，基于前述各个实施例，本发明提供的夹持旋转机构的使用方法如下：

1)标准光源的装调

将标准光源放在夹持旋转单元20上，点亮标准光源并控制其自转一周，记录随光源旋转时测试靶面50上的光斑位置变化，经过控制单元控制夹持旋转单元20调整夹持动作、利用第一紧定螺钉214调整标准光源的角度、调整测试靶面50与标准光源之间的距离等操作对标准光源的空间位置进行调整；循环前述操作，直到标准光源自转一周时，光斑中心均与测试靶面50的中心0点重合，此时在夹持旋转单元20的夹持中心与测试靶面50的中心同轴。

2)待装调光源的装调

用待装调光源替换标准光源；点亮待装调光源，依据几何原理算出参考灯珠调节距离L′，具体计算公式如下：待装调光源到测试靶面50的距离L/光斑中心与0点的距离R＝准直透镜焦距F/灯珠偏移距离L′。基于算出的参考灯珠调节距离L′，调节第二紧定螺钉334，将灯珠向光斑偏转方向的对立方向调节，使得光斑中心位于测试靶面50的0点，然后拧紧紧固螺钉333以固定PCB板331的位置，此时待装调光源的灯珠的中心与透镜组的光轴同轴，同时也与测试靶面50的中心0点同轴，至此即完成了待装调光源的装调操作。

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种平行光源装调系统，其特征在于，包括光源、控制单元、夹持旋转单元、测试靶面和光斑检测系统，所述光斑检测系统的检测中心对准所述测试靶面的中心；

所述夹持旋转单元包括夹持支座和设置于所述夹持支座上的夹持组件，所述夹持组件用于夹持所述光源；

所述控制单元连接所述夹持组件和所述光斑检测系统，用于依据所述光斑检测系统的反馈数据控制所述夹持组件的夹持动作，以使所述光源的中心光轴与所述测试靶面的中心轴同轴。

2.根据权利要求1所述的平行光源装调系统，其特征在于，还包括底座，所述夹持支座固定设置于所述底座上，所述控制单元设于所述底座内；

所述夹持组件包括：

固定内环，固定安装于所述夹持支座上；

活动外环，套设于所述固定内环外，所述活动外环可受驱绕所述固定内环旋转；所述活动外环开设有滑动槽，所述滑动槽沿径向设置；

至少三个均匀分布于所述固定内环前端面的卡爪，所述卡爪的中部与所述固定内环旋转连接，且所述卡爪的一端可滑动地限位于所述滑动槽内；

驱动件，电连接所述控制单元；所述驱动件的驱动轴驱动连接所述卡爪的另一端，所述驱动轴上设有夹持滚轮。

3.根据权利要求2所述的平行光源装调系统，其特征在于，所述活动外环上开设有限位槽，所述限位槽沿所述活动外环的周向设置；

所述固定内环上固定连接有限位杆，所述限位杆限位于所述限位槽内。

4.根据权利要求2所述的平行光源装调系统，其特征在于，所述夹持支座包括第一支座和第二支座，所述第一支座与所述第二支座活动连接，所述第二支座的四个边角可受驱靠近或远离所述第一支座的对应位置；所述固定内环和所述活动外环设于所述第二支座的前端面；

所述第一支座上设有至少三个第一紧定螺钉，所述第一紧定螺钉贯穿所述第一支座并能与所述第二支座的后端面连接；

所述三个第一紧定螺钉中，其中两个沿所述第一支座的对角线设置，另一个位于所述第一支座中另一对角线的其中一角。

5.根据权利要求2所述的平行光源装调系统，其特征在于，所述活动外环上固定设置有把手。

6.根据权利要求1所述的平行光源装调系统，其特征在于，还包括调节滑轨和滑动设于所述调节滑轨内的滑座，所述测试靶面安装于所述滑座上；所述测试靶面可受驱沿所述调节滑轨运动以靠近或远离所述光源。

7.根据权利要求1所述的平行光源装调系统，其特征在于，所述光斑检测系统包括检测底座和设于所述检测底座上的检测相机，所述检测相机对准所述测试靶面的中心。

8.根据权利要求1所述的平行光源装调系统，其特征在于，所述光源包括：

散热底座，所述散热底座的末端设有PCB板，所述PCB板上设有灯珠，所述PCB板能相对于所述散热底座活动以调整灯珠的出光中心位置；

镜筒，所述镜筒内设有透镜组和视场光阑，所述镜筒上开设有对准所述PCB板的第一调节孔，所述第一调节孔内穿设有第二紧定螺钉，所述第二紧定螺钉贯穿所述第一调节孔连接所述PCB板，通过旋入或旋出所述第二紧定螺钉能驱动所述PCB板相对于所述散热底座活动。

9.根据权利要求8所述的平行光源装调系统，其特征在于，所述散热底座上开设有第二调节孔，所述第二调节孔内穿设有紧固螺钉，所述紧固螺钉的一端穿出所述第二调节孔与所述PCB板固定连接；

所述第二调节孔的孔径大于所述紧固螺钉的外径。

10.根据权利要求8所述的平行光源装调系统，其特征在于，所述镜筒上开设有多个所述第一调节孔，多个所述第一调节孔呈均匀分布，且各所述第一调节孔内均设有所述第二紧定螺钉。

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