CN113828547B - 一种同轴光源精度筛选系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种同轴光源精度筛选系统及方法，包括：自动送料装置、变电流驱动装置、亮度检测装置和控制装置；自动送料装置用于发光器的传输；变电流驱动装置输出预设电流点亮发光器；亮度检测装置测量发光器在预设电流的亮度数据；控制装置采集亮度数据，拟合每个发光器的电流亮度曲线，确定同一电流标记；控制装置发送电流标记到摆放单元；摆放单元按电流标记将发光器进行分类摆放。本发明降低了筛选同亮度发光器的难度，配合全自动工装，筛选分类归盒时间缩短，提高了灯环亮度精度，简化灯环电路，使其更换更加简单保证了同轴光源的工作亮度一致性。

Description

一种同轴光源精度筛选系统及方法

技术领域

本发明涉及同轴光源领域，具体地涉及一种同轴光源精度筛选系统及方法。

背景技术

高精度同轴光源广泛应用于双目视觉定位系统，组成部分主要包括由多个发光器组成的灯环，支撑固定板，与镜头的连接结构、镜头与图像传感器CMOS连接结构等。

在应用中，如果使用回射标记物，镜头后的图像传感器收到的是灯环的反射图像，后期的图像处理系统会计算这个亮斑几何中心，此时亮斑中心的精度直接关系到后期测量系统的精度。

典型的影响精度的问题有：

1、灯环中各个灯的亮度不统一或安装位置偏移，导致各灯的亮度加权中心不在灯环的物理中心上。

2、灯环中灯的物理中心与镜头的中轴线存在偏差。

现阶段问题2相对简单，通过简单机械结构就可以很大程度上予以改进，但问题1却相对复杂，主要是源于相同电流下即使同一种类同一批次牌号的发光器也存在很大的亮度不一致性，如亮度变化范围最窄的型号为FH 4259-U的红外线发射器，在电流I＝100ma时个体亮度在40到80mW/sr之间，差异高达100％。在装配过程中，灯环中的发光器随机安装，很难保证整体亮度的一致性，最终导致整体精度一致性差。

其解决方法有：

一是在安装前，对每个发光器进行亮度测量，测出亮度与电流的关系，将相同电流相同亮度的发光器分类安装在同一个灯环上，但这种方法随着发光器数量的增加，实现难度随之增加。如果灯环上的发光器数量大于50个，为保证一致性大于99％，经过实际测量和随机模拟推算，需要在1000个发光器中筛选，同时由于发光器分类随机贴片的原因，在灯环安装中依然会出现小概率均匀度不足的问题，需要在灯环出厂时对灯板进行整体检测以挑选整体亮度一致性好的产品，从而造成的浪费是显而易见的。

二是通过使用分路可调电流源芯片，对每一发光器单独进行亮度控制，但市售分路可调电流源芯片最多只有8路甚至更少，需要7颗分路可调电流源芯片才能支持50个发光器。同时每一个发光器实际是与后台控制电路单独绑定，如发生更换，需要每个发光器都重新调测。

由于单个发光器的亮度限制，如果满足一定测量精度要求，则需要对所有的发光器进行测量，随着发光器数量的增加其难度呈指数级别的增加。

发明内容

本发明提供一种同轴光源精度筛选系统及方法，很大程度上降低了筛选同亮度发光器的难度，配合全自动工装，筛选分类归盒时间缩短，提高了灯环亮度精度，简化灯环电路，使其更换更加简单保证了同轴光源的工作亮度一致性。

本发明的第一方面，提供一种同轴光源精度筛选系统，包括：自动送料装置、变电流驱动装置、亮度检测装置和控制装置；其中，

自动送料装置依次设置上料架、传送带、下料架，用于发光器的传输；沿传送带传送方向，在传送带中线上均匀设置多个发光器点亮单元；下料架设置摆放单元；

变电流驱动装置用于向发光器点亮单元输出预设电流依次点亮发光器；

亮度检测装置设置在传送带上方，用于依次测量每个发光器在预设电流的亮度数据；

控制装置采集亮度数据，拟合每个发光器的电流亮度曲线，标记每个发光器达到同一工作亮度值的电流为标记电流，将不同发光器之间的标记电流差值小于等于预设阈值的发光器分配同一电流标记；控制装置发送发光器的电流标记到摆放单元；摆放单元按电流标记将发光器进行分类摆放。

进一步的，通过控制装置根据预设测试规则控制变电流驱动装置输出预设电流；预设测试规则包括预设电流的调整范围、精度。

进一步的，亮度检测装置采用以积分球为核心的亮度检测单元。

进一步的，上料架设置有夹取单元，用于夹取发光器放置到靠近上料架的发光器点亮单元上。

进一步的，传送带用于将发光器点亮单元从上料架传送到下料架。

进一步的，下料架还设置有下料盘，摆放单元将传送带传送到下料架的发光器摆放到与电流标记相应的下料盘中；下料盘设置多个，与电流标记一一对应设置。

进一步的，工作亮度值是根据行业标准确定的预设亮度数值。

本发明的第二方面，提供一种同轴光源精度筛选方法，采用上述的同轴光源精度筛选系统进行同轴光源的筛选，包括：

数据预设：在控制装置内预设工作亮度值及预设电流输出测试规则；

亮度检测：将发光器随机码放到自动送料装置上，控制装置控制变电流驱动装置点亮发光器，亮度检测装置依次检测亮度，控制装置采集亮度数据拟合成电流亮度曲线，标记每个发光器达到同一工作亮度值的电流为标记电流，将不同发光器之间的标记电流差值小于等于预设阈值的发光器分配同一电流标记；

筛选分批：摆放单元接收控制装置发送的电流标记，将带有同一电流标记的发光器筛选出后摆放到对应的下料盘中，装盒并记录相应批号备用。

本发明的第三方面，提供一种同轴光源的制作方法，采用上述的同轴光源精度筛选系统及筛选方法筛选出同一电流标记的发光器，制作方法为：将灯环内的发光器安装位置进行分组，形成不同区域；将同一批号的发光器贴入同一区域内；每个区域设置一个分路可调电流源芯片，控制此区域内发光器的工作亮度值，保证全部发光器的工作亮度值保持一致，提高同轴光源的亮度精度。

本发明通过绘出每一个发光器的亮度电流曲线，计算出同一工作亮度值下发光电流偏差小于0.5％的发光器，将其归入同一批号入盒备用，每一盒内的发光器即可任意互换。通过以上的设计，将同轴光源的灯环上的发光器分组，降低各组中发光器数量，使发光器筛选难度指数级降低，配合全自动工装，筛选分类归盒时间缩短，提高了灯环亮度精度，简化灯环电路，使其更换更加简单保证了灯环的亮度一致性。

应当理解，发明内容部分中所描述的内容并非旨在限定本发明的实施例的关键或重要特征，亦非用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的描述变得容易理解。

附图说明

结合附图并参考以下详细说明，本发明各实施例的上述和其他特征、优点及方面将变得更加明显。在附图中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的元素，其中：

图1示出了本发明的同轴光源筛选系统的结构示意图；

图2示出了本发明的同轴光源筛选方法的流程图；

图3示出了本发明的电流亮度曲线的曲线图；

图4示出了本发明的同轴光源发光器分组示意图；

其中，图1至图4中的附图标记与部件名称之间的对应关系为：

1变电流驱动装置，2亮度检测装置，3控制装置，11上料架，12传送带，13下料架，14夹取单元，15发光器点亮单元，16摆放单元，17下料盘，18灯环，19发光器。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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作出创造性劳动前提下所获得的全部其他实施例，都属于本发明保护的范围。

另外，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。

下面参照图1描述本实施例的第一方面，提供一种同轴光源精度筛选系统，包括：自动送料装置、变电流驱动装置1、亮度检测装置2和控制装置3；其中，

自动送料装置依次设置上料架11、传送带12、下料架13，用于发光器的传输；沿所述传送带12传送方向，在传送带12中线上均匀设置多个发光器点亮单元15；下料架13设置摆放单元16；

变电流驱动装置1用于向发光器点亮单元15输出预设电流依次点亮发光器；

亮度检测装置2设置在传送带12上方，用于依次测量每个发光器在预设电流的亮度数据；

控制装置3采集亮度数据，拟合每个发光器的电流亮度曲线，标记每个发光器达到同一工作亮度值的电流为标记电流，将不同发光器之间的标记电流差值小于等于预设阈值的发光器分配同一电流标记；控制装置3发送电流标记到摆放单元16；摆放单元16按电流标记将发光器进行分类摆放。

在上述实施例中，通过控制装置3根据预设测试规则控制变电流驱动装置1输出预设电流；所述预设测试规则包括预设电流的调整范围、精度。其预设电流的电流精度误差＜0.1％，电流调整范围为发光器工作电流的95％-105％，测试精度为0.1％-0.5％，亮度稳定时间＜0.01s。

在上述实施例中，亮度检测装置2采用以积分球为核心的亮度检测单元。亮度检测单元的数据一致性误差＜0.1％，检测稳定时间＜0.01s。此装置可是自行设计数据，也可与控制系统相通，通过控制系统来控制亮度检测装置进行亮度采集。亮度检测装置与发光器的垂直高度，根据检测装置的规格和发光器的大小进行调节，保证亮度检测装置的检测区域覆盖发光器，从而准确的采集亮度数据。

在上述实施例中，上料架11设置有夹取单元14，用于夹取发光器放置到靠近上料架的发光器点亮单元15上。此处设有夹取单元，是保证发光器单独进入传送带，并精准的放置在发光器点亮单元上，从而能通电发光。夹取单元也可以根基实际生产需要采用人工代替，也可以采用机械手或机械臂等自动化车床设备。

在上述实施例中，传送带12用于将发光器点亮单元15从上料架11传送到下料架13。在此过程中，当带有发光器的发光器点亮单元位于亮度检测区域内时，传送带停止运动，等待亮度检测完毕后再继续运动。

在上述实施例中，发光器点亮单元15间隔的分布在传送带12中线上，此间隔可以根据需要检测时间、传送带的速度和发光器的大小进行设计。变电流驱动装置提供电流给发光器点亮单元，使其点亮发光器。变电流驱动装置可以固定在传送带特定位置，进行上下运动，从而接触和断开发光器点亮单元，也可以与发光器点亮单元固定相连，随着传送带进行循环运动。

在上述实施例中，下料架13还设置有下料盘17，摆放单元16将传送带12传送到下料架13的发光器摆放到与电流标记相应的下料盘17中；下料盘17设置多个，与电流标记一一对应设置。摆放单元采用机械手或机械臂等自动化车床设备。下料盘的大小和数量可以根据实际生产的需要进行设置，可以同一电流标记对应多个下料盘，下料盘依次存放发电器，以防止发光器太多，下料盘不足的问题。

在上述实施例中，工作亮度值是根据行业标准确定的预设亮度数值。此处的工作亮度值也可经过对大量的发光器进行测试的实验数据统计而得出。亮度数值可以是同批次特定数量的发光器的特定亮度数值之和的平均值；特定亮度数值是指每个发光器在电流亮度曲线上的特定工作电流对应的特定亮度数值；根据同轴光源具体产品的需要确定特定工作电流，从而得到特定亮度数值。本实施例采用99％工作电流对应的亮度数值。

结合图2和图3来描述本实施例的第二方面，提供一种同轴光源精度筛选方法，采用上述的同轴光源精度筛选系统进行同轴光源的筛选。其筛选流程及原理如下：

亮度检测：将发光器随机码放到自动送料装置的上料架11上；夹取单元14夹取发光器放置到传送带12的发光器点亮单元15上；传送带12运动将发光器传送到亮度监测装置2与变电流驱动装置1之间后，停止运动；控制装置3控制变电流驱动装置1接通发光器点亮单元15，按预设电流数据进行电流输出，依次点亮发光器；此时亮度检测装置2依次检测亮度，将亮度数据传输到控制装置3；控制装置3将每个发光器的电流输出数据和采集到亮度数据进行统计，拟合成电流亮度曲线；通过拟合曲线计算每个发光器达到同一工作亮度值的输出电流为标记电流，将不同发光器之间的标记电流差值小于等于预设阈值0.5％的发光器分配同一电流标记，发送电流标记到摆放单元16；同时变电流驱动装置1断开发光器点亮单元15，熄灭发光器，传送带12启动，将完成检测后发光器传送到下料架13；

筛选分批：摆放单元16接收控制装置3发送的发光器的电流标记，将带有同一电流标记的发光器筛选出后摆放到对应的下料盘17中，装盒并记录相应批号备用。此批号的发光器还需保留对应的工作亮度值、电流、电流标记等数据，方便后期数据查询和设置电源流芯片的控制数据。

在开始筛选前，还需数据预设：根据同轴光源产品的要求，在控制装置内预设工作亮度值及预设电流输出测试规则；根据发光器手册，设计变电流驱动装置1的初始输出电流为发光器工作电流的95％，输出范围为发光器工作电流的95％-105％，每0.1％进行一次电流输出。控制装置3可以是基于系统外部的电脑总控系统。

在本实施例中，控制装置3分配同一电流标记的方法为：控制装置3接收第一个发光器的标记电流后分配一个电流标记A；接收第二个发光器的标记电流后与之前的发光器标记电流比较，当在差值小于等于0.5％的范围时分配电流标记A，不在此范围的分配电流标记B；接收第三个发光器标记电流后与之前第一、第二个发光器标记电流比较，如果在第一个发光器标记电流的差值范围内分配电流标记A，在第二个发光器标记电流的差值范围内分配电流标记B，均不在上述范围内分配电流标记C；依次进行，直到全部发光器检测完毕。

在本实施例中，控制装置3也可以根据行业标准和大量实验数据直接确定A、B、C等电流标记对应的标记电流的数值范围。当这种情况时，发光器经过检测后控制装置3直接分配相应的电流标记。

结合图4来描述本实施例的第三方面，提供一种同轴光源的制作方法，采用上述的同轴光源精度筛选系统及筛选方法筛选出同一电流标记的发光器，制作方法为：将灯环18内的发光器19安装位置进行分组，如图4中的B，分成不同区域；将同一批号的发光器19贴入同一区域内；每个区域设置一个分路可调电流源芯片，控制此区域内发光器19的工作亮度值，保证全部发光器19的工作亮度值保持一致，提高同轴光源的亮度精度。

在同轴光源制作时，使用贴片机将同一批号的发光器19贴入灯环18的同一分组区域内。每组由一个分路可调电流源芯片控制发光器19的工作亮度值，通过分别调整各个分路可调电流源芯片的电流数据，从而保证各组发光器19的工作亮度值相同。

如图4所示，将一个含有55个LED的灯环进行分组设计，需考虑：

驱动芯片的选择：多通道LED电流单独控制芯片，可以直接单独控制灯环上每一个LED，实现单独控制，但是其技术成本较高且布线复杂；分路可调电流源芯片最多可以控制8组LED，但其体积较大；单路驱动芯片可以控制5组以下LED，可以节省印刷电路板的空间；原则上每组设计10个以上LED，可以减少组数节省驱动芯片简化电路。综合考虑本实施例中采用分路可调电流源芯片。

本实施例中采用的LED一般多为1.5V电压驱动，同轴光源设备内一般只提供24V供电，考虑可调电流源芯片的压降，每个可调电流源芯片最多可以驱动13个LED。本实施例中有55个LED，为了保证各组数量相等，选择分5组，每组11个LED。

本发明通过绘出每一个发光器的亮度电流曲线，计算出同一工作亮度值下发光电流偏差小于0.5％的发光器，将其归入同一批号入盒备用，每一盒内的发光器即可任意互换。通过以上的设计，将同轴光源的灯环上各发光器分组，降低各组中发光器数量，使发光器筛选难度指数级降低，经过实际测量计算15个发光器满足工作亮度偏差小于1％仅需要筛选200个发光器即可。

需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于可选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本发明所必须的。

在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本申请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实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或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。

以上仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种同轴光源精度筛选系统，其特征在于，包括：自动送料装置、变电流驱动装置、亮度检测装置和控制装置；其中，

所述自动送料装置依次设置上料架、传送带、下料架，用于发光器的传输；沿所述传送带传送方向，在所述传送带中线上均匀设置多个所述发光器点亮单元；所述下料架设置摆放单元；

所述变电流驱动装置用于向所述发光器点亮单元输出预设电流依次点亮所述发光器；

所述亮度检测装置设置在所述传送带上方，用于依次测量每个所述发光器在所述预设电流的亮度数据；

所述控制装置采集所述亮度数据，拟合每个所述发光器的电流亮度曲线，标记每个所述发光器达到同一工作亮度值的电流为标记电流，将不同所述发光器之间的所述标记电流差值小于等于预设阈值的所述发光器分配同一电流标记；所述控制装置发送所述发光器的所述电流标记到所述摆放单元；所述摆放单元按所述电流标记将所述发光器进行分类摆放。

2.根据权利要求1所述的筛选系统，其特征在于，通过所述控制装置根据预设测试规则控制所述变电流驱动装置输出所述预设电流；所述预设测试规则包括所述预设电流的调整范围、精度。

3.根据权利要求1所述的筛选系统，其特征在于，所述亮度检测装置采用以积分球为核心的亮度检测单元。

4.根据权利要求1所述的筛选系统，其特征在于，所述上料架设置有夹取单元，用于夹取所述发光器放置到靠近所述上料架的所述发光器点亮单元上。

5.根据权利要求1所述的筛选系统，其特征在于，所述传送带用于将所述发光器点亮单元从所述上料架传送到所述下料架。

6.根据权利要求1所述的筛选系统，其特征在于，所述下料架还设置有下料盘，所述摆放单元将所述传送带传送到所述下料架的所述发光器摆放到与所述电流标记相应的所述下料盘中；所述下料盘设置多个，与所述电流标记一一对应设置。

7.根据权利要求1所述的筛选系统，其特征在于，所述工作亮度值是根据行业标准确定的预设亮度数值。

8.一种同轴光源精度筛选方法，其特征在于，采用权利要求1-7任一所述的筛选系统进行同轴光源的筛选，包括：

数据预设：在控制装置内预设工作亮度值及预设电流输出测试规则；

亮度检测：将发光器随机码放到自动送料装置上，控制装置控制变电流驱动装置点亮发光器，亮度检测装置依次检测亮度，控制装置采集亮度数据拟合成电流亮度曲线，标记每个发光器达到同一工作亮度值的电流为标记电流，将不同发光器之间的标记电流差值小于等于预设阈值的发光器分配同一电流标记；

筛选分批：摆放单元接收控制装置发送的电流标记，将带有同一电流标记的发光器筛选出后摆放到对应的下料盘中，装盒并记录相应批号备用。

9.一种同轴光源的制作方法，其特征在于，采用权利要求8所述的筛选方法筛选出的同一电流标记发光器；将灯环内的所述发光器的安装位置进行分组，形成不同区域；将同一批号所述发光器贴入同一所述区域内；每个所述区域设置一个分路可调电流源芯片，控制所述区域内所述发光器的工作亮度值。

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