CN115839825A - 基于工业相机的灯具光学性能在线检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于工业相机的灯具光学性能在线检测装置及方法，该装置包括：可编程电源、上位机、反射板、工业相机、显示报警模块，可编程电源与灯具连接，用于给灯具供电，上位机与可编程电源连接，用于控制可编程电源，反射板用于反射灯具发出的光线，工业相机与上位机连接，用于拍摄反射板的图像，显示报警模块与上位机连接，用于显示检测结果、发出警报。本发明省去了透镜的设置，可以减少测量时的干扰因素，消除了透镜带来的畸变影响，可以提高检测结果的准确性和可靠性。

Description

基于工业相机的灯具光学性能在线检测装置及方法

技术领域

本发明涉及灯具检测技术领域，尤其涉及一种基于工业相机的灯具光学性能在线检测装置及方法。

背景技术

车灯是车辆夜间行驶在道路照明的工具，也是发出各种车辆行驶信号的提示工具。车灯一般分为前照灯、尾灯、转向灯等。在制造汽车车灯时，需要对汽车车灯的光学性能(例如光源的亮度一致性、光源的贴片精度、反射镜的安装精度、反射镜的镀铝工艺等等)进行检测，以保证在夜间行车时车灯能够正确照射在所需区域。因此，需要引入检测设备管控灯具的光学性能，检测出灯具不良品，以避免流出工厂。

现有的对灯具照度的检测大多采用相对测量法。具体为，采用球透镜或菲涅尔透镜来缩小灯具光斑的尺寸，光斑照射在理想的漫反射物质上，然后利用工业相机对光斑进行拍照，最后利用灯具实际测得的照度值与相机的照度值进行对标标定，达到灯具测试的目的。但是，利用这种相对测量方法得到的值很不准确，主要源于透镜的引入影响了灯具光照度分布，偏差很大，无法达到准确筛选不合格灯具的需求，而且针对不同设计的灯具，此方法需要重新标定，操作过程十分繁琐。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为了解决现有的检测方法，检测结果不准确的技术问题。本发明提供一种基于工业相机的灯具光学性能在线检测装置及方法，能够提高检测结果的准确性。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于工业相机的灯具光学性能在线检测装置，包括：

可编程电源，所述可编程电源与灯具连接，用于给灯具供电；

上位机，所述上位机与所述可编程电源连接，用于控制所述可编程电源；

反射板，所述反射板用于反射灯具发出的光线；

工业相机，所述工业相机与所述上位机连接，用于拍摄所述反射板的图像；

显示报警模块，所述显示报警模块与所述上位机连接，用于显示检测结果、发出警报。

进一步的，所述工业相机的数量为至少一个。

进一步的，所述反射板表面设有高漫反射射涂层。

进一步的，所述高漫反射射涂层为硫酸钡、聚四氟乙烯、聚氨酯或特氟龙。

进一步的，所述反射板为曲面板，所述反射板向远离灯具的方向凹陷。

进一步的，所述反射板上设有多个标识点。

进一步的，还包括：转动机构，所述转动机构与所述灯具连接。

进一步的，转动机构为机械手或三维转动平台。

本发明还提供了一种基于工业相机的灯具光学性能在线检测方法，采用所述的基于工业相机的灯具光学性能在线检测装置，所述方法包括以下步骤：

步骤S1、上位机设置可编程电源的参数，并控制工业相机采集反射板的背景数据；

步骤S2、所述上位机打开所述可编程电源给灯具和工业相机供电；

步骤S3、所述上位机控制所述工业相机连续采集反射板的多组灰度图像数据，并保存；

步骤S4、所述上位机将灰度图像数据减去背景数据，得到新的灰度图像数据，根据灰度-照度转换关系，将多组新的灰度图像数据转换为多组照度数据，并根据多组照度数据计算出照度衰减速度；上位机将所述照度衰减速度与标准衰减速度进行最小二乘拟合，得到照度数据与稳定照度值之间的比值；

步骤S5、根据比值，将照度数据换算成稳定照度值；将所述稳定照度值与标准值进行对比，若两者差值在误差范围内，则判定该灯具为合格，否则，判定为不合格。

进一步的，所述方法还包括：通过转动机构转动灯具的发光角度，所述工业相机采集灯具在不同角度的灰度图像数据并发送给上位机；所述上位机将不同角度的灰度图像数据进行拼接后再执行步骤S4。

本发明的有益效果是，

本发明的基于工业相机的灯具光学性能在线检测装置及方法，省去了透镜的设置，可以减少测量时的干扰因素，消除了透镜带来的畸变影响，可以提高检测结果的准确性和可靠性。并且，本发明的装置结构简单、操作方便，不需要重复进行对标校准，可以提高检测效率。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的实施例一的检测装置的结构示意图。

图2是本发明的显示报警模块的结构示意图。

图3是本发明的反射板的示意图。

图4是本发明的实施例二的检测装置的结构示意图。

图5是本发明的实施例三的流程图。

图6是本发明的实施例四的流程图。

图中：200、灯具；1、可编程电源；2、上位机；3、反射板；4、工业相机；5、显示报警模块；6、转动机构；8、机壳；9、透明玻璃；51、显示屏；52、LED指示灯；53、声音报警器。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，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”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；可以是机械连接，也可以是电连接；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。

实施例一

如图1至图3所示，本实施例的基于工业相机的灯具光学性能在线检测装置，包括：可编程电源1、上位机2、反射板3、工业相机4及显示报警模块5，可编程电源1与灯具200连接，可编程电源用于给灯具200供电，上位机2与可编程电源1连接，上位机2用于控制可编程电源1，反射板3用于反射灯具200发出的光线，工业相机4与上位机2连接，工业相机4用于拍摄反射板3的图像，显示报警模块5与上位机2连接，显示报警模块5用于显示检测结果、发出警报。

例如，工业相机4为CCD工业相机，工业相机4的拍摄角度一般为15度左右，如果角度太大，可能会产生畸变，而反射板3的尺寸一般比工业相机4的拍摄范围要大，因此，在本实施例中，工业相机4的数量为多个，分别布置在不同位置对反射板3进行拍摄，其目的是为了将反射板3拍全。

灯具200发出的光束在反射板3上反射后，工业相机4可以拍摄反射板3上的光型(即灰度数据)，在根据灰度-照度转换关系，换算出照度值进行后续判断。即，本实施例的检测装置省去了透镜的设置，消除了透镜带来的畸变，提高了检测结果的准确性。并且，本实施例的检测装置操作过程简单、自动化程度高，可以进一步提升检测效率。

例如，可编程电源1可以包含两个通道，一个通道用于给灯具200供电，另一个通道用于给工业相机4供电。上位机2可以设置可编程电源1的输出参数，以及控制可编程电源1的开启和关闭。例如，工业相机4可以是彩色相机，经过标定后，可以检测灯具200发出的光线的色坐标。例如，反射板3表面设有高漫反射射涂层，高漫反射射涂层为硫酸钡、聚四氟乙烯、聚氨酯或特氟龙，高漫反射射涂层可以提高反光效率，消除眩光或光斑，并保证良好的光色一致性。反射板3为曲面板，反射板3向远离灯具200的方向凹陷，这样，可以增强反射板3边缘处的反射光强度，便于边缘光强度的检测。反射板3上设有多个标识点，便于工业相机校准对标。

本实施例的检测装置还包括机壳8，可编程电源1、上位机2、反射板3、工业相机4及显示报警模块5均安装在机壳8上。例如，可编程电源1和上位机2固定在机壳8底部，工业相机4可以通过螺钉、抱箍固定在机壳8上，且工业相机4位于灯具6的上方，并且，工业相机4的入光光轴经过反射板3的中心点。反射板3置于灯具200的正前方，灯具200的发光光轴经过反射板3的中线点，反射板3可以通过螺钉锁结、卡接等方式固定在机壳8上。机壳8在靠近灯具200的位置还设有一透明玻璃9，便于灯具200的光线进入机壳8内，还能防止灰尘进入机壳8内。

显示报警模块5包括：显示屏51、LED指示灯52和声音报警器53，显示屏51、LED指示灯52和声音报警器53均与上位机2连接。上位机2接收到灯具200的测量数据后可以进行实时判断，显示屏51可以显示相关的测量参数、测量值、合格判定结果；当灯具判定结果为合格时，LED指示灯显示绿色，当灯具判定结果为不合格时，LED指示灯显示红色，并且声音报警器53发出警报声。这样，工作人员可以非常直观的了解到每个灯具200的检测结果，把不良品筛选出来。

综上，本实施例的检测装置，省去了相对测量法所需的透镜等部件，减少了影响检测结果不准确的因素，提高了检测结果的准确性。并且，本检测装置结构简单，可以简化操作过程，提高检测效率。

实施例二

如图4所示，本实施例与实施例一的区别在于，本实施例的工业相机4的数量为一个。本实施例可以设置转动机构6与灯具200连接，通过转动机构6来调整灯具200的发光角度，达到大角度范围测量的目的。转动给机构6可以是机械手或三维转动平台，转动机构6安装在机壳8上。

本实施例通过设置转动机构6可以改变灯具200光线的出射角度，从而实现一个工业相机4即可测量灯具200的所有角度范围，这样，可以减少工业相机4的使用数量，节约成本(实施例一中需要用到的工业相机数量为3～4个)；并且，可以更多的角度，改善工业相机4拍摄角度角度受限的问题。

实施例三

如图5所示，本实施例提出了一种基于工业相机的灯具光学性能在线检测方法，采用实施例一的检测装置。所述方法包括以下步骤：

步骤S1、上位机2设置可编程电源1的参数，并控制工业相机4采集反射板3的背景数据。

步骤S2、上位机2打开可编程电源1给灯具200和工业相机4供电。

步骤S3、上位机2控制工业相机4连续采集反射板3的多组灰度图像数据，并保存。

步骤S4、上位机2将灰度图像数据减去背景数据，得到新的灰度图像数据，根据灰度-照度转换关系，将多组新的灰度图像数据转换为多组照度数据，并根据多组照度数据计算出照度衰减速度；上位机2将照度衰减速度与标准衰减速度进行最小二乘拟合，得到照度数据与稳定照度值之间的比值。

步骤S5、根据比值，将照度数据换算成稳定照度值；将稳定照度值与标准值进行对比，若两者差值在误差范围内，则判定该灯具200为合格，否则，判定为不合格。

需要说明的是，上位机2可以设置可编程电源1的输出参数(例如电压值、电流上限值等)。在检测灯具之前，上位机2先控制工业相机4采集反射板3的背景图像，根据背景图像计算出背景光照度。如果上位机2接收数据发生错误，则再重新采集一次。采集完背景图像后，上位机2打开可编程电源1的第一通道给灯具100供电，灯具100发出光束投射到反射板3上。此时，上位机2可以控制不同位置的工业相机4采集不同角度的灰度图像数据，每个角度连续采集20组数据，并将所有采集到的数据发送给上位机2，例如共采集到20组灰度图像数据。

上位机2接收到采集的灰度图像数据后，首先将灰度图像数据减去背景数据，得到新的灰度图像数据。根据已知的灰度-照度转读转换关系，将20组新的弧度图像数据转换为20组照度数据。然后根据20组照度数据的变化趋势，计算出该灯具200的照度衰减速度。上位机2将照度衰减速度与存储在上位机2内的标准衰减速度进行最小二乘拟合，得到照度数据与稳定照度值之间的比值。再根据比值，将照度数据换算成稳定照度值。若稳定照度值与标准值(存储在上位机2内)之间的差值在误差范围内，则判定该灯具200为合格，否则，判定为不合格。

实施例四

如图6所示，本实施例与实施例三的区别在于采用实施例二的检测装置，本实施例的工业相机4的数量为一个，检测时，通过转动机构6改变工业相机4的测量角度实现对灯具100的多角度测量。转动机构6为机械手或三维转动平台。工业相机4在采集反射板3的图像之前，应先通过转动机构6将灯具200旋转至相应的角度，然后，工业相机4采集灯具200在不同角度的灰度图像数据并发送给上位机2，上位机2将不同角度的灰度图像数据进行拼接后再执行步骤S4。

综上所述，本发明的基于工业相机的灯具光学性能在线检测装置及方法，省去了透镜的设置，可以减少测量时的干扰因素，消除了透镜带来的畸变影响，可以提高检测结果的准确性和可靠性。并且，本发明的装置结构简单、操作方便，不需要重复进行对标校准，可以提高检测效率。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要如权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (10)

1.一种基于工业相机的灯具光学性能在线检测装置，其特征在于，包括：

可编程电源(1)，所述可编程电源(1)与灯具(200)连接，用于给灯具(200)供电；

上位机(2)，所述上位机(2)与所述可编程电源(1)连接，用于控制所述可编程电源(1)；

反射板(3)，所述反射板(3)用于反射灯具(200)发出的光线；

工业相机(4)，所述工业相机(4)与所述上位机(2)连接，用于拍摄所述反射板(3)的图像；

显示报警模块(5)，所述显示报警模块(5)与所述上位机(2)连接，用于显示检测结果、发出警报。

2.如权利要求1所述的基于工业相机的灯具光学性能在线检测装置，其特征在于，所述工业相机(4)的数量为至少一个。

3.如权利要求1所述的基于工业相机的灯具光学性能在线检测装置，其特征在于，所述反射板(3)表面设有高漫反射射涂层。

4.如权利要求3所述的基于工业相机的灯具光学性能在线检测装置，其特征在于，所述高漫反射射涂层为硫酸钡、聚四氟乙烯、聚氨酯或特氟龙。

5.如权利要求1所述的基于工业相机的灯具光学性能在线检测装置，其特征在于，所述反射板(3)为曲面板，所述反射板(3)向远离灯具(200)的方向凹陷。

6.如权利要求1所述的基于工业相机的灯具光学性能在线检测装置，其特征在于，所述反射板(3)上设有多个标识点。

7.如权利要求1所述的基于工业相机的灯具光学性能在线检测装置，其特征在于，还包括：转动机构(6)，所述转动机构(6)与所述灯具(200)连接。

8.如权利要求7所述的基于工业相机的灯具光学性能在线检测装置，其特征在于，转动机构(6)为机械手或三维转动平台。

9.一种基于工业相机的灯具光学性能在线检测方法，其特征在于，采用如权利要求1～8任一项所述的基于工业相机的灯具光学性能在线检测装置，所述方法包括以下步骤：

步骤S1、上位机(2)设置可编程电源(1)的参数，并控制工业相机(4)采集反射板(3)的背景数据；

步骤S2、所述上位机(2)打开所述可编程电源(1)给灯具(200)和工业相机(4)供电；

步骤S3、所述上位机(2)控制所述工业相机(4)连续采集反射板(3)的多组灰度图像数据，并保存；

步骤S4、所述上位机(2)将灰度图像数据减去背景数据，得到新的灰度图像数据，根据灰度-照度转换关系，将多组新的灰度图像数据转换为多组照度数据，并根据多组照度数据计算出照度衰减速度；上位机(2)将所述照度衰减速度与标准衰减速度进行最小二乘拟合，得到照度数据与稳定照度值之间的比值；

步骤S5、根据比值，将照度数据换算成稳定照度值；将所述稳定照度值与标准值进行对比，若两者差值在误差范围内，则判定该灯具(200)为合格，否则，判定为不合格。

10.如权利要求9所述的基于工业相机的灯具光学性能在线检测方法，其特征在于，所述方法还包括：

通过转动机构(6)转动灯具(200)的发光角度，所述工业相机(4)采集灯具(200)在不同角度的灰度图像数据并发送给上位机(2)；

所述上位机(2)将不同角度的灰度图像数据进行拼接后再执行步骤S4。

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