CN116088260B - 一种360°环视内外壁检测镜头结构 - Google Patents

Abstract

本发明适用于光学检测技术领域，提供一种360°环视内外壁检测镜头结构，该镜头结构包括：光源，用于向被测物的内外壁发射照明光；环设于所述光源的外周的光反射装置，所述光反射装置包括若干组多方向光反射组件，每一组所述多方向光反射组件包括至少两个反光面相对设置的反射镜；以及镜头，所述镜头与所述光反射装置同光轴设置，并位于所述光反射装置远离所述光源的一侧；其中，所述被测物的内外壁反射照明光后形成的探测光经过所述若干组多方向光反射组件中的反射镜反射后被传输至镜头中，并在所述镜头中成像。本发明弥补了以往镜头单方面的只能测量物体内壁或者外壁的缺陷，可同时检测柱体的内壁和外壁，大大降低检测成本。

Description

一种360°环视内外壁检测镜头结构

技术领域

本发明属于光学检测技术领域，尤其涉及一种360°环视内外壁检测镜头结构。

背景技术

柱体的内外壁同时检测用传统光学检测时至少需要多套系统才能全面同时检测，即使用360°环视外壁检测镜头和360°环视内壁检测镜头也需要两个镜头系统和两次拍摄才能全面检测。因此，简化现有检测装置的尺寸结构和拍摄步骤仍是当前亟待解决的问题。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种360°环视内外壁检测镜头结构，旨在解决现有的检测方式需要两个镜头系统和两次拍摄才能实现全面检测的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种360°环视内外壁检测镜头结构，所述360°环视内外壁检测镜头结构包括：

光源，用于向被测物的内外壁发射照明光；

环设于所述光源的外周的光反射装置，所述光反射装置包括若干组多方向光反射组件，每一组所述多方向光反射组件包括至少两个反光面相对设置的反射镜；以及镜头，所述镜头与所述光反射装置同光轴设置，并位于所述光反射装置远离所述光源的一侧；

其中，所述被测物的内外壁反射照明光后形成的探测光经过所述若干组多方向光反射组件中的反射镜反射后被传输至镜头中，并在所述镜头中成像。

本发明实施例提供的该360°环视内外壁检测镜头结构，能够利用光反射装置的多方向反射性能，对探测的被测物的内壁、外部进行同时成像，且结构简单，易操作；可弥补以往镜头单方面的只能测量内壁或者外壁的缺陷；也便于普及到使用一枚镜头、一台相机、一次拍摄同时对物体的内壁、外壁的360°环视检测；在工件内外壁同时检测、螺母内外壁同时检测、瓶盖内外壁同时检测等领域的应用有很大的市场。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种360°环视内外壁检测镜头结构的爆炸结构示意图；

图2为本发明实施例提供的镜头的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的反射镜筒的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的反射柱的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的反射柱的剖面示意图；

图6为本发明实施例提供的一种360°环视内外壁检测镜头结构的剖面示意图；

图7为本发明实施例提供的镜头与保护盖的装配示意图。

附图中：1-镜头；2-连接筒；3-反射镜筒；4-反射柱；5-连接板；6-光源；7-保护盖；8-光圈调节环；9-对焦调节环；10-滚花固定螺丝；11-第一反射镜；12-安装夹持面；13-出线口；14-减重孔；15-第二反射镜；16-安装孔。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

可以理解，本申请所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件，但除非特别说明，这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。

结合图1~图7，在一个实施例提供了一种360°环视内外壁检测镜头结构，结合图示的内容，该360°环视内外壁检测镜头结构包括：

光源6，用于向被测物的内外壁发射照明光；

环设于所述光源6的外周的光反射装置，所述光反射装置包括若干组多方向光反射组件，每一组所述多方向光反射组件包括至少两个反光面相对设置的反射镜；以及镜头1，所述镜头1与所述光反射装置同光轴设置，并位于所述光反射装置远离所述光源6的一侧；

其中，所述被测物的内外壁反射照明光后形成的探测光经过所述若干组多方向光反射组件中的反射镜反射后被传输至镜头1中，并在所述镜头1中成像。

本实施例提供的该360°环视内外壁检测镜头结构，能够利用光的反射原理同时对被测物的内外壁（即内壁、外壁）反射照明光后形成的探测光进行传播，并且由于内壁、外壁反射的探测光入射到反光面相对设置的反射镜的角度不同，不会相互干涉，并在此后保持不同反射角度进行传播，直至在所述镜头1中成像；通过对被测物的内外壁同时照明、成像，弥补了以往镜头1单方面的只能测量内壁或者外壁的缺陷；相较于现有的两套镜头测量方式，本实施例的处理方式更加便捷，也便于普及到使用一枚镜头、一台相机、一次拍摄同时对物体的内壁、外壁的360°环视检测；在工件内外壁同时检测、螺母内外壁同时检测、瓶盖内外壁同时检测等领域的应用有很大的市场。

本实施例的实现机制在于：对于被测物即柱体的内外壁，光照射向柱体的内外壁后，会被柱体的内外壁反射，并且反射产生的光在入射向光反射装置后，并继续反射、传播向镜头1，最终在镜头1中成像；由于光反射装置是环设于光源6的外周的，因此，当光照射向柱体的内外壁时，四周产生的反射光均能被光反射装置进行反射，进而实现对柱体的整体检测。

本实施例中，光反射装置主要通过相对接续的具有一定夹角的反射镜（一些情况中，也可以是相对平行的交替对接的发射镜阵列）进行探测光的传播，因反射镜相对于光轴的夹角的改变，使得光的传播路径（即光路）变化，因此可以根据实际需求对镜头的摄像参数，例如对焦、光斑、对比度等进行预设，优选地，镜头1选用具有高分辨率、远工作距离、大视场角等特征的远工作距低倍镜头，如图2所示。其远工作距离、大视场角特征能使光路通过镜头1前端进入后续组件后像质不会变化。该镜头1具有群组对焦，以及通光量大小的调节，固定角度的功能，能使物体成像达到最清晰，以及通光量大小的调节确保景深达到合理状态；另外，也可以选用其他具有远工作距离、大视场角特征的镜头模组，并不限制于此。

在一个实施例中，光源6可以是常见的补光灯，或是单色光光源，对于一些特殊颜色的柱体而言，可以选定针对该颜色反射率相对较高的特定光源进行照明，例如红外激光光源、LED灯等。照明光可以采用但不限于可见光，例如白光、紫外光、红外光；相应的，其可在光反射装置中形成光传播路径，该照明光在被柱体表面反射后形成探测光，该探测光在光反射装置中传播后，通过360°环视内外壁检测镜头结构的镜头1对探测光进行成像或检测，检测可以通过现有的图像处理设备实现，例如通过相机、手机、计算机设备等进行处理和显示。

在一个实施例中，光源6发射的照明光输出方向垂直于探测的柱体端面，照明光的覆盖范围要大于柱体端面，可以同时对柱体的内壁、外壁进行照明，光源6可以是一个光源元件，也可以是多个光源元件的组合，为了便于后续成像的处理，可以将柱体、光源6、镜头1等设置成同光轴排列的方式，如此，检测便捷度、检测准确性也更高。如图6所示，光轴理论上指的是光反射装置、镜头1等光学部件的中心线，参考图6中的虚线；可以理解的，照明光的光线是全面覆盖的，形成的光路也并非仅图6所示的两条线路，图6所示的光路仅是作为参考，便于理解本实施例的方案；而并不局限于这一示例性的光路。此外，像面是指进入镜头1中的探测光成像到相机的传感器上的平面。

如图1所示，在一个实施例中，所述光反射装置还包括用于安装所述多方向光反射组件的反射镜筒3，所述反射镜筒3的中间设有反射柱4，所述反射镜筒3的内壁、反射柱4的外壁相对安装反光面相对设置的反射镜。

具体地，如图3所示，反射镜筒3的内壁设置的反射镜是第一反射镜11，第一反射镜11的数量有8块，8块第一反射镜11均布在反射镜筒3的内壁设置的镶嵌槽内，并且8块第一反射镜11与光轴平行，用于同时成像被测物的内外壁，每块第一反射镜11负责同时投射被测物45°内外壁的成像；全部的第一反射镜11可以投射被测物360°内外壁的成像，实现360°环视被测物的内外壁。

在一种情况中，所述反射镜筒3还具有安装夹持面12和出线口13，安装夹持面12可以使镜头1与反射镜筒3连接时更加牢固可靠，出线口13能方便光源6走线和连接电源，实现光源6的供电。

如图4所示，反射柱4的外壁设置的反射镜是第二反射镜15，第二反射镜15的数量是与第一反射镜11的数量一一对应的，并且，每块第二反射镜15与反射镜筒3的第一反射镜11的角度分布相同，同时，并第二反射镜15与光轴成特定夹角a°（参见图5），a是一常数值，可以根据实际设计需求限定；用于继续传递反射镜筒3所收集到被测物内外壁的成像，每块第二反射镜15收集被测物45°内外壁的成像，全部的第二反射镜15实现环视。

在一种情况中，所述反射柱4还具有减重孔14，设置的减重孔14可以使镜头结构更加轻便。

在一种情况中，第二反射镜15的数量是与第一反射镜11的数量一一对应的，并且，所述第二反射镜15的数量、第一反射镜11的数量可以是5块、6块、10块等，本实施例并不限制于此。

在一个实施例中，所述反射镜（即第一反射镜11或第二反射镜15）在所述反射镜筒3的内壁或反射柱4的外壁呈方阵、圆阵、多边形阵或环阵排布。

本实施例的一种情况中，如图1-图4所示，优选地，第一反射镜11或第二反射镜15在所述反射镜筒3的内壁或反射柱4的外壁呈圆阵排布，如此，可以与镜头的形状适配，也便于对第一反射镜11或第二反射镜15的安装角度或位置进行微调，使得镜头结构的检测精度保持最佳。

可以理解的是，在一种情况下，在进行被测物（即柱体）的检测时，第一反射镜11或第二反射镜15的安装、调试已经预先完成；检测时：如图6所示，探测光传播的光路是从被测物（即柱体）的内外壁为物面开始，经过反射镜筒3的第一反射镜11成像到反射柱4的第二反射镜15上后二次反射成像，成像到镜头1里，即远工作距低倍镜头里，进入远工作距低倍镜头像质处理后，最终成像到相机的传感器上；实现对柱体内壁、外壁的360°环视全面同时检测，检测快捷、操作简单。

在一个实施例中，所述反射镜筒3的内壁设置有可活动的安装结构，用于安装所述反射柱4，所述安装结构被设置为：

可相对所述反射镜筒3的内壁旋转；和/或者

所述安装结构上设有反射柱安装板，所述反射柱安装板可相对于所述安装结构进行翻转，以调节所述反射柱4相对于光轴的角度。

在本实施例的一种情况中，所述反射镜筒3的内壁设置有可拆卸的安装结构，用于安装所述反射柱4，所述反射柱4上设置可活动的反射镜，该处的反射镜具体是第二反射镜15。

在本实施例的一种情况中，所述安装结构至少包括连接板5，所述连接板5通过螺栓安装在所述反射镜筒3的内壁，并且所述连接板5的中间设置有安装部，用于安装所述反射柱4，所述安装部与所述反射柱4可以通过螺丝进行安装固定；所述连接板5上围绕所述安装部的外部开设有供光通过的通道，被测物反射的探测光可以通过该通道传播向所述第一反射镜11，并被所述第一反射镜11反射向所述第二反射镜15。

在本实施例的一种情况中，所述连接板5远离所述反射柱4的一侧用于安装光源6。

在本实施例的一种情况中，所述反射镜筒3的内壁设置有固定的安装结构；通过固定的安装结构来安装所述的反射柱4，可以提高整体结构的抗震能力。

在本实施例的一种情况中，所述安装结构为盘状结构，所述的盘状结构的中部两侧分别安装光源6、反射柱4，盘状结构的外沿设置有支撑条，支撑条的远端设置有卡圈，通过该卡圈将所述盘状结构镶嵌在所述反射镜筒3内，实现连接固定。

需要说明的是，带动支撑条的位置与任意相邻两个所述第一反射镜11之间的间隙对应，并不影响所述第一反射镜11的入射光和反射光通过。

在一个实施例中，所述反射柱4和/或所述安装结构的中间设置为中空结构，所述光源6能够设置在所述中空结构内。

优选地，将所述反射柱4的中间设置为中空结构，可以适当的减轻反射柱4的整体重量，便于装配；

在一种情况中，将安装结构的中间设置为中空结构，将所述光源6镶嵌在所述中空结构内，可以实现对光源6的固定，而无需另外设置螺丝等固定结构来固定所述光源6，也可以提高整体结构的装配效率，以及减轻整体结构的重量。

在一个实施例中，所述反射镜筒3与所述镜头1之间连接有连接筒2，所述连接筒2为孔径可变的管状结构，所述连接筒2与所述反射镜筒3连接的一端的孔径不小于所述连接筒2的另一端的孔径。

本实施例的一种情况中，所述连接筒2的截面为喇叭状结构，连接筒2与所述反射镜筒3连接的一端的孔径大于所述连接筒2的另一端的孔径。

本实施例的一种情况中，所述连接筒2的截面为管状结构，连接筒2与所述反射镜筒3连接的一端的孔径等于所述连接筒2的另一端的孔径。

在一个实施例中，所述反射柱4的中间设置为中空结构，该中空结构内设置有气浮调节台，以反射柱4上的一个第二反射镜15为例，第二反射镜15背面的一端可枢转的安装在所述反射柱4上，第二反射镜15背面的另一端为自由端，并与气浮调节台接触，通过气浮调节台精调所述自由端，即调节第二反射镜15与气浮调节台之间的间隙，可以将所述第二反射镜15与光轴的角度进行微调，来提高本实施例对一些高精检测场景的适应性。

如图7所示，在一个实施例中，所述反射镜筒3远离所述镜头1的一端设置有保护盖7，所述保护盖7的内圈设置有安装孔16，所述安装孔16用于连接拓展光源。

本实施例中，所述拓展光源可以是与前述光源6同类的器件，如白光光源灯、常规的LED灯等即可，也可以是另类光源，补充的拓展光源可使得本实施例的镜头结构更加适用于环境更暗的测试，拓宽镜头结构的应用范围；此外，保护盖7的设置，可以保护镜头1，也可以完善镜头结构的外观面，同时，能防止调试好的镜头1被意外干扰。

在一个实施例中，每一组所述多方向光反射组件包括三个以上反光面依次相对设置的反射镜；所述探测光经过三个以上所述反射镜依次反射后被传输至镜头中。

例如，在所述连接筒2的内壁和中间位置也设置所述的反射镜，实现对探测光的多次反射。

在一个实施例中，所述光源6为环形光源；

或者，所述光源6为至少两层层叠设置的阵列光源，并且两层所述阵列光源层叠设置的方向呈外扩形式，所述环形光源或阵列光源能够发生多方向的照明光。

本实施例中，所述环形光源发射的照明光，可以同时覆盖被测物的外壁和内壁，配合光反射装置，以及镜头采用的远工作距低倍镜头（或远心工作距低倍镜头），只需要一个镜头和一次拍摄就能全面同时检测柱体内壁、外壁，可以大大降低成本，且结构简单，易操作。该镜头结构弥补了以往镜头单方面的只能测量内壁或者外壁的缺陷或不足。

在一个实施例中，所述镜头1至少包括外壳及设置在所述外壳内的镜片和光阑：

所述镜片与转动设置在所述外壳上的对焦调节环9耦合，所述光阑与转动设置在所述外壳上的光圈调节环8耦合。

本实施例中，镜片、对焦调节环9的耦合，光阑与光圈调节环8的耦合，均可以通过齿轮和外齿圈的啮合连接实现，或通过涡轮、蜗杆的配合实现。

同时，请参阅图2，所述外壳上设置有滚花固定螺丝10，用于锁紧调节后的对焦调节环9、光圈调节环8；滚花固定螺丝10实现固定对焦角度的功能，能使被测物成像达到最清晰，以及通过对通光量大小的调节确保景深达到合理状态。

本实施例中的镜头1可以选用常规的远心低倍镜头，其中的镜片属于现有产品，仅需满足具有高分辨率、远工作距离、大视场角的特征即可。

在一个优选实施例中，所述光源6为两层层叠设置的阵列光源，阵列光源包含多组多方向LED灯珠，并沿朝向被测物的方向依次层叠设置，通过多组多方向LED灯珠（图中未示出）同时对待测的被测物进行照明，可以同时得到被测物的内壁、外壁反射的探测光，最终可以极大地提高被测物的检测效率。

在一个优选实施例中，所述阵列光源层叠设置的方向呈外扩形式，并且外扩角度可以在30°至75°范围内灵活设置，使得照明光可以充分的覆盖所述被测物的内壁和外壁。

在一个优选实施例中，外壳通常制成机械壳体，如图1所示，但实际实施时，不一定要将其设置成形式上的环形结构，只要其能够将镜头的组成结构如镜片、光阑等进行固定，并使得镜片的光轴与前述的光反射装置的反射镜、光源6能够在一条直线上即可，例如支架结构；同理，针对安装结构，该安装结构也不一定是周边封闭的结构，也可以是不封闭的结构，其中的通道不一定是实体意义上的通道，其可以是由多方向支撑条间隔环绕形成的一个中空区域，该中空区域可以让探测光的光线无障碍穿过，并且让探测光无障碍穿过并照射于后面的第二反射镜15及镜头上。

本上述实施例中，提供了一种360°环视内外壁检测镜头结构，该360°环视内外壁检测镜头结构结构排布巧妙，通过多方向光反射组件实现了对柱体的内壁、外壁反射的探测光进行同时的、多方向的反射传播、成像或测量，测量结果具有极高的便捷性和分辨率。

上述实施例所提供的360°环视内外壁检测镜头结构，其对应的光源6、光反射装置，能够同时对被测物（柱体）的内壁、外壁进行多方向的照明、成像，并形成探测光，传播至镜头1，镜头1基于此可解算出被测物的结构，相对于传统的单独镜头1对内壁、外壁进行两次的测量方式，本实施例的检测速度更快，而且使得检测结果具有超高的分辨率。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种360°环视内外壁检测镜头结构，其特征在于，所述360°环视内外壁检测镜头结构包括：

光源，用于向被测物的内外壁发射照明光；

环设于所述光源的外周的光反射装置，所述光反射装置包括若干组多方向光反射组件，每一组所述多方向光反射组件包括至少两个反光面相对设置的反射镜；以及

镜头，所述镜头与所述光反射装置同光轴设置，并位于所述光反射装置远离所述光源的一侧；

其中，所述被测物的内外壁反射照明光后形成的探测光经过所述若干组多方向光反射组件中的反射镜反射后被传输至镜头中，并在所述镜头中成像；

所述光反射装置还包括用于安装所述多方向光反射组件的反射镜筒，所述反射镜筒的中间设有反射柱，所述反射镜筒的内壁、反射柱的外壁相对安装反光面相对设置的反射镜；

所述反射镜筒的内壁设置有可活动的安装结构，用于安装所述反射柱，所述安装结构被设置为：

可相对所述反射镜筒的内壁旋转；和/或者

所述安装结构上设有反射柱安装板，所述反射柱安装板可相对于所述安装结构进行翻转，以调节所述反射柱相对于光轴的角度；

所述反射柱和/或所述安装结构的中间设置为中空结构，所述光源能够设置在所述中空结构内；

其中，反射柱的外壁设置的反射镜是第二反射镜，所述反射柱的中间设置为中空结构，该中空结构内设置有气浮调节台，第二反射镜背面的一端可枢转的安装在所述反射柱上，第二反射镜背面的另一端为自由端，并与气浮调节台接触，通过气浮调节台精调所述自由端，即调节第二反射镜与气浮调节台之间的间隙，可以将所述第二反射镜与光轴的角度进行微调。

2.如权利要求1所述的360°环视内外壁检测镜头结构，其特征在于，所述反射镜在所述反射镜筒的内壁或反射柱的外壁呈方阵、圆阵、多边形阵或环阵排布。

3.如权利要求1所述的360°环视内外壁检测镜头结构，其特征在于，所述反射镜筒与所述镜头之间连接有连接筒，所述连接筒为孔径可变的管状结构，所述连接筒与所述反射镜筒连接的一端的孔径不小于所述连接筒的另一端的孔径。

4.如权利要求1所述的360°环视内外壁检测镜头结构，其特征在于，所述反射镜筒远离所述镜头的一端设置有保护盖，所述保护盖的内圈设置有安装孔，所述安装孔用于连接拓展光源。

5.如权利要求1所述的360°环视内外壁检测镜头结构，其特征在于，每一组所述多方向光反射组件包括三个以上反光面依次相对设置的反射镜；所述探测光经过三个以上所述反射镜依次反射后被传输至镜头中。

6.如权利要求1所述的360°环视内外壁检测镜头结构，其特征在于，所述光源为环形光源；

或者，所述光源为至少两层层叠设置的阵列光源，并且两层所述阵列光源层叠设置的方向呈外扩形式，所述环形光源或阵列光源能够发生多方向的照明光。

7.如权利要求1所述的360°环视内外壁检测镜头结构，其特征在于，所述镜头至少包括外壳及设置在所述外壳内的镜片和光阑；

所述镜片与转动设置在所述外壳上的对焦调节环耦合，所述光阑与转动设置在所述外壳上的光圈调节环耦合。