CN202406192U - 一种视觉图像检测装置 - Google Patents

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徐晓明
丁涛
刘恩树
王志为
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Abstract

本实用新型公开了一种视觉图像检测装置，包括CCD相机、在CCD相机的下方设置有穹形灯照明光源、在穹形灯照明光源的下方设置有偏光装置，在偏光装置的下方设置有被检测物体，偏光装置通过弹簧铰链与穹形灯照明光源连接。所述的偏光装置由第一偏光片和第二偏光片组成，所述的穹形灯照明光源包括灯体呈穹形的灯罩，在灯罩的顶部形成有圆形通孔，在灯体内部自上而下依次安装有四层LED灯，每层由多个LED灯组成。本实用新型能有效地消除检测对象表面反光的影响，进而保证视觉检测系统得到高质量的图像，提高检测精度。

Description

一种视觉图像检测装置
技术领域
本实用新型属于一种图像检测装置，具体涉及一种可用于机器视觉检测系统中的视觉图像检测装置。
技术背景
图像检测装置是一个机器视觉系统的最关键且必不可少的一部分，一个良好的图像检测装置，必须保证视觉检测系统在检测现场持续地获得高品质、高对比度的图像，同时还必须能够对应生产现场有可能出现的多种多样的外部条件的变化，例如被测物体的材质、形状、是否反光以及环境光线的变化等等因素。因此，在机器视觉系统的设计中，图像检测装置的设计是极其重要的一环。
在机器视觉系统中，图像检测装置一般由CCD相机、照明光源和辅助的光学配件构成。良好的照明光源可以以合适的方式将光线投射到被测物体上，突出被测特征部分的对比度。为了获得优质稳定的图像，必须从照明光源中选择最为适合的光源及其照射模式，好的设计能够改善整个系统的分辨率，简化图像算法的设计，它直接关系到整个系统的成败。设计合理的照明光源与CCD相机检测模式，可以使图像轮廓分明、检测点突出、照度均匀、图像处理速度更快，精度更高。照明光源的设计，不但要考虑被测元件的形状和表面条件，即表面是否平滑、粗糙或有无光泽等，还要根据被测物体的颜色和被测区域设计最佳的光源颜色。为了得到高质量的图像，照明光源必须能够根据被测物的外形、状态和颜色来变化合适照明光源颜色及亮度，采用合适的光源颜色和亮度，可以把所需要检测的特征突出出来，对不需要的特征加以抑制。在中国专利“一种多相LED穹形光源”（CN201020683220）中，公开了一种多相LED穹形光源。但如果被检测物体表面光滑或者反光时，此时仅仅通过变化光源颜色和亮度往往难于获得良好的检测图像，此时就必须借助辅助的光学配件如偏振片、漫射板等来消除这些不利影响。
现有的机器视觉检测系统设计，往往都针对某一类特定的检测对象而设计，为了获取较好的特征图像，在光源的选择和图像算法的设计上倾注了大量精力，然而由于检测现场条件的多样性和被检物体特性的多变性，如一般的物体检测时采用定向直接照明即可，但有些检测对象其表面光滑且反光，则此时仅依靠光源照射角度、颜色等的改变，是无法获得满足视觉检测系统要求的图像的。
发明内容
本实用新型是为了克服现有技术中存在的缺点而提出的，其目的是提供一种视觉图像检测装置。
本实用新型的技术方案是:一种视觉图像检测装置，包括CCD相机、在CCD相机的下方设置有穹形灯照明光源、在穹形灯照明光源的下方设置有偏光装置，在偏光装置的下方设置有被检测物体，偏光装置通过弹簧铰链与穹形灯照明光源连接。所述的偏光装置由第一偏光片和第二偏光片组成，所述的穹形灯照明光源包括灯体呈穹形的灯罩，在灯罩的顶部形成有圆形通孔，在灯体内部自上而下依次安装有四层LED灯。
在所述的穹形灯照明光源的灯体内部安装的四层LED灯中，其中第一层为白色LED灯、第二层为红色LED灯、第三层为绿色LED灯、第四层为蓝色LED灯，每层由多个LED灯组成，每层LED灯的中心连线形成一个圆，四层LED灯形成四个同心圆。
所述的灯罩由漫反射的纳米材料微发泡反射板制作。 
本实用新型能有效地消除检测对象表面反光的影响，进而保证视觉检测系统得到高质量的图像，提高检测精度。
附图说明
图1 是本实用新型的视觉图像检测装置的结构示意图；
    图2 是本实用新型的穹形灯照明光源的主视图；
    图3 是本实用新型的穹形灯照明光源的仰视图；
    图4 是被检测表面为红色不反光物体的检测装置实施例图；
    图5 是被检测表面光滑反光物体的检测装置实施例图。
其中：
           1  CCD相机        2  穹形灯照明光源
           3  偏光装置       4  第一偏光片
           5  第二偏光片     6  被检测物体
           7  通孔            8  灯罩
           9  白色LED灯      10 红色LED灯
           11 绿色LED灯      12 蓝色LED灯。
具体实施方式
下面,结合附图和实施例对本实用新型的一种视觉图像检测装置进行详细说明:
如图1所示,一种视觉图像检测装置，包括CCD相机1、在CCD相机1的下方设置有穹形灯照明光源2、在穹形灯照明光源2的下方设置有偏光装置3，在偏光装置3的下方设置有被检测物体6。所组成的图像检测装置中，CCD相机1、穹形灯照明光源2和偏光装置3从上向下依次安装，并且处于同一光轴线上。
偏光装置3通过弹簧铰链与穹形灯照明光源2连接，根据被检测物体4的颜色和反光情况，偏光装置3可以分别处于与穹形灯照明光源2的光源同光轴（如实线所示），或者垂直于光源光轴（如虚线所示）。
偏光装置3由第一偏光片4和第二偏光片5组成，第一偏光片4主要作用是对被检测物体表面的反射光起偏，第二偏光片5主要作用是检偏。根据要检测对象的不同，当所检测的物体无反光现象时，偏光装置处于垂直于灯体光源光轴线的位置，由灯体直接对被检物体进行照明。当被检物体表面光滑且有反光现象时，偏光装置处于与灯体光源同光轴线的位置，此时可以通过第一、二旋转偏光片4、5的角度来消除光反射产生的影响从而突出表面的细节，突出被检测物体的表面图像特征。
如图2、3所示,穹形灯照明光源2包括灯体呈穹形的灯罩8，在灯罩8的顶部形成有圆形通孔7，在灯体内部自上而下依次安装有四层LED灯，第一层为白色LED灯9、第二层为红色LED灯10、第三层为绿色LED灯11、第四层为蓝色LED灯12，每层由多个LED灯组成。每层LED灯的中心连线形成一个圆，四层LED灯形成四个同心圆。按圆周每45°为1个相，则分为8个相，每相有四层不同颜色的LED灯。每相每层的LED灯分别与驱动控制电路（未图示）连接，在驱动控制电路控制下可以单独一相点亮或多相同时点亮。穹形顶部的圆形通孔与四层LED灯形成的四个圆的圆心处于同一个垂直的光轴线上。穹形灯体的灯罩由漫反射的纳米材料微发泡反射板(MCPET)加工而成。 
CCD相机(1)目的是获得高质量的图像信息，其主要由高速线阵CCD传感器、特定物距和焦距的透镜及相应的驱动控制电路组成。高速线阵CCD和透镜装配在一起，在驱动控制电路的控制下，对被检测物体进行图像采集，采集到的图像送到机器视觉系统的图像处理部分（PC机等）进一步进行处理。
本实用新型所涉及的一种应用于机器视觉系统中的图像检测装置，可以根据被检测物体材质和颜色的变化而自由调整控制光源的照明强度和颜色，灯体采用微发泡反射板(MCPET)作为灯体结构，为图像检测提供了高亮度且亮度均匀度高的照明，所带有的偏光装置，可以有效消除检测对象表面反光的影响，进而保证视觉检测系统得到高质量的图像，提高检测精度。
实施例1 
如图4所示,当被检测物体表面为红色的物体时，将偏光装置3置于与光轴线垂直的位置，控制穹形灯照明光源2采用蓝色LED灯12照明，从PC机上实时观测采集到的物体图像，调节穹形灯照明光源2的亮度及照射角度，直至被检物体6的检测特征有效突出。对采集到的图像进一步处理。
实施例2 
如图5所示,当被检测物体表面光滑且有反光的物体时，将偏光装置3置于图4中与光轴线同轴的位置，控制穹形灯2采用白色LED灯9照明，从PC机上实时观测采集到的物体图像，旋转偏光装置3中的第一、二偏光片4、5的角度，直至被检测物体6的反光消失为止。对采集到的图像进一步处理。
本实用新型所涉及的一种应用于机器视觉系统中的图像检测装置，可以根据被检测物体材质和颜色的变化而自由调整控制光源的照明强度和颜色，灯体采用微发泡反射板(MCPET)作为灯体结构，为图像检测提供了高亮度且亮度均匀度高的照明，所带有的偏光装置，可以有效消除检测对象表面反光的影响，进而保证视觉检测系统得到高质量的图像，提高检测精度。

Claims (3)

1.一种视觉图像检测装置，其特征在于：包括CCD相机（1）、在CCD相机（1）的下方设置有穹形灯照明光源（2）、在穹形灯照明光源（2）的下方设置有偏光装置（3），在偏光装置（3）的下方设置有被检测物体（6），偏光装置（3）通过弹簧铰链与穹形灯照明光源（2）连接，所述的偏光装置（3）由第一偏光片（4）和第二偏光片（5）组成，所述的穹形灯照明光源（2）包括灯体呈穹形的灯罩（8），在灯罩（8）的顶部形成有圆形通孔（7），在灯体内部自上而下依次安装有四层LED灯。
2.根据权利要求1所述的视觉图像检测装置，其特征在于：在所述的穹形灯照明光源（2）的灯体内部安装的四层LED灯中，其中第一层为白色LED灯（9）、第二层为红色LED灯（10）、第三层为绿色LED灯（11）、第四层为蓝色LED灯（12），每层由多个LED灯组成，每层LED灯的中心连线形成一个圆，四层LED灯形成四个同心圆。
3.根据权利要求1所述的视觉图像检测装置，其特征在于：所述的灯罩（8）由漫反射的纳米材料微发泡反射板制作。
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