CN207148404U - 一种八视角一次成像的光学装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种八视角一次成像的光学装置，包括镜筒、内镜架、八块内镜片和八块外镜片。镜筒包括呈圆柱形筒的下镜筒和呈圆台形筒的上镜筒；内镜架是一锥度为22.5°的八棱台且下底面的外切圆的直径与上镜筒的上端口的直径适配；该内镜架的八根侧棱的底部各自连接一块扇环形托板的内圆端，该八块托板的外圆端与下镜筒的上端内壁面连接；八块内镜片均为与内镜架的每个侧面形状适配的等腰梯形且一一对应地安装在内镜架的八个侧面上；八块外镜片均呈矩形且以各自位于相邻的两块托板之间的方式安装在下镜筒的内壁面上；一块外镜片与对应的一块内镜片构成一个平面反射镜组。本实用新型的光学装置能使普通的成像系统做到八个视角成像的效果。

Description

一种八视角一次成像的光学装置

技术领域

本实用新型涉及一种光学装置，具体涉及一种八视角一次成像的光学装置。

背景技术

目前机器视觉拍照都是采用光学镜头直接去拍摄目标样品，光学镜头和目标样品都是垂直安装的方式，这种方式使得一个镜头只有一个视角，视角取决于镜头安装后和目标样品的安装角度。光学成像系统一般是通过镜头来拍摄与镜头光轴中心对称旋转的视野，镜头光轴中心对应的就是视野的中心，一般拍摄的都是样品的表面信息，类似于俯视图的效果。

常规的机器视觉在实际检测样品的缺陷特征时，都是利用正面光，经过样品的表面反射，反光进入到镜头里成像，再通过对比不同的反光灰度、色度等信息来提取出样品上的缺陷特征和背景的信息，从而实现检测。然而有些样品上很多种类的瑕疵本身是随机产生的，例如划痕，它本身是没有规则产生的。之前用肉眼去检测这类划痕时，一般都是通过旋转样品，即一边旋转样品，一边观看，通过这样的方式来观察样品上是否出现了划痕等瑕疵，这也就相当于样品不动，人的眼睛不停地变换观察角度，用不同的视角去观测样品的瑕疵。

机器视觉成像系统就类似于肉眼的成像系统，遇到检测这种类似于划痕的缺陷特征时，只采用俯视垂直拍摄的视角肯定会造成大量漏检，如果让样品旋转就会产生两个问题：1)旋转样品的同时要旋转光源，就要保证光照适应样品旋转的角度要求；2)旋转样品时要设置相机多次采集图的工作模式，这样就会面临检测一个样品要同时处理多张图片的问题，而且要采用角度均匀的旋转机构来旋转样品。

很多样品因为本身的结构是圆周对称的，这些样品有时需要对内、外圆周面都要做视觉检测。对于外圆圆周面的视觉检测往往是通过让样品旋转一周，一个视觉系统提取几幅图像来实现，或者在圆周上均布地固定几个视觉系统，同时拍摄样品。这样的实现方式有两个问题：1)需要加装很多组硬件或者旋转系统，这就意味着需要增加很多硬件成本；2)需要软件对很多幅图像做视觉检测，大大降低了检测的效率。

对于外圆面上的检测方式虽然成本高、效率低，但都有实现的可能。而对于内圆来说目前的机器视觉没有合适的硬件方案来完成，因为常规的镜头成像装置无法实现拍摄圆周体样品的内壁的工作。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺陷而提供一种八视角一次成像的光学装置，它能达到让普通的成像系统做到八个视角成像的效果。

本实用新型的目的是这样实现的：一种八视角一次成像的光学装置，包括镜筒、内镜架、八块内镜片和八块外镜片，其中，

所述镜筒包括呈圆柱形筒的下镜筒和连接在下镜筒的上端且呈圆台形筒的上镜筒；

所述内镜架是一锥度为22.5°的八棱台，该内镜架的下底面的外切圆的直径与所述上镜筒的上端口的直径适配；该内镜架的八根侧棱的底部各自水平向地连接一块扇环形托板的内圆端，该八块托板的外圆端与所述下镜筒的上端内壁面连接，使内镜架的位于上镜筒的内腔中心，并且使相邻的两块托板之间的基本呈矩形的空档构成一透光孔；

八块内镜片均为全反射平面镜片，每块内镜片为与内镜架的每个侧面形状适配的等腰梯形，该八块内镜片一一对应地安装在所述内镜架的八个侧面上；

八块外镜片均为全反射平面镜片，该八块外镜片均呈矩形，每块外镜片的长度与每块内镜片的下底长度相等，每块外镜片的宽度与所述下镜筒的高度相等，该八块外镜片以各自位于相邻的两块托板之间的方式安装在下镜筒的内壁面上；

一块外镜片与对应的一块内镜片构成一个平面反射镜组，使一个平面反射镜组中的外镜片的反射光能通过对应的透光孔反射到同组的内镜片上。

上述的八视角一次成像的光学装置，其中，所述上镜筒的外表面与下镜筒的外表面之间还设有一圈凸缘。

本实用新型的八视角一次成像的光学装置具有以下特点：通过光路的转折来改变镜头拍摄的视野和视角，通过视野分割，在同一幅成像画面中呈现出八个视角的图像，并一次取像完成。将它安装在普通的成像系统中，就能达到让普通的成像系统做到八个视角成像的效果，从而机器视觉检测实现了检测圆周体零件内壁的目的，并且实现方式成本低，效率高。

附图说明

图1是实用新型的八视角一次成像的光学装置的俯视向的立体图；

图2是实用新型的八视角一次成像的光学装置的仰视向的立体图；

图3是实用新型的八视角一次成像的光学装置的轴向剖面图；

图4是实用新型的八视角一次成像的光学装置的光路示意图；

图5至图7是采用实用新型的八视角一次成像的光学装置拍摄不同样品的效果图。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型作进一步说明。

请参阅图1至图3，本实用新型的八视角一次成像的光学装置，包括镜筒1、内镜架2、八块内镜片3和八块外镜片4，其中：

镜筒1包括呈圆柱形筒的下镜筒11和连接在下镜筒11的上端且呈圆台形筒的上镜筒12；上镜筒12的外表面与下镜筒11的外表面之间还设有一圈凸缘10，作为镜筒1加强筋作用；

内镜架2是一锥度为22.5°的八棱台，该内镜架2的下底面的外切圆的直径与上镜筒12的顶面内圆的直径适配；该内镜架2的八根侧棱的底部各自水平向地连接一块扇环形托板20的内圆端，该八块托板20的外圆端与下镜筒11的上端内壁面连接，使内镜架2的位于上镜筒12的内腔中心，并且使相邻的两块托板20之间的基本呈矩形的空档构成一透光孔；

八块内镜片3均为全反射平面镜片，每块内镜片3为与内镜架2的每个侧面形状适配的等腰梯形，该八块内镜片3一一对应地安装在内镜架2的八个侧面上；

八块外镜片4均为全反射平面镜片，该八块外镜片4均呈矩形，每块外镜片4的长度与每块内镜片3的下底长度相等，每块外镜片4的宽度与下镜筒11的高度相等，该八块外镜片4以各自位于相邻的两块托板20之间的方式安装在下镜筒11的内壁面上，使每块外镜片4均垂直于镜筒1的底面；

一块外镜片4与对应的一块内镜片3构成一个平面反射镜组，使一个平面反射镜组中的外镜片4的反射光能通过对应的透光孔反射到同组的内镜片3上。

本实用新型的八视角一次成像的光学装置是根据光线转折定律，即光线的入射角等于发射角，且对称于光学法线的两侧，光学法线是垂直于反射平面的。从图4中可以看出，每个平面反射镜组中与外反射镜片4的法线40之间的夹角小于45°的光线1A经过垂直于镜筒1的底面的外反射镜片4会产生镜面反射，产生的反射光线1B会以与内反射镜片3的法线30之间的夹角大于45°的反射角射在内反射镜3上，并在内反射镜3上又会产生镜面反射，产生的反射光线1C会以偏转镜筒1的轴线的±22.5°的角度反射出镜筒1的上端口。

本实用新型的八视角一次成像的光学装置将八个平面反射镜组沿着镜筒1的圆周均布，形成八个视角，就能把目标物的八个视角方向的图像反射到光学镜头里去，八个平面反射镜组本身将光学镜头的成像分割成八幅图像。八个平面反射镜组本身是以45°的视角的拍摄方式来收集反射光线，反射光线经过两次45°反射，可以把光线偏转90°，从而实现了镜头可以拍摄到目标物的内外轮廓或者目标物的八个倾斜视角；

图5至图7就展示了采用实用新型的八视角一次成像的光学装置拍摄不同样品的效果图。

以上实施例仅供说明本实用新型之用，而非对本实用新型的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变型，因此所有等同的技术方案也应该属于本实用新型的范畴，应由各权利要求所限定。

Claims (2)

1.一种八视角一次成像的光学装置，包括镜筒、内镜架、八块内镜片和八块外镜片，其特征在于，

所述镜筒包括呈圆柱形筒的下镜筒和连接在下镜筒的上端且呈圆台形筒的上镜筒；

所述内镜架是一锥度为22.5°的八棱台，该内镜架的下底面的外切圆的直径与所述上镜筒的上端口的直径适配；该内镜架的八根侧棱的底部各自水平向地连接一块扇环形托板的内圆端，该八块托板的外圆端与所述下镜筒的上端内壁面连接，使内镜架的位于上镜筒的内腔中心，并且使相邻的两块托板之间的基本呈矩形的空档构成一透光孔；

八块内镜片均为全反射平面镜片，每块内镜片为与内镜架的每个侧面形状适配的等腰梯形，该八块内镜片一一对应地安装在所述内镜架的八个侧面上；

八块外镜片均为全反射平面镜片，该八块外镜片均呈矩形，每块外镜片的长度与每块内镜片的下底长度相等，每块外镜片的宽度与所述下镜筒的高度相等，该八块外镜片以各自位于相邻的两块托板之间的方式安装在下镜筒的内壁面上；

一块外镜片与对应的一块内镜片构成一个平面反射镜组，使一个平面反射镜组中的外镜片的反射光能通过对应的透光孔反射到同组的内镜片上。

2.根据权利要求1所述的八视角一次成像的光学装置，其特征在于，所述上镜筒的外表面与下镜筒的外表面之间还设有一圈凸缘。