CN209416658U - 一种补光灯板光强均匀性测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于光强测量领域，公开一种补光灯板光强均匀性测量装置，包括补光灯板固定装置、摄像头和设置于补光灯板固定装置和摄像头连线之间的匀光板，摄像头用于拍摄补光灯板的发光图像，且摄像头连接有图像处理装置，其中摄像头、匀光板与补光灯板固定装置的距离可调。补本实用新型将补光灯板固定装置、匀光板和摄像头之间的相对距离可调，使得该测量装置可以根据不同使用场合或者不同型号的AGV的实际情况进行变更，使得测量场景能与实际工况保持一致，提高测量结果的准确度。

Description

一种补光灯板光强均匀性测量装置

技术领域

本实用新型涉及光强测量领域，尤其涉及一种补光灯板光强均匀性测量装置。

背景技术

目前部署在无人仓库里的AGV(Automated Guided Vehicle，自动导引搬运机器人)大部分通过由视觉传感器识别地面上的二维码阵列的方式来进行导航。考虑到仓库中的光照条件以及抗环境光干扰需求，视觉传感器一般采用摄像头加红外LED补光灯板组合的方式采集捕获二维码图像。具体地，采用红外摄像头识别二维码时，需要外界红外光源往二维码照射红外光，被二维码反射的红外光进入摄像头感光元件才能形成图像，此外界光源就称为补光灯板。

补光灯板投射到地面上的红外光光照强度均匀性将严重影响摄像头抓拍到的图像质量，进而影响二维码识别的准确率。因此补光灯板的光强均匀性是评价其性能的重要指标，也是影响视觉传感器二维码识别正确率的重要因素之一。

红外LED补光灯板一般是多个红外LED灯珠组成的环形或者矩形点阵。目前市面上没有专门用于测试红外LED补光灯板光强均匀性的装置，只有测试LED光源、曝光灯、LED屏模块等光强分布的测量装置。这些装置主要有以下几种：

1、离散点测量装置，该装置一般包含一个或多个光强探测探头以及信号采集处理显示单元，可以测量空间任意点的光强。使用时在被测区域内均匀的随机选取若干测试点测试，根据测试结果评价光强均匀度。在实现本实用新型过程中，发明人发现该测量装置至少存在如下问题：

(1)准确度低。点阵中各LED发光强度存在差异，因此随机选取的测试点并不能准确反映整体的光强均匀性。探头与被测红外LED点阵的间距和垂直度很难保证，而这两项参数将严重影响测试结果的准确性。

(2)逐点测试、记录、统计分析，速度慢效率低。

2、LED面阵光源均匀度测量装置，用于曝光机用LED面阵生产时检测验证其发光均匀度。如图1所示，LED面阵光源均匀度测量装置包括直线运动机构1＇、检测装置2＇、模拟信号采集器3＇和控制系统4＇，其中检测装置2＇由线性阵列的光强探头组成。检测装置2＇在直线运动机构1＇的带动下可均匀地扫描检测LED面阵5＇的光强，模拟信号采集器3＇可以采集处理检测装置2＇所测得的光强模拟信号，并把各个探头测量的结果传输至控制系统4＇。

此种测量装置与第一种的离散点测量装置相比具有较大改进，引入了直线运动机构，不仅提高了检测的效率，还使测试探头的位姿更加固定统一；采用探头线性阵列扫描的方式，增加了测试点密度，使测试结果比第一种更加可靠。但是在实现本实用新型过程中，发明人发现此种测量装置依然至少存在如下问题：

(1)由于探头体积的限制，探头线性阵列的探头数量有限，探头线性阵列扫描实际上是沿着探头运动方向的几条线检测，所以还是离散点检测，只不过检测点更多而已，还是存在测量准确度和置信度偏低的问题。

(2)实际使用时不同类型AGV的视觉传感器安装位置距离地面二维码的距离不同，即红外LED补光灯板距地面二维码的距离不同，因此光强测量面和红外LED补光灯板的间距也就不同。而上述测试装置的检测装置与LED面阵的间距是固定的。而且为了使补光灯板发光均匀，一般补光灯板前方会罩有匀光板，因此测试时也要在被测装置补光灯板和测试装置之间安装匀光板。而上述装置没有匀光板的安装位置。综上，上述装置不适合应用于视觉传感器用红外LED补光灯板的光强均匀度测试。

(3)上述装置既有直线运动机构，又包含多路采样探头及对应通道数量的模拟信号采集器，系统整体部件多，结构复杂，成本高。

(4)检测时需要直线运动机构带动探头线阵移动扫描检测整个面阵，效率低。

为此，亟需提供一种补光灯板光强均匀性测量装置解决上述问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种补光灯板光强均匀性测量装置，能根据实际工况场景需求进行测量，并能提高测量结果的准确度和置信度。

一种补光灯板光强均匀性测量装置，包括：

补光灯板固定装置，用于固定补光灯板；

摄像头，用于拍摄所述补光灯板的发光图像，所述摄像头连接有图像处理装置；

匀光板，设置于所述补光灯板固定装置与所述摄像头的连线之间；

所述摄像头、所述匀光板与所述补光灯板固定装置的距离可调。

可选地，所述测量装置还包括基座，所述基座上设置有用于固定所述匀光板的匀光板固定装置，以及用于固定所述摄像头的摄像头固定装置；所述补光灯板固定装置、所述匀光板固定装置、所述摄像头固定装置中的至少两个与所述基座滑动连接。

可选地，与所述基座滑动连接的固定装置均包括移动支架，所述移动支架呈倒T形，包括垂直连接的移动支撑杆和连杆，所述移动支撑杆的一端与所述连杆连接，另一端与所述匀光板或所述摄像头连接，且所述连杆的两端均设置有滑块，并且所述基座上平行设置有至少两根与所述滑块适配的导轨。

可选地，至少一个所述滑块设置有锁紧扳手，所述锁紧扳手能够将所述滑块在所述导轨上锁定。

可选地，所述基座包括矩形框和位于所述矩形框下方的支腿，所述导轨设置于所述矩形框内。

可选地，所述基座设置有标尺，所述标尺平行于所述补光灯板固定装置与所述摄像头的连线。

可选地，与所述基座滑动连接的固定装置均设置有与所述标尺配合的指示针。

可选地，所述补光灯板固定装置包括用于连接所述补光灯板的安装板，所述安装板、所述匀光板和所述摄像头镜头平行设置。

可选地，所述安装板上设置有安装槽，所述安装槽包括相互垂直的第一长条孔和第二长条孔，且所述第一长条孔和所述第二长条孔的交点、所述匀光板的中心和所述摄像头镜头的中心在同一直线上。

可选地，所述匀光板的面积大于等于所述安装板的面积。

本实用新型的上述实施例的有益效果为：

1)通过将补光灯板固定装置、匀光板和摄像头之间的相对距离可调，使得该测量装置可以根据不同使用场合或者不同型号的AGV的实际情况进行变更，实现测量装置的测量场景能与实际工作场景保持一致；

2)摄像头作为测量光强的传感器，大幅提高检测点密度，从而提高了测量结果的准确度和置信度；

3)摄像头将符合实际情况的测量结果传输给图像处理装置进行分析处理，进一步提高了测量结果的精确性；

4)采用摄像头和图像处理装置处理光强信号，省却了光强探头阵列、多通道模拟信号采集处理装置以及直线运动机构等，减少了部件、精简了机构，降低了成本。

5)补光灯板固定装置上呈十字形结构的安装槽，可以安装不同外形以及不同尺寸的补光灯板，扩展了整个测量装置的适用范围；同时还能使得关于中心对称的补光灯板的中心与安装槽的中心重合，进而保证测得图像基本没有几何变形或者变形很小。

6)通过在基座上设置标尺，使得匀光板固定装置的移动以及摄像头固定装置的移动距离有参照标准。

附图说明

图1是现有技术中的一种LED面阵光源均匀度测量装置的结构示意图；

图2是本实用新型一个实施例中的一种补光灯板光强均匀性测量装置的结构示意图；

图3是图2中A处放大示意图；

图4是本实用新型一个实施例中不同外形及不同尺寸的补光灯板与安装板连接的结构示意图。

图1中：

1＇、直线运动机构；2＇、检测装置；3＇、模拟信号采集器；4＇、控制系统；5＇、LED面阵；

图2-4中：

1、基座；11、矩形框；12、支腿；13、导轨；14、标尺；

2、补光灯板固定装置；21、安装板；211、安装槽；2111、第一长条孔；2112、第二长条孔；

3、匀光板固定装置；4、摄像头固定装置；5、图像处理装置；6、匀光板；7、摄像头；8、移动支架；81、移动支撑杆；82、连杆；9、滑块；91、锁紧扳手；10、指示针；

100、200、300、400、500、600、补光灯板。

具体实施方式

为使本实用新型解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。

图2是本实施例中的一种补光灯板光强均匀性测量装置的结构示意图。该补光灯板光强均匀性测量装置包括补光灯板固定装置2、摄像头7和设置于补光灯板固定装置2和摄像头7连线之间的匀光板6；补光灯板固定装置2用于固定补光灯板，摄像头7用于拍摄补光灯板的发光图像，且摄像头7连接有图像处理装置5，其中摄像头7、匀光板6与补光灯板固定装置2的距离可调。

具体的，图像处理装置5包括计算机单元，摄像头7的输出端口通与计算机单元通讯连接，计算机单元配置有图像处理软件，图像处理软件基于摄像头采集的图像进行分析，其中图像中每一个像素等同于一个测试点，根据采集的像素点的灰度，做直方统计，计算出平均灰度、最大灰度与最小灰度，并计算出亮度均匀性。其中具体的图像处理软件已属于现有技术，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，且并非本实施例中重点介绍内容，故在此不进行详细介绍。

通过将补光灯板固定装置2、匀光板6和摄像头7之间的相对距离可调，使得该测量装置可以根据不同使用场合或者不同型号的AGV的实际情况进行变更，实现测量装置的测量场景能与实际工作场景保持一致；并且同时摄像头7作为测量光强的传感器，大幅提高检测点密度，从而提高了测量结果的准确度和置信度；摄像头7将符合实际情况的测量结果传输给图像处理装置5进行分析处理，进一步提高了测量结果的精确性；另外，采用摄像头7和图像处理装置5处理光强信号，省却了光强探头阵列、多通道模拟信号采集处理装置以及直线运动机构等，减少了部件、精简了机构，降低了成本。

具体的，测量装置还包括基座1，基座1上设置有用于固定匀光板6的匀光板固定装置，以及用于固定摄像头7的摄像头固定装置4；补光灯板固定装置2、匀光板固定装置3、摄像头固定装置4中的至少两个与基座1滑动连接。其中，基座1设置有导轨13，与基座1滑动连接的固定装置可以配置与导轨13滑动连接的滑块。

具体的，补光灯板固定装置2、匀光板固定装置3和摄像头固定装置4中与基座1滑动连接的固定装置均包括移动支架8，移动支架8呈倒T形，包括相互垂直连接的移动支撑杆81和连杆82，移动支撑杆81的底端与连杆82的中间位置连接，顶端与匀光板6或摄像头7或补光灯板连接，且连杆82的两端均设置有滑块9，并且基座1上平行设置的至少两根导轨13与滑块9滑动连接。这样设置，不仅可以使得匀光板固定装置3和摄像头固定装置4的结构较简单，而且还能保证两固定装置与基座1的平稳滑动。

进一步的，基座1上设置标尺14，标尺14平行于补光灯板固定装置2和摄像头7所在的直线，这样可以使得匀光板固定装置3的移动以及摄像头固定装置4的移动距离有参照标准。于本实施例中，补光灯板固定装置2固定设置于基座1上，匀光板固定装置3和摄像头固定装置4与基座1滑动连接。这样便于补光灯板固定装置2位于标尺14的零点位置所在的直线上。当然，于另一实施例中，可以设置为匀光板固定装置3与基座1固定连接，补光灯板固定装置2和摄像头固定装置4均与基座1滑动连接，标尺14的零刻度线设置于匀光板固定装置3所在的直线上。于又一实施例中，可以设置摄像头固定装置4与基座1固定连接，补光灯板固定装置2和匀光板固定装置3均与基座1滑动连接，摄像头固定装置4位于标尺14的零刻度线所在的直线上。或者，补光灯板固定装置2、匀光板固定装置3和摄像头固定装置4均与基座1滑动连接。

图3是图2中A处放大示意图。参照2和3所示，匀光板固定装置3和摄像头固定装置4均设置有与标尺14配合的指示针10，这样设置便于较精确的调整补光灯板固定装置2、匀光板固定装置3和摄像头固定装置4之间的相对距离。于本实施例中，指示针10设置于滑块9上，且位于靠近标尺14的一侧，这样可以减小指示针10的长度。

进一步的，至少一个滑块9设置有锁紧扳手91，锁紧扳手91能够将滑块9在导轨13上锁定。当匀光板固定装置3和摄像头固定装置4沿着基座1上的导轨13调整到位后，通过锁紧扳手91将滑块9锁定，进而实现匀光板固定装置3和摄像头固定装置4的固定，从而防止振动、碰撞等外界因素引起性对距离的变动。具体的，锁紧扳手91设置于滑块9的侧面，这样可以避免锁紧扳手91与导轨13发生干涉。

并且，再次参照图2，基座1包括矩形框11和位于矩形框11下方的支腿12，矩形框11内平行设置有至少两根导轨13。其中矩形框11由型材制成，这样设置使得基座1的结构简单、制作方便。并且，通过在矩形框11的下方设置支腿12，使得基座1上设置的导轨13、以及与导轨13滑动连接的滑块9均能与地面保持一定距离，避免了滑块9在沿导轨13的滑动过程中受到地面摩擦。

进一步的，补光灯板固定装置2包括用于连接补光灯板的安装板21，和与基座1固定连接的固定支撑杆，其中安装板21、匀光板6和摄像头7的镜头平行设置，且安装板21上连接的补光灯板的中心、匀光板6的中心和摄像头7的中心在同一直线上，这样设置可以保证测得图像基本没有几何变形或者变形很小，可以忽略。

具体的，本实施例中的摄像头7为红外摄像头，待检测的补光灯板为红外LED补光灯板。再次参照图1及图4，图4为本实用新型实施例中不同外形及不同尺寸的补光灯板与安装板21连接的结构示意图。其中图4a、4b、4c中分别示出了圆形补光灯板100、菱形补光灯板200、矩形补光灯板300与安装板21连接的示意图，图4a和图4d分别示出了尺寸较大的圆形补光灯板100和尺寸较小的圆形补光灯板400与安装板21连接的示意图；图4b和图4e分别示出了尺寸较大的菱形补光灯板200和尺寸较小的菱形补光灯板500与安装板21连接的示意图；图4c和图4f分别示出了尺寸较大的矩形补光灯板300和尺寸较小的矩形补光灯板600与安装板21连接的示意图。安装板21上设置有安装槽211，待测量的补光灯板外周设置的多个安装位通过螺栓结构与安装槽211连接，完成其与安装板21的固定连接，固定方式简单可靠。进一步的，安装槽211包括相互垂直的第一长条孔2111和第二长条孔2112，第一长条孔2111和第二长条孔2112的交点、匀光板6的中心和摄像头7镜头的中心在同一条直线上。这样设置，使得安装槽211可以安装不同外形以及不同尺寸的补光灯板，扩展了整个测量装置的适用范围；同时还能使得关于中心对称的补光灯板的中心与安装槽211的中心重合，从而便于保证补光灯板的中心、匀光板6的中心和摄像头7的中心处于同一直线上。优选，第一长条孔2111和第二长条孔2112交叉呈十字型结构，交点为第一长条孔2111和第二长条孔2112的中点。并且，于本实施例中，安装板21的外形为矩形，第一长条孔2111为平行于矩形一边长的水平孔，第二长条孔2112为垂直孔，这样设置便于安装槽211的加工。

另外，匀光板6的面积大于等于安装板21的面积，这样可以保证补光灯板的光均穿过匀光板6后被摄像头7采集。本实施例中，匀光板6的外形同安装板21外形相同，均为矩形。

具体，补光灯板光强均匀性测量装置的使用方法如下：

S1、将待测量的补光灯板固定在安装板21上；

S2、根据实际情况调整匀光板6与补光灯板之间的距离、以及摄像头7与补光灯板之间的距离，并通过锁紧扳手91锁紧滑块9；

S3、调整摄像头7的光圈和焦距，使其在匀光板6或待测量的补光灯板上聚焦；

S4、将电源与待测量的补光灯板连通，点亮补光灯板，进行预热，使补光灯板的温度与其实际工作时的温度尽量保持一致；

S5、通过图像处理装置5对摄像头7采集的图像进行处理分析，并输出结果。

本实施例的补光灯板光强均匀性测量装置，不仅可以用于红外LED补光灯板研发时LED的选型及位置布局测试，也可以用于补光灯板的生产或者检修过程中的检验验证测试。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为了清楚说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种补光灯板光强均匀性测量装置，其特征在于，包括：

补光灯板固定装置(2)，用于固定补光灯板；

摄像头(7)，用于拍摄所述补光灯板的发光图像，所述摄像头(7)连接有图像处理装置(5)；

匀光板(6)，设置于所述补光灯板固定装置(2)与所述摄像头(7)的连线之间；

所述摄像头(7)、所述匀光板(6)与所述补光灯板固定装置(2)的距离可调。

2.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述测量装置还包括基座(1)，所述基座(1)上设置有用于固定所述匀光板(6)的匀光板固定装置(3)，以及用于固定所述摄像头(7)的摄像头固定装置(4)；所述补光灯板固定装置(2)、所述匀光板固定装置(3)、所述摄像头固定装置(4)中的至少两个与所述基座(1)滑动连接。

3.根据权利要求2所述的测量装置，其特征在于，所述与所述基座(1)滑动连接的固定装置均包括移动支架(8)，所述移动支架(8)呈倒T形，包括垂直连接的移动支撑杆(81)和连杆(82)，所述移动支撑杆(81)的底端与所述连杆(82)连接，且所述连杆(82)的两端均设置有滑块(9)，且所述基座(1)上平行设置有至少两根与所述滑块(9)适配的导轨(13)。

4.根据权利要求3所述的测量装置，其特征在于，至少一个所述滑块(9)设置有锁紧扳手(91)，所述锁紧扳手(91)能够将所述滑块(9)在所述导轨(13)上锁定。

5.根据权利要求3所述的测量装置，其特征在于，所述基座(1)包括矩形框(11)和位于所述矩形框(11)下方的支腿(12)，且所述导轨(13)设置于所述矩形框(11)内。

6.根据权利要求2所述的测量装置，其特征在于，所述基座(1)设置有标尺(14)，所述标尺(14)平行于所述补光灯板固定装置(2)与所述摄像头(7)的连线。

7.根据权利要求6所述的测量装置，其特征在于，与所述基座(1)滑动连接的固定装置均设置有与所述标尺(14)配合的指示针(10)。

8.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述补光灯板固定装置(2)包括用于连接所述补光灯板的安装板(21)，所述安装板(21)、所述匀光板(6)和所述摄像头(7)镜头平行设置。

9.根据权利要求8所述的测量装置，其特征在于，所述安装板(21)上设置有安装槽(211)，所述安装槽(211)包括相互垂直的第一长条孔(2111)和第二长条孔(2112)，所述第一长条孔(2111)和所述第二长条孔(2112)的交点、所述匀光板(6)的中心和所述摄像头(7)镜头的中心在同一直线上。

10.根据权利要求8所述的测量装置，其特征在于，所述匀光板(6)的面积大于等于所述安装板(21)的面积。