CN214894905U - 一种检测光源及缺陷检测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种检测光源及缺陷检测系统，包括镜筒、灯珠组件和光阑，所述灯珠组件包括设于所述镜筒前端的基板，所述基板上均匀布置有至少两个灯珠，所述至少两个灯珠均等分为至少两个照明组，所述至少两个照明组关于所述检测光源的光轴对称；所述光阑设于所述镜筒的末端；所述镜筒内还设有用于调整光线发散角的光束调节结构，所述光束调整结构安装于所述灯珠组件和所述光阑之间。本实用新型在检测光源中设置至少两个照明组，在进行缺陷检测时令照明组依次呈倾斜地照射于待测元件的表面，增强了待测元件表面缺陷的对比度并减小了图像中待测元件的表面噪声，从而实现细微特征的检测。

Description

一种检测光源及缺陷检测系统

技术领域

本实用新型涉及机器视觉技术领域，尤其涉及一种检测光源及缺陷检测系统。

背景技术

随着生活水平的提高，人们对于各类产品的要求已不仅限于产品的性能，对其外观的要求也日渐提高，尤其是对于高价值产品来说，即使是细微的外观缺陷也可能会带来致命的影响，因此物体的表面缺陷检测是质量检测工序中极为重要的一环。

目前进行表面缺陷检测时，常常利用相机拍摄照片，再对拍摄所得的图像进行分析，从而获得待测物体表面的缺陷检测结果。这种检测方式在缺陷较为明显时问题不大，但难以检测出较为细微的缺陷，导致缺陷检测结果不够准确，容易影响产品质量。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型提供一种检测光源及缺陷检测系统，解决现有技术中的缺陷检测技术难以检测细微特征，导致缺陷检测结果不够准确的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供以下的技术方案：

一种检测光源，包括镜筒、灯珠组件和光阑，所述灯珠组件包括设于所述镜筒前端的基板，所述基板上均匀布置有至少两个灯珠，所述至少两个灯珠均等分为至少两个照明组，所述至少两个照明组关于所述检测光源的光轴对称；所述光阑设于所述镜筒的末端；

所述镜筒内还设有用于调整光线发散角的光束调节结构，所述光束调整结构安装于所述灯珠组件和所述光阑之间。

可选地，所述光束调节结构包括第一球面镜和第二球面镜；

所述第一球面镜设于所述镜筒内，将所述镜筒分为第一光学腔和第二光学腔，所述灯珠组件设于所述第一光学腔的前端，所述光阑设于所述第二光学腔的末端；

所述第二球面镜设于所述第二光学腔内，且所述第二球面镜位于所述光阑的内侧。

可选地，所述光束调节结构包括设于所述光阑内侧的自由曲面镜。

可选地，所述镜筒的前端设有散热底座，所述散热底座的前端设有散热片，所述散热底座的末端安装有所述基板。

可选地，所述镜筒的内壁设有消光螺纹。

可选地，所述镜筒的内壁涂布有消光漆或铺设有消光绒布。

本实用新型还提供了一种缺陷检测系统，包括如上任一项所述的检测光源，还包括：

用于放置待测元件的检测平台；所述检测光源包括至少两个照明组，所述照明组依次点亮时产生照明光束，所述照明光束倾斜照射于所述待测元件的表面；

用于在所述照明光束照射所述待测元件时采集图像的成像装置，所述成像装置设于所述待测元件的上方；

与所述成像装置连接的处理器，用于获取并合成所述成像装置采集的图像，检测所述待测元件的表面缺陷。

可选地，所述检测平台上设有第一安装柱和第二安装柱，所述检测光源固定于所述第一安装柱，所述成像装置固定于所述第二安装柱。

可选地，所述成像装置包括镜头，所述照明光束与所述镜头的光轴之间的夹角为20～45°。

可选地，所述检测平台上设有：

用于固定所述待测元件的元件夹持装置；

用于定位所述待测元件的元件定位传感器，所述元件定位传感器对准于元件夹持装置的固定位置设置。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型提供了一种检测光源及缺陷检测系统，在检测光源中设置至少两个照明组，在进行缺陷检测时令照明组依次呈倾斜地照射于待测元件的表面，增强了待测元件表面缺陷的对比度并减小了图像中待测元件的表面噪声，从而实现细微特征的检测。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本实用新型提供的一种检测光源的结构示意图；

图2为本实用新型提供的一种检测光源的又一结构示意图；

图3为本实用新型提供的一种检测光源中灯珠在基板上的分布示意图；

图4为本实用新型提供的一种缺陷检测系统的结构示意图；

图5为本实用新型提供的一种缺陷检测系统的侧视图；

图6为本实用新型提供的一种缺陷检测系统的又一侧视图。

上述图中：10、检测平台；11、元件夹持装置；111、元件定位传感器；12、待测元件；13、第一安装柱；14、第二安装柱；20、检测光源；21、镜筒；22、散热底座；221、散热片；23、基板；231、灯珠；24、光阑；25、消光螺纹；261、第一球面镜；262、第二球面镜；27、自由曲面镜；30、成像装置；40、照明光束；50、处理器。

具体实施方式

为使得本实用新型的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而非全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中设置的组件。当一个组件被认为是“设置在”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中设置的组件。

此外，术语“长”“短”“内”“外”等指示方位或位置关系为基于附图所展示的方位或者位置关系，仅是为了便于描述本实用新型，而不是指示或暗示所指的装置或原件必须具有此特定的方位、以特定的方位构造进行操作，以此不能理解为本实用新型的限制。

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。

请结合参考图1～图3，本实用新型实施例提供了一种在缺陷检测时产生用于照明光束的检测光源20，包括镜筒21，镜筒21内从前端至末端依次设有灯珠组件、光束调节结构和光阑24，通过光束调节结构以实现对照明光束的光线发散角的调整。

本实施例中，灯珠组件包括设于镜筒21前端的基板23，基板23上均匀布置有至少两个灯珠231，该灯珠231具体为LED灯珠231。

具体地，基板23上均匀布置有2-8个灯珠231。其中，所有灯珠231均等分为至少两个照明组，各照明组关于检测光源20的光轴Z对称，使得照明组所产生的照明光束为离轴光束，其离轴角B范围在0.5-15°，优选的离轴角范围为3-10°。

本实施例中，光束调节结构用于实现对照明光束的光束发散角的调整，使得其光束发散角C范围在0.05-1°；优选地，照明光束的光束发散角范围为0.2-0.6°。

当进行缺陷检测时，令照明组轮流照射于待测元件12的表面，从而在待测元件12上形成不同角度的反射光线，然后在每个照明组照射待测元件12时进行图像采集，最后对所得的各个图像进行合成以进行缺陷检测。由于采用了离轴照明方式，每个照明组点亮时射入待测元件12表面的照明光束角度不同，使得待测元件12的缺陷特征与背景的差异最大化，进而得以实现细微特征的检测。

请再次参考图1，在本实施例的其中一个可选的实施方式中，光束调整结构至少包括第一球面镜261和第二球面镜262；第一球面镜261设于镜筒21内，将镜筒21分为第一光学腔和第二光学腔，灯珠组件设于第一光学腔的前端，光阑24设于第二光学腔的末端。第二球面镜262设于第二光学腔内，且第二球面镜262位于光阑24的内侧。

其中，第一球面镜261焦距为负，优选的焦距范围为-50mm到-150mm；第二球面镜262焦距为正，优选的焦距范围为80mm-180mm。利用第一球面镜261和第二球面镜262的搭配组合，使得检测光源20的光束发散角位于目标范围内。

请再次参考图2，在本实施例的另一个可选的实施方式中，光束调节结构包括设于光阑24内侧的自由曲面镜27，该自由曲面镜27的焦距为正，其优选的焦距范围为80-180mm。

自由曲面镜27由自由成型技术而成型，可根据需求以计算镜片不同区域的曲率变化，从而进行针对性的面型设计，最后获得符合需求的曲面镜。因此，利用自由曲面镜27能够替代第一球面镜261和第二球面镜262以实现对照明光束的光束发散角的调整，省去了繁琐的透镜位置设置和光路设计，简化了检测光源20的结构。

在本实施例中，光阑24的形状为方形，其优选的宽度范围为18-30mm。

进一步地，镜筒21的前端设有散热底座22，散热底座22的前端设有散热片221，基板23则安装于散热底座22的末端。利用散热底座22使灯组组件产生的热量能够及时地发散到空气中，以避免灯珠组件的温度过高。

进一步地，镜筒21的内壁设有消光螺纹25，消光螺纹25的角度为30-75°；利用消光螺纹25能够使得杂散光重复反射，从而降低杂散光的影响。

此外，为了达到进一步消除杂散光的目的，镜筒21的内壁还可以涂布有消光漆或铺设有消光绒布，消光漆或消光绒布的反射率小于2％。利用消光螺纹25、消光漆或消光绒布中的一种或多种结构的设置，得以实现检测光源20内杂散光的消除。

请结合参考图4～图6，基于前述实施例，本实用新型实施例还提供了一种缺陷检测系统，包括前述实施例提供的检测光源20、用于放置待测元件12的检测平台10，以及采集图像的成像装置30。

其中，检测平台10上设有用于固定待测元件12的元件夹持装置11，以及用于定位待测元件12的元件定位传感器111，元件定位传感器111对准于元件夹持装置11的固定位置设置。

可以理解的是，该元件夹持装置11可以通过气缸实现对待测元件12的固定；该元件定位传感器111具体可以为对射式传感器，用于实现待测元件12的精确定位。

检测平台10上设有第一安装柱13和第二安装柱14，检测光源20固定于第一安装柱13，检测光源20在第二安装柱14上倾斜安装，使得检测光源20中射出的照明光束40能够倾斜地射入待测元件12的表面。成像装置30固定于第二安装柱14，具体地，该成像装置30位于待测元件12的正上方。

本实施例中，检测光源20射出的照明光束40与成像装置30的镜头光轴Z之间的角度A为20～45°。

本实施例中，检测光源20包括至少两个照明组，照明组依次点亮时产生照明光束40，照明光束40倾斜照射于待测元件12的表面。成像装置30包括相机或镜头，用于在照明光束40照射待测元件12时采集待测元件12反射的光线并形成图像，其连接有处理器50，处理器50用于获取并合成成像装置30采集的图像，从而实现待测元件12表面缺陷的检测。

基于前述实施例，进行缺陷检测的步骤如下：

1)元件定位传感器111检测到待测元件12到位；

2)启动检测光源20，点亮其中的一个照明组照射待测元件的表面，启动成像装置30，拍摄待测区域中的待测元件12；

3)关闭当前点亮的照明组，点亮另一个照明组照射待测元件的表面，启动成像装置30，拍摄待测区域。

4)处理器50对所成像的图像进行合成处理，得到缺陷检测结果。

以上所述，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种检测光源，包括镜筒、灯珠组件和光阑，其特征在于，所述灯珠组件包括设于所述镜筒前端的基板，所述基板上均匀布置有至少两个灯珠，所述至少两个灯珠均等分为至少两个照明组，所述至少两个照明组关于所述检测光源的光轴对称；所述光阑设于所述镜筒的末端；

所述镜筒内还设有用于调整光线发散角的光束调节结构，所述光束调节结构安装于所述灯珠组件和所述光阑之间。

2.根据权利要求1所述的检测光源，其特征在于，所述光束调节结构包括第一球面镜和第二球面镜；

所述第一球面镜设于所述镜筒内，将所述镜筒分为第一光学腔和第二光学腔，所述灯珠组件设于所述第一光学腔的前端，所述光阑设于所述第二光学腔的末端；

所述第二球面镜设于所述第二光学腔内，且所述第二球面镜位于所述光阑的内侧。

3.根据权利要求1所述的检测光源，其特征在于，所述光束调节结构包括设于所述光阑内侧的自由曲面镜。

4.根据权利要求1所述的检测光源，其特征在于，所述镜筒的前端设有散热底座，所述散热底座的前端设有散热片，所述散热底座的末端安装有所述基板。

5.根据权利要求1所述的检测光源，其特征在于，所述镜筒的内壁设有消光螺纹。

6.根据权利要求1所述的检测光源，其特征在于，所述镜筒的内壁涂布有消光漆或铺设有消光绒布。

7.一种缺陷检测系统，其特征在于，包括如权利要求1至6任一项所述的检测光源，还包括：

用于放置待测元件的检测平台；所述检测光源包括至少两个照明组，所述照明组依次点亮时产生照明光束，所述照明光束倾斜照射于所述待测元件的表面；

用于在所述照明光束照射所述待测元件时采集图像的成像装置；

与所述成像装置连接的处理器，用于获取并合成所述成像装置采集的图像，检测所述待测元件的表面缺陷。

8.根据权利要求7所述的缺陷检测系统，其特征在于，所述检测平台上设有第一安装柱和第二安装柱，所述检测光源固定于所述第一安装柱，所述成像装置固定于所述第二安装柱。

9.根据权利要求7所述的缺陷检测系统，其特征在于，所述成像装置包括镜头，所述照明光束与所述镜头的光轴之间的夹角为20～45°。

10.根据权利要求7所述的缺陷检测系统，其特征在于，所述检测平台上设有：

用于固定所述待测元件的元件夹持装置；

用于定位所述待测元件的元件定位传感器，所述元件定位传感器对准于元件夹持装置的固定位置设置。

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