CN216669770U - 一种用于外观检测的成像装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种用于外观检测的成像装置，包括：明场光源、暗场光源、镜头、相机和载物平台；其中，所述明场光源发出的光线垂直照射在所述载物平台上被测物体的表面，形成第一反射光线；所述第一反射光线以与所述镜头中心轴线相同的方向经过所述镜头进入所述相机；所述暗场光源发出的光线倾斜照射在所述载物平台上被测物体的表面，形成第二反射光线；所述第二反射光线经过所述镜头进入所述相机。本申请通过明场光源和暗场光源组合的照明方式，可以准确的反映出被测物体外观的缺陷，以便于根据相机拍摄的图像分析出被测物体所有的外观缺陷，进一步提高外观检测的精度和效率。

Description

一种用于外观检测的成像装置

技术领域

本申请属于检测设备领域，具体涉及一种用于外观检测的成像装置。

背景技术

产品在生产的过程中受到制造工艺或操作环境的影响，在产品表面可能会产生一些缺陷。例如，手机中框是手机的“骨架”，在制程过程中由于制造工艺或质量控制问题，会使手机中框的外观产生碰伤、刮伤、压伤等缺陷，以及在不同的工艺流程中产生不同的制程缺陷。这类缺陷会严重影响手机的品质，因此，在出厂前需要对产品的外观进行检测，以确保产品可以达到质量要求。

通常，采用人工检测的方式检测产品的外观缺陷，但是人工检测缺陷的结果受人为主观因素的干扰很大。并且，人工检测效率低，成本高。在很大程度上，甚至会影响产品质量的提高。因此，机器视觉检测正在逐步替代人工检测。机器视觉检测是通过获取产品外观的图像，根据图像分析出产品的外观缺陷。但是，现有的光源无法准确的反映出产品表面的全部缺陷，从而无法根据图像准确的分析出外观缺陷，导致外观检测精度低。

实用新型内容

本申请提供了一种用于外观检测的成像装置，以解决现有检测装置的光源无法准确的反映出产品表面的全部缺陷，从而导致外观检测精度低的问题。

本申请提供了一种用于外观检测的成像装置，包括：明场光源、暗场光源、镜头、相机和载物平台；

其中，所述明场光源用于在被测物体表面形成明场，所述明场光源发出的光线垂直照射在所述载物平台上被测物体的表面，形成第一反射光线；所述第一反射光线以与所述镜头中心轴线相同的方向经过所述镜头进入所述相机；

所述暗场光源用于在被测物体表面形成暗场，所述暗场光源发出的光线倾斜照射在所述载物平台上被测物体的缺陷处，形成第二反射光线；所述第二反射光线经过所述镜头进入所述相机。

在一种可选择的实现方式中，所述明场光源为线同轴光源。

在一种可选择的实现方式中，成像装置还包括：第一风冷通道，所述第一风冷通道设置在所述明场光源中。

在一种可选择的实现方式中，所述暗场光源为LED大颗粒灯珠。

在一种可选择的实现方式中，所述暗场光源的长度小于100mm，所述暗场光源的功率为100W-180W。

在一种可选择的实现方式中，成像装置还包括：第二风冷通道，所述第二风冷通道设置在所述暗场光源中。

在一种可选择的实现方式中，成像装置还包括：直线电机，所述明场光源和所述暗场光源设置在所述直线电机上，所述直线电机用于调整所述明场光源和所述暗场光源相对于所述镜头的位置。

在一种可选择的实现方式中，所述镜头为双远心镜头，所述相机为线扫相机。

在一种可选择的实现方式中，所述明场光源为线同轴光源；所述暗场光源为LED大颗粒灯珠；所述暗场光源的长度小于100mm，所述暗场光源的功率为100W-180W。

在一种可选择的实现方式中，所述明场光源为线同轴光源；所述暗场光源为LED大颗粒灯珠；所述暗场光源的长度小于100mm，所述暗场光源的功率为100W-180W；所述明场光源中设置有第一风冷通道，所述暗场光源中设置有第二风冷通道。

由以上技术方案可知，本申请提供了一种用于外观检测的成像装置，包括：明场光源、暗场光源、镜头、相机和载物平台；其中，所述明场光源发出的光线垂直照射在所述载物平台上被测物体的表面，形成第一反射光线；所述第一反射光线以与所述镜头中心轴线相同的方向经过所述镜头进入所述相机；所述暗场光源发出的光线倾斜照射在所述载物平台上被测物体的表面，形成第二反射光线；所述第二反射光线经过所述镜头进入所述相机。本申请通过明场光源和暗场光源组合的照明方式，可以准确的反映出被测物体外观的缺陷，以便于根据相机拍摄的图像分析出被测物体所有的外观缺陷，进一步提高外观检测的精度和效率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，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他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种用于外观检测的成像装置的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的一种线同轴光源反射光线的示意图；

图3为本申请实施例提供的一种线暗场光源发出光线的示意图；

图4为本申请又一实施例提供的一种用于外观检测的成像装置的结构示意图。

附图标记说明：

1、明场光源；2、暗场光源；3、镜头；4、相机；5、载物平台；6、直线电机。

具体实施方式

为使本申请示例性实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请示例性实施例中的附图，对本申请示例性实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的示例性实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。

产品在生产的过程中受到制造工艺或操作环境的影响，在产品表面可能会产生一些缺陷。例如，手机中框是手机的“骨架”，在制程过程中由于制造工艺或质量控制问题，会使手机中框的外观产生碰伤、刮伤、压伤等缺陷，以及在不同的工艺流程中产生不同的制程缺陷。这类缺陷会严重影响手机的品质，因此，在出厂前需要对产品的外观进行检测，以确保产品可以达到质量要求。

通常，采用人工检测的方式检测产品的外观缺陷，但是人工检测缺陷的结果受人为主观因素的干扰很大。并且，人工检测效率低，成本高。在很大程度上，甚至会影响产品质量的提高。因此，机器视觉检测正在逐步替代人工检测。机器视觉检测是通过获取产品外观的图像，根据图像分析出产品的外观缺陷。但是，现有的光源无法准确的反映出产品表面的全部缺陷，从而无法根据图像准确的分析出外观缺陷，导致外观检测精度低。

本申请提供了一种用于外观检测的成像装置，请参阅图1，图1为本申请实施例提供的一种用于外观检测的成像装置的结构示意图。如图1所示，成像装置包括：明场光源1、暗场光源2、镜头3、相机4和载物平台5。

所述明场光源1发出的光线垂直照射在所述载物平台5上被测物体的表面，形成第一反射光线；所述第一反射光线以与所述镜头3中心轴线相同的方向经过所述镜头3进入所述相机4。

所述暗场光源2发出的光线倾斜照射在所述载物平台5上被测物体的缺陷处，形成第二反射光线；所述第二反射光线经过所述镜头3进入所述相机4。

在本实施例中，所述明场光源1用于在被测物体的表面形成明场效果的光源。具体的，所述明场光源1发出的光线垂直照射在被测物体的表面，形成第一反射光线；所述第一反射光线以与所述镜头3中心轴线相同的方向经过所述镜头3进入所述相机4。这样，明场光源1发出的光线照射在被测物体的表面，可以能够凸显被测物体表面不平整，克服被测物体表面反光造成的干扰，可以用来检测被测物体表面的碰伤、划伤、裂纹和异物等缺陷。

在一种可选择的实现方式中，所述明场光源1为线同轴光源。

在本实施例中，所述明场光源1采用线同轴光源。请参阅图2，图2为本申请实施例提供的一种线同轴光源反射光线的示意图。如图2所示，线同轴光源是指：光源通过漫射板发散打到半透半反射分光片上，该分光片将光反射到物体上，再由物体反射到镜头中。由于物体反射后的光与相机处于同一个轴线上，因此，此种方式的光源被称之为同轴光。同轴光源具有可发出均匀光线，光线直入镜头等优势。在被测物体表面平整的情况下。根据同轴光的特点，只有平整的物面才能较好的将光反射到镜头中。不平整的物面上的光被斜着反射到其他地方，因此会在图像中呈现暗色。因此。那些不平整的地方，才能够较好的凸显出来。

在一些实施例中，所述明场光源1还可以采用开孔面光光源，开孔面光光源同样可以发出垂直照射在被测物体的表面的光线，达到凸显被测物体表面不平整，克服被测物体表面反光造成的干扰的效果。

所述暗场光源2用于在被测物体的表面形成暗场效果的光源。具体的，所述暗场光源2发出的光线倾斜照射在所述载物平台5上被测物体的表面，形成第二反射光线；所述第二反射光线经过所述镜头3进入所述相机4。请参阅图3，图3为本申请实施例提供的一种线暗场光源发出光线的示意图。如图3所示，暗场光源2发出的光线与被测物体的表面呈一定的角度，使得被测物体表面平整部位相对无反射光线进入镜头之中，在图像中显示偏暗，而被测物体表面有突起或纹理变化不平整部位，如凹坑、划伤等表面结构较为复杂，反光较为杂乱，部分光线可以反射到镜头当中，在图像中表现较亮。因此，通过暗场光源2发出的光线，便于发现测物体表面凹坑、划伤等表面结构较为复杂的缺陷。

在一种可选择的实现方式中，所述暗场光源2为线性光源，具体的可以为LED大颗粒灯珠。在本实施例中，所述暗场光源2可以采用LED(Light Emitting Diode，发光二极管光源)大颗粒灯珠。LED大颗粒灯珠具有体积小、寿命长、效率高、功率大等优点，可以提高暗场光源2的亮度，并且延长了所述暗场光源2的使用寿命。

在一种可选择的实现方式中，所述暗场光源2的长度小于100mm，所述暗场光源2的功率为100W-180W。在本实施例中，所述暗场光源2具有结构尺寸小、亮度大的特点，所述暗场光源2的长度小于100mm，功率设置为100W-180W。在保证所述暗场光源2结构尺寸小的同时，进一步增大了暗场光源2的功率，大幅提高了暗场光源2的亮度。

在一些实施例中，如图1所示，有两个相对设置的所述暗场光源2，这样两个所述暗场光源2发出的光线倾斜照射在测物体的表面会更加均匀。所述暗场光源2设置的数量可以根据实际应用需求进行设置，本申请对此不作具体限定。

在一种可选择的实现方式中，还包括：第一风冷通道，所述第一风冷通道设置在所述明场光源1中。

在实施例中，所述明场光源1在长时间工作状态下会产生热量，通过在所述明场光源1内部设置第一风冷通道，使用通风冷却的方式降低明场光源1工作时的温度。可以在保证明场光源1发光亮度的同时，降低了明场光源1的温度，延长了明场光源1的使用寿命。

在一种可选择的实现方式中，还包括：第二风冷通道，所述第二风冷通道设置在所述暗场光源2中。

在实施例中，与所述明场光源1类似，所述暗场光源2在在长时间工作状态下同样会产生大量的热量。因此通过在所述暗场光源2内部设置第二风冷通道，使用通风冷却的方式降低暗场光源2工作时的温度。可以在保证暗场光源2发光亮度的同时，降低了暗场光源2的温度，延长了暗场光源2的使用寿命。

在一种可选择的实现方式中，请参阅图4，图4为本申请又一实施例提供的一种用于外观检测的成像装置的结构示意图。如图4所示，还包括：直线电机6，所述明场光源1和所述暗场光源2设置在所述直线电机6上，所述直线电机6用于调整所述明场光源1和所述暗场光源2相对于所述镜头3的位置。

在本实施例中，所述明场光源1和所述暗场光源2设置在同一个直线电机6上，通过所述直线电机6的运动，可以调整所述明场光源1和所述暗场光源2的位置，从而实现在被测物体表现分别形成明场效果和暗场效果。

示例的，在起始位置，所述明场光源1位于所述镜头3的前面，以在被测物体表面形成明场效果光线。相机4采集被测物体表面的图像后，所述直线电机6运动，控制所述暗场光源2位于所述镜头3的前面，以在被测物体表面形成暗场效果光线。相机4再次采集被测物体表面的图像。

在一种可选择的实现方式中，所述镜头3为双远心镜头，所述相机4为线扫相机。

在本实施例中，所述镜头3采用双远心镜头。远心镜头主要是为纠正传统工业镜头视差而设计，它可以在一定的物距范围内，使得到的图像放大倍率不会变化。远心镜头依据其独特的光学特性：高分辨率、超宽景深、超低畸变以及独有的平行光设计等，可以提高外观检测的精度。

所述相机4为线扫相机，通过线扫相机可以对被测物体进行连续扫描，以实现对被测物体表面的均匀成像和检测，进一步提高外观检测的精度。

在一些实施例中，所述载物平台5为三轴平台，可以沿三轴方向进行运动。被测物体放置在所述载物平台5后，只需调整所述载物平台5的位置，即可以对被测物体的多个角度进行拍摄，使对被测物体外观的检测更加全面和完整。

在一些实施例中，外观检测的成像装置还包括控制器。所述控制器可用于控制所述直线电机6运动，以调整所述明场光源1和所述暗场光源2的位置。所述控制器还用于处理和分析所述相机4采集的图像，并输出被测物体外观检测的结果。

由以上技术方案可知，本申请提供了一种用于外观检测的成像装置，包括：明场光源1、暗场光源2、镜头3、相机4和载物平台5；其中，所述明场光源1发出的光线垂直照射在所述载物平台5上被测物体的表面，形成第一反射光线；所述第一反射光线以与所述镜头3中心轴线相同的方向经过所述镜头3进入所述相机4；所述暗场光源2发出的光线倾斜照射在所述载物平台5上被测物体的表面，形成第二反射光线；所述第二反射光线经过所述镜头3进入所述相机4。本申请通过明场光源和暗场光源组合的照明方式，可以准确的反映出被测物体外观的缺陷，以便于根据相机拍摄的图像分析出被测物体所有的外观缺陷，进一步提高外观检测的精度和效率。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种用于外观检测的成像装置，其特征在于，包括：明场光源(1)、暗场光源(2)、镜头(3)、相机(4)和载物平台(5)；

其中，所述明场光源(1)用于在被测物体表面形成明场，所述明场光源(1)发出的光线垂直照射在所述载物平台(5)上被测物体的表面，形成第一反射光线；所述第一反射光线以与所述镜头(3)中心轴线相同的方向经过所述镜头(3)进入所述相机(4)；

所述暗场光源(2)用于在被测物体表面形成暗场，所述暗场光源(2)发出的光线倾斜照射在所述载物平台(5)上被测物体的缺陷处，形成第二反射光线；所述第二反射光线经过所述镜头(3)进入所述相机(4)。

2.根据权利要求1所述的用于外观检测的成像装置，其特征在于，所述明场光源(1)为线同轴光源。

3.根据权利要求1或2任一项所述的用于外观检测的成像装置，其特征在于，还包括：第一风冷通道，所述第一风冷通道设置在所述明场光源(1)中。

4.根据权利要求1所述的用于外观检测的成像装置，其特征在于，所述暗场光源(2)为LED大颗粒灯珠。

5.根据权利要求1所述的用于外观检测的成像装置，其特征在于，所述暗场光源(2)的长度小于100mm，所述暗场光源(2)的功率为100W-180W。

6.根据权利要求4或5任一项所述的用于外观检测的成像装置，其特征在于，还包括：第二风冷通道，所述第二风冷通道设置在所述暗场光源(2)中。

7.根据权利要求1所述的用于外观检测的成像装置，其特征在于，还包括：直线电机(6)，所述明场光源(1)和所述暗场光源(2)设置在所述直线电机(6)上，所述直线电机(6)用于调整所述明场光源(1)和所述暗场光源(2)相对于所述镜头(3)的位置。

8.根据权利要求1所述的用于外观检测的成像装置，其特征在于，所述镜头(3)为双远心镜头，所述相机(4)为线扫相机。

9.根据权利要求1所述的用于外观检测的成像装置，其特征在于，所述明场光源(1)为线同轴光源；所述暗场光源(2)为LED大颗粒灯珠；所述暗场光源(2)的长度小于100mm，所述暗场光源(2)的功率为100W-180W。

10.根据权利要求1所述的用于外观检测的成像装置，其特征在于，所述明场光源(1)为线同轴光源；所述暗场光源(2)为LED大颗粒灯珠；所述暗场光源(2)的长度小于100mm，所述暗场光源(2)的功率为100W-180W；所述明场光源(1)中设置有第一风冷通道，所述暗场光源(2)中设置有第二风冷通道。

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