CN216669771U - 一种线同轴光补偿成像装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种线同轴光补偿成像装置，包括：线同轴光源、补偿光源、镜头、相机和载物平台；其中，所述相机、所述镜头、所述线同轴光源和所述载物平台依次设置，所述补偿光源设置在所述线同轴光源和所述载物平台之间；所述线同轴光源用于在被测物体表面形成暗场，所述线同轴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；所述补偿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。本申请在线同轴光源的基础上，通过设置补偿光源对被测物体的背景亮度进行补偿照明，使被测物体的背景能有部分光束经漫反射经过镜头进入相机成像，从而提高背景成像的灰度，有利于图像定位、检测和提取信息，进一步提高图像分析的准确性。

Description

一种线同轴光补偿成像装置

技术领域

本申请属于工业视觉设备领域，具体涉及一种线同轴光补偿成像装置。

背景技术

目前，工业视觉成像系统广泛的应用于工业生产领域。工业视觉系统可以用于对自动检验、工件加工和装配自动化以及生产过程的控制和监视。工业视觉成像系统的图像识别过程是按任务需要从原始图像数据中提取有关信息、高度概括地描述图像内容，以便对图像的某些内容加以解释和判断。工业视觉成像系统主要包括光源、成像装置和分析装置。

线同轴光源是工业视觉成像系统中的主要成像光源之一，多用于呈现被测物体表面不平整的情况，可以克服被测物体表面反光造成的干扰，检测物体平整光滑表面的碰伤、划伤、裂纹和异物。但是，实际运用过程中为了成像凹凸的对比度呈现，会选择同轴光暗场，而同轴光暗场条件下存在背景图像灰度过暗，无法对图像进行有效的定位，导致图像提取信息难度大，图像分析的准确性低。

实用新型内容

本申请提供了一种线同轴光补偿成像装置，以解决线同轴光源暗场条件下背景图像灰度过暗，无法对图像进行有效的定位，导致图像提取信息难度大，图像分析的准确性低的问题。

本申请提供了一种线同轴光补偿成像装置，包括：线同轴光源、补偿光源、镜头、相机和载物平台；

其中，所述相机、所述镜头、所述线同轴光源和所述载物平台依次设置，所述补偿光源设置在所述线同轴光源和所述载物平台之间；

所述线同轴光源用于在被测物体表面形成暗场，所述线同轴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；所述补偿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。

在一种可选择的实现方式中，所述补偿光源发光面的底部距离所述载物平台的距离为15mm-25mm。

在一种可选择的实现方式中，所述补偿光源发出的光线与所述载物平台的夹角为35°-50°。

在一种可选择的实现方式中，所述补偿光源的照度为700Klux-1500Klux。

在一种可选择的实现方式中，所述补偿光源为线条形光源。

在一种可选择的实现方式中，所述相机为线扫相机。

在一种可选择的实现方式中，所述载物平台的底部设置有移动轴承，所述载物平台通过所述移动轴承运动。

在一种可选择的实现方式中，还包括控制器，所述控制器与所述线同轴光源和所述补偿光源连接，所述控制器用于控制所述线同轴光源和所述补偿光源的开启和关闭。

在一种可选择的实现方式中，所述控制器与所述载物平台连接，所述控制器用于获取所述载物平台的位置。

在一种可选择的实现方式中，所述补偿光源为线条形光源；所述补偿光源发光面的底部距离所述载物平台的距离为15mm-25mm；所述补偿光源发出的光线与所述载物平台的夹角为35°-50°；所述补偿光源照度为700Klux-1500Klux。

由以上技术方案可知，本申请提供了一种线同轴光补偿成像装置，包括：线同轴光源、补偿光源、镜头、相机和载物平台；其中，所述相机、所述镜头、所述线同轴光源和所述载物平台依次设置，所述补偿光源设置在所述线同轴光源和所述载物平台之间；所述线同轴光源用于在被测物体表面形成暗场，所述线同轴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；所述补偿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。本申请在线同轴光源的基础上，通过设置补偿光源对被测物体的背景亮度进行补偿照明，使被测物体的背景能有部分光束经漫反射经过镜头进入相机成像，从而提高背景成像的灰度，有利于图像定位、检测和提取信息，进一步提高图像分析的准确性。

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线同轴光补偿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的光线示意图；

图3为本申请实施例提供的一种补偿光源的位置示意图；

图4为本申请实施例提供的又一种线同轴光补偿成像装置的结构示意图。

附图标记说明：

1、线同轴光源；2、补偿光源；3、镜头；4、相机；5、载物平台；6、控制器。

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。

目前，工业视觉成像系统广泛的应用于工业生产领域。工业视觉系统可以用于对自动检验、工件加工和装配自动化以及生产过程的控制和监视。工业视觉成像系统的图像识别过程是按任务需要从原始图像数据中提取有关信息、高度概括地描述图像内容，以便对图像的某些内容加以解释和判断。工业视觉成像系统主要包括光源、成像装置和分析装置。

线同轴光源是工业视觉成像系统中的主要成像光源之一，多用于呈现被测物体表面不平整的情况，可以克服被测物体表面反光造成的干扰，检测物体平整光滑表面的碰伤、划伤、裂纹和异物。但是，实际运用过程中为了成像凹凸的对比度呈现，会选择同轴光暗场，而同轴光暗场条件下存在背景图像灰度过暗，无法对图像进行有效的定位，导致图像提取信息难度大，图像分析的准确性低。

请参阅图1，图1为本申请实施例提供的一种线同轴光补偿成像装置的结构示意图。如图1所示，本申请提供了一种线同轴光补偿成像装置，包括：线同轴光源1、补偿光源2、镜头3、相机4和载物平台5；其中，所述相机4、所述镜头3、所述线同轴光源1和所述载物平台5依次设置，所述补偿光源2设置在所述线同轴光源1和所述载物平台5之间；所述线同轴光源1用于在被测物体表面形成暗场，所述线同轴光源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；所述补偿光源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。

在本实施例中，请参阅图2，图2为本申请实施例提供的一种线同轴光源的光线示意图。如图2所示，所述线同轴光源1可以发出线同轴光，所述线同轴光源1提供了比传统光源更均匀的照明，因此提高了工业视觉成像系统的准确性和重现性。具体的，线同轴光是指：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。线同轴光源具有可发出均匀光线，光线直入镜头等优势。本申请实施例中，所述线同轴光源1用于在被测物体表面形成暗场效果，这样可以被测物体表面的凹凸缺陷结构可以明显的呈现出来，提高凹凸缺陷的对比度。但是在所述线同轴光源1暗场条件下，成像背景常因漫反射，导致成像背景图像灰度过暗，无法对图像进行有效的定位和分析。

在本实施例中，所述补偿光源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，照射在被测物体成像背景能有部分光束经漫反射经过所述镜头3进入所述相机4成像。这样弥补了被测物体背景由于漫反射导致进入所述镜头3的有效光束偏少，成像灰度过低的缺陷。

在一种可选择的实现方式中，所述补偿光源2为线条形光源。

在本实施例中，所述补偿光源2可以选择线条形光源。线条形光源作为工业视觉成像的另一常见光源。线条形光源发出的光线均匀，并具有超高亮度,亦能满足各种高速连续流水线。因此，在本申请实施例中，可以选择线条形光源作为所述补偿光源2，以对所述线同轴光源1进行补偿，提高被测物体背景成像的灰度，便于对图像进行处理。

但是，由于线条形光源的成像亮度与发出的光线照射在被测物体表面的角度密切相关。不同的角度成像的灰度、对比度差异大，无形之中增大了操作难度。单一的角度工作距离难以保证最终的成像效果，且光源平行度偏差难以满足凹凸成像效果。

在一种可选择的实现方式中，为了解决上述线条形光源发出的光线角度难以调试，成像灰度和对比度差异大的问题。本申请对所述补偿光源2的设置位置作出具体限定范围。请参阅图3，图3为本申请实施例提供的一种补偿光源的位置示意图。如图3所示，如图3所示，所述补偿光源2发光面的底部距离所述载物平台5的距离h为15mm-25mm。所述补偿光源2发出的光线与所述载物平台5的夹角α为35°-50°。

在本实施例中，将所述补偿光源2发光面的底部距离所述载物平台5的距离h为设置为15mm-25mm。所述补偿光源2发出的光线与所述载物平台5的夹角α设置为35°-50°。这样，以上述距离范围和角度范围设置的所述补偿光源2发出的光线照射在被测物体表面成像后，图像的补偿效果最好，成像的灰度、对比度差异小，图像质量高。进一步提高了图像分析处理的准确性。

在本实施例中，所述补偿光源2为高亮度光源，其照度为700Klux-1500Klux。这样所述补偿光源2发出的光线可以提高被测物体背景亮度，提高被测物体背景成像的灰度，使所述补偿光源2具有更好的照明补偿效果。

在一种可选择的实现方式中，所述相机4为线扫相机。

在本实施例中，所述相机4为线扫相机，线扫相机包含单行像素，其通过逐个像素线构建最终的2D图像。线扫描图像需要线扫相机与物体之间保持相对运动，通常为沿着输送带或旋转轴运动。当物体移动经过相机面前时，线扫相机将采集一个新的像素线。视觉处理器或图像采集卡上的软件将存储每个像素线，然后将像素数据重新构建为最终的2D图像。这种独特的图像采集过程擅长于采集输送带上快速移动的离散元件的图像，检测柱形物体的所有侧面，以及构建超大物体的图像。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，进一步提高成像效果和图像分析的精度。

在一种可选择的实现方式中，所述载物平台5的底部设置有移动轴承，所述载物平台5通过所述移动轴承运动。

在本实施例中，所述载物平台5为可移动载物平台，通过在所述载物平台5的底部设置移动轴承，可以实现所述载物平台5的稳定运动，使放置于所述载物平台5上的被测物体有更好的成像效果。并且在所述载物平台5上可以放置多个被测物体，通过所述载物平台5的移动，可以对多个被测物体依次连续成像，可以提高检测效率。

在一种可选择的实现方式中，请参阅图4，图4为本申请实施例提供的又一种线同轴光补偿成像装置的结构示意图。如图4所示，还包括控制器6，所述控制器6与所述线同轴光源1和所述补偿光源2连接，所述控制器6用于控制所述线同轴光源1和所述补偿光源2的开启和关闭。

在一种可选择的实现方式中，所述控制器6与所述载物平台5连接，所述控制器6用于获取所述载物平台5的位置。

在本实施例中，所述控制器6为PLC(Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器)。所述控制器6可以控制所述线同轴光源1和所述补偿光源2的开启和关闭，并且还可以获取所述载物平台5的位置。

示例的，在所述控制器6可以预先设定线扫触发起始位置和线扫触发结束位置，所述控制器6获取所述载物平台5的移动位置。当所述载物平台5移动到线扫触发起始位置时，所述控制器6向所述线同轴光源1和所述补偿光源2发送开启信号(例如，低电平上升沿信号)，同时向所述相机4发送开始采图的信号。当所述载物平台5移动到线扫触发结束位置时，所述控制器6向所述线同轴光源1和所述补偿光源2发送关闭信号(例如，上升沿结束信号)，同时向所述相机4发送结束采图的信号。

在一种可选择的实现方式中，还包括处理器。所述处理器与所述相机4连接。

在本实施例中，所述处理器包括图形处理器(graphics processing unit，GPU)，图像信号处理器(image signal processor，ISP)，数字信号处理器(digital signalprocessor，DSP)等。所述处理器用于获取所述相机4采集的图像，并对图像进行进一步的分析处理。

在一种可选择的实现方式中，所述补偿光源2为线条形光源；所述补偿光源2发光面的底部距离所述载物平台5的距离为15mm-25mm；所述补偿光源2发出的光线与所述载物平台5的夹角为35°-50°；所述补偿光源2的照度为700Klux-1500Klux。

由以上技术方案可知，本申请提供了一种线同轴光补偿成像装置，包括：线同轴光源1、补偿光源2、镜头3、相机4和载物平台5；其中，所述相机4、所述镜头3、所述线同轴光源1和所述载物平台5依次设置，所述补偿光源2设置在所述线同轴光源1和所述载物平台5之间；所述线同轴光源1用于在被测物体表面形成暗场，所述线同轴光源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；所述补偿光源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。本申请在线同轴光源的基础上，通过设置补偿光源对被测物体的背景亮度进行补偿照明，使被测物体的背景能有部分光束经漫反射经过镜头进入相机成像，从而提高背景成像的灰度，有利于图像定位、检测和提取信息，进一步提高图像分析的准确性。

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)

1.一种线同轴光补偿成像装置，其特征在于，包括：线同轴光源(1)、补偿光源(2)、镜头(3)、相机(4)和载物平台(5)；

其中，所述相机(4)、所述镜头(3)、所述线同轴光源(1)和所述载物平台(5)依次设置，所述补偿光源(2)设置在所述线同轴光源(1)和所述载物平台(5)之间；

所述线同轴光源(1)用于在被测物体表面形成暗场，所述线同轴光源(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；所述补偿光源(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。

2.根据权利要求1所述的线同轴光补偿成像装置，其特征在于，所述补偿光源(2)发光面的底部距离所述载物平台(5)的距离为15mm-25mm。

3.根据权利要求1所述的线同轴光补偿成像装置，其特征在于，所述补偿光源(2)发出的光线与所述载物平台(5)的夹角为35°-50°。

4.根据权利要求1所述的线同轴光补偿成像装置，其特征在于，所述补偿光源(2)的照度为700Klux-1500Klux。

5.根据权利要求1所述的线同轴光补偿成像装置，其特征在于，所述补偿光源(2)为线条形光源。

6.根据权利要求1所述的线同轴光补偿成像装置，其特征在于，所述相机(4)为线扫相机。

7.根据权利要求1所述的线同轴光补偿成像装置，其特征在于，所述载物平台(5)的底部设置有移动轴承，所述载物平台(5)通过所述移动轴承运动。

8.根据权利要求1-7任一项所述的线同轴光补偿成像装置，其特征在于，还包括控制器(6)，所述控制器(6)与所述线同轴光源(1)和所述补偿光源(2)连接，所述控制器(6)用于控制所述线同轴光源(1)和所述补偿光源(2)的开启和关闭。

9.根据权利要求8所述的线同轴光补偿成像装置，其特征在于，所述控制器(6)与所述载物平台(5)连接，所述控制器(6)用于获取所述载物平台(5)的位置。

10.根据权利要求1所述的线同轴光补偿成像装置，其特征在于，所述补偿光源(2)为线条形光源；所述补偿光源(2)发光面的底部距离所述载物平台(5)的距离为15mm-25mm；所述补偿光源(2)发出的光线与所述载物平台(5)的夹角为35°-50°；所述补偿光源(2)的照度为700Klux-1500Klux。

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