CN218995177U - 一种多面成像的视觉检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及视觉检测技术领域，公开了一种多面成像的视觉检测装置，包括分光棱镜和第一反射棱镜，所述分光棱镜的另一侧设有第二反射棱镜、第三反射棱镜和成像相机；通过反射棱镜和分光棱镜将工件的多个检测面成像至成像相机，再对其进行运算处理，从而实现同时对工件的多个面进行检测，结构简单灵活，不受空间限制，可同时对工件内壁的多个待测表面进行检测，提高了检测效率。

Description

一种多面成像的视觉检测装置

技术领域

本实用新型涉及视觉检测技术领域，尤其涉及一种多面成像的视觉检测装置。

背景技术

视觉检测是工业生产中常用的技术手段，利用图像处理技术来获取待测工件表面的特征，检测出工件表面异物或图像异常等瑕疵。可以在不破坏工件的条件下，有效对工件的缺陷进行检测，防止有不良工件流入市场。

现阶段的视觉检测装置一次只能获取工件的一个表面的图像信号，当需要对工件的多个表面进行检测时，有两种方式：1、移动工件或旋转相机拍摄角度，分多次获取工件的表面图像信号，这种方式往往要花费较多的对获取图像信号进行拼接、剪裁再处理，降低了检测效率；2、在待测工件的不同方位设置多个相机进行成像检测，但这种方式不仅增加使用成本，还占用大量相机安装空间，其装置结构复杂，体积较大，不能适用于工件内壁的检测。

因此，寻找一种能够解决上述技术问题的一种多面成像的视觉检测装置成为本领域技术人员所研究的重要课题。

实用新型内容

本实用新型公开了一种多面成像的视觉检测装置，用于解决需要对工件进行多面检测时存在的检测效率较低、使用局限性较大的技术问题。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种多面成像的视觉检测装置，包括分光棱镜，所述分光棱镜的一侧设有第一反射棱镜，所述分光棱镜的另一侧设有第二反射棱镜、第三反射棱镜和成像相机；

所述第一反射棱镜的两屈光面设为反射面，所述第一反射棱镜的两反射面交汇形成所述第一反射棱镜的顶棱边，所述第一反射棱镜的顶棱边朝向所述分光棱镜的底面；所述分光棱镜的两屈光面设为半透半反面，所述第二反射棱镜和所述第三反射棱镜的底面均设为反射面；

所述第一反射棱镜的反射面用于将位于所述分光棱镜的一侧的第一检测面图像反射至所述分光棱镜；所述分光棱镜的半透半反面用于将位于所述分光棱镜的另一侧的第二检测面图像以及经所述半透半反面透射出的所述第一检测面图像反射至所述第二反射棱镜的反射面，所述第二反射棱镜的反射面用于将所述第一检测面图像和所述第二检测面图像反射至所述第三反射棱镜的反射面，所述第三反射棱镜的反射面用于将所述第一检测面图像和所述第二检测面图像反射至成像相机中。

可选地，所述第一反射棱镜、所述第二反射棱镜和所述第三反射棱镜的反射面涂有全反射涂层；所述分光棱镜的半透半反面涂有半透射半反射涂层。

可选地，所述第三反射棱镜和所述成像相机均位于所述第二反射棱镜的下方；第三反射棱镜和所述成像相机之间设有挡板，所述挡板上开设有成像孔，所述成像相机的镜头对准所述成像孔设置；

所述第三反射棱镜的反射面用于将所述第一检测面图像和所述第二检测面图像导向所述成像孔中。

可选地，所述第一反射棱镜、所述第二反射棱镜、所述第三反射棱镜和所述分光棱镜均为等腰直角棱镜，所述第一反射棱镜的顶棱边抵触所述分光棱镜的底面。

可选地，所述第一反射棱镜的两反射面分别与所述分光棱镜的两半透半反面平行；所述分光棱镜上方的半透半反面平行于所述第二反射棱镜的反射面；所述第三反射棱镜的下屈光面与所述第二反射棱镜的上屈光面平行。

可选地，所述成像相机电连接有图像处理模块。

可选地，还包括固定安装架，所述第一反射棱镜、所述第二反射棱镜、所述第三反射棱镜、所述分光棱镜以及所述挡板均安装在所述固定安装架上。

从以上技术方案可以看出，本实用新型实施例具有以下优点：

第一反射棱镜的反射面将第一检测面图像反射至分光棱镜，分光棱镜的半透半反面能透射出第一检测面图像；分光棱镜的半透半反面还能将第二检测面图像以及透射出的第一检测面图像反射至第二反射棱镜的反射面，第二反射棱镜的反射面再将第二检测面图像和第一检测面图像反射至第三反射棱镜的反射面，最后由第三反射棱镜的反射面反射至成像相机中，从而在成像相机中一次性获取到待检测的工件的多个检测面的图像信号。

与现有技术相比，本实用新型通过多个反射棱镜和分光棱镜形成光路，可同时将工件的多个检测面图像信号成像至成像相机，再对其进行运算处理，从而实现一次性对工件多个检测面进行检测，无需耗费过多检测时间，大大提高了检测效率；另外本实用新型反射效率高，结构简单灵活，不受空间限制，可对工件内壁的多个待测表面进行检测，有效提高了工件的出厂质量。

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为一种多面成像的视觉检测装置的立体结构示意图；

图2为一种多面成像的视觉检测装置的主视图；

图3为一种多面成像的视觉检测装置的左视图；

图示说明：第一反射棱镜1、第二反射棱镜2、第三反射棱镜3、分光棱镜4、成像相机5、第一检测面101、第二检测面102、第三检测面103、第四检测面105、第一检测面反射光路201、第二检测面反射光路202、第三检测面反射光路203、第四检测面反射光路204。

具体实施方式

本实用新型公开了一种多面成像的视觉检测装置，用于解决需要对工件进行多面检测时存在的检测效率较低、使用局限性较大的技术问题。

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。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他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，棱镜是由三个侧面两两相交围成的透明柱体结构，本实施例中的屈光面指的是等腰直角棱镜的两直角边分别延伸形成的两侧面；“上”、“下”指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”、“第四”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

一种多面成像的视觉检测装置，包括分光棱镜4，分光棱镜4的一侧设有第一反射棱镜1，分光棱镜4的另一侧设有第二反射棱镜2、第三反射棱镜3和成像相机5；

第一反射棱镜1的两屈光面设为反射面，第一反射棱镜1的两反射面交汇形成第一反射棱镜1的顶棱边，第一反射棱镜1的顶棱边朝向分光棱镜4的底面；分光棱镜4的两屈光面设为半透半反面，第二反射棱镜2和第三反射棱镜3的底面均设为反射面；

参阅图1和图2，当需要对工件的多个检测面进行检测时，可将第一反射棱镜1的两反射面设置为分别对应于工件的第一检测面101和第三检测面103，将分光棱镜4的两个半透半反面设置为分别对应于工件的第二检测面102和第四检测面104；此处，第一反射棱镜1的反射面用于将位于分光棱镜4的一侧的第一检测面101和第三检测面103的图像反射至分光棱镜4；

分光棱镜4的半透半反面用于透射出第一检测面101和第三检测面103的图像至第二反射棱镜2的反射面，分光棱镜4的半透半反面还用于将位于分光棱镜4的另一侧的第二检测面102和第四检测面104的图像反射至第二反射棱镜2的反射面；

第二反射棱镜2的反射面用于将上述的多个检测面的图像反射至第三反射棱镜3的反射面；

第三反射棱镜3的反射面用于将上述的多个检测面的图像反射至成像相机5中。

具体地，当外界光源照射工件的多个检测面时，作用于第一检测面101和第三检测面103的光线将由第一反射棱镜1的两个反射面反射，形成第一反射光路201和第三反射光路203，第一反射光路201和第三反射光路203经分光棱镜4的两个半透半反面透射，再经第二反射棱镜2的反射面反射，最后经第三反射棱镜3的反射面反射至成像相机；同时，作用于第二检测面102和第四检测面104的光线将由分光棱镜4的两个半透半反面反射，形成第二反射光路202和第四反射光路204，第二反射光路202和第四反射光路204经第二反射棱镜2的反射面反射，最后经第三反射棱镜3的反射面反射至成像相机5，即可同时得到待检测工件的四个检测面的图像信号，无需移动工件或相机的位置多次获取检测面的图像信号，节省了人力劳动，而且无需拼接图像信号，加快了对图像信号的运算处理，有效提高了对工件的检测效率；

第一反射棱镜1和分光棱镜4可设置于待检测工件的内部，并对应于工件内壁的多个检测面，以获取待检测工件内壁的多个检测面的图像信号，并通过多个反射棱镜使检测装置内的光线达到较高的反射效率，以检测工件内壁的表面特征和瑕疵状态；且本实施例中的检测装置结构简单灵活，可依据检测面的不同调整反射棱镜和分光棱镜4的位置和角度，使用局限性较小，可适用于多种工件内壁的状态特征和瑕疵的检测。

需要说明的是，若待检测工件的检测面数量增加，可相应地增加分光棱镜和反射棱镜的数量，以达到同时检测多个检测面的目的；外界光源可以为自然光、灯光或LED光等作用于待检测工件的检测面，本实施例不做具体限定。

进一步地，第一反射棱镜1、第二反射棱镜2和第三反射棱镜3的反射面涂有全反射涂层；分光棱镜4的半透半反面涂有半透射半反射涂层。

具体地，第一反射棱镜1、第二反射棱镜2和第三反射棱镜3的反射面上涂附有全反射涂层，使第一反射棱镜1、第二反射棱镜2和第三反射棱镜3形成反光棱镜，能够反射全部传输至反射面上的光线；分光棱镜4的半透半反面上涂覆有半透射半反射涂层，使分光棱镜形成半透半反棱镜，既能反射一部分传输至反射面的光线，又能透过一部分传输至反射面的光线。

进一步地，所述第三反射棱镜3和所述成像相机5均位于所述第二反射棱镜2的下方；第三反射棱镜3和成像相机5之间设有挡板，挡板上开设有成像孔，成像相机5的镜头对准于成像孔设置。

具体地，对应于第三反射棱镜3的反射面的位置设置有成像孔，使第一反射光路201、第二反射光路202、第三反射光路203和第四反射光路204能由第三反射棱镜3的反射面反射后，导向通过成像孔，最终成像于成像相机5，以此获取待检测工件的多个检测面的图像信号。

进一步地，成像相机5电连接有图像处理模块。

具体地，图像处理模块用于接收成像相机5获取的图像信号，并对图像信号进行运算处理，从而一次性得到待检测工件的多个检测面的表面特征，判断检测面的表面状态和瑕疵，例如是否存在异物、图案是否清晰等。

进一步地，第一反射棱镜1、第二反射棱镜2、第三反射棱镜3和分光棱镜4均为等腰直角棱镜，第一反射棱镜1的顶棱边抵触分光棱镜4的底面。

具体地，参阅图1和图2，第一反射棱镜1的顶棱边抵触分光棱镜4的底面；第一检测面101与第一反射棱镜1上方的反射面平行，第三检测面103与第一反射棱镜1下方的反射面平行；第二检测面102与分光棱镜4上方的半透半反面垂直，第四检测面104与分光棱镜4下方的半透半反面垂直，以达到较高的反射效率。

进一步地，第一反射棱镜1的两反射面分别与所述分光棱镜4的两半透半反面平行；所述分光棱镜4上方的半透半反面平行于所述第二反射棱镜2的反射面；所述第三反射棱镜3的下屈光面与所述第二反射棱镜2的上屈光面平行。

具体地，第一反射棱镜1的两反射面分别与所述分光棱镜4的两半透半反面平行，且第一反射棱镜1、分光棱镜4和第二反射棱镜2两端的等腰直角三角形结构处于同一空间平面内，这样设置是为了能够精准反射光线，使成像的图像不发生畸变，同时确保检测结果更加准确；

第三反射棱柱3设置于第二反射棱柱2的正下方，且第三反射棱镜3的下屈光面与第二反射棱镜2的上屈光面平行，这样设置是为了能够将第二反射棱镜2反射的光线通过第三反射棱镜3的反射面反射后改变方向，最终成像于成像相机5。

进一步地，本实施例的视觉检测装置还包括固定安装架，第一反射棱镜1、第二反射棱镜2、第三反射棱镜3、分光棱镜4和挡板均安装在固定安装架上。

具体地，固定安装架用于安装多个棱镜和挡板，安装支架上还可设置有调节块用于调整棱镜的角度和位置，以准确反射待检测工件的多个检测面的图像信号。

示例性地，固定安装架还可以为套筒结构，套筒的一端或两端设置有透光开口，以使外界光源通过透光开口进入检测装置内；套筒的侧壁对应于工件的多个检测面的位置可以开设有透光通孔或设置高透光玻璃板，使第一反射棱镜1和分光棱镜4能够反射作用于待检测工件的多个检测面的光线。

注意，以上实施例仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理，而非对其限制。对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型实施例的思想，对前述各实施例所记载的技术方案进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (7)

1.一种多面成像的视觉检测装置，其特征在于，包括分光棱镜(4)，所述分光棱镜(4)的一侧设有第一反射棱镜(1)，所述分光棱镜(4)的另一侧设有第二反射棱镜(2)、第三反射棱镜(3)和成像相机(5)；

所述第一反射棱镜(1)的两屈光面设为反射面，所述第一反射棱镜(1)的两反射面交汇形成所述第一反射棱镜(1)的顶棱边，所述第一反射棱镜(1)的顶棱边朝向所述分光棱镜(4)的底面；所述分光棱镜(4)的两屈光面设为半透半反面，所述第二反射棱镜(2)和所述第三反射棱镜(3)的底面均设为反射面；

所述第一反射棱镜(1)的反射面用于将位于所述分光棱镜(4)的一侧的第一检测面图像反射至所述分光棱镜(4)；所述分光棱镜(4)的半透半反面用于将位于所述分光棱镜(4)的另一侧的第二检测面图像以及经所述半透半反面透射出的所述第一检测面图像反射至所述第二反射棱镜(2)的反射面；所述第二反射棱镜(2)的反射面用于将所述第一检测面图像和所述第二检测面图像反射至所述第三反射棱镜(3)的反射面；所述第三反射棱镜(3)的反射面用于将所述第一检测面图像和所述第二检测面图像反射至成像相机(5)中。

2.根据权利要求1所述的多面成像的视觉检测装置，其特征在于，所述第一反射棱镜(1)、所述第二反射棱镜(2)和所述第三反射棱镜(3)的反射面涂有全反射涂层；所述分光棱镜(4)的半透半反面涂有半透射半反射涂层。

3.根据权利要求1所述的多面成像的视觉检测装置，其特征在于，所述第三反射棱镜(3)和所述成像相机(5)均位于所述第二反射棱镜(2)的下方；所述第三反射棱镜(3)和所述成像相机(5)之间设有挡板，所述挡板上开设有成像孔，所述成像相机(5)的镜头对准所述成像孔设置；

所述第三反射棱镜(3)的反射面用于将所述第一检测面图像和所述第二检测面图像导向所述成像孔中。

4.根据权利要求1所述的多面成像的视觉检测装置，其特征在于，所述第一反射棱镜(1)、所述第二反射棱镜(2)、所述第三反射棱镜(3)和所述分光棱镜(4)均为等腰直角棱镜，所述第一反射棱镜(1)的顶棱边抵触所述分光棱镜(4)的底面。

5.根据权利要求1所述的多面成像的视觉检测装置，其特征在于，所述第一反射棱镜(1)的两反射面分别与所述分光棱镜(4)的两半透半反面平行；所述分光棱镜(4)上方的半透半反面平行于所述第二反射棱镜(2)的反射面；所述第三反射棱镜(3)的下屈光面与所述第二反射棱镜(2)的上屈光面平行。

6.根据权利要求1所述的多面成像的视觉检测装置，其特征在于，所述成像相机(5)电连接有图像处理模块。

7.根据权利要求3所述的多面成像的视觉检测装置，其特征在于，还包括固定安装架，所述第一反射棱镜(1)、所述第二反射棱镜(2)、所述第三反射棱镜(3)、所述分光棱镜(4)以及所述挡板均安装在所述固定安装架上。

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