CN219224537U - 内同轴光源结构、光源装置及外观检测系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种内同轴光源结构、光源装置及外观检测系统，属于外观检测技术领域。内同轴光源结构包括：面光源，配置为按照参考频率闪烁；光阑，配置于面光源的发光侧；第一透镜单元，配置于光阑的出射光光路上，第一透镜单元具有正光焦度，用于收敛光阑的出射光；第二透镜单元，配置于第一透镜单元的出射光光路上，第二透镜单元用于对第一透镜单元的出射光进行匀光，以在光路上形成均匀分布的光线。根据本申请实施例的内同轴光源结构，通过采用面光源提供高频闪烁的光源，在通过光阑、第一透镜单元和第二透镜单元对光源进行收敛和匀光，获得分布均匀的光源，保证了光源的亮度，可以适配了线扫相机的采集频率。

Description

内同轴光源结构、光源装置及外观检测系统

技术领域

本申请属于外观检测技术领域，尤其涉及一种内同轴光源结构、光源装置及外观检测系统。

背景技术

在对电子产品等尺寸较小的产品进行外观检测时，通常需要较高的检测精度和检测效率。此类产品的检测大多采用采集频率较高的线扫相机进行检测，但目前线扫相机所配置的光路系统无法提供更高的照度和更高的闪烁频率，无法有效地配合线扫相机的采集频率。

实用新型内容

本申请旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本申请提出一种内同轴光源结构、光源装置及外观检测系统，内同轴光源结构能够提供高亮度、高频的光源，可以适配线扫相机的采集频率。

第一方面，本申请提供了一种内同轴光源结构，所述内同轴光源结构包括：面光源，配置为按照参考频率闪烁；光阑，配置于所述面光源的发光侧；第一透镜单元，配置于所述光阑的出射光光路上，所述第一透镜单元具有正光焦度，用于收敛所述光阑的出射光；第二透镜单元，配置于所述第一透镜单元的出射光光路上，所述第二透镜单元用于对所述第一透镜单元的出射光进行匀光，以在光路上形成均匀分布的光线。

根据本申请实施例的内同轴光源结构，通过采用面光源提供高频闪烁的光源，在通过光阑、第一透镜单元和第二透镜单元对光源进行收敛和匀光，获得分布均匀的光源，保证了光源的亮度，可以适配了线扫相机的采集频率。

根据本申请的一个实施例，所述第一透镜单元包括球形透镜，所述球形透镜具有正光焦度。

根据本申请的一个实施例，所述第二透镜单元包括圆柱导光棒，所述圆柱导光棒沿轴向配置于所述第一透镜单元的出射光光路上，所述圆柱导光棒用于对所述第一透镜单元的出射光进行匀光。

根据本申请的一个实施例，所述第二透镜单元还包括匀光透镜，所述匀光透镜配置于所述圆柱导光棒远离所述面光源一侧，所述匀光透镜用于对所述圆柱导光棒的出射光进行匀光。

根据本申请的一个实施例，所述匀光透镜具有第一平面和第二平面，所述匀光透镜的所述第一平面与所述圆柱导光棒的端面重叠相接，所述第一平面和所述第二平面为喷砂面，以光线进行匀光。

根据本申请的一个实施例，所述面光源为LED集成面光源。

第二方面，本申请提供了一种光源装置，所述光源装置具有根据前述实施例中任一项所述的内同轴光源结构。

根据本申请实施例的光源装置，通过采用面光源提供高频闪烁的光源，在通过光阑、第一透镜单元和第二透镜单元对光源进行收敛和匀光，获得分布均匀的光源，保证了光源的亮度，可以适配了线扫相机的采集频率。

第三方面，本申请提供了一种外观检测系统，所述外观检测系统包括扫描设备和根据前述实施例所述的光源装置，所述光源装置用于为所述扫描设备提供均匀分布的光线。

根据本申请实施例的外观检测系统，通过采用高亮度、高频的光源，可以提高扫描设备的精度和效率。

根据本申请的一个实施例，所述扫描设备包括：同轴远心镜头，所述同轴远心镜头的入光口与所述光源装置的出光口连接，同轴远心镜头利用所述光源装置提供的光线形成同轴光线。

根据本申请的一个实施例，所述扫描设备还包括：线扫相机，所述线扫相机与所述同轴远心镜头连接，所述线扫相机利用所述同轴光线扫描目标物体。

本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

本申请的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本申请实施例提供的内同轴光源结构的结构示意图；

图2是本申请实施例提供的面光源的像面示意图；

图3是本申请实施例提供的内同轴光源结构射出光线的像面示意图；

图4是本申请实施例提供的外观检测系统的结构示意。

附图标记：

光源装置100，面光源110，光阑120，第一透镜单元130，第二透镜单元140，圆柱导光棒141，匀光透镜142；

同轴远心镜头200；

线扫相机300。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

参考图1，本申请的实施例提供了一种内同轴光源结构，内同轴光源结构包括面光源110、光阑120、第一透镜单元130和第二透镜单元140。面光源110配置为按照参考频率闪烁；光阑120配置于面光源110的发光侧；第一透镜单元130配置于光阑120的出射光光路上，第一透镜单元130具有正光焦度，用于收敛光阑120的出射光；第二透镜单元140配置于第一透镜单元130的出射光光路上，第二透镜单元140用于对第一透镜单元130的出射光进行匀光，以在光路上形成均匀分布的光线。

需要说明的是，面光源110的闪烁频率可以根据所应用的线扫相机的工作频率进行设定。例如，线扫相机的工作频率为56KHZ时，面光源110的参考频率也可以为56KHZ。在对面光源110进行选型时，为适配线扫相机的不同工作频率，面光源110的最大闪烁频率可以稍大，如60KHZ，对应的最大发光时间为8us。

面光源110主要由发光元件组成，面光源110通过光源驱动电路与光源控制器连接，光源控制器可以包括微控制单元等。光源控制器通过调用内部的控制程序控制光源驱动电路，以驱动面光源110闪烁。面光源110的组成结构及驱动结构等已有成熟的技术，本实施方式在此不再赘述。

面光源110的发光面可以为圆形或者矩形等。参照图2，作为一种示例，面光源110的内同轴光源结构还可以为方形网格状。

光阑120可以为孔径光阑或视场光阑，其主要用于对面光源110所发出的光束进行限制，本实施方式以孔径光阑为例进行说明。

如图1所示，面光源110的发光侧为右侧，面光源110所产生的光线向右侧空间辐射。光阑120靠近面光源110设置，光阑120的口径呈水平设置，使得光路为水平向右。光阑120将口径之外的光束进行隔离，使口径之外的光束无法传输至后端，再通过设于光阑120后端的光路系统对通过口径的光束进行调整，能够保证最后得到的光线为调整后的光线。

在本实施方式中，第一透镜单元130的光线入射面和光线出射面与光路方向垂直设置，第一透镜单元130垂直接收从光阑120射出的光线，并将调整后的光线沿向右的光路射出。第一透镜单元130可以由一个或者多个透镜组成。第一透镜单元130可以对从光阑120的口径射出的发散光线进行收敛，使得在光路方向上集中更多的光线，进而提高光源的光照强度。

在一些实施例中，第一透镜单元130可以包括一个聚光透镜，如非球面聚光透镜。在本实施方式中，第一透镜单元130并不限于需要将光束收敛于于一点，因此本实施方式对聚光透镜的球差可以不做限制。

在一些实施例中，第一透镜单元130还可以包括准直透镜。准直透镜可以对从光阑120的口径射出的发散光线进行准直，获得准直光线。

在本实施方式中，第二透镜单元140的光线入射面和光线出射面与光路方向垂直设置，第二透镜单元140垂直接收从第一透镜单元130射出的光线，并将调整后的光线沿向右的光路射出。第一透镜单元130射出的光线在管路上通常是非均匀分别的，为保证对照明物体进行清晰的照明，内同轴光源结构需要提供沿光路截面均匀分布的光线。

在一些实施例中，第二透镜单元140可包括匀光透镜。匀光透镜接收从第一透镜单元130射出的光线，并朝向右的光路上，输出均匀分布的光线。其中，匀光透镜射出的光线可以呈发散状或者呈直线状。

作为一种示例，参照图3，图3表示以图2为例的方形网格状的面光源110经过光阑120、第一透镜单元130和第二透镜单元140收敛及匀光之后所形成的圆形匀化光，光线分布均匀，满足线扫相机的照明需求。

根据本申请实施例的内同轴光源结构，通过采用面光源110提供高频闪烁的光源，在通过光阑120、第一透镜单元130和第二透镜单元140对光源进行收敛和匀光，获得分布均匀的光源，保证了光源的亮度，可以适配了线扫相机的采集频率。

在本申请的一些实施例中，第一透镜单元120可以包括球形透镜，球形透镜具有正光焦度。

球形透镜设置在光阑120的出射光光路上，与面光源110和光阑120呈水平设置。球形透镜主要由光学玻璃等材料制成，其可以是直径几微米到几十微米的实心或空心玻璃珠。正光焦度的球形透镜可以起到光线收敛的效果。

作为一种示例，球形透镜的折射率可以为1.52，阿贝数可以为64.2。

在本申请的一些实施例中，第二透镜单元140可以包括圆柱导光棒141，圆柱导光棒141沿轴向配置于第一透镜单元130的出射光光路上，圆柱导光棒141用于对第一透镜单元130的出射光进行匀光。

在本实施方式中，圆柱导光棒141沿轴向设置在球形透镜的出射光光路上，与面光源110、光阑120和球形透镜呈水平设置。圆柱导光棒141的左侧端面与光路垂直，以接收从球形透镜射出的光线。从球形透镜射出的光线进入圆柱导光棒141内后，经过收敛和多次反射进行匀光。

作为一种示例，圆柱导光棒141的折射率可以为1.52，阿贝数可以为64.2。

在本申请的一些实施例中，第二透镜单元140还可以包括匀光透镜142，匀光透镜142配置于圆柱导光棒141远离面光源110一侧，匀光透镜142用于对圆柱导光棒141的出射光进行匀光。

在本实施方式中，匀光透镜142设置在圆柱导光棒141的出射光光路上，与面光源110、光阑120、球形透镜和圆柱导光棒141呈水平设置。匀光透镜142可以进一步地对圆柱导光棒141匀光后的出射光进行匀光，保证内同轴光源结构所射出的光线在光路上均匀分别。

作为一种示例，匀光透镜142的折射率可以为1.52，阿贝数可以为64.2。

在本申请的一些实施例中，匀光透镜142具有第一平面和第二平面，匀光透镜142的第一平面与圆柱导光棒141的端面重叠相接，第一平面和第二平面为喷砂面，以光线进行匀光。

在本实施方式中，匀光透镜142为平面透镜，平面透镜具有相对的第一平面和第二平面。其中，为提高匀光效果，平面透镜的第一平面与圆柱导光棒141的一个端面相接。并且，为使两个面完全贴合，匀光透镜142也成圆形。

需要说明的是，喷砂面是指通过砂砾喷砂工艺对平面加工而成，例如采用120目砂砾进行喷砂。平面透镜的第一平面和第二平面均为喷砂面，对光线起到匀光作用。

在本申请的一些实施例中，面光源为LED集成面光源。

在本实施方式中，LED集成面光源是指COB(Chip On Board)光源，COB光源将LED芯片直接贴在高反光率的镜面金属基板上的高光效集成面光源，其成本较低，电性能稳定。

本申请的实施例还提供了一种光源装置，光源装置具有根据前述实施例中任一项的内同轴光源结构。内同轴光源结构的具体组成可以参照前述，本实施方式在此不再进行赘述。

根据本申请实施例的光源装置，通过采用面光源提供高频闪烁的光源，在通过光阑、第一透镜单元和第二透镜单元对光源进行收敛和匀光，获得分布均匀的光源，保证了光源的亮度，可以适配了线扫相机的采集频率。

参照图4，本申请的实施例还提供了一种外观检测系统，外观检测系统包括扫描设备和根据前述实施例的光源装置，光源装置用于为扫描设备提供均匀分布的光线。

外观检测系统用于对产品外观进行检测，扫描设备用于对产品进行成像，通过对成像后的图像进判断，获得外观检测结构。光源装置用于向产品提供光照，以使扫描设备能够清晰的成像。光源装置的具体组成可以参照前述，本实施方式在此不再进行赘述。

根据本申请实施例的外观检测系统，通过采用高亮度、高频的光源，可以提高扫描设备的精度和效率。

在本申请的一些实施例中，扫描设备包括同轴远心镜头200，同轴远心镜头200的入光口与光源装置100的出光口连接，同轴远心镜头200利用光源装置100提供的光线形成同轴光线。

作为一种示例，同轴远心镜头200可以为微距镜头，同轴远心镜头200内具有分光片。光源装置100提供的同轴光线进入同轴远心镜头200后，经分光片折射照相物体。同轴远心镜头200的具体结构已有成熟的技术，本实施方式在此在不再赘述。

根据本申请的外观检测系统，光源装置100内置与同轴远心镜头200，结构紧凑，也便于实现多相机同工位检测。

在本申请的一些实施例中，扫描设备还包括线扫相机300，线扫相机300与同轴远心镜头200连接，线扫相机300利用同轴光线扫描目标物体。

线扫相机一般一次只拍摄一条线(线宽通常是1个像素)，在机构运动的过程中，线扫相机不断地拍摄线，再将各线进行整合成像。线扫相机的采集频率较高，配合高亮度、高频的同轴光源，实现高精度、高效率的检测。

本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施，且“第一”、“第二”等所区分的对象通常为一类，并不限定对象的个数，例如第一对象可以是一个，也可以是多个。此外，说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、等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，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，第一特征在第二特征“之上”或“之下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。

在本申请的描述中，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。

根据本申请实施例的外观检测系统的其他构成例如线扫相机和同轴远心镜头等以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本申请的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本申请的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本申请的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种内同轴光源结构，其特征在于，所述内同轴光源结构包括：

面光源，配置为按照参考频率闪烁；

光阑，配置于所述面光源的发光侧；

第一透镜单元，配置于所述光阑的出射光光路上，所述第一透镜单元具有正光焦度，用于收敛所述光阑的出射光；

第二透镜单元，配置于所述第一透镜单元的出射光光路上，所述第二透镜单元用于对所述第一透镜单元的出射光进行匀光，以在光路上形成均匀分布的光线。

2.根据权利要求1所述的内同轴光源结构，其特征在于，所述第一透镜单元包括球形透镜，所述球形透镜具有正光焦度。

3.根据权利要求1或2所述的内同轴光源结构，其特征在于，所述第二透镜单元包括圆柱导光棒，所述圆柱导光棒沿轴向配置于所述第一透镜单元的出射光光路上，所述圆柱导光棒用于对所述第一透镜单元的出射光进行匀光。

4.根据权利要求3所述的内同轴光源结构，其特征在于，所述第二透镜单元还包括匀光透镜，所述匀光透镜配置于所述圆柱导光棒远离所述面光源一侧，所述匀光透镜用于对所述圆柱导光棒的出射光进行匀光。

5.根据权利要求4所述的内同轴光源结构，其特征在于，所述匀光透镜具有第一平面和第二平面，所述匀光透镜的所述第一平面与所述圆柱导光棒的端面重叠相接，所述第一平面和所述第二平面为喷砂面，以光线进行匀光。

6.根据权利要求1或2所述的内同轴光源结构，其特征在于，所述面光源为LED集成面光源。

7.一种光源装置，其特征在于，所述光源装置具有根据权利要求1-6中任一项所述的内同轴光源结构。

8.一种外观检测系统，其特征在于，所述外观检测系统包括扫描设备和根据权利要求7所述的光源装置，所述光源装置用于为所述扫描设备提供均匀分布的光线。

9.根据权利要求8所述的外观检测系统，其特征在于，所述扫描设备包括：

同轴远心镜头，所述同轴远心镜头的入光口与所述光源装置的出光口连接，同轴远心镜头利用所述光源装置提供的光线形成同轴光线。

10.根据权利要求9所述的外观检测系统，其特征在于，所述扫描设备还包括：

线扫相机，所述线扫相机与所述同轴远心镜头连接，所述线扫相机利用所述同轴光线扫描目标物体。

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