CN219456706U - 一种滤光片辅助滤光装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种滤光片辅助滤光装置，涉及图像处理技术领域，包括镜筒，镜筒的内壁上设置有碳纳米管黑体层，镜筒内沿光线入射方向依次设置有透镜组一、棱镜、窄带滤光片和工业相机，棱镜的第一侧面与透镜组一平行，棱镜的第二侧面与窄带滤光片平行，窄带滤光片与工业相机的CMOS传感器表面平行，且棱镜通过棱镜固定架活动设置在镜筒内，棱镜固定架包括两个挡架，两个挡架均设置在镜筒的内壁上，且两个挡架分别位于棱镜长度方向的两端，两个挡架之间通过连接板相连接，连接板与棱镜的第三侧面相贴合。本实用新型具有可提高滤光效果和拍摄效果等优点。

Description

一种滤光片辅助滤光装置

技术领域

本实用新型涉及图像处理技术领域，具体涉及一种滤光片辅助滤光装置。

背景技术

由于焊接电弧的弧光强度比较强，因此在拍摄熔池图像时容易造成工业相机中的工业镜头的感光单元曝光度过高，为了过滤掉电弧光明暗强度变化较大的杂散光，保留所需波段的单色光，所以需要在工业镜头上使用深色滤镜，以减少工业镜头的进光量，但成像后仍为深暗色图像，极大地影响了画面质量。

在通过装有可见光波段窄带滤光片(由于制作工艺的限制，截至范围越大的窄带滤光片，其成本就越高)的相机拍摄电弧光过程中，发现实际采集到的光的带宽与所采用的滤光片带宽不符(有小于中心波长的可见光通过)。

同时，采用近红外相机进行测试相机可捕捉到明显的近红外光信号，由于窄带滤光片的参数中存在“截至范围”这个参数，因此在拍摄时近红外相机仍能成像，说明所采用的可见光波段的窄带滤光片并没有过滤掉近红外波段的光；即窄带滤光片不仅仅是允许特定波段光信号通过，偏离这个波段以外的两侧光信号也一定不能够被完全阻止。

进而得知，如果只安装一个窄带滤光片，用其直接拍着电弧光，仍会有低于中心波长及带宽以外的波段的杂散光以及超出滤光片截至范围的杂散光进入了工业相机。

实用新型内容

针对上述存在的技术不足，本实用新型要解决的技术问题是提供一种具有可提高滤光效果和拍摄效果的滤光片辅助滤光装置。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种滤光片辅助滤光装置，包括镜筒，镜筒的内壁上设置有碳纳米管黑体层，镜筒内沿光线入射方向依次设置有透镜组一、棱镜、窄带滤光片和工业相机，棱镜的第一侧面与透镜组一平行，棱镜的第二侧面与窄带滤光片平行，窄带滤光片与工业相机的CMOS传感器表面平行，且棱镜通过棱镜固定架活动设置在镜筒内，棱镜固定架包括两个挡架，两个挡架均设置在镜筒的内壁上，且两个挡架分别位于棱镜长度方向的两端，两个挡架之间通过连接板相连接，连接板与棱镜的第三侧面相贴合。

优选地，所述挡架包括中心轴，中心轴连接在镜筒的内壁上，中心轴的外周壁上沿周向均布三个连接杆，三个连接杆远离中心轴的一端均活动套设有滑套，且三个滑套分别与棱镜的三条棱一一对应，滑套上螺纹连接有沉头螺栓，且沉头螺栓活动贯穿滑套与连接杆相抵触，滑套的外周壁上固定设置有护角，护角上设置有顶角槽，棱镜的每条棱的两端分别活动插设在对应位置的顶角槽内，便于在连接杆的外部滑动调节滑套的位置，以便适用于棱镜的安装和拆卸。

优选地，所述中心轴远离连接杆的一端通过固定螺栓连接在镜筒上，便于挡架拆卸安装和调节位置。

优选地，所述顶角槽包括依次设置的外梯形凹槽、中间矩形槽和内梯形凹槽，中间矩形槽其中相对的两端分别与外梯形凹槽的上底边和内梯形凹槽的上底边相连通，棱镜的棱长度方向的两端活动贯穿对应位置的外梯形凹槽至中间矩形槽内，防止棱镜的顶角磕碰，有利于对棱镜的顶角起到一定的保护作用。

优选地，所述棱镜与窄带滤光片之间还设置有透镜组二，透镜组二、棱镜的第二侧面和窄带滤光片之间平行，且透镜组二与透镜组一的结构相同，当经过棱镜处理后的其余散光(窄带滤光片截止范围以内的杂散光)可再经过透镜组二，以保证透过的光为平行光；经过透镜组二的光仍可能以刚好合适的角度照射在窄带滤光片上、且同时此角度刚好满足窄带滤光片对应的入射角。

优选地，所述镜筒远离工业相机的一端设置有万向连接支架，便于将本滤光片辅助滤光装置安装在适合的位置处使用。

本实用新型的有益效果在于：

1、本实用新型通过依次设置的透镜组一、棱镜和窄带滤光片，避免了因不同角度的入射光对滤光效果的影响；同时也避免了使用较小带宽带来的高成本的弊端，提高了拍摄效果。

2、棱镜固定架的设置，便于棱镜的安装和拆卸，也提高了对棱镜固定的牢固性和固定的多样性，最终提高了棱镜的工作稳定性。

3、通过棱镜固定架使得棱镜可以改变光线方向，从而改变工业相机的放置位置，进而可减小本滤光片辅助滤光装置的整体高度，使得操作更加便利和使得本滤光片辅助滤光装置的整体结构更加稳固。

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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为安装透镜组一时镜筒的内部结构示意图。

图2为同时安装透镜组一和透镜组二时镜筒的内部结构示意图。

图3为挡架结构示意图。

图4为图3中A处结构放大示意图。

图5为护角结构示意图。

附图标记说明：1、镜筒；2、透镜组一；3、棱镜；4、窄带滤光片；5、工业相机；6、棱镜固定架；61、挡架；611、中心轴；612、连接杆；613、滑套；614、沉头螺栓；615、护角；616、顶角槽；6161、外梯形凹槽；6162、中间矩形槽；6163、内梯形凹槽；617、固定螺栓；62、连接板；7、透镜组二。

具体实施方式

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，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。

实施例一：如图1至图5所示，本实用新型提供了一种滤光片辅助滤光装置，包括镜筒1，镜筒1的内壁上设置有碳纳米管黑体层，镜筒1内沿光线入射方向依次设置有透镜组一2、棱镜3、窄带滤光片4和工业相机5，棱镜3的第一侧面与透镜组一2平行，棱镜3的第二侧面与窄带滤光片4平行，窄带滤光片4与工业相机5的CMOS传感器表面平行，且棱镜3通过棱镜固定架6活动设置在镜筒1内，棱镜固定架6包括两个挡架61，两个挡架61均设置在镜筒1的内壁上，且两个挡架61分别位于棱镜3长度方向的两端，两个挡架61之间通过连接板62相连接，连接板62与棱镜3的第三侧面相贴合。

使用本滤光片辅助滤光装置拍摄熔池时，在电弧焊起弧、熄弧过程中，并非全波段的光明暗对比度都很大，为更好的拍摄出熔池图像，只需过滤掉电弧光明暗强度变化较大的杂散光，保留所需波段的单色光即可(或者可根据需要，再配上对应中心波长的单色光源辅助照明)，得到理想的电弧焊熔池拍摄效果。即电弧焊起弧、熄弧时产生的入射光先通过透镜组一2照入，使得照入的杂乱的入射光通过透镜组一2处理成平行光(为后续窄带滤光片4需要入射光角度为0度时滤光效果最优提供基础条件)；不同波长的平行光进入棱镜3进行分光，根据光的折射规律中：入射角的正弦值与折射角的正弦值的比等于光在两种介质中的速度比、波长比，即n₂₁＝sinθ₁/sinθ₂＝n₂/n₁＝v₁/v₂(其中n₂₁为介质2到介质1的折射率之比)；根据需要的波长(由于不同波长的光在相同介质中的传播速度不同，即折射率随波长的减小而增大)，通过绝对折射率公式计算出对应的出光角度，过滤掉与所需单色光中心波长相差较大的杂散光，避免窄带滤光片4截止范围以外的杂散光进入工业相机5，对工业相机5成像效果造成影响。

如果经过棱镜3处理后的其余的杂散光仍能照射到窄带滤光片4上(在中心波长附近波长的光垂直照射到窄带滤光片4上)，同时此角度又刚好满足窄带滤光片4对应的入射角(即入射角为0度)以至于把该波段杂散光波段的光未能过滤掉，则可以按照一下结构在窄带滤光片4与工业相机5的CMOS传感器之间再加一组透镜组二7(如图2所示)。

透镜组一2的存在，也能避免其他入射角的光通过窄带滤光片4；透镜组一2为现有技术中可将入射光处理成射出的平行光的结构，因此在此不对透镜组一2的具体结构进行赘述，例如中国专利：一种自然光源的平行光装置(专利号CN200620123756.6，授权公告日2007年6月20日)中公开的结构即使可将外界照入的自然光处理成输出的平行光。

通过棱镜固定架6中的两个挡架61可将棱镜3夹持并固定在镜筒1内；此时连接板62(远离棱镜3的一面)与镜筒1的内壁相贴合、棱镜3远离连接板62的棱与镜筒1的内壁相贴合(即可在镜筒1的内壁相应的位置处设置有与连接板62和棱镜3远离连接板62的棱相适配的凹槽)，以便减少或避免漏光。

同理，如果需要对其他不同中心波长进行拍摄成像时，只需保证进入镜筒1内的光(即经过透镜组一2的处理后的平行光)绝大部分能进入棱镜3，且经过棱镜3分散后的光能垂直照射到窄带滤光片4上即可。

实施例二：在实施例一的基础上，如图1至图5所示，棱镜3与窄带滤光片4之间还设置有透镜组二7，透镜组二7、棱镜3的第二侧面和窄带滤光片4之间平行，且透镜组二7与透镜组一2的结构相同，当经过棱镜3处理后的其余散光(窄带滤光片4截止范围以内的杂散光)可再经过透镜组二7，以保证透过的光为平行光；经过透镜组二7的光仍可能以刚好合适的角度照射在窄带滤光片4上、且同时此角度刚好满足窄带滤光片4对应的入射角。

实施例三：在实施例一的基础上，如图1至图5所示，挡架61包括中心轴611，中心轴611连接在镜筒1的内壁上，中心轴611的外周壁上沿周向均布三个连接杆612，三个连接杆612远离中心轴611的一端均活动套设有滑套613，且三个滑套613分别与棱镜3的三条棱一一对应，滑套613上螺纹连接有沉头螺栓614，且沉头螺栓614活动贯穿滑套613与连接杆612相抵触，滑套613的外周壁上固定设置有护角615，护角615上设置有顶角槽616，棱镜3的每条棱的两端分别活动插设在对应位置的顶角槽616内；中心轴611远离连接杆612的一端通过固定螺栓617连接在镜筒1上；顶角槽616包括依次设置的外梯形凹槽6161、中间矩形槽6162和内梯形凹槽6163，中间矩形槽6162其中相对的两端分别与外梯形凹槽6161的上底边和内梯形凹槽6163的上底边相连通，棱镜3的棱长度方向的两端活动贯穿对应位置的外梯形凹槽6161至中间矩形槽6162内；镜筒1远离工业相机5的一端设置有万向连接支架。

安装棱镜3前，先将两个挡架61分别放置在棱镜3长度方向的两端，在连接杆612的外部滑动调节滑套613的位置(以便于棱镜3的安装和拆卸)，使得滑套613上的护角615分别卡套在棱镜3的三个顶角外部，再拧紧沉头螺栓614使得滑套613固定在连接杆612的外部，此时棱镜3长度方向的一端即可通过三个护角615进行夹紧固定；再使用固定螺栓617活动贯穿镜筒1与中心轴611远离连接杆612的一端连接，即可将棱镜3固定在镜筒1中。

当将护角615卡套在棱镜3的顶角外部时，由于顶角槽616包括相连通的外梯形凹槽6161、中间矩形槽6162和内梯形凹槽6163，此时棱镜3的顶角可贯穿外梯形凹槽6161插入至中间矩形槽6162内，进而可防止棱镜3的顶角磕碰，有利于对棱镜3的顶角起到一定的保护作用。

通过调节中心轴611转动的位置后再使用固定螺栓617进行固定，即可通过棱镜固定架6使得棱镜3可以改变光线方向，从而改变工业相机5的放置位置，从而减小本滤光片辅助滤光装置的整体高度，使操作更加便利，本滤光片辅助滤光装置的整体结构更加稳固。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，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。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种滤光片辅助滤光装置，其特征在于，包括镜筒(1)，镜筒(1)的内壁上设置有碳纳米管黑体层，镜筒(1)内沿光线入射方向依次设置有透镜组一(2)、棱镜(3)、窄带滤光片(4)和工业相机(5)，棱镜(3)的第一侧面与透镜组一(2)平行，棱镜(3)的第二侧面与窄带滤光片(4)平行，窄带滤光片(4)与工业相机(5)的CMOS传感器表面平行，且棱镜(3)通过棱镜固定架(6)活动设置在镜筒(1)内，棱镜固定架(6)包括两个挡架(61)，两个挡架(61)均设置在镜筒(1)的内壁上，且两个挡架(61)分别位于棱镜(3)长度方向的两端，两个挡架(61)之间通过连接板(62)相连接，连接板(62)与棱镜(3)的第三侧面相贴合。

2.如权利要求1所述的一种滤光片辅助滤光装置，其特征在于，挡架(61)包括中心轴(611)，中心轴(611)连接在镜筒(1)的内壁上，中心轴(611)的外周壁上沿周向均布三个连接杆(612)，三个连接杆(612)远离中心轴(611)的一端均活动套设有滑套(613)，且三个滑套(613)分别与棱镜(3)的三条棱一一对应，滑套(613)上螺纹连接有沉头螺栓(614)，且沉头螺栓(614)活动贯穿滑套(613)与连接杆(612)相抵触，滑套(613)的外周壁上固定设置有护角(615)，护角(615)上设置有顶角槽(616)，棱镜(3)的每条棱的两端分别活动插设在对应位置的顶角槽(616)内。

3.如权利要求2所述的一种滤光片辅助滤光装置，其特征在于，中心轴(611)远离连接杆(612)的一端通过固定螺栓(617)连接在镜筒(1)上。

4.如权利要求2所述的一种滤光片辅助滤光装置，其特征在于，顶角槽(616)包括依次设置的外梯形凹槽(6161)、中间矩形槽(6162)和内梯形凹槽(6163)，中间矩形槽(6162)其中相对的两端分别与外梯形凹槽(6161)的上底边和内梯形凹槽(6163)的上底边相连通，棱镜(3)的棱长度方向的两端活动贯穿对应位置的外梯形凹槽(6161)至中间矩形槽(6162)内。

5.如权利要求1所述的一种滤光片辅助滤光装置，其特征在于，棱镜(3)与窄带滤光片(4)之间还设置有透镜组二(7)，透镜组二(7)、棱镜(3)的第二侧面和窄带滤光片(4)之间平行，且透镜组二(7)与透镜组一(2)的结构相同。

6.如权利要求1所述的一种滤光片辅助滤光装置，其特征在于，镜筒(1)远离工业相机(5)的一端设置有万向连接支架。