CN220626179U - 一种光源装置及视觉检测设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种光源装置及视觉检测设备，光源装置包括第一镜筒和第二镜筒，第一镜筒内部设有光源主体和反射镜组，反射镜组用于接收光源主体产生的光线并形成第一光路；第二镜筒内沿光路依次设有平凹透镜和双凸透镜，平凹透镜的凹面朝向双凸透镜设置；其中，第一镜筒设有凹面反射镜，凹面反射镜位于第二镜筒和第一光路之间，凹面反射镜用于将沿第一光路入射的光线汇聚至平凹透镜。通过设置凹面反射镜、平凹透镜和双凸透镜，使光线先后进行一次汇聚、均匀发散和二次汇聚步骤，有效提高光源亮度和指向性。

Description

一种光源装置及视觉检测设备

技术领域

本实用新型涉及视觉检测技术领域，特别是涉及一种光源装置及视觉检测设备。

背景技术

随着工业智能化的发展，主要使用机器视觉技术来进行工件检测，待检测的工件尺寸及缺陷逐渐小型化、检测类型变多，工业对于视觉检测的要求越来越高。普通的光源亮度不足，光源呈发射角发散，致使指向性不强，扩散式光源光线在照射到物体表面和边缘时发生多角度反射，造成边缘位置不清晰，已无法突显微小的缺陷及差异较小的台阶等特征，造成测量不够精确，不能满足特定场景的检测应用。因此，目前检测领域亟需一种高亮度、高指向性的光源改善图像效果。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种光源装置，由球面反射镜搭配透镜组合进行聚焦，达到汇聚效果，提升光源亮度和指向性。

本实用新型还提出一种具有上述光源装置的视觉检测设备。

根据本实用新型第一方面实施例的一种光源装置，包括第一镜筒和第二镜筒，第一镜筒内部设有光源主体和反射镜组，所述反射镜组用于接收所述光源主体产生的光线并形成第一光路；第二镜筒连接于第一镜筒的一侧，所述第二镜筒内沿光路依次设有平凹透镜和双凸透镜，所述平凹透镜的凹面朝向所述双凸透镜设置；其中，所述第一镜筒设有凹面反射镜，所述凹面反射镜位于所述第二镜筒和所述第一光路之间，所述凹面反射镜用于将沿所述第一光路入射的光线汇聚至所述平凹透镜。

根据本实用新型实施例的一种光源装置，至少具有如下有益效果：光源主体在第一镜筒内发出光线，反射镜组接收光源主体产生的光线并形成第一光路，第一光路的光线入射至凹面反射镜，凹面反射镜将入射的光线第一次汇聚并反射至第二镜筒内的平凹透镜，凹面反射镜汇聚的光线穿过平凹透镜发散成均匀的平行光线，双凸透镜将平凹透镜发散的平行光线第二次汇聚至接收面，形成检测光斑。通过设置凹面反射镜和双凸透镜，凹面反射镜和双凸透镜配合，使光源装置中的光线二次汇聚成点，有效提高光源亮度，在凹面反射镜和双凸透镜之间设置平凹透镜，使凹面反射镜反射的光线均匀发散后再重新聚集，有效提高光线的平行度，进而提高光源的指向性，高亮度及高指向性的光源可以有效凸显产品局部特征，减少由于光源的扩散性给产品边缘造成反光的反光，改善图像效果。

根据本实用新型的一些实施例，所述光源主体和所述凹面反射镜沿从所述第二镜筒指向所述第一镜筒的方向间隔设置，所述反射镜组包括第一反射镜、第二反射镜和第三反射镜，所述第一反射镜位于所述光源主体上方，所述第三反射镜位于所述凹面反射镜和所述第一镜筒之间，所述第二反射镜位于所述第一反射镜的一侧并位于所述第三反射镜上方，所述第一反射镜、所述第二反射镜、所述第三反射镜和所述凹面反射镜分别沿预设角度倾斜设置以使所述凹面反射镜能够反射所述第一光路的光线。

根据本实用新型的一些实施例，所述凹面反射镜和所述第一镜筒之间设有主安装座，所述凹面反射镜安装于所述主安装座，所述第一镜筒内设有基准台，所述主安装座和所述基准台朝向所述第一镜筒的一侧抵触并和所述第一镜筒的底侧壁连接。

根据本实用新型的一些实施例，所述主安装座连接有两个垫圈，两个所述垫圈对称设置于所述凹面反射镜两侧并和所述凹面反射镜抵触。

根据本实用新型的一些实施例，所述第一镜筒内设有定位槽，所述定位槽位于所述基准台背离所述第一镜筒的一侧，所述光源主体安装于所述定位槽。

根据本实用新型的一些实施例，所述基准台连接有压块，所述压块位于所述光源主体上方以沿竖直方向限位所述光源主体。

根据本实用新型的一些实施例，所述光源主体包括多个发光件，多个所述发光件呈方形排列。

根据本实用新型的一些实施例，所述第二镜筒设有压环和压圈，所述压环位于所述平凹透镜和所述双凸透镜之间，所述压环的两端分别与所述平凹透镜和所述双凸透镜抵接，所述压圈位于所述平凹透镜背离所述双凸透镜的一侧并和所述双凸透镜抵接。

根据本实用新型的一些实施例，所述第二镜筒靠近所述第一镜筒的一端设有连接座，所述连接座和所述第一镜筒连接，并且所述连接座的外壁面和所述第一镜筒的外壁面对应平齐。

根据本实用新型第二方面实施例的一种视觉检测设备，包括上述实施例所述的一种光源装置。

根据本实用新型实施例的一种视觉检测设备，至少具有如下有益效果：球面反射镜搭配透镜组合，使光线先后进行一次汇聚、均匀发散和二次汇聚步骤，有效提高光源亮度和指向性，改善图像效果，提高视觉检测设备的将测精度。

本实用新型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，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步的说明，其中：

图1是本实用新型一种实施例的光源装置的结构示意图；

图2是本实用新型一种实施例的光源装置的爆炸图；

图3是本实用新型一种实施例光路示意图；

图4是本实用新型一种实施例的光源装置的剖视图；

图5是本实用新型一种实施例的底板的结构示意图；

图6是本实用新型一种实施例的第二镜筒的结构示意图。

附图标记：第一镜筒100；光源主体110；基板111；PCB贴片112；发光件113；线缆114；反射镜组120；第一反射镜121；第二反射镜122；第三反射镜123；第一光路130；凹面反射镜140；主安装座141；垫圈142；底板150；定位槽1501；基准台151；压块152；第二垫圈153；第一安装座160；第二安装座170；侧板180；第一支撑块181；第二支撑块182；第二镜筒200；平凹透镜210；双凸透镜220；第二光路230；压环240；压圈250；连接座260。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，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，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，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或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。

目前市面上的普通点光源，作为外置光源单独使用时，光源平行度不够，随着工作距离拉远，亮度逐步变弱，光斑变大，杂散光变多；跟同轴镜头搭配使用时，针对产品反光性能不佳的产品时，产品中间存在亮斑；影响成像效果。传统平行光源采用的是透镜组合，LED灯珠光束的平行度不够，光斑过大，对有工作距离限制的场合，指向性不强。

参照图1至图3所示，本实用新型一种实施例的一种光源装置，包括第一镜筒100和第二镜筒200，第一镜筒100内部设有光源主体110和反射镜组120，反射镜组120用于接收光源主体110产生的光线并形成第一光路130；第二镜筒200连接于第一镜筒100的一侧，第二镜筒200内沿光路依次设有同轴的平凹透镜210和双凸透镜220，平凹透镜210的外径小于双凸透镜220的外径，平凹透镜210的凹面朝向双凸透镜220设置；其中，第一镜筒100设有凹面反射镜140，凹面反射镜140位于第二镜筒200和第一光路130之间，凹面反射镜140用于将沿第一光路130入射的光线汇聚至平凹透镜210，由于光线是从第一镜筒100内的凹面反射镜140入射至平凹透镜210的，第二镜筒200内的光路即沿第二镜筒200径向从第一镜筒100指向第二镜筒200的第二光路230。

可以理解的是，光源主体110在第一镜筒100内发出光线，反射镜组120接收光源主体110产生的光线并形成第一光路130，第一光路130的光线入射至凹面反射镜140，凹面反射镜140起到聚焦作用，将沿第一光路130入射的光线第一次汇聚并反射至第二镜筒200内的平凹透镜210，凹面反射镜140汇聚的光线穿过平凹透镜210发散成均匀的平行光线，双凸透镜220将平凹透镜210发散的平行光线第二次汇聚至接收面，使第二镜筒200内形成依次穿过平凹透镜210和双凸透镜220的第二光路230，第二光路230穿出第二镜筒200从而在接收面形成用于照明工件的检测光斑。通过设置凹面反射镜140和双凸透镜220，凹面反射镜140和双凸透镜220配合，使光源装置中的光线二次汇聚成点，有效提高光源亮度，在凹面反射镜140和双凸透镜220之间设置平凹透镜210，使凹面反射镜140反射的光线均匀发散后再重新聚集，有效提高沿第二光路230射出光源装置的光线的平行度，进而提高光源的指向性，避免光线在照射到物体表面和边缘时发生多角度反射，消除杂散光对被测特征造成的视觉干扰，保证待测工件边缘位置清晰，高亮度及高指向性的光源可以有效突显产品局部微小的缺陷及差异较小的台阶等特征，改善图像效果，降低算法处理难度，提高同类型不同产品的兼容性，有效提高视觉检测设备的测量精度。

需要说明的是，通过更换不同焦距的凹面反射镜140，可以调整检测光斑的大小；通过更换不同曲率的双凸透镜220，可以调整光源装置的工作距离，适用于不同的检测作业要求，有效扩展光源装置的适用范围。

参照图2和图3，光源主体110和凹面反射镜140沿从第二镜筒200指向第一镜筒100的方向间隔设置，反射镜组120包括第一反射镜121、第二反射镜122和第三反射镜123，第一反射镜121位于光源主体110上方，第三反射镜123位于凹面反射镜140和第一镜筒100之间，第二反射镜122位于第一反射镜121的一侧并位于第三反射镜123上方，第一反射镜121、第二反射镜122、第三反射镜123和凹面反射镜140分别沿预设角度倾斜设置以使凹面反射镜140能够反射第一光路130的光线，具体的，光源主体110朝第一反射镜121发光，光线入射至第一反射镜121并被第一反射镜121反射，被第一反射镜121反射后的入射光线入射至第二反射镜122并被第二反射镜122反射，被第二反射镜122反射后的入射光线入射至第三反射镜123并被第三反射镜123反射，被第三反射镜123反射后的入射光线入射至凹面反射镜140。通过设置第一反射镜121、第二反射镜122和第三反射镜123，在保证焦距的前提下，通过多次平面反射镜转换，拉长灯珠板与第一个透镜之间的距离，有效延长第一光路130的总长，大幅缩小光源外形尺寸，让安装和调整空间更加灵活。

需要说明的是，第一镜筒100包括底板150、第一安装座160、第二安装座170和两个侧板180，光源主体110和凹面反射镜140沿从第二镜筒200指向第一镜筒100的方向间隔设置底板150，第一安装座160的顶端和底端分别与底板150和第二安装座170螺栓连接，底板150的两侧、第一安装座160的两侧和第二安装座170的两侧分别与两个侧板180螺栓连接，底板150、第一安装座160、第二安装座170和两个侧板180组成一端开口的第一镜筒100，第二镜筒200连接于第一镜筒100的开口处，第一反射镜121安装于第一安装座160，第二反射镜122安装于第二安装座170，第三反射镜123安装于凹面反射镜140和第二镜筒200之间。通过设置底板150、第一安装座160和第二安装座170，使每个反射镜都对应安装在不同的部件，方便用户后续检修维护反射镜组120，同时，将第一镜筒100设置为相互之间螺栓连接的各个板件或安装座，能够有效降低第一镜筒100的装配难度，方便第一镜筒100设计加工，有效提高光源装置的模块化程度。

参照图2和图4，可以理解的是，可以理解的是，凹面反射镜140和第一镜筒100的底板150之间设有主安装座141，凹面反射镜140安装于主安装座141，第一镜筒100的底板150设有基准台151，主安装座141和基准台151朝向第一镜筒100的一侧抵触并和第一镜筒100的底侧壁，即底板150螺栓连接。通过设置基准台151，可以对主安装座141进行基准定位，方便用户快速定位安装凹面反射镜140，有效提高第一镜筒100的装配效率。

参照图4和图5，可以理解的是，主安装座141设有和凹面反射镜140外形匹配的安装槽(图中未示出)，凹面反射镜140安装于安装槽，连接有两个垫圈142，两个垫圈142对称设置于凹面反射镜140，两侧并和凹面反射镜140抵触。为了更好的反射沿第一光路130入射的光线，安装槽通常朝第三反射镜123略微倾斜，以使安装槽中的凹面反射镜140的镜面能反射更多沿第一光路130入射的光线。通过设置垫圈142，可以沿凹面反射镜140轴向限位凹面反射镜140，再不影响凹面反射镜140反射效率的前提下，避免凹面反射镜140从安装槽中脱离，有效提高凹面反射镜140的安装稳定性。

需要补充的是，第三反射镜123的两侧也设有对称的第二垫圈153，第三反射镜123两侧的垫圈142安装于底板150并和第三反射镜123抵触，两个侧板180相对的两侧分别设有第一支撑块181和第二支撑块182，两个第一支撑块181对称设置于第一反射镜121的两侧并和第一反射镜121抵接，两个第二支撑块182对称设置于第二反射镜122的两侧并和第二反射镜122抵接，通过设置第二垫圈153、第一支撑块181和第二支撑块182，第一镜筒100组装完成后，第二垫圈153可以沿第三反射镜123轴向限位第三反射镜123，第一支撑块181可以定位压紧第一反射镜121，第二支撑块182可以定位压紧第二反射镜122。即使用户以各种角度移动使用光源装置，各个反射镜之间的相对位置及角度均保持不变，提高第一镜筒100的结构稳定性，保持第一光路130稳定有效，提高光源装置的作业稳定性。

参照图5，可以理解的是，光源主体110包括基板111、PCB贴片112和多个发光件113，发光件113即为设置于PCB贴片112上的高亮LED灯珠，多个发光件113呈等间距的方形排列设置于PCB贴片112，PCB贴片112固定于基板111，基板111安装于底板150，基板111连接有和PCB贴片112电性连接的线缆114，线缆114穿出第一镜筒100并和外部电气系统连接。多个发光件113呈等间距的方形排列，即多个发光件113呈横行数量和纵列数量相等的矩阵型排列，并且多个发光件113相互之间的间距相等，从而使得光源主体110发出的光线更加均匀一致，进一步增强光源装置的光斑亮度。此外，增亮发光件113的频闪设计，可以缩短曝光时间，有效提高视觉检测设备的检测效率。

参照图5，可以理解的是，第一镜筒100内设有定位槽1501，定位槽1501位于基准台151背离第一镜筒100的一侧，光源主体110的基板111安装于定位槽1501。通过设置定位槽1501，可以对光源主体110的基板111进行基准定位，方便用户快速定位安装光源主体110，在进一步提高第一镜筒100的装配效率的同时，方便用户检修、维护或更换光源主体110，降低光源装置后期的维护成本。

参照图4和图5，可以理解的是，基准台151连接有压块152，压块152位于光源主体110上方以沿竖直方向，即垂直于基板111平面的方向限位光源主体110。相比其他的安装座结构，光源主体110的基板111显然不适用于螺栓连接，通过设置压块152，压块152和线缆114配合，避免光源主体110松动或脱离定位槽1501，有效提高光源主体110的安装稳定性。

参照图4和图6，可以理解的是，第二镜筒200设有压环240和压圈250，压环240和第二镜筒200卡接配合并位于平凹透镜210和双凸透镜220之间，压环240的两端分别与平凹透镜210和双凸透镜220抵接，压圈250和第二镜筒200紧密配合，压圈250位于平凹透镜210背离双凸透镜220的一侧并和双凸透镜220抵接。为了方便更换平凹透镜210或双凸透镜220，平凹透镜210和双凸透镜220分别与第二镜筒200的内侧壁间隙配合，通过设置压环240和压圈250，可以沿第二镜筒200径向压紧固定平凹透镜210和双凸透镜220，有效提高第二镜筒200的结构稳定性，同时，设置在平凹透镜210和双凸透镜220之间的压环240可以锁定平凹透镜210和双凸透镜220之间间距，避免平凹透镜210或双凸透镜220松动，使平凹透镜210和双凸透镜220之间间距变化导致的光线平行度、指向性降低等问题的出现，进一步提高光源装置的作业稳定性，提高光源装置的作业精度。

参照图1和图6，可以理解的是，第二镜筒200靠近第一镜筒100的一端设有连接座260，连接座260和第一镜筒100连接，并且连接座260的外壁面和第一镜筒100的外壁面对应平齐。由于第一镜筒100采用了模块化设计，第一镜筒100的外形较为立体，具有明显棱线，而第二镜筒200为了合理安装平凹透镜210和双凸透镜220并简化结构，其外形较为圆润，通过设置连接座260，连接座260的外壁面和第一镜筒100的外壁面对应平齐，可以将外形差异较大的第一镜筒100和第二镜筒200合理连接，保持光源装置的外形简洁美观，有效提高光源装置结构的紧密性，提高光源装置的外形美观度。

本实用新型一种实施例的视觉检测设备，包括以上实施例的一种光源装置。

由于视觉检测设备采用了上述实施例的光源装置的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再赘述。

上面结合附图对本实用新型实施例作了详细说明，但是本实用新型不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (10)

1.一种光源装置，其特征在于，包括：

第一镜筒，内部设有光源主体和反射镜组，所述反射镜组用于接收所述光源主体产生的光线并形成第一光路；

第二镜筒，连接于第一镜筒的一侧，所述第二镜筒内沿光路依次设有平凹透镜和双凸透镜，所述平凹透镜的凹面朝向所述双凸透镜设置；

其中，所述第一镜筒设有凹面反射镜，所述凹面反射镜位于所述第二镜筒和所述第一光路之间，所述凹面反射镜用于将沿所述第一光路入射的光线汇聚至所述平凹透镜。

2.根据权利要求1所述的一种光源装置，其特征在于，所述光源主体和所述凹面反射镜沿从所述第二镜筒指向所述第一镜筒的方向间隔设置，所述反射镜组包括第一反射镜、第二反射镜和第三反射镜，所述第一反射镜位于所述光源主体上方，所述第三反射镜位于所述凹面反射镜和所述第一镜筒之间，所述第二反射镜位于所述第一反射镜的一侧并位于所述第三反射镜上方，所述第一反射镜、所述第二反射镜、所述第三反射镜和所述凹面反射镜分别沿预设角度倾斜设置以使所述凹面反射镜能够反射所述第一光路的光线。

3.根据权利要求1或2所述的一种光源装置，其特征在于，所述凹面反射镜和所述第一镜筒之间设有主安装座，所述凹面反射镜安装于所述主安装座，所述第一镜筒内设有基准台，所述主安装座和所述基准台朝向所述第一镜筒的一侧抵触并和所述第一镜筒的底侧壁连接。

4.根据权利要求3所述的一种光源装置，其特征在于，所述主安装座连接有两个垫圈，两个所述垫圈对称设置于所述凹面反射镜两侧并和所述凹面反射镜抵触。

5.根据权利要求3所述的一种光源装置，其特征在于，所述第一镜筒内设有定位槽，所述定位槽位于所述基准台背离所述第一镜筒的一侧，所述光源主体安装于所述定位槽。

6.根据权利要求5所述的一种光源装置，其特征在于，所述基准台连接有压块，所述压块位于所述光源主体上方以沿竖直方向限位所述光源主体。

7.根据权利要求1或6所述的一种光源装置，其特征在于，所述光源主体包括多个发光件，多个所述发光件呈方形排列。

8.根据权利要求1所述的一种光源装置，其特征在于，所述第二镜筒设有压环和压圈，所述压环位于所述平凹透镜和所述双凸透镜之间，所述压环的两端分别与所述平凹透镜和所述双凸透镜抵接，所述压圈位于所述平凹透镜背离所述双凸透镜的一侧并和所述双凸透镜抵接。

9.根据权利要求1或8所述的一种光源装置，其特征在于，所述第二镜筒靠近所述第一镜筒的一端设有连接座，所述连接座和所述第一镜筒连接，并且所述连接座的外壁面和所述第一镜筒的外壁面对应平齐。

10.一种视觉检测设备，其特征在于，包括如权利要求1至9任一项所述的一种光源装置。