机器视觉用光源装置及改变光源角度的方法

摘要

本发明公开了一种机器视觉用光源装置及改变光源角度的方法。光源装置包括壳体、发光面板和角度调节棱镜，该发光面板安装在该壳体的上部，该角度调节棱镜可拆卸的安装在该壳体的下部。且该角度调节棱镜位于该发光面板的正下方，以将该发光面板的出射光线的角度调节至照明角度。本发明的技术方案中，该机器视觉用光源装置在垂直光线的基础上，增加了偏折光线的角度调节棱镜，使得所有光线的出射角度改变至相同的角度，从而实现了不同照明角度的环形光。且不同角度的角度调节棱镜不仅可实现不同照明角度的环光光源，而且转折光线时不存在光线的交叉，对原有光斑的均匀性没有影响。

说明书

技术领域

本发明涉及照明光源领域，尤其是涉及一种机器视觉用光源装置及改变光源角度的方法。

背景技术

目前，在机器视觉光源检测系统中，为了满足不同的使用条件需要购买不同角度的环光装置，环光装置的角度范围一般是0°至90°。可以看出，非标准化、非通用的环光装置具有通用性差，生产成本高，使用购买成本高等问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，提供一种机器视觉用光源装置及改变光源角度的方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种机器视觉用光源装置，其包括壳体、发光面板和角度调节棱镜，所述发光面板安装在所述壳体的上部，所述角度调节棱镜可拆卸的安装在所述壳体的下部；且所述角度调节棱镜位于所述发光面板的正下方，以将所述发光面板的出射光线的角度调节至照明角度。

本发明的机器视觉用光源装置中，所述发光面板包括呈环形排布的至少一排封装LED，所述发光面板的出光方向朝向所述角度调节棱镜的第一面，所述出射光线为垂直于所述角度调节棱镜的第一面的环光。

本发明的机器视觉用光源装置中，所述角度调节棱镜包括呈环形的折射式棱镜；

所述照明角度为c，且c＝90°+a-b，其中，a为所述环光经过所述折射式棱镜的折射面后的入射角度，b为所述环光经过所述折射式棱镜的折射面后的出射角度。

本发明的机器视觉用光源装置中，所述角度调节棱镜包括呈环形的反射式棱镜；

所述照明角度为c’，且c’＝a’+b’-90°，其中，a’为所述环光经过所述反射式棱镜的反射面后的入射角度，b’为所述环光经过所述反射式棱镜的反射面后的出射角度，即a’＝b’。

本发明的机器视觉用光源装置中，所述角度调节棱镜与所述发光面板沿镜头的光轴方向上的距离可调。

本发明的机器视觉用光源装置中，所述壳体的中部形成有用于工件上反射的光进入镜头的透光部，所述透光部位于所述镜头的光轴上。

本发明的机器视觉用光源装置中，所述壳体的侧面设置有用于将所述光源装置安装到镜头上的至少一对安装孔，所述一对安装孔相对于所述镜头的光轴呈对称分布。

本发明还提供了一种改变光源角度的方法，用于上述的机器视觉用光源装置，其包括如下步骤：

S1、确定所述机器视觉用光源装置的照明角度；

S2、根据所述照明角度选配所述角度调节棱镜；

S3、将所述角度调节棱镜安装在所述壳体的下部，并使其位于所述发光面板的正下方。

本发明的改变光源角度的方法中，所述步骤S2还包括：

S2-1、所述角度调节棱镜的分界角度为x，且sin(x)＝1/n，其中n为所述角度调节棱镜的折射率；

S2-2、当a﹤x时，所述角度调节棱镜为折射式棱镜，其中，a为所述环光经过所述折射式棱镜的折射面后的入射角度；

S2-3、当a’﹥x时，所述角度调节棱镜为反射式棱镜，其中，a’为所述环光经过所述反射式棱镜的反射面后的入射角度。

本发明的改变光源角度的方法中，还包括如下步骤；

S4、所述机器视觉用光源装置安装到镜头上；

S5、沿所述镜头的光轴方向，调节所述所述角度调节棱镜与所述发光面板之间的距离。

实施本发明的技术方案，至少具有以下的有益效果：该机器视觉用光源装置在垂直光线的基础上，增加了偏折光线的角度调节棱镜，使得所有光线的出射角度改变至相同的角度，从而实现了不同照明角度的环形光。且不同角度的角度调节棱镜不仅可实现不同照明角度的环光光源，而且转折光线时不存在光线的交叉，对原有光斑的均匀性没有影响。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明的一实施例中的机器视觉用光源装置的结构示意图；

图2是图1中A-A剖面的结构示意图；

图3是本发明的另一实施例中的机器视觉用光源装置的结构示意图；

图4是图3中B-B剖面的结构示意图；

图5是本发明的一实施例中的环光的光路示意图；

图6是图5中的环光照明角度示意图；

图7是本发明的另一实施例中的环光的光路示意图；

图8是图5中的环光照明角度示意图；

图9是本发明的一实施例中的改变光源角度的方法的流程图；

图10是本发明的另一实施例中的改变光源角度的方法的流程图；

其中，1、壳体；11、透光部；12、安装孔；2、发光面板；31、折射式棱镜；32、反射式棱镜；4、第一面；5、折射面；6、反射面；7、环光；8、水平线。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

图1至图8示出了本发明中的一种机器视觉用光源装置，机器视觉检测系统具体为：采用CCD照相机将被检测的目标转换成图像信号，传送给专用的图像处理系统，根据像素分布和亮度、颜色等信息，转变成数字化信号，图像处理系统对这些信号进行各种运算来抽取目标的特征，如面积、数量、位置、长度，再根据预设的允许度和其他条件输出结果，包括尺寸、角度、个数、合格/不合格、有/无等，实现自动识别功能。

图1是本发明的一实施例中的机器视觉用光源装置的结构示意图。图2是图1中A-A剖面的结构示意图。图3是本发明的另一实施例中的机器视觉用光源装置的结构示意图。图4是图3中B-B剖面的结构示意图。图5是本发明的一实施例中的环光的光路示意图。图6是图5中的环光照明角度示意图。图7是本发明的另一实施例中的环光的光路示意图。图8是图5中的环光照明角度示意图；

如图1至图8所示，该机器视觉用光源装置包括壳体1、发光面板2和角度调节棱镜，壳体1一般为铝合金材料制成的标准件，当然，壳体1还可以采用其他的工业材料制成。发光面板2安装在该壳体1的上部，角度调节棱镜可拆卸的安装在该壳体1的下部，且角度调节棱镜位于发光面板2的正下方，以将发光面板2的出射光线的角度调节至照明角度。具体的，该发光面板2包括呈环形排布的至少一排封装LED，且发光面板2的出光方向朝向角度调节棱镜的第一面4，上述出射光线为垂直于该角度调节棱镜的第一面4的环光7。并且，参阅图1和图3，该角度调节棱镜的厚度具有多样性并可拆卸的进行更换，则壳体1的大小与型号是与整体的发光面板2与角度调节棱镜的组装高度相匹配的，从而能够满足各种型号的角度调节棱镜的更换和安装。

再参阅图1至图8，该角度调节棱镜一般可包括折射式棱镜31和反射式棱镜32，但该角度调节棱镜也不排除其他常用的透镜，但采用透镜来改变环光7的出射光线的角度，由于对光线的改变不是同角度改变，会导致出射光斑的均匀性被破坏，并且改变的角度误差很大，异形玻璃透镜的加工成本也很高。而通过选配不同角度的棱镜不仅可实现不同照明角度环光7的效果，而且转折光线时不存在光线的交叉，对原有光斑的均匀性没有影响。因此，本发明中的角度调节棱镜优选的包括折射式棱镜31和反射式棱镜32。

如图5至图6所示，该角度调节棱镜可包括呈环形的折射式棱镜31。具体的，参阅图6，该照明角度为c，且c＝90°+a-b，其中，a为该环光7经过该折射式棱镜31的折射面5后的入射角度，b为该环光7经过该折射式棱镜31的折射面5后的出射角度。

如图7至图8所示，该角度调节棱镜可包括呈环形的反射式棱镜32。该照明角度为c’，且c’＝a’+b’-90°，其中，a’为该环光7经过该反射式棱镜32的反射面6后的入射角度，b’为该环光7经过该反射式棱镜32的反射面6后的出射角度，即a’＝b’。

综上，该机器视觉用光源装置在垂直光线的基础上，增加了偏折光线的角度调节棱镜，使得所有光线的出射角度改变至相同的角度，从而实现了不同照明角度的环形光。且不同角度的角度调节棱镜不仅可实现不同照明角度的环光光源，而且转折光线时不存在光线的交叉，对原有光斑的均匀性没有影响。

在一些实施例中，该角度调节棱镜与该发光面板2沿镜头的光轴方向上的距离可调。发光面板2一般情况下通过常见的固定方式固定在壳体1的上部，例如，粘接或螺接等。角度调节棱镜一般情况通过常见的可拆卸方式固定在壳体1的底部，且为了满足角度调节棱镜与发光面板2沿镜头的光轴方向上的距离可调，壳体1的内侧壁上沿镜头的光轴方向可设有供角度调节棱镜上下滑动的滑道，该角度调节棱镜的外侧设置有与该滑道相配合的滑动件，该滑动件与该角度调节棱镜同样是可拆卸连接的，从而满足一副滑动件匹配多种角度调节棱镜的客户需求。

需要说明的是，不论采用怎样的角度调节棱镜，均是为了获得常用的环形光源的照明角度，环形光源的照明角度一般常用的用0°、30°、60°或70°等。即只要能满足上述环形光源的照明角度要求的角度调节棱镜，均在本发明的保护范围内。

在一些实施例中，该壳体1的中部形成有用于工件上反射的光进入镜头的透光部11，该透光部11位于该镜头的光轴上。

进一步地，该壳体1的侧面设置有用于将该光源装置安装到镜头上的至少一对安装孔12，该一对安装孔12相对于该镜头的光轴呈对称分布。

图9还示出了本发明中的一种改变光源角度的方法，该方法主要用于上述的机器视觉用光源装置。图9是本发明的一实施例中的改变光源角度的方法的流程图，如图9所示，其包括如下步骤：

S10、确定该机器视觉用光源装置的照明角度；

S20、根据该照明角度选配该角度调节棱镜；

S30、将该角度调节棱镜安装在该壳体1的下部，并使其位于该发光面板2的正下方。

进一步地，步骤S2还包括：

S2-1、该角度调节棱镜的分界角度为x，且sinx＝1/n，其中n为该角度调节棱镜的折射率；

S2-2、当a﹤x时，该角度调节棱镜为折射式棱镜31，其中，a为该环光7经过该折射式棱镜31的折射面5后的入射角度；

S2-3、当a’﹥x时，该角度调节棱镜为反射式棱镜32，其中，a’为该环光7经过该反射式棱镜32的反射面6后的入射角度。

其中，当折射角度过大发生全反射时则采用反射光线进行角度调整，效果与折射光是一样的。

图10示出了本发明中的另一种改变光源角度的方法，该方法主要用于上述的机器视觉用光源装置。图10是本发明的另一实施例中的改变光源角度的方法的流程图，如图10所示，其包括如下步骤：

S10、确定该机器视觉用光源装置的照明角度；

S20、根据该照明角度选配该角度调节棱镜；

S30、将该角度调节棱镜安装在该壳体1的下部，并使其位于该发光面板2的正下方；

S40、该机器视觉用光源装置安装到镜头上；

S50、沿该镜头的光轴方向，调节该角度调节棱镜与该发光面板2之间的距离。

需要说明的是，上述机器视觉用光源装置及改变光源角度的方法除了适用于机器视觉检测系统外，该机器视觉用光源装置及改变光源角度的方法还可以用于改变LED灯具及其他常见的家具照明的照明角度的改变。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改、组合和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。