專利名稱：應(yīng)用于機(jī)器視覺系統(tǒng)的立體照明裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機(jī)器視覺系統(tǒng)照明領(lǐng)域，尤其涉及通用型數(shù)字投影測量儀照明領(lǐng)域， 具體為一種應(yīng)用于機(jī)器視覺系統(tǒng)的立體照明裝置。
背景技術(shù)：
機(jī)器視覺系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域和應(yīng)用范圍非常廣泛，它并不是簡單的代替人眼，它既是科學(xué)研究的重要手段和工具，也是工業(yè)生產(chǎn)自動化和信息化的重要組成部分，還為人們?nèi)粘Ｉ詈凸舶踩峁┯辛ΡＵ稀C(jī)器視覺系統(tǒng)的核心是圖像采集和處理，所有信息均來源于圖像，圖像本身的質(zhì)量對整個視覺系統(tǒng)極為關(guān)鍵。而光源則是影響機(jī)器視覺系統(tǒng)圖像質(zhì)量的重要因素。近年來，隨著機(jī)器視覺技術(shù)的深入發(fā)展，對與之配套的輔助光源照明系統(tǒng)也不斷提出新要求。通過適當(dāng)?shù)墓庠凑彰髟O(shè)計，使圖像中的目標(biāo)與背景信息得到最佳分離，可以大大降低圖像處理算法分割、識別的難度，同時提高系統(tǒng)的定位、測量精度，使系統(tǒng)的可靠性和綜合性能得到提高。反之，如果光源設(shè)計不當(dāng)，會導(dǎo)致在圖像處理算法設(shè)計和成像系統(tǒng)設(shè)計中事倍功半。因此，光源照明系統(tǒng)設(shè)計是決定系統(tǒng)設(shè)計成敗的首要因素。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種應(yīng)用于機(jī)器視覺系統(tǒng)的立體照明裝置，以實現(xiàn)機(jī)器視覺成像系統(tǒng)能夠得到高分辨率、光照均勻、無影的圖像的目的。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為應(yīng)用于機(jī)器視覺系統(tǒng)的立體照明裝置，包括位于機(jī)器視覺系統(tǒng)的成像視場上方的前場照明光源、位于所述成像視場下方的后場照明光源，其特征在于所述前場照明光源包括三個按與所述成像視場平行的等邊三角形面排列的LED燈珠，每個LED燈珠配有與其光學(xué)配合發(fā)散透鏡，三個LED燈珠均位于其各自對應(yīng)的發(fā)散透鏡焦點處，三個LED燈珠經(jīng)過各自對應(yīng)的發(fā)散透鏡的出射光方向與所述等邊三角形面中心法線方向成一定角度，并分別在所述成像視場中心位置形成相互重合的光斑；所述后場照明光源包括LED燈珠，及與后場照明光源LED燈珠光學(xué)配合發(fā)散透鏡，所述后場照明光源的LED燈珠位于其對應(yīng)的發(fā)散透鏡焦點處，后場照明光源中LED燈珠經(jīng)過其對應(yīng)的發(fā)散透鏡的出射光再經(jīng)過一個磨砂玻璃后在所述成像視場中心位置形成光斑。相比現(xiàn)有的點光源、環(huán)形光源、面光源等其他光源，本發(fā)明實現(xiàn)了前后場立體照明，適用于多種照明需求。前場光源中照明三個LED燈珠可以近似為點光源，其發(fā)出的光線經(jīng)過發(fā)散透鏡形成方向性較好的類平行光線。三組光線在目標(biāo)視場內(nèi)匯聚于一個區(qū)域，產(chǎn)生了一個無影、高亮、均勻的前場照明。后場一個LED燈珠發(fā)出的光線經(jīng)過發(fā)散透鏡后，在成像視場上形成了一個亮度均勻的圓形光斑，該光斑經(jīng)過磨砂玻璃的散射處理，在視場內(nèi)形成了一個類朗伯型后場照明光源。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、實用性強，能夠在指定范圍的成像視場內(nèi)產(chǎn)生足夠亮度的前后場照明，并且在成像視場內(nèi)產(chǎn)生的照度較為均勻。


圖1為本發(fā)明具體實施方式
結(jié)構(gòu)外視圖。圖2為本發(fā)明具體實施方式
結(jié)構(gòu)透視圖。圖3為本發(fā)明驅(qū)動電路原理圖。
具體實施例方式如圖1、圖2所示。測量平臺2上方設(shè)置有光學(xué)平臺1，測量平臺2下方安裝有空心圓柱腔3，光學(xué)平臺1、測量平臺2均為水平，光學(xué)平臺1、測量平臺2的中心點均位于空心圓柱腔3的中心軸線上，空心圓柱腔3和測量平臺2結(jié)合處為磨砂玻璃6。前場照明光源的三個貼片LED燈珠5-1及其各自對應(yīng)的發(fā)散角為8度的散射透鏡4-1按等邊三角形分布在光學(xué)平臺1底部，光學(xué)平臺1位于三個貼片LED燈珠5-1構(gòu)成的等邊三角形中心位置開有供攝像機(jī)伸入的通孔7，后場照明光源的貼片LED燈珠5-2及其對應(yīng)的散射角為25度的散射透鏡4-2位于空心圓柱腔3底部，前場照明光源在測量平臺2的磨砂玻璃6處形成光斑， 后場照明光源亦在測量平臺2的磨砂玻璃6處形成光斑。前場照明光源分三個基元，每個基元分別由散射透鏡4-1，貼片LED燈珠5_1組成， 每個基元的光軸與光源中心線夾角為17度，基元到測量平臺2的高度為120毫米，基元之間的距離為80毫米，以上參數(shù)可以保證三個基元的出射光斑在測量平臺2上重疊。后場照明光源由散射透鏡4-2和貼片LED燈珠5-2組成，貼片LED燈珠5_2組成到磨砂玻璃6距離為112毫米，散射透鏡4-2的發(fā)散角度為25度，磨砂玻璃6直徑為5毫米，以上參數(shù)可以使燈珠發(fā)射出的光線均勻照射在磨砂玻璃6上，在磨砂玻璃6上表面形成類朗伯型光源。本發(fā)明中，三只高亮貼片LED燈珠處于水平的等邊三角形的三個端點，照射方向為豎直方向偏三角形中心17度，每個燈珠都配有發(fā)散角為8度散射透鏡，貼片LED燈珠處于散射透鏡的焦點處。按照上述參數(shù)搭建起來的光源可以在視場內(nèi)形成均勻圓形明場照明光斑。光斑具有面積小，亮度高，均勻性強等優(yōu)點，適用于微小物體的高精度圖像采集。一只高亮貼片LED燈珠處于測量平臺的成像視場正下方112毫米處，照射方向為豎直向上，配合發(fā)散角為25度的散射透鏡，貼片LED燈珠處于散射透鏡的焦點處。該貼片 LED燈珠和散射透鏡放置于一個直徑為50毫米的空心圓柱腔中，圓柱腔上表面使用磨砂玻璃封閉，對穿透玻璃的光線起到散射作用。如圖3所示。邏輯控制模塊Ul與兩個恒流驅(qū)動模塊U2、U3電連接。Si、S2為前場和后場的照明控制邏輯輸入，VIN和GND為電源輸入，Dl, D2，D3為前場照明光源的三個 LED燈珠，D4為后場照明光源的LED燈珠。Si，S2通過TTL電平控制恒流驅(qū)動模塊的工作狀態(tài)，分別給前場光源(D1、D2、D3)和后場照明光源(D4)供電。通過兩個外部TTL電平S1、S2可以分別控制前場和后場兩個光源的工作狀態(tài)。當(dāng)外部控制的TTL電平Si、S2為高電平時，驅(qū)動電路接通，相應(yīng)的光源即出于工作狀態(tài)，在指定的視場范圍內(nèi)產(chǎn)生照明。前后場兩個光源可以根據(jù)需求，同時工作或者獨立工作。
權(quán)利要求
1.應(yīng)用于機(jī)器視覺系統(tǒng)的立體照明裝置，包括位于機(jī)器視覺系統(tǒng)的成像視場上方的前場照明光源、位于所述成像視場下方的后場照明光源，其特征在于所述前場照明光源包括三個按與所述成像視場平行的等邊三角形面排列的LED燈珠，每個LED燈珠配有與其光學(xué)配合發(fā)散透鏡，三個LED燈珠均位于其各自對應(yīng)的發(fā)散透鏡焦點處，三個LED燈珠經(jīng)過各自對應(yīng)的發(fā)散透鏡的出射光方向與所述等邊三角形面中心法線方向成一定角度，并分別在所述成像視場中心位置形成相互重合的光斑；所述后場照明光源包括LED燈珠，及與后場照明光源LED燈珠光學(xué)配合發(fā)散透鏡，所述后場照明光源的LED燈珠位于其對應(yīng)的發(fā)散透鏡焦點處，后場照明光源中LED燈珠經(jīng)過其對應(yīng)的發(fā)散透鏡的出射光再經(jīng)過一個磨砂玻璃后在所述成像視場中心位置形成光斑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于機(jī)器視覺系統(tǒng)的立體照明裝置，其特征在于還包括驅(qū)動電路，所述驅(qū)動電路包括一個邏輯控制模塊，及兩個恒流驅(qū)動模塊，所述邏輯控制模塊的輸入端輸入前場照明光源、后場照明光源的控制輸入信號，邏輯控制模塊的電源端接電源，所述邏輯控制模塊的輸出端與兩個恒流驅(qū)動模塊的電源正輸入端連接，兩個恒流驅(qū)動模塊的電源負(fù)輸入端分別接電源地，其中一個恒流驅(qū)動模塊的正、負(fù)輸出端之間串聯(lián)接有前場照明光源的三個LED燈珠，另一個恒流驅(qū)動模塊的正、負(fù)輸出端之間接有后場照明光源的LED燈珠。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種應(yīng)用于機(jī)器視覺系統(tǒng)的立體照明裝置，包括位于機(jī)器視覺系統(tǒng)的成像視場上方的前場照明光源、后場照明光源，前場照明光源包括三個LED燈珠，每個LED燈珠配有發(fā)散透鏡，三個LED燈珠在成像視場中心位置形成相互重合的光斑；后場照明光源包括LED燈珠，及與后場照明光源LED燈珠光學(xué)配合發(fā)散透鏡，后場照明光源的LED燈珠出射光再經(jīng)過一個磨砂玻璃后在成像視場中心位置形成光斑。
文檔編號F21V5/04GK102155675SQ20101060545
公開日2011年8月17日 申請日期2010年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月24日
發(fā)明者任海敏, 劉勇, 劉鋒, 盧春, 夏營威, 張龍, 朱震, 李志剛, 李曉輝, 楊曉亮, 洪深求, 荊熠, 董浩, 賈琳, 黃明圣 申請人:中國煙草總公司鄭州煙草研究院, 中國科學(xué)院安徽光學(xué)精密機(jī)械研究所, 安徽省煙草專賣局