一种光学成像系统技术方案

本发明专利技术公开了一种光学成像系统，适于采集管状元件端部的坡口的图像，包括：环形光组件，包括环形光源，所述环形光源适于对所述坡口进行环形光的打光；同轴光组件，包括同轴光源，所述同轴光源位于所述环形光源后方，并适于对所述坡口进行同轴光的打光，其中，所述同轴光源的光轴与所述环形光源的光轴同轴；以及拍摄组件，包括相机以及与相机连接的镜头，所述拍摄组件位于所述同轴光源后方，适于采集所述管状元件的坡口图像。本发明专利技术的光学成像系统，能精确、清晰、全面地显示坡上的毛刺、缺边、断裂等缺陷，从而提高对坡口缺陷检测的精度。

An Optical Imaging System

【技术实现步骤摘要】
一种光学成像系统
本专利技术涉及坡口检测
，尤其涉及一种光学成像系统。
技术介绍
核能作为一种清洁、高效、无污染的清洁能源，已被广泛应用于军事、生产和经济等领域，随着环境污染的加剧和传统化石类能源的枯竭，大规模、广领域、高技术的核能发电已成为大势所趋。由于重水反应堆具备残留废物少、能量利用率高和工业应用技术成熟度高等特点，其在世界范围的核电系统均具有广泛的应用。核燃料棒是重水反应堆的基元，其加工生产的质量直接关系到核电站的正常运行。由于锆材料在高温、高辐射状态下仍能保持良好的金属特性，一般采用锆合金管将核燃料包起来以防止裂变产物溢出。锆管内部需填充核燃料，且填充完成的锆管也需要在两端焊接端塞以防止内部燃料与外部环境接触。在焊接端塞之前，需在锆管两端车出用于焊接的坡口，坡口质量的好坏直接影响焊接的成功率，而端塞焊接不良的核燃料棒在参与核反应时会造成裂变产物泄漏，进而导致安全事故的发生。因此，对核电用锆管进行坡口缺陷检测显得尤为重要。坡口的缺陷检测一般采用机器视觉检测技术，机器视觉是给机器加装视觉装置，使机器具有类似于人类的视觉功能，从而提高机器的自动化和智能化程度，代替人类完成一些危险、枯燥或者繁重的工作。由于机械视觉具有精度高、非接触、兼容性好等优点,因此，在工业生产中，机械视觉被越来越多的自动化设备与高精度检测设备所采用。对机器视觉而言，光学成像系统至关重要。良好的光学成像系统可以提高图像质量，突出被测特征与背景的对比度，同时可以简化算法的运算，提高系统的稳定性与精度。在实际生产过程中，外部环境与实验室条件相比存在更大的干扰，故，设计的光学成像系统既要满足图像处理算法的需求，又要具备较强的鲁棒性，同时便于自动化工作流程的实现。由于锆管具有高反射的微观环状坡口，而现有技术中的光学成像系统，难以实现对这种高反射的坡口倒角和坡口倒角面的清晰打光，所采集的图像的成像效果并不理想，也势必会影响视觉检测设备的正常运行。
技术实现思路
为此，本专利技术提供了一种光学成像系统，以解决或至少缓解上面存在的问题。根据本专利技术的一个方面，提供了一种光学成像系统，适于采集管状元件端部的坡口的图像，包括：环形光组件，包括环形光源，所述环形光源适于对所述坡口进行环形光的打光；同轴光组件，包括同轴光源，所述同轴光源位于所述环形光源后方，并适于对所述坡口进行同轴光的打光，其中，所述同轴光源的光轴与所述环形光源的光轴同轴；以及拍摄组件，包括相机以及与相机连接的镜头，所述拍摄组件位于所述同轴光源后方，适于采集所述管状元件的坡口图像。可选地，在根据本专利技术的光学成像系统中，还包括：第一底板，所述环形光组件、同轴光组件、拍摄组件依次布置在所述第一底板上；以及驱动装置，与所述第一底板耦接，所述驱动装置适于驱动第一底板运动，以便带动所述环形光组件、同轴光组件、拍摄组件运动。可选地，在根据本专利技术的光学成像系统中，所述环形光组件还包括环形光调节装置，所述环形光调节装置与所述环形光源连接，并适于调节环形光的打光位置。可选地，在根据本专利技术的光学成像系统中，所述同轴光组件还包括同轴光调节装置，所述同轴光调节装置与所述同轴光源连接，并适于调节同轴光的打光位置。可选地，在根据本专利技术的光学成像系统中，所述环形光调节装置包括：第一水平调节台，布置在所述环形光源下方并与所述环形光源连接，适于在水平方向调节所述环形光源的位置；以及第一竖直调节台，布置在所述第一水平调节台下方并与所述第一水平调节台连接，适于在竖直方向调节所述环形光源的位置。可选地，在根据本专利技术的光学成像系统中，所述环形光组件还包括：环形光安装座，固定于所述第一水平调节台，适于安装所述环形光源；以及挡光环，安装于所述环形光源中间。可选地，在根据本专利技术的光学成像系统中，所述同轴光调节装置包括：第二水平调节台，布置在所述同轴光源下方并与所述同轴光源连接，适于在水平方向调节所述同轴光源的位置；以及第二竖直调节台，布置在所述第二水平调节台下方并与所述第二水平调节台连接，适于在竖直方向调节所述环形光源的位置。可选地，在根据本专利技术的光学成像系统中，所述同轴光组件还包括：同轴光安装座，固定于所述第二水平调节台，适于安装所述同轴光源。可选地，在根据本专利技术的光学成像系统中，所述拍摄组件还包括镜头调节装置，镜头调节装置包括：旋转调节台，布置在所述相机下方并与相机固定连接，适于在水平方向调节所述相机的拍摄角度；俯仰角调节台，布置在所述旋转调节台下方并与旋转调节台连接，适于调节所述相机的俯仰角度；第三竖直调节台，布置在所述俯仰角调节台下方并与俯仰角调节台连接，适于在竖直方向调节所述相机的位置；以及第三水平调节台，布置在所述第三竖直调节台下方并与所述第三竖直调节台连接，适于在水平方向调节所述相机的位置。可选地，在根据本专利技术的光学成像系统中，还包括第二底板和连接板；所述驱动装置布置在所述第二底板上，并通过连接板与所述第一底板连接。可选地，在根据本专利技术的光学成像系统中，还包括保护罩组件，该保护罩组件包括：第一罩体，可转动连接于所述第二底板，并罩设于所述环形光组件、同轴光组件和拍摄组件；以及第二罩体，布置在所述环形光组件前方，并可转动地连接于所述第一罩体，所述第二罩体上设有遮光部件。根据本专利技术的技术方案，提供了一种光学成像系统，包括环形光组件、同轴光组件以及拍摄组件，通过环形光源、同轴光源同时对管状元件的坡口进行环形光与同轴光的组合打光，使采集到的管状元件的端面图像质量更高，坡口的成像效果更好，坡口的倒角面成像清晰、且坡口的圆角高亮显示，从而能精确、清晰、全面地显示坡上的毛刺、缺边、断裂等缺陷，以提高对坡口缺陷检测的精度。进而，结合图像处理算法，能实现对管状元件的坡口进行精确的缺陷分析。上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本专利技术的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本专利技术的具体实施方式。附图说明为了实现上述以及相关目的，本文结合下面的描述和附图来描述某些说明性方面，这些方面指示了可以实践本文所公开的原理的各种方式，并且所有方面及其等效方面旨在落入所要求保护的主题的范围内。通过结合附图阅读下面的详细描述，本公开的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显。遍及本公开，相同的附图标记通常指代相同的部件或元素。图1示出了根据本专利技术一个实施例的光学成像系统500的结构示意图；图2a、2b示出了根据本专利技术一个实施例中的保护罩组件550的结构示意图；图3示出了根据本专利技术一个实施例中的环形光组件100的结构示意图；图4示出了根据本专利技术一个实施例中的同轴光组件200的结构示意图；图5示出了根据本专利技术一个实施例中的拍摄组件300的结构示意图；图6a示出了管状元件400的局部结构示意图；图6b示出了管状元件400的局部剖视图；图6c示出了图6b中A处的放大结构示意图；图7示出了根据本专利技术的环形光组件500采集的管状元件400的端面图像。具体实施方式下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光学成像系统，适于采集管状元件端部的坡口的图像，包括：环形光组件，包括环形光源，所述环形光源适于对所述坡口进行环形光的打光；同轴光组件，包括同轴光源，所述同轴光源位于所述环形光源后方，并适于对所述坡口进行同轴光的打光，其中，所述同轴光源的光轴与所述环形光源的光轴同轴；以及拍摄组件，包括相机以及与相机连接的镜头，所述拍摄组件位于所述同轴光源后方，适于采集所述管状元件的坡口图像。

【技术特征摘要】
1.一种光学成像系统，适于采集管状元件端部的坡口的图像，包括：环形光组件，包括环形光源，所述环形光源适于对所述坡口进行环形光的打光；同轴光组件，包括同轴光源，所述同轴光源位于所述环形光源后方，并适于对所述坡口进行同轴光的打光，其中，所述同轴光源的光轴与所述环形光源的光轴同轴；以及拍摄组件，包括相机以及与相机连接的镜头，所述拍摄组件位于所述同轴光源后方，适于采集所述管状元件的坡口图像。2.如权利要求1所述的光学成像系统，其中，还包括：第一底板，所述环形光组件、同轴光组件、拍摄组件依次布置在所述第一底板上；以及驱动装置，与所述第一底板耦接，所述驱动装置适于驱动第一底板运动，以便带动所述环形光组件、同轴光组件、拍摄组件运动。3.如权利要求1所述的光学成像系统，其中：所述环形光组件还包括环形光调节装置，所述环形光调节装置与所述环形光源连接，并适于调节环形光的打光位置。4.如权利要求1所述的光学成像系统，其中：所述同轴光组件还包括同轴光调节装置，所述同轴光调节装置与所述同轴光源连接，并适于调节同轴光的打光位置。5.如权利要求3所述的光学成像系统，其中，所述环形光调节装置包括：第一水平调节台，布置在所述环形光源下方并与所述环形光源连接，适于在水平方向调节所述环形光源的位置；以及第一竖直调节台，布置在所述第一水平调节台下方并与所述第一水平调节台连接，适于在竖直方向调节所述环形光源的位置。...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘坚，姜潮，索鑫宇，董力成，谢任兵，杨世辉，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43