一种基于微透镜阵列的机器视觉光源装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种基于微透镜阵列的机器视觉光源装置，包括LED光源或者激光光源（2）、散热器（1）、收集透镜（3）、第一微透镜阵列（5）、第二微透镜阵列（8）、保护盖板（10）及光源外壳（11），所述LED光源或者激光光源（2）上装配有收集透镜（3），所述收集透镜（3）的正前方垂直于光轴方向依次平行设有第一微透镜阵列（5）、第二微透镜阵列（8）和保护盖板（10），所述散热器（1）、第一微透镜阵列（5）、第二微透镜阵列（8）和保护盖板（10）固定在光源外壳（11）上。本实用新型专利技术能够获得平行度良好的输出光束，并且能量分布均匀，从而对被检测物体表面细节表现能力更强，充分突出被检测表面三维特性，进而提升检测精度。

A machine vision light source device based on microlens array

【技术实现步骤摘要】
一种基于微透镜阵列的机器视觉光源装置
本技术属于机器视觉
，更具体地，涉及一种基于微透镜阵列的机器视觉光源装置。
技术介绍
机器视觉系统采用照相机将被检测的物体转换成图像信号，传送至专用的图像处理系统，对像素、亮度和颜色等信息进行分析，通过特定的算法抽取目标特征信息，如体积、颜色和方位等。在现代化的工业生产中，机器视觉技术被广泛地应用于产品检测、工况分析和质量监控等应用场景。光源的亮度、均匀性等特性较大程度地影响着成像质量水平，高质量的机器视觉光源对提升机器视觉系统的性能具有极大的作用。特别地，对于平面目标的缺陷检测应用中，对光源的均匀性和准直性均有着较高的要求。现有的机器视觉光源一般无法同时满足这两个要求，即均匀性和准直性不能同时满足。尤其是，现有的机器视觉光源一般采用多个LED灯珠进行组合排列，虽然可以在近距离实现相对均匀的照明效果，但是这种机器视觉光源一方面无法保证出光的准直性，另一方面，使用多个LED灯珠会导致成本和体积的增加。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本技术提供一种基于微透镜阵列的机器视觉光源装置，光源采用单颗三色LED或者三种不同颜色的激光器组合，通过控制器其工作模式，可以选择性地输出不同颜色和不同功率的平行均匀光束。为了实现上述目的，本技术提供一种基于微透镜阵列的机器视觉光源装置，包括LED光源或者激光光源、散热器、收集透镜、第一微透镜阵列、第二微透镜阵列、保护盖板及光源外壳；所述LED光源或者激光光源通过导热硅脂固定在散热器上，所述LED光源或者激光光源上装配有收集透镜，所述收集透镜的正前方垂直于光轴方向依次平行设有第一微透镜阵列、第二微透镜阵列和保护盖板，所述散热器、第一微透镜阵列、第二微透镜阵列和保护盖板固定在光源外壳上。进一步地，所述第一微透镜阵列包括第一微透镜阵列平面部分和第一微透镜阵列的微透镜组部分。进一步地，所述第二微透镜阵列包括第二微透镜阵列平面部分和第二微透镜阵列的微透镜组部分。进一步地，所述LED光源或者激光光源为单颗红绿蓝三色LED或红、绿、蓝三种激光器组合。进一步地，所述光源外壳内部设置为“锯齿”状结构。进一步地，所述光源外壳设有光源外壳内壁“锯齿”结构。总体而言，通过本技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：（1）本技术的机器视觉光源装置，能够获得平行度良好的输出光束，并且能量分布均匀，从而对被检测物体表面细节表现能力更强，充分突出被检测表面三维特性，进而提升检测精度；（2）本技术的机器视觉光源装置，光源采用单颗三色LED或者三种不同颜色的激光器组合，通过控制器其工作模式，可以选择性地输出不同颜色和不同功率的光束；（3）本技术的机器视觉光源装置，采用两片微透镜阵列分别实现对光源发出的光进行照度分布和波前的控制，可以实现准直且均匀的照明光；（4）本技术的机器视觉光源装置，光源外壳内表面采用锯齿结构和涂黑处理，有利于抑制杂散光，提高输出光束质量；收集透镜的使用，提升了光的利用效率；（5）本技术的机器视觉光源装置，硬件结构更简单，稳定更性强，重量轻，成本更低，实用范围广。附图说明图1是本技术实施例基于微透镜阵列的机器视觉光源装置的整体示意图；图2是本技术实施例中散热器的结构示意图；图3是图1的A部的局部放大图；图4是图1的B部的局部放大图。所有附图中，相同的附图标记表示同一个结构元件，其中：1-散热器；2-LED光源或者激光光源；3-收集透镜；4-第一微透镜阵列平面部分；5-第一微透镜阵列；6-第一微透镜阵列的微透镜组部分；7-第二微透镜阵列平面部分；8-第二微透镜阵列；9-第二微透镜阵列的微透镜组部分；10-保护盖板；11-光源外壳；12-导热硅脂；13-光源外壳内壁“锯齿”结构；14-光轴。具体实施方式为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。此外，下面所描述的本技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。参照图1，LED光源或者激光光源2通过导热硅脂12固定在散热器1上，光源上装配有收集透镜3，收集透镜3的正前方垂直于光轴方向依次平行放置第一微透镜阵列4、第二微透镜阵列8和保护盖板10。散热器1、第一微透镜阵列4、第一微透镜阵列8和保护盖板10固定在光源外壳11上。LED采用单颗红绿蓝三色LED，激光则采用红、绿、蓝三种激光器进行组合。通过控制三色LED、三种激光器的工作模式，可以实现不同颜色和功率的准直均匀光束输出。LED光源或激光光源发出的光首先被收集透镜所收集，使边缘光线尽可能地往中间偏转；第一微透镜阵列进行光强的重新分配，使之在第二片微透镜阵列上形成特定形状的均匀光照度分布；第二片微透镜阵列用于调整光的出射方向，对从第一片微透镜阵列入射到第二片微透镜阵列上的光进行准直，进而输出平行的、具有均匀能量分布的光束。进一步地，参照图1，所述两个微透镜阵列5和8、保护盖板10通过卡扣固定在光源外壳上。保护盖板10可以有效地防止灰尘等异物进入光源内腔中，以免影响照明效果，体现了本装置体的可靠性。进一步地，参照图2，光源2通过导热硅脂12与散热模块1紧密结合，从而有效提升光源的散热效率，同时增加光源的稳定性、降低功耗，进而较小光源的整体使用成本。进一步地，参照图3，光源外壳内部设置为“锯齿”状结构11，并且做涂黑处理，可以有效地已知杂散光，从而提升输出光束的均匀性和准直性。进一步地，参照图4，LED光源或者激光光源2发出的光首先被收集透镜3所收集，收集透镜使光线发生偏折，即使光源发出的光线偏向光轴14。例如图4中所示，从光源发出的一条具有大发散角的光线首先抵达收集透镜的内表面上的a点，由于透镜的折射率大于空气，将在a处发生光线的偏折，偏向光轴14；光线离开a点后在收集透镜中传播至收集透镜的凸表面上的一点b，在离开b点后偏折向光轴14传播。外壳内部设置为“锯齿”状结构13，并且做涂黑处理，可以有效地抑制杂散光，从而提升输出光束的均匀性和准直性。进一步地，本装置中的第一微透镜阵列5用于控制光在第二微透镜阵列8前表面处的光照度分布，通过自有曲面技术可以实现任意形状和分布的光照度分布。第二微透镜阵列8用于调整光的传播方向，即实现光束的准直输出。作为实施例，下面描述三种不同颜色输出光产生的控制方式：第一，使三色LED中的红色LED工作，另外两种LED关闭，可以实现红光输出。第二，使三色LED的红、绿、蓝LED同时工作，并通过控制每一个LED的工作电流，可以实现白光输出。第三，使三色LED中的红、绿LED同时工作，蓝色LED关闭，并控制红、绿LED的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于微透镜阵列的机器视觉光源装置，其特征在于，包括LED光源或者激光光源（2）、散热器（1）、收集透镜（3）、第一微透镜阵列（5）、第二微透镜阵列（8）、保护盖板（10）及光源外壳（11）；/n所述LED光源或者激光光源（2）通过导热硅脂（12）固定在散热器（1）上，所述LED光源或者激光光源（2）上装配有收集透镜（3），所述收集透镜（3）的正前方垂直于光轴方向依次平行设有第一微透镜阵列（5）、第二微透镜阵列（8）和保护盖板（10），所述散热器（1）、第一微透镜阵列（5）、第二微透镜阵列（8）和保护盖板（10）固定在光源外壳（11）上。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于微透镜阵列的机器视觉光源装置，其特征在于，包括LED光源或者激光光源（2）、散热器（1）、收集透镜（3）、第一微透镜阵列（5）、第二微透镜阵列（8）、保护盖板（10）及光源外壳（11）；
所述LED光源或者激光光源（2）通过导热硅脂（12）固定在散热器（1）上，所述LED光源或者激光光源（2）上装配有收集透镜（3），所述收集透镜（3）的正前方垂直于光轴方向依次平行设有第一微透镜阵列（5）、第二微透镜阵列（8）和保护盖板（10），所述散热器（1）、第一微透镜阵列（5）、第二微透镜阵列（8）和保护盖板（10）固定在光源外壳（11）上。


2.根据权利要求1所述的一种基于微透镜阵列的机器视觉光源装置，其特征在于，所述第一微透镜阵列（5）包括第一微透镜阵列平面部分（4）和第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：张炜，
申请(专利权)人：广州市大湾区虚拟现实研究院，
类型：新型
国别省市：广东;44