用于检查复杂物体的自适应照明系统和方法技术方案

本发明专利技术涉及用于检查复杂物体的自适应照明系统和方法。公开了一种照明系统及其设计和构造方法。所产生的包括前灯模块和背灯模块的照明系统提供了能够根据本发明专利技术对增强多维物体上的缺陷的最佳性能的需求而选择和编程的照明。光导引件适当地对准背灯模块，并与弹簧加载机构机械地结合，以使光导引件能够自由移动并且随后将光导引件重新定位至在设置照明组件时确定的参照原始位置。前灯模块用于突出表面缺陷，并且与照明系统机械地结合。照明模块可以包括以特定布局安装的具有不同空间强度分布和色谱的多个离散发光部件，使得产生面向应用的组合照明效果。向应用的组合照明效果。向应用的组合照明效果。

【技术实现步骤摘要】
用于检查复杂物体的自适应照明系统和方法


[0001]本专利技术总体上涉及电子控制的基于发光二极管(LED)的照明系统，该照明系统与照明传输光导引件耦接，以将光传播至多维物体的难接近区域。本专利技术特别适用于检查包括有角表面的多维物体，该有角表面需要特别的照明和定位技术来增强检查。

技术介绍

[0002]如果常规光源被设计成照亮多个表面，特别地如果物体具有有角表面，则常规光源通常体积庞大且复杂。在现有技术US8,100,552中，照明装置设计成使用以特定取向安装的多个发光部件，以匹配物体的轮廓。如果要检查的物体的轮廓发生变化，则需要设计新的照明模块，以实现在物体上的均匀照明，而这使方法复杂、耗时且昂贵。它们既不灵活也不可扩展，这使得它们难以扩展和适应具有不同表面轮廓的新类型物体。
[0003]典型的固态LED通常用于各种配置中，以使光能够均匀分布在物体上。用于特定物体的最终配置可能在物体的区域上仍具有不均匀的照明强度，从而导致不一致和不可靠的缺陷测量。此外，它们体积庞大且在检查系统内占据宝贵的位置。
[0004]当前技术缺乏在不损害缺陷检查和相关测量的质量和精度的情况下均匀地照亮复杂三维物体的设备和方法。

技术实现思路

[0005]本专利技术涉及一种高效且灵活的照明系统，该照明系统包括照明模块，该照明模块与由丙烯酸或其他光传输材料制成的平面的、矩形的或圆形的一组光导引件适当地耦接，该光导引件安装有能够适当伸缩的弹簧并适当地布置在包括至少两个平行板的平台上，该平台允许光导引件沿着其竖向轴线自由移动。当要检查的物体位于相机下方时，物体被定位成搁置在光导引件上，光导引件在一个端部处的接触点处将其本身移动、调整并定向至物体的轮廓，另一端部暴露于背灯照明模块。通过这种布置，当背灯照明件已通电时，光导引件朝向物体传输光，导致光在三维物体的每个点处均匀分布。相机在不同位置和角度的物体处捕获多个图像以供检查。检查完成后，物体移动远离光导引件，并且同时光导引件移动回到其原始位置或参照位置。
[0006]接着使用顶灯照明模块从顶部照亮物体，然后捕获处于不同角度的物体的不同区域的多个图像。
[0007]操作员还可以使用相机来观察被照亮的物体表面，以执行缺陷或特征的测量。在检查系统的设置和配置过程期间使用手动检查或观察的典型情况。
[0008]这种布置的主要优点之一使照明模块能够容易地适合于在其表面上具有三维特征或缺陷的各种复杂物体。移动光导引件的灵活适应性加上照明系统的可编程性使照明系统非常灵活且能够扩展，从而在产品转换期间快速地重新配置照明设置。
[0009]本专利技术的下一个优点是可靠地照亮物体的有角表面，这在当前技术中是不可能的。当使用与检查组件联接的结合马达使物体适当地倾斜时，也可以可靠地检查有角表面
上的特征，从而向相机呈现最佳视图。
[0010]本专利技术的另一个优点是背灯模块的定位，这可以使用机械地联接至背灯模块的气缸来实现。在多种光照条件下由相机捕获的物体的增强图像允许测量细微缺陷和更明显的特征。
[0011]本专利技术的其他方面包括本专利技术的前述方面中的一个或更多个方面的各种组合，以及如在以下详细描述中所发现的或可以从中得出的本专利技术的各种实施方式中的一种或更多种实施方式的组合。还应当理解的是，本领域普通技术人员可以从本专利技术的特定实施方式的以下详细描述中得出本专利技术的其他实施方式。
附图说明
[0012]根据以下描述、所附权利要求和附图，本专利技术的具体特征、方面和优点将变得更好理解，在附图中：
[0013]图1表示构成本专利技术的优选实施方式的所有元件的系统。
[0014]图2是三维物体的顶表面的图示。
[0015]图3是三维物体的底表面的图示。
[0016]图4是本专利技术的优选实施方式的一个方面的图示。
[0017]图4a是在图4中打开背灯照明件的情况下物体的区域的图像。
[0018]图4b是图4中被围封的图像区域的分解图。
[0019]图5是本专利技术的优选实施方式的另一方面的图示。
[0020]图5a是在图5中打开前灯照明件的情况下物体的区域的图像。
[0021]图6表示构成本专利技术的另一实施方式的所有元件的系统。该系统被设计为使物体沿两个不同的轴线旋转，以能够使用顶灯照明件或背灯照明件检查处于不同角度的物体。
[0022]图7是示出了图6中的实施方式的一方面的系统的图示。
[0023]图7a图示了图7中的物体50的顶灯照亮区域的图像。
[0024]图8是示出了图6中的实施方式的另一方面的系统的图示。
[0025]图8a图示了图8中的物体50的背灯照亮区域的图像。
[0026]图9是示出了图6中的实施方式的又一方面的系统的图示。
[0027]图9a图示了图9的物体50中的斜面的顶灯照亮区域的图像。
[0028]图10是示出了图6中的实施方式的又一方面的系统的图示。
[0029]图10a图示了图10的物体50中的斜面的背灯照亮区域的图像。
[0030]图11表示图2中的物体的顶灯照亮区域的图像。
[0031]图12表示图2中的物体的背灯照亮区域的图像。
具体实施方式
[0032]在对本专利技术的优选实施方式的以下描述中，参照形成本专利技术的一部分的附图，并且在附图中通过图示的方式示出了可以实践本专利技术的具体实施方式。应理解的是，在不脱离本专利技术的范围的情况下，可以采用其他实施方式并且可以进行结构改变。
[0033]图1示出了根据本专利技术的系统和方法的第一实施方式。系统100以图形形式示出了本专利技术的第一方面的实施方式，系统100是用于检查复杂三维物体、包括物体的有角表面中
的缺陷的设备。可以测量诸如孔尺寸、物体表面上的标记、是否存在模制特征、划痕、污染物之类的缺陷以及物体周围的所有边缘缺陷。
[0034]图1中的第一实施方式100包括安装在XY机动工作台25(马达未示出)上的高分辨率的相机30、至少两个照明光源——环形灯或顶灯22和平坦的LED背灯8。背灯8机械地且光学地耦接至一组光导引件10，所述一组光导引件10在其他方面被称为光传输元件的阵列，该光传输元件优选地由有效的光散射材料制成。光导引件组件被设计为具有两个金属板18和20，所述两个金属板被钻有相同且对称的孔。板18和20中的每个对准的孔构造成分别保持弹簧加载的单元12和14，一组光导引件10穿过单元12和14安装并保持在被称为原始位置或参照位置的位置P1中，该位置可以根据应用进行调整。所使用的光导引件10的数目由应用来确定。所述一组光导引件10能够穿过一组弹簧加载的支承件12和14的机构竖向地移位。光导引件10可以使用丙烯酸树脂、聚碳酸酯或具有高分散特性的类似材料制造，以能够在不同位置和不同深度的有角表面以及不平坦表面周围照亮物体。所述一组光导引件10还可以设计成具有不同的角度、厚度或轮廓，以适应不同类型的物体，从而使光导引件可扩展且具有成本效益。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种照明系统，所述照明系统意在用于将具有穿孔和有角表面的多维物体大体上照亮，以检查诸如异物污染、不准确尺寸的穿孔、标记中的缺陷和受损表面之类的缺陷，所述系统包括：a)高分辨率的相机，所述相机用于捕获图像，并且所述相机安装在用于将所述相机定位在预先确定的位置处的XY工作台上；b)安装在平坦板上的发光二极管的阵列，所述发光二极管的阵列作为背灯照明件进行操作，所述发光二极管被适当地分段成允许使用频闪器来使选定的预先编程部段进行照明，以将一系列平行安装的基于丙烯酸的光导引件的一个端部照亮；c)圆形的基于发光二极管的环形灯，所述环形灯用作前照明件，其中，所述发光二极管被适当地分段成允许使用频闪器来使选定的预先编程部段进行照明；d)多个可伸缩的安装有弹簧的光导引件，所述光导引件用于传播光，并且所述光导引件彼此平行地布置在与所述背灯照明件机械地联接的一对板上；e)至少一对基于气缸的移位机构，所述移位机构用于将背光照明件移动至多于一个的预先确定的位置；f)第一安装系统，所述第一安装系统用于使背光照明子组件围绕所述相机与光学系统的中心轴线旋转；g)第二安装系统，所述第二安装系统用于使所述背光照明子组件在与所述第一安装系统垂直的轴线上旋转；h)物体定位机构，所述物体定位机构用于将待检查的物体适当地定位在若干预先确定的位置处；i)选通系统，所述选通系统用于控制触发脉冲持续时间和照明强度。2.根据权利要求1所述的照明系统，其中，待检查的所述物体的表面包括与所述相机不等距的若干类型的腔、孔和有角表面。3.根据权利要求1所述的照明系统，其中，所述光导引件的端部与平板背光照明件机械地结合。4.根据权利要求1所述的照明系统，其中，位于所述背光照明件的相对侧的所述环形灯用于顶部照明。5.根据权利要求4所述的照明系统，其中，所述环形灯被用户编程为将所述物体的表面上的标记照亮以检查符号中的缺陷。6.根据权利要求1所述的照明装置，其中，所述背灯照明件被分段成允许可编程照明，以实现选择性分段照明、强度控制和触发脉冲宽度控制。7.根据权利要求1所述的照明系统，其中，设置在至少两个安装板上的可伸缩的所述光导引件被独特地...

【专利技术属性】
技术研发人员：阮忠秀，黄循威，连顺驰，
申请(专利权)人：亿美设备私人有限公司，
类型：发明
国别省市：