【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于机器视觉照明光源，涉及一种用于高精度线扫描检测场景应用，具有双角度倾斜线光照明、均匀线光照明特点的同轴线光源及其设计方法。
技术介绍
1、高精度线扫描检测是一种利用线阵扫描相机进行高精度图像采集和处理的检测技术。它可以应用于各种需要高精度、高速度检测的应用场景，例如电子制造、半导体生产、医疗设备等。在高精度线扫描检测中，除需要高分辨率线阵相机、高速采集和传输处理技术、高精度图像处理算法和精准的机械运动控制外，还需要一个关键的光源照明系统，通常是线光源照明系统。用于高精度线扫描检测场景的稳定的线光源照明系统至少需要具有以下特点：1）需要能够提供高亮稳定均匀的光照条件，确保图像一致性和对比度；2）需要有一定的低角度或者高角度的倾斜照明性，可以提高缺陷检出率；3）多角度线光照明设计以增加照明光场信息的丰富度，多个照明光场叠加不仅会提高光照度，还会丰富缺陷检出类型和提高缺陷拍出效果。
2、目前机器视觉照明领域的线光源主要以led线光源为主。传统的led线光源包括恒定亮度、高亮度、可调亮度、频闪和多波段led线光源等等，以及在此基础上加上简单的同轴模块后的同轴线光源。这些传统的led线光源：1）结构上以简洁的直射长条型为主，需要外部机构调整其照明角度；2）高亮性有保证，但是线长方向的光照均匀性一般，通常是中间亮、两端较暗，导致拍出的图像一致性和对比度差。通常只能用于比较成熟、检测精度不高的线扫描检测应用场景中，基本不能用于高精度线扫描检测场景，特别是待检物体背景纹理复杂的检测应用中；3）改进为同轴线光源后，只能直
3、综上所述，目前市面上主流的led线光源难以作为一种用于高精度线扫描检测场景的稳定的线光源照明系统。
技术实现思路
1、本专利技术为解决上述现有技术的不足，提供了一种用于高精度线扫描检测的同轴线光源及其设计方法，以期能够解决现有的主流led线光源因线长方向上的照明均匀性差、实现多角度线光照明时的装调和空间局限性、倾斜照明和同轴成像结构不能共存的矛盾而难以用于高精度线扫描检测场景的问题，从而实现为高精度线扫描检测场景提供高亮稳定均匀、多光场叠加和倾斜照明的光照条件。
2、本专利技术为解决技术问题所采用的技术方案是：
3、本专利技术一种用于高精度线扫描检测的同轴线光源的特点在于，所述同轴线光源位于待检测物体与外部线扫相机之间，与外部线扫相机构成同轴成像结构；所述待检测物体的待检面位于同轴线光源的发光面g上，所述外部线扫相机的线扫中心线与同轴线光源的发光面g的对称中心线平行，且两条线所确定的镜像平面p垂直于待检测物体的待检面；所述同轴线光源包括：左斜照线光源和右斜照线光源，且所述左斜照线光源和右斜照线光源关于所述镜像平面p对称放置；
4、所述左斜照线光源，包括：左线光源主体结构、左气冷散热器、左led灯板、左凹柱面反射镜、左平面反射镜、左椭圆光扩散板；
5、所述右斜照线光源，包括：右线光源主体结构(1r1)、右气冷散热器、右led灯板、右凹柱面反射镜、右平面反射镜、右椭圆光扩散板；
6、在所述左线光源主体结构的内腔中按照折返式的线会聚光路依次设置有所述左led灯板、左凹柱面反射镜、左平面反射镜、左椭圆光扩散板；
7、所述左线光源主体结构的背面lb上设置有左气流槽，用于气冷散热；
8、所述左气冷散热器是由起均温作用的左基板和起散热作用的左翅片构成，且所述左基板上均分布着一个左进气孔和一系列均匀分布的左出气孔，用于实现吹气散热；
9、所述左气冷散热器的左基板与所述左线光源主体结构的背面lb紧密贴合；
10、所述左led灯板固定于所述左线光源主体结构的内腔基准平面ls上，且所述内腔基准平面ls与所述左线光源主体结构的背面lb平行；且左led灯板上设置有非等间距排布的led灯珠；
11、所述左凹柱面反射镜用于对左led灯板发出的左均匀线发散光束l-uldb进行会聚转折；
12、所述左平面反射镜用于对左凹柱面反射镜会聚转折后的左均匀线会聚光束l-ulcb进行再次转折；
13、所述左椭圆光扩散板位于所述左线光源主体结构的内腔出光口lo，用于对左平面反射镜反射后的左均匀线会聚光束l-ulcb进行扩散；
14、在所述右线光源主体结构的内腔中按照折返式的线会聚光路依次设置有所述右led灯板、右凹柱面反射镜、右平面反射镜、右椭圆光扩散板；
15、所述右led灯板发出的右均匀线发散光束r-uldb先照射至所述右凹柱面反射镜后会聚成右均匀线会聚光束r-ulcb，然后右均匀线会聚光束r-ulcb照射至右平面反射镜后，被转折反射至右椭圆光扩散板，再经过右椭圆光扩散板扩散后，最终与左椭圆光扩散板扩散的左均匀线会聚光束l-ulcb交叉照射在所述同轴线光源的发光面g上，在发光面g的对称中心线上叠加成具有交叉性、倾斜照射性、线均匀性特点的照明线光束。
16、本专利技术所述的一种用于高精度线扫描检测的同轴线光源的特点也在于，所述左led灯板、左凹柱面反射镜、左平面反射镜和左椭圆光扩散板的长度相同，且右led灯板、右凹柱面反射镜、右平面反射镜和右椭圆光扩散板具有同样的长度。
17、进一步的，所述左凹柱面反射镜平均反射效率、面型精度优于；且所述左平面反射镜和右平面反射镜分别与所述左凹柱面反射镜和右凹柱面反射镜具有一致的平均反射效率、面型精度。
18、本专利技术一种基于所述的用于高精度线扫描检测的同轴线光源的设计方法的特点在于，包括以下步骤：
19、步骤1. 确定照射在发光面g上的左均匀线会聚光束l-ulcb的主光线与发光面g的倾斜角度，即同轴线光源的左倾斜照射角；
20、步骤2. 记左led灯板发出的左均匀线发散光束l-uldb的虚拟中心为，过左均匀线发散光束l-uldb的主光线与左凹柱面反射镜的交点作左凹柱面反射镜的切平面，记所述切平面与左线光源主体结构的内腔基准平面ls的夹角为；记左平面反射镜与所述平面ls的夹角为；从而利用式(1)确定、：
21、(1)
22、步骤3. 根据左线光源主体结构的内腔尺寸预设计指标，确定左均匀线发散光束l-uldb的主光线到左凹柱面反射镜镜面交点的水平距离，并记左均匀线会聚光束l-ulcb的主光线与左平面反射镜镜面交点为，确定所述虚拟中心与交点之间的垂直距离；
23、步骤4. 根据左线光源主体结构的内腔尺寸预设计指标，确定左均匀线发散光束l-uldb的工作发散角，以及确定左凹柱面反射镜的曲率半径；
24、步骤5. 根据式(2)检验并确定左凹柱面反射镜的宽度，若没有超出左线光源主体结构的内腔尺寸预设计指标，则继续步骤6，否则，改变并返回至步骤2重新确本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于高精度线扫描检测的同轴线光源，其特征在于，所述同轴线光源位于待检测物体与外部线扫相机之间，与外部线扫相机构成同轴成像结构；所述待检测物体的待检面位于同轴线光源的发光面G上，所述外部线扫相机的线扫中心线与同轴线光源的发光面G的对称中心线平行，且两条线所确定的镜像平面P垂直于待检测物体的待检面；所述同轴线光源包括：左斜照线光源和右斜照线光源，且所述左斜照线光源和右斜照线光源关于所述镜像平面P对称放置；
2.根据权利要求1所述的一种用于高精度线扫描检测的同轴线光源，其特征在于，所述左LED灯板(1L3)、左凹柱面反射镜(1L4)、左平面反射镜(1L5)和左椭圆光扩散板(1L6)的长度相同，且右LED灯板(1R3)、右凹柱面反射镜(1R4)、右平面反射镜(1R5)和右椭圆光扩散板(1R6)具有同样的长度。
3.根据权利要求1所述的一种用于高精度线扫描检测的同轴线光源，其特征在于，所述左凹柱面反射镜(1L4)平均反射效率、面型精度优于；且所述左平面反射镜(1L5)和右平面反射镜(1R5)分别与所述左凹柱面反射镜(1L4)和右凹柱面反射镜(1R4)具有一致
4.一种基于权利要求1所述的用于高精度线扫描检测的同轴线光源的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：
5.根据权利要求1所述的一种用于高精度线扫描检测的同轴线光源，其特征在于，所述左LED灯板(1L3)上是按如下步骤设置有非等间距排布的LED灯珠，且右LED灯板(1R3)与左LED灯板(1L3)上的LED灯珠排布是一致的：
...【技术特征摘要】
1.一种用于高精度线扫描检测的同轴线光源，其特征在于，所述同轴线光源位于待检测物体与外部线扫相机之间，与外部线扫相机构成同轴成像结构；所述待检测物体的待检面位于同轴线光源的发光面g上，所述外部线扫相机的线扫中心线与同轴线光源的发光面g的对称中心线平行，且两条线所确定的镜像平面p垂直于待检测物体的待检面；所述同轴线光源包括：左斜照线光源和右斜照线光源，且所述左斜照线光源和右斜照线光源关于所述镜像平面p对称放置；
2.根据权利要求1所述的一种用于高精度线扫描检测的同轴线光源，其特征在于，所述左led灯板(1l3)、左凹柱面反射镜(1l4)、左平面反射镜(1l5)和左椭圆光扩散板(1l6)的长度相同，且右led灯板(1r3)、右凹柱面反射镜(1r4)、右平面反射镜(1r...
【专利技术属性】
技术研发人员：卢荣胜，谈士涛，
申请(专利权)人：无锡维度机器视觉产业技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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