[发明专利]环形同轴光源产生装置、机器视觉系统及应用方法

说明书

本发明涉及一种环形同轴光源产生装置、机器视觉系统及应用方法。该装置包括依次设置的发光模块、准直模块、无衍射光发生模块及分光模块，发光模块、准直模块和无衍射光发生模块的光轴处于同一直线上；发光模块用于提供光束；准直模块用于对光束进行准直以得到平行光；平行光经过无衍射光发生模块后生成无衍射光环；分光模块用于将无衍射光环反射至待测物体上；无衍射光发生模块与待测物体的光学距离L大于无衍射光发生模块的最大无衍射距离Zmax；无衍射光发生模块与分光模块的距离可调，和/或分光模块与待测物体的距离可调。该装置能提供均匀性好的环形同轴光源，而且可根据需要调节光环大小，能够显著提高机器视觉系统的精确性和适应广度。

技术领域

本申请涉及机器视觉技术领域，尤其涉及一种环形同轴光源产生装置、机器视觉系统及应用方法。

背景技术

随着工业自动化和人工智能的逐步发展，机器视觉所起的作用越来越重要，而光源的照明在机器视觉中起着关键性的作用。在机器视觉系统中，被测物体经过镜头在相机上成像，物体的测量精度与成像质量息息相关，而物体的照明直接影响成像质量，所以目前各大机器视觉厂商将光源作为机器视觉的重要配件。

环形光源是一种应用比较普遍的机器视觉光源，在现有技术中，环形光源一般由LED阵列排列成一个圆形所构成，这种光源的照射角度和照射面积一般是固定的，开发完毕后很难进行调节。另外，机器视觉光源对打光效果的均匀性有着较高的要求，同轴光源是比较理想的选择，而LED由于其发光特性也很难通过阵列的组合组成环形的同轴光源，其应用具有明显的局限性。

发明内容

本申请提供了一种环形同轴光源产生装置、机器视觉系统及应用方法，能提供均匀性好的环形同轴光源，而且可根据需要调节光环大小，能够显著提高机器视觉系统的精确性和适应广度。

第一方面，本申请提供了一种环形同轴光源产生装置，其包括包括依次设置的发光模块、准直模块、无衍射光发生模块以及分光模块，所述发光模块的光轴与所述准直模块的光轴以及所述无衍射光发生模块的光轴均处于同一直线上；其中，

所述发光模块用于提供光束；

所述准直模块用于对所述光束进行准直以得到平行光；

所述平行光经过所述无衍射光发生模块后生成无衍射光环；

所述分光模块用于将所述无衍射光环反射至待测物体上，以对待测物体提供环形同轴光源的照明；

其中，所述无衍射光发生模块与所述待测物体的光学距离L大于所述无衍射光发生模块的最大无衍射距离Zmax；

以及，所述无衍射光发生模块与所述分光模块的距离可调节，和/或所述分光模块与所述待测物体的距离可调节。

作为一种具体的实施例，所述装置还包括汇聚透镜，所述汇聚透镜位于无衍射光发生模块与分光模块之间，且其光轴与所述无衍射光发生模块的光轴同轴。

作为一种具体的实施例，所述准直模块包括有若干个透镜。

作为一种具体的实施例，所述无衍射光发生模块包括有轴棱锥镜。

作为一种具体的实施例，所述分光模块包括有半透反光镜或二向色镜。

作为一种具体的实施例，所述发光模块的光轴与所述分光模块的分光器件的夹角为45°。

本申请的环形同轴光源产生装置的结构简单，不仅能够提供照明均匀性很好的环形同轴光源，还能够根据实际需求调节光环的大小。

第二方面，本申请提供了一种机器视觉系统，包括：成像模块以及上述技术方案中任意一项所述的环形同轴光源产生装置，其中，

所述成像模块用于拍摄待测物体。

作为一种具体的实施例，所述成像模块的光轴与所述发光模块的光轴垂直。