[实用新型]一种基于自由曲面和菲涅尔面的机器视觉光源装置

说明书

本实用新型公开了一种基于自由曲面和菲涅尔面的机器视觉光源装置，包括散热器、LED光源、配光透镜、保护盖板和光源外壳，所述LED光源固定在散热器上，所述配光透镜沿着光轴的方向安装在LED光源发光面的正前方，配光透镜的正前方设有保护盖板，所述保护盖板、配光透镜和散热器固定在光源外壳内部。本实用新型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，解决现有光源出射光能量分布不均匀、准直差等技术问题。

技术领域

本实用新型属于机器视觉技术领域，更具体地，涉及一种基于自由曲面和菲涅尔面的机器视觉光源装置。

背景技术

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。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本实用新型提供一种基于自由曲面和菲涅尔面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，解决现有光源出射光能量分布不均匀、准直差等技术问题。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种基于自由曲面和菲涅尔面的机器视觉光源装置，包括散热器、LED光源、配光透镜、保护盖板和光源外壳，所述LED光源固定在散热器上，所述配光透镜沿着光轴的方向安装在LED光源发光面的正前方，配光透镜的正前方设有保护盖板，所述保护盖板、配光透镜和散热器固定在光源外壳内部。

进一步地，所述配光透镜为菲涅尔透镜，所述菲涅尔透镜包括平面和菲涅尔面，所述平面靠近LED光源。

进一步地，所述菲涅尔面由一系列的同心弧面构成，所述同心弧面均为自由曲面。

进一步地，所述LED光源为三色LED。

进一步地，所述LED光源、配光透镜和保护盖板同轴安装。

进一步地，所述保护盖板为平面透镜。

总体而言，通过本实用新型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）本实用新型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，解决现有光源出射光能量分布不均匀、准直差等技术问题。

（2）本实用新型的机器视觉光源装置，采用三色LED作为光源，通过控制器工作模式，可以选择性地输出不同颜色和不同功率的光束；

（3）本实用新型的机器视觉光源装置，采用自由曲面和菲涅尔面同时实现对LED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）本实用新型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；