[发明专利]高精度的成像系统、方法、图像采集装置及检测设备

说明书

本发明实施例公开了一种高精度的成像系统、方法、图像采集装置及检测设备，所述成像系统包括：镜头、第一光源；其中，所述镜头具有镜头光轴，所述镜头光轴与待成像平面的法线夹角在20~60度之间；所述镜头光轴相对于所述待成像平面具有一个第一反射轴；所述第一光源的设置使得所述待成像平面上存在一个第一点，所述第一点在所述镜头的视野范围内，且连接所述第一光源的中心点到所述第一点的第一中线与所述第一反射轴的角度偏差不超过第一预设范围，所述第一预设范围为角度偏差±15度。本发明的技术方案通过照明和成像镜头的一体化设置，有效提升了成像的一致性，可获得高精度且稳定的工件图像。

技术领域

本发明涉及成像设备技术领域，具体涉及一种高精度的成像系统、方法、图像采集装置及检测设备。

背景技术

在目前的工件检测领域，对于小型工件、尤其是微细零件的缺陷检测，很大程度上还依赖于流水线工人的肉眼检测。为提升检测效率，现有技术尝试引入基于图像识别的机器视觉技术，通过对采集的工件图像进行智能识别来检测和发现工件上的缺陷。

但是机器视觉技术长期以来面临很多挑战，尤其的，金属表面零件具有高反光特性，长久以来难以进行稳定的高质量成像。机器视觉技术严重依赖于采集的图像质量，而图像采集又受到很多因素的影响。其中，光源照明和成像光学系统（镜头）的光路设计对成像质量影响最大，其次则是图像采集装置。目前，在工件检测系统中，通常采用同轴光、环形光、半环形光、平面光、条形光或是穹顶光等普通光源对工件进行照射，随后通过普通工业镜头将工件图像传导给图像传感器。

然而，发明人在实现本发明实施例相关技术方案的过程中发现，现有技术的机器视觉检测方式仍存在着明显的缺陷：在镜头视野中工件的成像一致性差，工件摆放在不同位置时所呈现的成像不同，当工件位于视野内的某些位置时，轻微缺陷例如划痕不能明显成像，导致工件的某些表面缺陷的检出非常不稳定。如图1所示的一种浅刀痕缺陷，通常缺陷处浅刀痕几何特征相对于工件表面相差不大，在普通照明成像下，此类细微缺陷根本无法展现。

因而采用现有技术检测时需要将工件放在视野内的特定位置，且保持工件上的缺陷和光源处于特殊位置，才有可能获得一定质量的采集图像。但在自动化检测流水线上，工件通常保持运动状态，上述检测需求与实际工作场景并不匹配，导致现有技术在动态检测过程中无法获得理想的采集图像（因无法保证上述检测位置要求），成像质量差、精度低，对工件表面缺陷的检出率低。

发明内容

针对现有技术中的上述技术问题，本发明实施例提出了一种高精度的成像系统、方法、图像采集装置及检测设备，以解决现有技术中动态检测成像质量差的问题。

本发明实施例的第一方面提供了一种高精度的成像系统，包括：镜头110、第一光源120和载物平台130；其中，所述镜头110具有镜头光轴111，所述镜头光轴111与所述载物平台130的法线夹角在20~60度之间；所述镜头光轴111相对于所述载物平台130具有一个第一反射轴112；所述第一光源120的设置使得所述载物平台130上存在一个第一点，所述第一点在所述镜头110的视野范围内，且连接所述第一光源120的中心点到所述第一点的第一中线121与所述第一反射轴112的角度偏差不超过第一预设范围，所述第一预设范围为角度偏差±15度。

在一些实施例中，所述成像系统还包括：第二光源140；其中，所述载物平台130为透明平台，所述第二光源140设置在所述载物平台130下方；

所述镜头光轴111相对于所述载物平台130的一个垂直面具有一个第二反射轴；

所述第二光源140的设置使得所述载物平台130的所述垂直面上存在一个第二点，所述第二点在所述镜头110的视野范围内，且连接所述第二光源140的中心点到所述第二点的第二中线141与所述第二反射轴的角度偏差不超过第一预设范围。

在一些实施例中，所述镜头110的视野范围在所述载物平台130上有第一视野半径R，所述第一点到所述镜头光轴111与所述载物平台130的交点的距离不超过0.8R。