[发明专利]一种自动对焦双远心光学一体化摄像机

说明书

本发明公开了一种自动对焦双远心光学一体化摄像机。包括双远心镜头、自动对焦结构；双远心镜头结构包含镜头外壳、物方镜片组、孔径光阑、像方镜片组，组成双远心光学系统，可采集待测零件的图像；自动对焦结构与双远心镜头结构相连，主要包括基座、固定镜片、后座、浮动基座、浮动镜片、驱动电机，可通过驱动电机带动浮动座及镜片，以适应待测零件位置的偏移变化，并将光线射入图像处理模块的CMOS芯片，得到图像数据；图像处理与自动对焦算法模块可以处理CMOS芯片回传图像，判断是否合焦，并可自动驱动电机调整浮动镜片位置，始终得到清晰图像。本发明能够适应待测件有多种不同高度，或待测件位置偏离工作距离的场合，广泛应用于多种工作情景。

技术领域

本发明属于图像处理技术领域，尤其涉及一种自动对焦双远心光学一体化摄像机。

背景技术

在工业应用领域中，常使用机器视觉技术进行零件的尺寸测量。而远心镜头由于其可以使得被摄物体位于一定的物距内，得到的图像放大倍率不会随物距的变化而改变，在尺寸测量领域有着重要应用。

但是，由于远心光学系统本身的特点，远心镜头往往有固定的工作距离和成像距离，景深较小，工件位置偏离工作距离时成像效果就会变差，必须要重新调整摄像系统或工件的位置。

发明内容

为了解决背景技术中的问题，本发明提供了一种自动对焦双远心光学一体化摄像机，在待测工件偏离工作距离时，通过自动对焦算法和结构进行调整，在一定工作范围内始终得到合焦的，清晰的图像。

本发明采用的技术方案如下：

一、一种自动对焦双远心光学一体化摄像机

包括双远心镜头结构和自动对焦结构；

所述双远心镜头结构包括镜头外壳和由前至后依次安装在镜头外壳内的物方镜片组、孔径光阑和像方镜片组，孔径光阑位于物方镜片组的像方焦平面，且位于像方镜片组的物方焦平面处；

所述自动对焦结构包括基座、驱动电机、后座、图像传感器、浮动基座；基座前端与双远心镜头连接，基座后端依次连接有后座、图像传感器；基座内部两侧设置有条形槽，两侧的条形槽内均布置有两端分别固定于基座和后座上的导杆，浮动座通过两根导杆滑动安装于基座内；基座和后座一侧安装有由丝杆和螺母组成的滚珠丝杠，丝杆与驱动电机相连，螺母固定于浮动座上；

浮动座上安装有浮动镜片，后座上安装有固定镜片，图像传感器中的CMOS芯片位于固定镜片的像方焦平面处；光线经由双远心镜头进入自动对焦结构，再经由浮动镜片、固定镜片入射到图像传感器中的CMOS芯片上，形成清晰图像。

基座顶部内侧面开设有导槽，浮动座顶部设置有沿导槽滑动的凸起，基座顶部外侧面开设与导槽相通的方形槽，方形槽内安装有光耦模块。

驱动电机旋转带动浮动座移动，在浮动座顶部凸起经过光耦模块时，浮动座处于极限位置，光耦模块通过将浮动座位置信息传输至上位机以阻止浮动座继续朝后座移动；

当浮动座位于光耦模块的位置时，浮动座处于初始位置，通过光耦模块对浮动座位置的监测实现浮动座位置的初始化。

图像传感器、光耦模块、控制驱动电机的电机驱动模块均与上位机连接。

基座前端通过C-Mount螺纹与双远心镜头连接，后座通过C-Mount螺纹与图像传感器连接。

基座通过螺钉与后座安装固定。

物方镜片组、孔径光阑、像方镜片组经过光学参数设计，使得双远心镜头具有优良的远心度和分辨率等光学性能。

待测物体的主光线始终平行于双远心镜头的光轴。

二、一种自动对焦双远心光学一体化摄像机的自动对焦方法

包括以下步骤：