[发明专利]用于带钢表面检测的照明LED阵列光源的均匀优化方法

摘要

本发明涉及一种机器视觉检测技术领域。一种用于带钢表面检测的照明LED阵列光源的均匀优化方法，是应用相机自身参数来计算带钢表面照度参考值，并以该照度参考值与目标灰度照度参考值进行比对，同时根据现场空间要求计算光源的尺寸；以上述照度值和光源尺寸为基础，并考虑到LED阵列间距大小的不同决定整个光源照度的强度分布和均匀性，对LED阵列进行优化设计后得到满足现场实际需求的LED光源结构。本发明的均匀优化方法能实现光源结构紧凑，均匀照度面积大，从而获得灰度均匀的被测对象图像。

主权项

一种用于带钢表面检测的照明LED阵列光源的均匀优化方法，其特征是：第一，设置和获取相机参数，根据现场安装光源空间得到光源最大安装尺寸长度Lmax和宽度Wmax，同时给出初始LED阵列计算的LED阵列间距纵列间距d和横行间距d’；第二，通过公式（1）计算得到被测带钢表面的照度参考值；（1）式中：为被测物体表面照度；为物体表面亮度；为镜头光圈数；为成像系统的放大倍率；为相机在某波长处灰度值；为相机传感器饱和电压；为物体表面发射率；为相机在相应波长处的辐射度；为曝光时间；为镜头的透射率；以公式（1）计算所得的照度参考值与目标灰度照度参考值进行比对，如果比值小于约定值，取计算得到的灰度照度值，若比值大于等于约定值，则直接取灰度照度参考值；第三，根据步骤一提供的光源最大安装尺寸长度Lmax和宽度Wmax，以及LED阵列间距纵列间距d和横行间距d’，直接计算得到LED排布数量每横行排列数量N和每纵列排列数量N’；第四，由横纵LED排布数量N和N’根据相应公式（2）‑（5）进行优化计算，纵向排布从单行等间距开始计算，中间等照度部分是否满足照度E的要求，若照度不足，增加LED行数逐一判断是否满足照度E的要求，直到行数增加至N’；若满足照度要求进行下一步，若不满足，则修改初始设置的LED间距d和d’，重新计算横纵LED排布数量N和N’，再次按照步骤四计算照度是否满足要求，直到满足要求为止；LED的N*M阵列的照度由单个LED照度进行叠加，用公式来表示为：当N，M为奇数时：（2）当N，M为偶数时：（3）当N为奇数，M为偶数时：（4）当N为偶数，M为奇数时：（5）式中，；(x,y,z)为LED阵列排布后被测物体表面照度；为单个LED沿光轴方向发光强度；y为LED所在y轴向方向；z为LED所在z轴向方向；x为LED所在x轴向方向；N为LED阵列的行数；M为LED阵列的列数；d为LED阵列间距纵列间距；d’为LED阵列间距横行间距；k为LED光强余弦分布修正值，通常取82；第五，根据图像灰度变化，计算中心均匀照度区域长度是否满足被测表面照明区域，若满足直接输出结果；若不满足，对边部非均匀区域部分的LED阵列间距d1和d1’进行修改，其中：d1为边部LED阵列间距纵列间距，d1’为边部 LED阵列间距横行间距；增加LED边部数量n1和n1’，其中：n1为边部LED每横行排列数量，n1’为边部LED每纵列排列数量；循环计算直到满足照度E的要求，输出优化结果。