用于機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)的高亮led無(wú)影光源的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明新型涉及嵌入式微型化工業(yè)視覺(jué)領(lǐng)域，尤其是一種專用于機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)的高亮LED無(wú)影光源。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著社會(huì)信息化的普及、圖像識(shí)別技術(shù)的進(jìn)步，推動(dòng)了工業(yè)視覺(jué)相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展。一個(gè)典型的機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)包括照明光源、鏡頭、相機(jī)、圖像采集卡和視覺(jué)處理器五個(gè)部分，機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)的核心是圖像采集和處理。由于所有信息均來(lái)源于圖像，因此圖像本身的質(zhì)量對(duì)整個(gè)視覺(jué)系統(tǒng)極為關(guān)鍵。而照明光源直接影響相機(jī)獲取圖像信息的質(zhì)量，其最大的作用就是保障相機(jī)獲得目標(biāo)特征突出、光照均勻、對(duì)比度鮮明的圖像。
[0003]具體體現(xiàn)在:合適的光源設(shè)計(jì)能夠改善整個(gè)系統(tǒng)的分辨率，可以大幅度降低圖像處理算法分割和識(shí)別的難度，同時(shí)提高系統(tǒng)的定位測(cè)量精度，使系統(tǒng)的可靠性和綜合性得到提高。反之，不合適的照明則會(huì)引起很多問(wèn)題，例如信噪比過(guò)低、花點(diǎn)、眩光、曝光過(guò)度、陰影等，陰影會(huì)引起邊緣的誤檢；而信噪比過(guò)低、均勻性不夠?qū)е聢D像閾值選擇困難系統(tǒng)穩(wěn)定性下降等不良結(jié)果。這些都會(huì)隱藏許多重要信息，該問(wèn)題會(huì)導(dǎo)致圖像處理算法設(shè)計(jì)和成像系統(tǒng)設(shè)計(jì)事倍功半。
[0004]針對(duì)表面反光性較大的待識(shí)別物，需要采用光照均勻且光線來(lái)自各個(gè)方向的散射光源，而無(wú)影燈光源就是很好的選擇。傳統(tǒng)無(wú)影燈一般都采用環(huán)形節(jié)能燈或鹵素?zé)簦h(huán)形節(jié)能等具有壽命短、反應(yīng)速度慢等缺點(diǎn)；鹵素?zé)艟哂袃r(jià)格昂貴、維護(hù)成本高等不足。隨著LED照明技術(shù)的不斷發(fā)展，特別是高亮度LED燈珠的出現(xiàn)，LED無(wú)影燈成為了新的換代產(chǎn)品。LED無(wú)影燈具有亮度大、可連續(xù)調(diào)節(jié)、無(wú)頻閃、光照均勾、壽命長(zhǎng)、節(jié)能環(huán)保等特點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明新型的目的在于提供一種用于機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)的高亮LED無(wú)影光源，能夠?yàn)橄鄼C(jī)獲取圖像照明補(bǔ)光，幫助相機(jī)獲取光照均勾、目標(biāo)物體突出、對(duì)比度鮮明的圖像，提高了整個(gè)機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)的分辨率和識(shí)別率，降低了圖像處理算法分割和識(shí)別的難度，使系統(tǒng)的可靠性得到提高。本發(fā)明新型采用的技術(shù)方案是:
一種用于機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)的高亮LED無(wú)影光源，包括:無(wú)影燈光源和調(diào)節(jié)無(wú)影燈光源亮度的控制器；
所述無(wú)影燈光源包括一散射光學(xué)器件，該散射光學(xué)器件具有內(nèi)凹散射面，至少一串LED燈串圍繞散射光學(xué)器件裝配在散射光學(xué)器件的環(huán)形邊緣；
反射環(huán)固定在散射光學(xué)器件的環(huán)形邊緣，將LED燈串向外的直射光線擋住，并反射至散射光學(xué)器件的內(nèi)凹散射面。
[0006]進(jìn)一步地，所述控制器包括:AC/DC整流降壓電路，以及連接AC/DC整流降壓電路輸出端的亮度調(diào)節(jié)電路，亮度調(diào)節(jié)電路用于調(diào)節(jié)LED燈串的亮度。
[0007]具體地，所述亮度調(diào)節(jié)電路包括可調(diào)穩(wěn)壓器Ul，可調(diào)穩(wěn)壓器Ul的輸入端接AC/DC整流降壓電路輸出的直流電壓；可調(diào)穩(wěn)壓器Ul的輸入端通過(guò)電容Cl接地；二極管Dl的陽(yáng)極接可調(diào)穩(wěn)壓器Ul的輸出端，陰極接Ul的輸入端；可調(diào)穩(wěn)壓器Ul的輸出端接電阻Rl的一端，二極管D2的陰極以及電容C2的一端；可調(diào)穩(wěn)壓器Ul的調(diào)節(jié)端接電阻Rl的另一端，二極管D2的陽(yáng)極以及電容C3的一端；電容C2的另一端接地，電容C3的另一端接地；可調(diào)穩(wěn)壓器Ul的調(diào)節(jié)端通過(guò)可變電位器VRl接地；
可調(diào)穩(wěn)壓器Ul的輸出端用于連接LED燈串的正供電端。
[0008]進(jìn)一步地，所述LED燈串包括多個(gè)串聯(lián)的LED燈珠和一個(gè)限流電阻；各LED燈串并聯(lián)連接。
[0009]本發(fā)明新型的優(yōu)點(diǎn)在于:
O該LED無(wú)影光源可以確保相機(jī)能夠獲得對(duì)比度明顯、光照均勻性良好、目標(biāo)物體突出的圖像，并提高了整個(gè)系統(tǒng)的分辨率和識(shí)別率，降低了圖像處理算法分割和識(shí)別的難度，使系統(tǒng)的可靠性得到提高
2)具有亮度高，散熱性好，安裝方便，使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1為本發(fā)明新型的結(jié)構(gòu)示意圖(不含反射環(huán))。
[0011]圖2為本發(fā)明新型的含反射環(huán)的結(jié)構(gòu)總體示意圖。
[0012]圖3為本發(fā)明新型的控制器電原理圖。
[0013]圖4為本發(fā)明新型的LED燈串并聯(lián)連接示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合具體附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明新型作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0015]由于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境復(fù)雜，相機(jī)要獲得一幅高質(zhì)量圖像十分困難。本發(fā)明新型針對(duì)特定的環(huán)境設(shè)計(jì)了此用于機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)的高亮LED無(wú)影光源，其包括兩部分:無(wú)影燈光源和調(diào)節(jié)無(wú)影燈光源亮度的控制器。
[0016]無(wú)影燈光源的結(jié)構(gòu)如圖1和圖2所示，圖1是未裝配反射環(huán)時(shí)的結(jié)構(gòu)。
[0017]無(wú)影燈光源包括一散射光學(xué)器件1，該散射光學(xué)器件I具有內(nèi)凹散射面，LED燈串2圍繞散射光學(xué)器件I裝配在散射光學(xué)器件I的環(huán)形邊緣；LED燈串2通常有多串，相互間并聯(lián)連接，也就是并聯(lián)連接在控制器的輸出端。
[0018]反射環(huán)3固定在散射光學(xué)器件I的環(huán)形邊緣，將LED燈串2向外的直射光線擋住，并反射至散射光學(xué)器件I的內(nèi)凹散射面。
[0019]通過(guò)散射光學(xué)器件I的內(nèi)凹弧形面將光線散射，能夠使得光照均勻度更好。散射光學(xué)器件I的直徑為4.Scmo
[0020]控制器的結(jié)構(gòu)如圖3所示，包括AC/DC整流降壓電路4，以及連接AC/DC整流降壓電路4輸出端的亮度調(diào)節(jié)電路5，亮度調(diào)節(jié)電路5用于調(diào)節(jié)LED燈串2的亮度。
[0021]AC/DC整流降壓電路4可采用開(kāi)關(guān)電源或者變壓器降壓后再接橋式整流電路。
[0022]亮度調(diào)節(jié)電路5包括可調(diào)穩(wěn)壓器Ul，可調(diào)穩(wěn)壓器Ul的輸入端接AC/DC整流降壓電路4輸出的直流電壓；可調(diào)穩(wěn)壓器Ul的輸入端通過(guò)電容Cl接地；二極管Dl的陽(yáng)極接可調(diào)穩(wěn)壓器Ul的輸出端，陰極接Ul的輸入端；可調(diào)穩(wěn)壓器Ul的輸出端接電阻Rl的一端，二極管D2的陰極以及電容C2的一端；可調(diào)穩(wěn)壓器Ul的調(diào)節(jié)端接電阻Rl的另一端，二極管D2的陽(yáng)極以及電容C3的一端；電容C2的另一端接地，電容C3的另一端接地；可調(diào)穩(wěn)壓器Ul的調(diào)節(jié)端通過(guò)可變電位器VRl接地；
可調(diào)穩(wěn)壓器Ul的輸出端用于連接LED燈串2的正供電端。
[0023]上述可調(diào)穩(wěn)壓器Ul可采用LM317。Rl取值為220歐姆，C2為25uF的電解電容，C3為1uF的電解電容，Cl為0.1uF的陶瓷電容。D2 (IN4002)為保護(hù)二極管，防止穩(wěn)壓器輸出端短路而損壞Ul，Dl (IN4002)用于防止輸入短路而損壞Ul0
[0024]如圖4所示，所述LED燈串2包括七個(gè)串聯(lián)的LED燈珠和一個(gè)限流電阻；各LED燈串2并聯(lián)連接。圖4中，LED燈串的左側(cè)節(jié)點(diǎn)(正供電端)接可調(diào)穩(wěn)壓器Ul的輸出端，右側(cè)節(jié)點(diǎn)(500歐姆的限流電阻右側(cè))接地。
[0025]控制器的輸入為220v?240v交流電壓，可變電位器VRl采用旋轉(zhuǎn)式可變電位器，連接一個(gè)外置旋鈕，控制器輸出電壓可以通過(guò)外置旋鈕連續(xù)可調(diào)，輸出電壓范圍為8?24V，使得無(wú)影燈光源亮度可調(diào)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)的高亮LED無(wú)影光源，其特征在于，包括: 無(wú)影燈光源和調(diào)節(jié)無(wú)影燈光源亮度的控制器； 所述無(wú)影燈光源包括一散射光學(xué)器件(I)，該散射光學(xué)器件(I)具有內(nèi)凹散射面，至少一串LED燈串(2)圍繞散射光學(xué)器件(I)裝配在散射光學(xué)器件(I)的環(huán)形邊緣； 反射環(huán)(3)固定在散射光學(xué)器件(I)的環(huán)形邊緣，將LED燈串(2)向外的直射光線擋住，并反射至散射光學(xué)器件(I)的內(nèi)凹散射面。
2.如權(quán)利要求1所述的用于機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)的高亮LED無(wú)影光源，其特征在于:所述控制器包括: AC/DC整流降壓電路(4)，以及連接AC/DC整流降壓電路(4)輸出端的亮度調(diào)節(jié)電路(5)，亮度調(diào)節(jié)電路(5)用于調(diào)節(jié)LED燈串2的亮度。
3.如權(quán)利要求2所述的用于機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)的高亮LED無(wú)影光源，其特征在于: 所述亮度調(diào)節(jié)電路(5)包括可調(diào)穩(wěn)壓器Ul，可調(diào)穩(wěn)壓器Ul的輸入端接AC/DC整流降壓電路⑷輸出的直流電壓；可調(diào)穩(wěn)壓器Ul的輸入端通過(guò)電容Cl接地；二極管Dl的陽(yáng)極接可調(diào)穩(wěn)壓器Ul的輸出端，陰極接Ul的輸入端；可調(diào)穩(wěn)壓器Ul的輸出端接電阻Rl的一端，二極管D2的陰極以及電容C2的一端；可調(diào)穩(wěn)壓器Ul的調(diào)節(jié)端接電阻Rl的另一端，二極管D2的陽(yáng)極以及電容C3的一端；電容C2的另一端接地，電容C3的另一端接地；可調(diào)穩(wěn)壓器Ul的調(diào)節(jié)端通過(guò)可變電位器VRl接地； 可調(diào)穩(wěn)壓器Ul的輸出端用于連接LED燈串(2)的正供電端。
4.如權(quán)利要求2所述的用于機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)的高亮LED無(wú)影光源，其特征在于: 所述LED燈串(2)包括多個(gè)串聯(lián)的LED燈珠和一個(gè)限流電阻；各LED燈串(2)并聯(lián)連接。
【專利摘要】本發(fā)明新型提供一種用于機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)的高亮LED無(wú)影光源，包括：無(wú)影燈光源和調(diào)節(jié)無(wú)影燈光源亮度的控制器；所述無(wú)影燈光源包括一散射光學(xué)器件，該散射光學(xué)器件具有內(nèi)凹散射面，至少一串LED燈串圍繞散射光學(xué)器件裝配在散射光學(xué)器件的環(huán)形邊緣；反射環(huán)固定在散射光學(xué)器件的環(huán)形邊緣，將LED燈串向外的直射光線擋住，并反射至散射光學(xué)器件的內(nèi)凹散射面。進(jìn)一步地，所述控制器包括：AC/DC整流降壓電路，以及連接AC/DC整流降壓電路輸出端的亮度調(diào)節(jié)電路，亮度調(diào)節(jié)電路用于調(diào)節(jié)LED燈串的亮度。本發(fā)明新型能夠?yàn)橄鄼C(jī)獲取圖像照明補(bǔ)光，幫助相機(jī)獲取光照均勻、目標(biāo)物體突出、對(duì)比度鮮明的圖像，提高了整個(gè)機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)的分辨率和識(shí)別率。
【IPC分類】H05B37-02, F21Y101-02, F21V23-06, F21S2-00
【公開(kāi)號(hào)】CN104806909
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510204764
【發(fā)明人】王帥貴, 李功燕, 姚益
【申請(qǐng)人】江蘇中科貫微自動(dòng)化科技有限公司
【公開(kāi)日】2015年7月29日
【申請(qǐng)日】2015年4月27日