专利名称：一种棉花异纤图像采集光照装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及ー种光照装置，一种应用在纺织业中棉花异性纤维图像采集过程中的光照装置。
背景技术：
在エ业生产线上，棉花异性纤维图像采集装置多数采用的是线阵CXD相机进行棉花异性纤维图像的采集。棉花团本身形态各异，因 为覆盖或折遮挡使得表面相当不平整，造成了棉花表面反射光強度差异较大，因而在照明条件不够的情况下采集的图像亮度差异较大，不利于图像分析处理。棉花团经过检测通道时，流速非常高，一般在lOm/s左右，CXD相机必须保持相当高的采集频率才能保证获得的图像信息足够。通常CCD相机进行图像采集时，最高扫描频率能达到24000Hz，必须保证检测通道的亮度足够高，才能满足高质量的图像要求。由光源色温的概念可知，同一光源在不同的色温下，或者不同的光源在同一色温下，人眼感觉照射的白色物体的顔色会有差异。因此CCD摄像机在图像采集之前，为排除环境色温对采集图像分析处理的影响，都需要进行白平衡调节。那就需要一块适宜的板子作为白平衡调节的基准，同时也可以作为棉花成像的參照。相反，拍摄到的图像背景阴影反而会给下ー步的图像处理分析带来困难。现有的棉花异性纤维图像采集光照装置一般都是采用数根LED灯管或者是荧光灯按照一定的排列组合，安装在检测通道的两侧，CXD摄像机设置在照明光源外侧进行检测通道的照明和图像的拍摄，但由于受灯管本身和镜头视场角的影响，CCD相机采集到的图像往往出现两端亮度较中间暗，整体亮度不均匀的特点，给图像的处理增加了难度。授权公告号CN201459304公开了ー种实用新型专利，提出了ー种棉纺异性纤维图像采集的侧向补光装置，用来消除CCD摄像机扫描到的图像两端的亮度较中间暗，亮度不均匀且差别明显的问题。实用新型中提出的补光装置是将补光光源安装在检测通道的上下两侧，补光光源仍采用了多根荧光灯或者LED灯管横向或者纵向排列组成的。目前市场上的LED灯管或者荧光灯都有一定规格标准，一般灯管形状都是条型，长度有O. 6m, O. 9m, I. 2m等多种规格。实际エ业生产线上，棉流检测通道的长宽高规格不定，选择的灯管数量和长度也不尽相同。选择荧光灯或者LED灯管作为照明光源，很少直接符合检测通道的照明空间范围需求，消耗较多余的设备成本和电能，降低了光源利用率，不具备经济參考价值。
发明内容针对上面提及的光照強度不均匀，照明亮度不够，光源利用率不高，以及采集图像背景阴影对图像分析的影响等问题，本实用新型提供了一种高亮度、光照均匀、全方位覆盖、无阴影、光能利用率高、用于棉花异性纤维图像采集的光照装置。本实用新型提供的一种用于棉花异性纤维图像采集的光照装置包括了光源板，CCD摄像机，反光箔板和背景板装置；光源板由LED灯泡通过串并联结合的方式排列組合，LED灯泡成矩阵排列，焊接在反光铝箔板上，六块光源板分别放置在棉流通道的前、后、左前、左后、右前和右后六个方向围成六边形；放置在前、后两块反光箔板上各留有一条摄像间隙；两部CCD摄像机相对安装在前、后两块反光箔板的外侧，两部CCD摄像机的镜头分别对着反光板的摄像间隙；两部CCD摄像机的正对面分别设有ー块矩形状的背景板，背景板固定在反光箔板上。六块光源板中，前和后，左前和右后，左后和右前两两尺寸相同，六块光源板围成轴対称的六边形，罩在检测通道的外国。背景板的顔色为丰田白。其中，所用的LED灯泡的排列组合可根据实际エ业生产线上检测通道的需要做相应的调整。实际生产中检测通道的长宽度不等，则LED灯泡矩阵排列可根据需要添加或减少矩阵组合行上的灯泡个数，或者是矩阵组合列上的灯泡个数。同样原理制作六块光源板，分别安置在检测通道的前，后，左前，左后，右前，右后六个方向。反光铝箔作为LED灯泡的固定板，依据光源组合的排列方式分成六块或者多块安置在检测通道的 四周，起到了反射，汇聚光源发出的光线的作用。光源采用大量的小功率LED灯泡，LED灯泡采用串并联结合的方式，排放成M*N型的矩阵，均匀的密布在反光铝箔板的内表面上，两两制作三块不同尺寸的反光箔板，将六块反光箔板按照一定的次序围成闭合的六边形罩在棉流通道外围，围成的六边形为轴对称图形，使得LED灯泡对棉流通道形成360度无死角均匀照射，既消除了阴影，又提高了亮度。两部CCD摄像机分别放置在棉流通道前后两侧，前后两块反光箔板上各留有用于通过线阵CCD相机检测光线的间隙，其镜头对着反光板的摄像间隙，采用直接照射的方式，两部相机相对安装，以对射方式直接射到检测通道上，每部摄像机的对面设有背景板。选择背景板一方面可以作为白平衡调整的基准，更重要的是合适的背光板顔色使得背景顔色与棉花成像顔色一致，也就是说背景板的像素灰度值在棉花像素灰度值的波动范围内，方便了下一歩图像处理操作。本实用新型的有益效果如下I.本实用新型设计的光照结构装置采用了 360度全方位均匀照射，使得C⑶摄像机扫描到的整幅图像各部分亮度相当，提高了图像质量，提升了异性纤维的检测能力。2.本实用新型设计的光照结构装置本着“节能减排，低碳生活”的理念，保证光照高亮度需求的前提下，有效节约了设备消耗成本，最大限度的充分利用有效光，极具经济參考价值。3.本实用新型设计的光照结构直接采用反光箔板作为LED灯泡的底板，LED灯珠按照一定的矩阵形式密布在箔板表面上，要流失的光源通过反光箔板的反光作用，再次完全被检测通道所利用，保证了检测通道的高亮度，满足检测系统的需要。4.本实用新型设计的光照装置无需复杂的电路支持，制作过程安全简便，可适用性強。依据实际エ业生产设备的需要，自行设计修改M*N阶LED灯泡光源板的大小，合理利用光源，符合摄像机的拍摄和检测通道的光照需求。5.本实用新型的背景板选用丰田白色，一方面可作为白平衡调整的基准，使得CCD相机进行图像拍摄时更为便利；另一方面，使得背光板与棉花图像颜色保持“一致”，有效解决了由于图像背景阴影问题而给下一步中图像处理操作带来的不便。
图I是本实用新型装置的整体结构示意图。图2是本装置的俯视图。图3是图2的B-B面剖视图。图4是图2的A-A面剖视图。图中，I，棉流通道；2，反光猜板；3,摄像间隙；4，背景板；5, (XD摄像机；6，相机支架；7，LED灯泡。
具体实施方式
参见图I和图2，本实用新型装置图包括了光源板，摄像机5，反光箔板2和背景板4装置。光源板由大量小功率LED灯泡7通过串并联结合的方式排列组合而成，LED灯泡排列成M*N的矩阵后，密布焊接在反光铝箔板2上，制作成一定大小的光源板。根据工业生产中棉流通道I的照明需要，本实用新型中制作了六块光源板，分别放置在棉流通道I的前，后，左前，左后，右前，右后六个方向。棉流通道I的长度和宽度不等，可依据实际情况添加或者减少每一块光源板上LED矩阵组合中矩阵行上灯泡7的个数，或者是矩阵列上灯泡7的个数，使其更符合检测设备的空间光照需求，合理高效的利用光源。为了使得棉流检测通道I的光照强度更均匀，可将六块光源板中，前和后，左前和右后，左后和右前的这六块板子两两相同制作，再将六块光源板按照一定的次序围成六边形，该六边形为轴对称图像，使得LED灯泡对棉流通道形成360度无死角均匀照射，既消除了阴影，又提高了亮度，具体的效果可参见图2俯视图。反光箔板2直接作为LED灯珠的安装固定板，罩在检测通道I的外围，形成360度无死角，无阴影的均匀照射；同时反射流失光源，将其反射到检测通道I上，再次被检测通道照明所利用，提高了通道的照明亮度，符合CXD摄像机5的拍摄需求。在并排放置的前后两块反光箔板2上各留有一条摄像间隙3，用于通过线阵CXD摄像机5的检测光线。两部CCD摄像机5相对安装在前后两块反光箔板2的摄像间隙3的外侧，其镜头对着反光板的摄像间隙3，采用直接明场照射的方式，相对安装，用对射方式直接射到检测通道I上。每部摄像机5的正对面均设有一块矩形状的背景板4，背景板4固定在反光箔板2上保持与各自对应的CCD摄像机5在同一视角范围内。背景板4的颜色选择了丰田白，一方面可用作为白平衡调节的基准；另一方面，由于棉花的像素灰度值接近于白色，同一物体，在背景板位置要比棉花通道中的亮度大，如果选择白色，则成像后，背景板的灰度值要在棉花灰度值波动范围之上，所以选择丰田白色，其像素灰度值波动范围在棉花颜色的像素灰度值波动范围之内，在这样的基础上，下一步的图像处理操作会方便很多。参见图3，检测通道I的背面是完整的一块反光箔板2，放置在检测通道的后面。左右两侧的灯泡是放置在棉流通道前后的两块反光箔板上。间隙3开设在前后反光箔板2上，背景板4固定在反光箔板2上。CXD摄像机5放置在反光箔板摄像间隙3的外侧，通过支架6进行固定。两部摄像机从前后两个方向相对进行拍摄，CCD摄像机5，摄像间隙3和背景板4在同一水平线上。参见图4，左中右的三块反光箔板，分别是安装在棉流检测通道I的左后面，后面和右后面的三个方向，反光箔板2上密布着LED灯泡7，由M*N个灯珠组成了光源的矩阵块。背景板4是一块狭窄的矩形金属板，为丰田白色，摄像间隙3是检测通道后面一块反光箔板2上的一条长间隙。背景板4与放置在检测通道I前面的反光箔板2上的摄像间隙3和反光箔板前方的CXD摄像机5在同一水平线上。摄像间隙3与检测通道I后面的反光箔板外侧的CXD摄像机5，以及放置在检测通道I前方的反光箔板 2内侧的背景板4在同一水平线上。
权利要求1.一种棉花异纤图像采集光照装置，其特征在于，包括了光源板，CXD摄像机(5)，反光箔板(2)和背景板(4)装置；光源板由LED灯泡(7)通过串并联结合的方式排列组合，LED灯泡(7 )成矩阵排列，焊接在反光铝箔板(2 )上，六块光源板分别放置在棉流通道(I)的前、后、左前、左后、右前和右后六个方向围成六边形；放置在前、后两块反光箔板(2)上各留有一条摄像间隙(3);两部CCD摄像机(5)相对安装在前、后两块反光箔板(2)的外侧，两部CXD摄像机(5)的镜头分别对着反光板的摄像间隙(3);两部CXD摄像机(5)的正对面分别设有一块矩形状的背景板(4)，背景板(4)固定在反光箔板(2)上。
2.根据权利要求I所述的一种棉花异纤图像采集光照装置，其特征在于，所述六块光源板中，前和后，左前和右后，左后和右前两两尺寸相同，六块光源板围成轴对称的六边形，罩在检测通道的外围。
3.根据权利要求I所述的一种棉花异纤图像采集光照装置，其特征在于，所述背景板4的颜色为丰田白。
专利摘要本实用新型公开了一种新型的光照装置，涉及到纺织业中棉花异性纤维图像采集领域。本实用新型的光照装置主要包括了光源板，摄像机，反光箔板和背景板。光源板是由LED灯泡通过串并联的连接方式，排列成矩阵，将这M*N个灯泡通过焊接，密布在反光箔板上，六块光源板围成一个轴对称的六边形，罩在检测通道的外围。采用采用自制光源板，本实用新型可以根据实际生产线上检测通道的空间范围要求，制作符合照明要求的光源板，避免了消耗多余的设备成本和电脑，提高了光源利用率，具备较好的经济价值。
文档编号G03B15/05GK202615088SQ20122023808
公开日2012年12月19日 申请日期2012年5月25日 优先权日2012年5月25日
发明者徐长琴, 张荣标 申请人:江苏大学