一种面向汽车智能制造的三维视觉引导高均匀照明装置的制作方法

本实用新型属于工业机器人技术领域，特别涉及一种面向汽车智能制造的三维视觉引导高均匀照明装置。

背景技术：

三维视觉引导是汽车智能制造领域应用工业机器人进行全自动取件上件工序中，通过视觉精密测量技术对待取待上工件三维位置姿态进行测量并将结果反馈给工业机器人以实现自动化制造的辅助测量技术。传统的取件上件采用人工方式，工作强度大，效率低，机器换人模式大大提高工作效率和自动化程度，但由于工业机器人的轨迹固定，实现机器人自动作业需要高精度的工件料箱、车身定位等条件保障，成本高，灵活性差。基于上述原因，迫切需要一种实现目标工件精确定位的非接触测量方法及设备。三维视觉引导利用视觉传感器对待取待上工件拍照，通过图像处理对测量图像进行分析，结合三维视觉测量算法，获取待取工件、待装配车身的空间三维六自由度位置姿态，将结果通过现场总线反馈给工业机器人，机器人根据测量结果自动调整运动轨迹实现自动化取件和上件等生产工序。三维视觉引导技术替代了高精度料箱、高精度定位夹具、高精度定位滚床等设备，大大降低了生产成本，灵活性高，使自动化制造过程闭环。

三维视觉引导技术的实现严重依赖测量图像，图像是测量信息的唯一载体，图像质量是影响设备性能和精度的重要因素。由于拍照场景是生产现场，被测工件是白车身零部件，场景光照条件复杂，自然场景下被测工件自身特征不明显，需要设计专门的辅助照明光源以确保获得质量良好的图像，因此辅助照明光源是三维视觉引导设备必须组成部分。判断图像质量的依据是测量图像中特征边缘具有足够的对比度，由于被测工件大多是镀锌材料的金属工件，具有较好的反光特性，对于照明光源的要求体现在光照度和均匀性两方面，即需要照明光源具有足够的光照度和较高的均匀性。

采用条形照明光源的方法是将拍照相机和照明光源进行分体式设计，相机和照明光源是两个独立的设备。照明光源将LED的分布采用条状长方形分布，一般光源外形尺寸为长400mm及以上，宽50mm左右，其中发光LED成均匀分布。采用条形照明光源的缺点是由于光源尺寸较大，无法实现光源与拍照相机一体化设计，由于三维视觉引导设备需要安装在机器人末端工具上，在生产过程中实时测量，体积大势必会增大设备与被测工件的机械干涉概率，导致整个自动化生产过程灵活性降低，面对复杂工件无法实现功能。

现有技术的环形照明光源采用平面布局，即所有发光LED布局在一个平面上，此方法的缺点是照明光源在目标照明范围内照明均匀性低，整个照明范围呈现圆环形分布，中心区域光照度与四周光照度差异大。

总之，现有的光源不能很好的满足白车身测量图像对于照明装置光亮度和均匀性的需求。

技术实现要素：

为了解决现有的照明装置不能很好的满足白车身测量图像对于照明装置光亮度和均匀性的需求的技术问题，本实用新型提出了一种面向汽车智能制造的三维视觉引导高均匀照明装置，能够提高光亮度和均匀性。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种面向汽车智能制造的三维视觉引导高均匀照明装置，包括基板和灯珠，基板为环形，基板的中央开设有镜头孔，基板的外缘倾斜，基板上设有内外同心排列的两圈灯珠，灯珠均匀分布，外圈的灯珠安装于基板的外缘倾斜处。

作为优选，基板的外缘倾斜角度为20～30°。

作为优选，基板是PCB电路板。

作为优选，灯珠为LED。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型通过改变原有环形光源发光LED基板的形状，调整LED的空间布局，将LED按照环形直径大小不同分成内外两层，内层LED主光线方向垂直向前，外层LED主光线方向与内层成一定夹角，采用LED异性分布结构，调制光源的整个光场分布，进而改善光源照明光照度的均匀性。

附图说明

图1是本实用新型照明光源的主视图；

图2是本实用新型照明光源的侧视图；

图3是本实用新型照明光源的俯视图；

图4是现有技术的环形照明光源光照度分布图；

图5是本实用新型照明光源实施例4的光照度分布图。

1-基板；2-灯珠；3-镜头孔。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好的理解本实用新型的技术方案，下面结合附图与具体实施例对本实用新型作详细说明。

实施例1

本实施例公开一种面向汽车智能制造的三维视觉引导高均匀照明装置，如1至图3所示，其包括基板1和灯珠2，基板1为环形，基板1是PCB电路板，基板1的中央开设有镜头孔3，基板1的外缘倾斜，基板1上设有内外同心排列的两圈灯珠2，灯珠2均匀分布，灯珠2为LED，外圈的灯珠2安装于基板1的外缘倾斜处。

本实施例中，基板1的外缘倾斜角度为20°。

实施例2

本实施例公开一种面向汽车智能制造的三维视觉引导高均匀照明装置，如1至图3所示，其包括基板1和灯珠2，基板1为环形，基板1是PCB电路板，基板1的中央开设有镜头孔3，基板1的外缘倾斜，基板1上设有内外同心排列的两圈灯珠2，灯珠2均匀分布，灯珠2为LED，外圈的灯珠2安装于基板1的外缘倾斜处。

本实施例中，基板1的外缘倾斜角度为22.5°。

实施例3

本实施例公开一种面向汽车智能制造的三维视觉引导高均匀照明装置，如1至图3所示，其包括基板1和灯珠2，基板1为环形，基板1是PCB电路板，基板1的中央开设有镜头孔3，基板1的外缘倾斜，基板1上设有内外同心排列的两圈灯珠2，灯珠2均匀分布，灯珠2为LED，外圈的灯珠2安装于基板1的外缘倾斜处。

本实施例中，基板1的外缘倾斜角度为25°。

实施例4

本实施例公开一种面向汽车智能制造的三维视觉引导高均匀照明装置，如1至图3所示，其包括基板1和灯珠2，基板1为环形，基板1是PCB电路板，基板1的中央开设有镜头孔3，基板1的外缘倾斜，基板1上设有内外同心排列的两圈灯珠2，灯珠2均匀分布，灯珠2为LED，外圈的灯珠2安装于基板1的外缘倾斜处。

本实施例中，基板1的外缘倾斜角度为30°。

如图4所示，现有技术的环形光源采用平面布局，总光通量为3.0238W，光通量/发生光通量为0.20264，即所有发光LED布局在一个平面上，此方法的缺点是照明光源在目标照明范围内照明均匀性低，整个照明范围呈现圆环形分布，中心区域光照度与四周光照度差异大。

以实施例4的光照度分布图对本实用新型的光亮度和均匀性进行评价，其总光通量为3.0238W，光通量/发生光通量为0.20264，由于基板1的外缘的倾斜角度为30°，外层LED主光线方向与内层LED主光线成30°夹角，将图5与图4进行比较，在总光通量一致的条件下，将外圈灯珠设计为倾斜入射，能够有效提高光亮度和均匀度。

以上实施例仅为本实用新型的示例性实施例，不用于限制本实用新型，本实用新型的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本实用新型的实质和保护范围内，对本实用新型做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本实用新型的保护范围内。