一种用于色选机的自带背光源的相机对准工装的制作方法

本发明涉及物料分选领域，特别是涉及一种适用于色选机的自带背光源的相机对准工装。

背景技术：

色选机是一种集气、光电、机械为一体的装备。色选机在使用时，物料通过相机视野，物料的图像信息被相机传感器采集到，经传感器传送给处理器进行处理分析并发出指令由气动喷嘴将不合要求的物料喷出。色选机相机在采集图像前都需要用相机对准工装进行精确对准，传统的色选机相机对准工装采用黑色氧化铝板，并在其表面用激光切割线孔，利用背景灯照射工装后表面，透过线孔从前表面出射，相机在黑色对准工装的正前方，能观察到黑色背景下的亮条纹。

由于色选机都对产量要求较高，因而需要配备多个通道，在多通道色选机中，每个通道的背景灯光源亮度可能存在差异，这样会导致每个通道对准相机时的基准存在差异，结果导致各个通道的相机对准后的一致性不好。另外，对于前视或后视有多个相机的色选机，为了空间紧凑或方便安装更换灯管，可能采用无背景灯结构，此时相机对准一般不能采用传统的透射方式，而采用反射式的相机对准工装，这种反射式工装一般采用表面喷成白色的铝板，并用激光切割线孔。在对准相机时，打开相机同侧的主灯，照亮白色相机对准工装，处于工装正前方的相机就能观察到白色背景下的暗条纹，但实际应用中由于生产加工而产生的杂散光影响使得这种图像对比度不高，从而造成相机对准的精度不高，为了提高对准精度，还是需要一种能够提供黑色背景下亮条纹的工装来解决这个问题。另外，有些精度很高的色选机，比如分选农作物果实上的小霉点的色选机就需要用到高分辨率相机，这样对相机对准工装的质量也提出了很高的要求，要求工装上的线孔平整无毛刺，而普通的工装通过对板材进行激光切割的方式制作图案，板材有一定的厚度，激光切割精度也有限，因此无法保证切割面的平整和无毛刺，而毛刺的存在会引起部分杂散光进入相机，导致相机对准效果不理想。

技术实现要素：

为了克服现有技术下的上述缺陷，本发明的目的在于提供一种自带背光源的相机对准工装，解决了现有技术下产生的问题，消除了多通道色选机各个通道相机对准后一致性不好的问题，而且无需背景灯，简化了色选机分选箱内部结构，避免了背景灯产生的热量。

本发明的技术方案是：

一种自带背光源的相机对准工装，包括导光板和位于所述导光板左右两侧的第一光源室和第二光源室，所述第一光源室内设有若干第一光源，所述第一光源的出光方向位于所述导光板左侧壁的水平中心线上，所述第二光源室内设有若干第二光源，所述第二光源的出光方向位于所述导光板右侧壁的水平中心线上，所述导光板的上壁表面设有黑色塑料膜片，所述塑料膜片上设有若干用于透光的透光部，所述导光板的下壁上设有若干凸起的微棱镜结构。

优选的，所述微棱镜结构包括靠近光源室的近光面和远离光源室的远光面，所述导光板下壁与所述近光面和远光面之间的夹角为近光源角和远光源角，所述远光面上还设有反射薄膜。

优选的，所述反射薄膜电镀在所述远光面上，不同微棱镜结构上的所述反射薄膜相同或不同。

优选的，所述近光源角的角度为20°-40°。

优选的，所述远光源角的角度为30°-40°。

优选的，所述微棱镜结构由所述第一光源室和第二光源室向所述导光板方向由疏到密分布。

优选的，所述微棱镜结构的体积由所述第一光源室和第二光源室向所述导光板方向由小到大均匀分布。

优选的，所述第一光源和第二光源为LED光源、卤素灯或激光光源中的一种或多种。

优选的，所述透光部的加工方式为印刷或蚀刻。

优选的，所述相机对准工装整体左右对称。

本发明的有益效果为：

本发明的反光板上蚀刻有微棱镜结构，可替代传统背光源的散射膜和一片增亮膜，使工装整体结构更加紧凑，使用效果更佳，消除了色选机不同通道之间相机对准时一致性不好的问题。而且本发明无需背景灯，避免了背景灯工作产生的热量，简化了色选机分选箱内部的结构，改善了分选箱的散热问题，使设备整体更加可靠。

本发明通过控制微棱镜结构即可得到符合要求的光线。通过控制微棱镜结构的远光源角来改变光源从导光板上表面射出的方向；通过控制微棱镜结构的空间分布，来控制输出光线的亮度和均匀性。通过控制微棱镜的结构使本发明具有较强的适用性，不仅能够适用单相机对准，还能够适用于双相机的对准。

本发明整体更加轻薄、结构简单、易于加工、方便安装且不易损伤滑道。

附图说明

图1是本发明的结构简图；

图2是本发明微棱镜结构122的局部放大图；

图3是本发明微棱镜结构123的局部放大图；

图4是图1的主视图；

图5为本发明微棱镜结构光路传播示意图；

图6为本发明对准单相机工作的示意图；

图7为本发明对准双相机工作的示意图。

具体实施方式

参见图1-4，本发明公开了一种自带背光源的相机对准工装1，包括导光板12和位于所述导光板左右两侧的第一光源室10和第二光源室11，所述第一光源室内设有若干第一光源101，所述第一光源的出光方向位于所述导光板左侧壁120的水平中心线上（导光板位于图1中XZ坐标轴内的面中X方向的中心线），所述第一光源的数量为1-3颗。所述第二光源室内设有若干第二光源111，所述第二光源的出光方向位于所述导光板右侧壁121的水平中心线上（导光板位于图1中XZ坐标轴内的面中X方向的中心线），所述第二光源的数量为1-3颗。所述导光板的上壁13的原材料为PMMA、PC等塑料，所述导光板的上壁表面设有黑色塑料膜片124，以阻挡不必要的光线到达相机，所述塑料膜片上设有若干用于透光的透光部，所述导光板的下壁14上设有若干凸起的微棱镜结构122、123。

本发明由第一光源和第二光源发出的光分别经过导光板左右侧壁耦合后进入导光板内，导光板一方面将光源发出的光沿着光源的方向传导，另一方面将照射到导光板下壁上的光线经过微棱镜结构作用后偏离原来的传播方向并以一定的角度从导光板上壁的透光部射出后被线阵相机接收观察，进行进一步的对准操作。

所述微棱镜结构包括靠近光源室的近光面和远离光源室的远光面1223，所述导光板下壁与所述近光面和远光面之间的夹角为近光源角1222和远光源角1221，所述远光面上还设有反射薄膜1224，所述反射薄膜电镀在所述远光面上，不同微棱镜结构上的所述反射薄膜相同或不同。优选的，所述反射薄膜的设置与对应光线的传播距离相适应，根据不同的传播距离设有对应于该传播波长的反射薄膜。

如图5所示为本发明微棱镜结构122光路传播示意图，微棱镜结构的远光面镀有针对该传播波长的反射薄膜，两条光线射向棱镜远光面后被反射薄膜反射，并从导光板出射,出射光的角度主要由远光源角决定,近光源角对出射光线角度影响较小。本发明中所述近光源角的角度为20°-40°，所述远光源角的角度为30°-40°。光线在导光板中的传播遵从比尔朗伯定律：，其中：和分别为出射和入射光通量，为吸收系数，为光线传播距离。

当光线在导光板中的传播远离第一光源或第二光源时，光通量变小，影响出射光的质量，此时可通过优化微棱镜结构的排布来改善光通量。其具体优化方法为：所述微棱镜结构由所述第一光源室和第二光源室向所述导光板方向由疏到密分布，靠近光源室的所述微棱镜结构分布疏。所述微棱镜结构的体积由所述第一光源室和第二光源室向所述导光板方向由小到大均匀分布，靠近光源室的所述微棱镜结构的体积大。结合以上两种优化方法来达到控制从导光板出射光的均匀性，使从导光板各个位置出射的光源的光通量基本相同。

所述第一光源和第二光源为LED光源、卤素灯或激光光源中的一种或多种。所述第一光源和第二光源发出的波段可为紫外光、可见光或红外光中的一种或多种组合。

所述透光部为多个，所述透光部的加工方式为印刷或蚀刻，所述透光部的形状相同或不同。优选的，可以在所述塑料膜片上依次设置五个透明的透光部131、132、133、134、135，其中透光部131、133、135为窄的矩形条，透光部为132和134为近似十字的叉丝，进一步的，这种近似十字叉丝是不对称的，采用上面两条线形下面三条线形的结构。

所述相机对准工装整体左右对称（即在Y轴延伸方向上对称分布），采用对称分布的结构有利于光线的传导。

图6-7为本发明应用到色选机中的效果图，其中图6为本发明对准单相机工作的示意图，图7为本发明对准双相机工作的示意图，对准工装架靠在喷嘴组件4上，并且工装的下壁面和滑道3保持平行。

图6中设有单相机2，所述相机的类型与所述第一光源和第二光源发出的光相适应，可以为可见光相机、紫外光相机或者红外光相机。

图7中设有双相机2、21，所述相机的类型与所述第一光源和第二光源发出的光相适应，可以为可见光相机、紫外光相机或者红外光相机。

本发明公开的各优选和可选的技术手段，除特别说明外及一个优选或可选技术手段为另一技术手段的进一步限定外，均可以任意组合，形成若干不同的技术方案。