一种图像传感器与镜头端面平行度的检测方法及其装置与流程

本发明属于相机成像质量检测技术领域，具体涉及一种图像传感器与镜头端面平行度的检测方法及其装置。

背景技术：

随着工业相机在机器视觉领域的大批量使用，对相机成像的一致性要求不断提高。在工业相机使用过程中，同款相机成像一致性是非常重要的衡量标准，而相机像平面与镜头接口端面平行度又是保证相机成像一致性的一个重要指标。目前，这个指标基本靠机械加工精度来确定，多数相机生产厂家并没有对这一指标进行测试，导致同款相机由于这一指标的离散性带来的成像质量有很大偏差。现有的检测方式是：在固定位置摆放标定板和相机，相机装上固定焦距镜头并通电，对标定板进行成像，得到的图像传输到计算机。对于像平面相对于镜头接口端面平行的情况，整幅图像可同时达到清晰状态；对于像平面相对于镜头接口端面不平行(有一定的倾斜角度)的情况，整幅图像中部分区域模糊、部分区域清楚，即不能保证图像各个区域同时清晰，以此作为相机筛选使用的判据。

上述检测方式存在检测方法复杂，需要多个标定环节，例如标定板的样式和规格、相机的定位以及图像模糊程度算法；得不到量化结果；附加了影响相机测量结果的因素，例如所使用镜头本身的成像精度，则会造成误判，检测可靠性低。

因此，研制一种使用方便、快捷、检测精度高的图像传感器与镜头端面平行度的检测方法是解决问题的关键。

技术实现要素：

本发明的第一目的在于提供一种图像传感器与镜头端面平行度的检测方法，本发明的第二目的在于提供一种用于检测图像传感器与镜头端面平行度的装置。

本发明的第一目的是这样实现的：包括步骤a、平面反射镜安置，b、光源照射，c、图像采集捕获，d、平行度测算，具体步骤为a、平面反射镜安置，把平面反射镜安装到遮光板的后端面上，并调整使平面反射镜的中心点与遮光板的透光孔处于同一轴线上；

b、照射光线校准，启动光源透过遮光板的透光孔照射平面反射镜，随后调整光源的照射角度，使平面反射镜反射至图像定位显屏上的光斑与图像定位显屏上的出光孔重合，即遮光板与光源的射出光线垂直，并固定光源；

c、图像采集捕获，先取下平面反射镜，把被测相机壳体放置于检测夹具上，并使被测相机壳体中的图像传感器安装平面紧贴遮光板的透光孔，再把取下的平面反射镜紧贴设置在被测相机壳体的镜头接口端面上，使平面反射镜把光源的射出光线反射至图像定位显屏成为光斑，图像采集器则把射出光线反射产生的光斑连同出光孔从图像定位显屏上拍摄成图像；

d、平行度测算，测算图像采集器拍摄得的图像中反射光斑中心到出光孔中心的距离r，量取图像定位显屏到遮光板的距离l，最后利用所取得的r、l数值即可计算得图像传感器安装平面与镜头接口端面平行度alpha，结果计算：

式中的alpha(平行度)为图像传感器安装平面与镜头接口端面的夹角。

本发明的第二目的是这样实现的：一种用于检测图像传感器与镜头端面平行度的装置，包括依次设置于机架上的光源调整架、图像定位显屏、遮光板、平面反射镜和检测夹具，所述光源调整架上设置光源，所述图像定位显屏的中心部设置有出光孔，所述遮光板的中心部设置有置透光孔，出光孔与透光孔的轴心线重合，在所述遮光板的上部设置有拍摄镜头指向图像定位显屏的图像采集器。

与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：

1、本发明通过对成品相机相机像平面与镜头接口端面平行度进行检测，根据检测结果对相机进行品级分类，剔除不合格产品，保证同款相机成像一致性，防止同款相机出现成像质量差的残次品；

2、本发明的检测方法采用光束折返原理，在被测相机壳体不通电的情况下，可实现自动图像采集器像平面与镜头接口端面平行度，并给出高精度的量化指标数据；

3、本发明的检测方法简单、快捷、易操作，干扰性低，所检测得数据精度高；能根据检测结果进行统计分析得到量化的数据指标，便于后续改进生产工艺，提高产品的制造质量，生产出高质量成像的相机。

附图说明

图1为本发明中照射光线校准的操作示意图；

图2为本发明中图像采集捕获的操作示意图；

图3为本发明中平行度测算示意图；

图4为本发明中光源调整架的结构示意图；

图5为本发明中检测夹具的结构示意图；

图中标号：1～机架，2～光源调整架，2a～光源调节底座，2b～光源滑块，2c～横向调节架，2d～纵向调节架，2e～转轴，2f～旋柄，3～光源，4～图像定位显屏，4a～出光孔，5～遮光板，5a～透光孔，6～图像采集器，7～平面反射镜，8～检测夹具，8a～检测调节底座，8b～检测光源滑块，8c～高度调节杆，8d～相机夹具，8e～固定顶杆，9～被测相机壳体，10～图像传感器安装平面。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明，但不以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所作的任何变换或替换，均属于本发明的保护范围。

如附图1～5所示的图像传感器与镜头端面平行度的检测方法，包括步骤a、平面反射镜安置，b、光源照射，c、图像采集捕获，d、平行度测算，具体步骤为：

a、平面反射镜安置，把平面反射镜7安装到遮光板5的后端面上，并调整使平面反射镜7的中心点与遮光板5的透光孔5a处于同一轴线上；

b、照射光线校准，启动光源3透过遮光板5的透光孔5a照射平面反射镜7，随后调整光源3的照射角度，使平面反射镜7反射至图像定位显屏4上的光斑与图像定位显屏4上的出光孔4a重合，即遮光板5与光源3的射出光线垂直，并固定光源3；

c、图像采集捕获，先取下平面反射镜7，把被测相机壳体9放置于检测夹具8上，并使被测相机壳体9中的图像传感器安装平面10紧贴遮光板5的透光孔5a，再把取下的平面反射镜7紧贴设置在被测相机壳体9的镜头接口端面上，使平面反射镜7把光源3的射出光线反射至图像定位显屏4成为光斑，图像采集器6则把射出光线反射产生的光斑连同出光孔4a从图像定位显屏4上拍摄成图像；

d、平行度测算，测算图像采集器6拍摄得的图像中反射光斑中心到出光孔4a中心的距离r，量取图像定位显屏4到遮光板5的距离l，最后利用所取得的r、l数值即可计算得图像传感器安装平面10与镜头接口端面平行度alpha，结果计算：

式中的alpha(平行度)为图像传感器安装平面10与镜头接口端面的夹角。

一种用于检测图像传感器与镜头端面平行度的装置，包括依次设置于机架1上的光源调整架2、图像定位显屏4、遮光板5、平面反射镜7和检测夹具8，所述光源调整架2上设置光源3，所述图像定位显屏4的中心部设置有出光孔4a，所述遮光板5的中心部设置有置透光孔5a，出光孔4a与透光孔5a的轴心线重合，在所述遮光板5的上部设置有拍摄镜头指向图像定位显屏4的图像采集器6。

所述的遮光板5与图像定位显屏4间距设置，二者的间距不小于5cm。

所述的透光孔5a的孔径不小于被测相机壳体9的镜头接口端面的直径。

所述的光源3为激光器，所述光源3的射出光线为彩色，所述的图像定位显屏4为不透明板。

所述的出光孔4a的孔径不小于激光器发射光口的直径；所述的透光孔5a的孔径大于出光孔4a的孔径。

所述的光源调整架2包括光源调节底座2a、横向调节架2c、纵向调节架2d，所述光源调节底座2a设置于机架1上，所述横向调节架2c通过光源滑块2b设置于光源调节底座2a上，光源滑块2b与光源调节底座2a滑动配合，光源滑块2b能沿光源调节底座2a水平往复移动，所述纵向调节架2d通过转轴2e设置于横向调节架2c上，任一转轴2e穿出横向调节架2c连接旋柄2f，转轴2e与横向调节架2c动配合，转轴2e支撑纵向调节架2d在横向调节架2c上做垂直方向的摆动运动。

所述的检测夹具8包括检测调节底座8a、高度调节杆8c、和相机夹具8d，所述检测调节底座8a设置于机架1上，所述高度调节杆8c通过检测光源滑块8b设置于检测调节底座8a上，检测光源滑块8b与检测调节底座8a滑动配合，检测光源滑块8b能沿光源调节底座2a水平往复移动，所述相机夹具8d设置于高度调节杆8c的顶端。

本发明工作原理和工作过程：

步骤1：将光源3固定设置于光源调整架2的纵向调节架2d上，启动光源3发出光线；

步骤2：紧贴遮光板5后端放置平面反射镜7；

步骤3：调整光源滑块2b沿光源调节底座2a水平移动，使光源3正对出光孔4a，调整纵向调节架2d使光源3与出光孔4a的轴心线重合，从而使平面反射镜7反射回来在照射在光影定位显屏4上的光斑与出光孔4a重合，此时遮光板5与光源3射出光线垂直，随后固定横向调节架2c、纵向调节架2d；

步骤4：取下平面反射镜7，使被测相机壳体9的图像传感器安装平面10紧贴遮光板5放置，调整检测光源滑块8b沿检测调节底座8a水平移动使被测相机壳体9正对透光孔5a，调整高度调节杆8c，使被测相机壳体9的图像传感器安装平面10的中心部位与透光孔5a处于同一轴线上，紧贴被测相机壳体9的镜头接口端面放置平面反射镜7，而光影定位显屏4上会显示从平面反射镜7上反射回并穿过图像传感器安装平面10的光斑；

步骤5：启动图像采集器6把光影定位显屏4上显示的光斑连同出光孔4a拍摄成图像，根据所拍摄的图像计算光影定位显屏4上反射光斑中心到出光孔4a中心的距离r；

步骤6：量取光影定位显屏4到遮光板5的距离l，并计算被测相机壳体9的图像传感器安装平面10与镜头接口端面的平行度，计算公式为

步骤7：根据计算结果分析该被测相机壳体9的平行度，平行度数值越大则表明该被测相机壳体9中图像传感器安装平面10与镜头接口端面的平行度越差，成像质量差，反之则表明图像传感器安装平面10与镜头接口端面的平行度高，二者越接近于同一轴心线，精准度高，成像质量也就越好。