一种反射式360度外圆轴体成像系统的制作方法

本发明涉及工业视觉检测领域，具体为一种反射式360度外圆轴体成像系统。

背景技术：

随着自动化视觉工业检测在各个生产制造环节种的应用的普及，单纯的平面视觉检测以及无法满足各类产品的检测需要，例如圆柱体的外圆周表面检测，检测表面缺陷、检测特征有无、检测标贴字符等，传统的流水线或自动筛选机的视觉检测都是利用标准的工业镜头对平面特征成像，因为工业镜头的光学成像原理有所限制，单一镜头无法同时对目标物360度的表面一次成像，瓶体、螺丝、柱体等形态的外轮廓检测就成为视觉在线检测中比较麻烦的问题，视觉工程师往往只能通过圆周均布3个以上的相机来分别对圆柱体的各个角度多次成像才能保证360度圆周范围内图像的完整采集，但这种方式不仅大大增加了硬件成本，而且对检测效率和稳定性都造成了巨大的降低，对工业在线检测来说这是一个无法突破的瓶颈。

技术实现要素：

（一）解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种反射式360度外圆轴体成像系统，具备360度外圆轴体成像等优点，可以有效解决背景技术中的问题。

（二）技术方案

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种反射式360度外圆轴体成像系统，包括底板主体，所述底板主体的上端外表面设置有连接机构，所述连接机构的上端外表面设置有承载机构，所述承载机构的上端外表面设置有放置筒，所述放置筒的上端外表面设置有观测筒，所述观测筒的上端外表面设置有定焦镜头，所述放置筒的下端外表面设置有360度外圆轴体成像机构，所述底板主体的一侧外表面设置有检测机构。

优选的，所述360度外圆轴体成像机构包括有平面透光板、第一弧面反射镜与第二弧面反射镜，所述第二弧面反射镜位于平面透光板的上端，所述第一弧面反射镜位于平面透光板的上端。

优选的，所述检测机构包括有检测放置板、检测放置槽、检测固定板、旋转轴与控制把手，所述检测放置槽开设在检测放置板的上端，所述检测固定板设置于检测放置槽的内部，所述旋转轴位于检测放置板的上端，控制把手位于检测放置板的一侧。

优选的，所述平面透光板与第二弧面反射镜之间设置有固定块，平面透光板的上端外表面与第二弧面反射镜的下端外表面通过固定块固定连接，所述第二弧面反射镜的下端外表面通过平面透光板与第一弧面反射镜的下端外表面固定连接。

优选的，所述旋转轴与检测放置板之间设置有安装槽，旋转轴的下端外表面与检测放置板的上端外表面通过安装槽固定连接，所述旋转轴的一侧外表面通过检测放置板与检测固定板的一侧外表面固定连接，所述旋转轴的一侧外表面通过检测放置板与控制把手的一侧外表面固定连接。

优选的，所述连接机构与底板主体之间设置有螺丝，连接机构的下端外表面与底板主体的上端外表面通过螺丝固定连接。

优选的，所述检测机构的一侧外表面与底板主体的一侧外表面通过旋转轴活动连接，所述连接机构的一侧外表面与检测机构的一侧外表面通过底板主体固定连接。

优选的，所述承载机构与放置筒之间设置有连接槽，承载机构的上端外表面与放置筒的下端外表面通过连接槽固定连接。

（三）有益效果

与现有技术相比，本发明提供了一种反射式360度外圆轴体成像系统，具备以下有益效果：

通过安装在底板主体的360度外圆轴体成像机构，360度外圆轴体成像机构包括有平面透光板、第一弧面反射镜与第二弧面反射镜，通过安装的第一弧面反射镜，第一弧面反射镜根据其弧面反射原理可以起到有效的反射功能，通过安装的平面透光板，平面透光板提供主要的安装功能的同时也可以提供透光功能，可以增强一定的功能性，通过安装的第二弧面反射镜，第二弧面反射镜可以根据其弧面反射原理可以起到有效的二次反射功能，进一步提升反射成像效果，此360度外圆轴体成像机构能够利用圆周光线的二次反射，将镜头的视角有原来的不到180度，一次提升到360度，可以实现通过一个镜头一次对圆周物体的360度外轮廓面成像来解决工业视觉在线检测里的问题，通过安装的检测机构，检测机构的内部包括有检测放置板、检测放置槽、检测固定板、旋转轴与控制把手，通过设置的检测放置板、检测放置槽与检测固定板，检测放置板、检测放置槽与检测固定板可以提供被检测物的固定放置功能，通过设置的旋转轴、控制把手，旋转轴、控制把手可以方便操作，进一步的增强检测效果，此检测机构提供一种简单实用的检测结构，可以在工作过程中对被检测物进行固定，增强了使用的安全性，此反射式360度外圆轴体成像系统利用镜面反射的原理，改变镜头成像的物面来实现360度圆周一次成像的目的，我们知道光线一次反射后镜头必须和物在同侧才能实现成像，但实际使用的时候这种没办法操作，因此只能是让光线经过两个反射面，经过二次反射再成像才能实现同轴状态镜头和物在反射面的两侧，通过这个原理我们计算了12mm定焦镜头0，0.5，0.707，1视场的主光线反射角度，通过光学设计软件仿真了两个反射的曲面的参数,按照光路的路径做了结构设计，完成了反射机构和12mm定焦镜头的组合。

附图说明

图1为本发明一种反射式360度外圆轴体成像系统的整体结构示意图。

图2为本发明一种反射式360度外圆轴体成像系统中360度外圆轴体成像机构的结构图。

图3为本发明一种反射式360度外圆轴体成像系统中检测机构的结构图。

图4为本发明一种反射式360度外圆轴体成像系统中检测机构的主视图。

图5为本发明一种反射式360度外圆轴体成像系统中检测机构的俯视图。

图6为本发明一种反射式360度外圆轴体成像系统的光学系统的结构示意图。

图中：1、底板主体；2、360度外圆轴体成像机构；3、检测机构；4、连接机构；5、承载机构；6、放置筒；7、观测筒；8、定焦镜头；21、平面透光板；22、第一弧面反射镜；23、第二弧面反射镜；31、检测放置板；32、检测放置槽；33、检测固定板；34、旋转轴；35、控制把手。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

如图1-6所示，一种反射式360度外圆轴体成像系统，包括底板主体1，底板主体1的上端外表面设置有连接机构4，连接机构4的上端外表面设置有承载机构5，承载机构5的上端外表面设置有放置筒6，放置筒6的上端外表面设置有观测筒7，观测筒7的上端外表面设置有定焦镜头8，放置筒6的下端外表面设置有360度外圆轴体成像机构2，底板主体1的一侧外表面设置有检测机构3。

进一步的，360度外圆轴体成像机构2包括有平面透光板21、第一弧面反射镜22与第二弧面反射镜23，第二弧面反射镜23位于平面透光板21的上端，第一弧面反射镜22位于平面透光板21的上端，通过安装的第一弧面反射镜22，第一弧面反射镜22根据其弧面反射原理可以起到有效的反射功能，通过安装的平面透光板21，平面透光板21提供主要的安装功能的同时也可以提供透光功能，可以增强一定的功能性，通过安装的第二弧面反射镜23，第二弧面反射镜23可以根据其弧面反射原理可以起到有效的二次反射功能，进一步提升反射成像效果。

进一步的，检测机构3包括有检测放置板31、检测放置槽32、检测固定板33、旋转轴34与控制把手35，检测放置槽32开设在检测放置板31的上端，检测固定板33设置于检测放置槽32的内部，旋转轴34位于检测放置板31的上端，控制把手35位于检测放置板31的一侧，通过设置的检测放置板31、检测放置槽32与检测固定板33，检测放置板31、检测放置槽32与检测固定板33可以提供被检测物的固定放置功能，通过设置的旋转轴34、控制把手35，旋转轴34、控制把手35可以方便操作，进一步的增强检测效果。

进一步的，平面透光板21与第二弧面反射镜23之间设置有固定块，平面透光板21的上端外表面与第二弧面反射镜23的下端外表面通过固定块固定连接，第二弧面反射镜23的下端外表面通过平面透光板21与第一弧面反射镜22的下端外表面固定连接，360度外圆轴体成像机构2能够利用圆周光线的二次反射，将镜头的视角有原来的不到180度，一次提升到360度，可以实现通过一个镜头一次对圆周物体的360度外轮廓面成像来解决工业视觉在线检测里的问题。

进一步的，旋转轴34与检测放置板31之间设置有安装槽，旋转轴34的下端外表面与检测放置板31的上端外表面通过安装槽固定连接，旋转轴34的一侧外表面通过检测放置板31与检测固定板33的一侧外表面固定连接，旋转轴34的一侧外表面通过检测放置板31与控制把手35的一侧外表面固定连接，检测机构3提供一种简单实用的检测结构，可以在工作过程中对被检测物进行固定，增强了使用的安全性。

进一步的，连接机构4与底板主体1之间设置有螺丝，连接机构4的下端外表面与底板主体1的上端外表面通过螺丝固定连接，方便安装。

进一步的，检测机构3的一侧外表面与底板主体1的一侧外表面通过旋转轴34活动连接，连接机构4的一侧外表面与检测机构3的一侧外表面通过底板主体1固定连接，方便进行检测。

进一步的，承载机构5与放置筒6之间设置有连接槽，承载机构5的上端外表面与放置筒6的下端外表面通过连接槽固定连接，提升了一定的稳定性。

工作原理：我们知道光线镜面反射后，我们可以利用光学镜头观测反射后的像来成像，这时虽然镜头没有直接正对目标物，但依然可以对目标物成像，因为物像是共轭的关系，所以利用物体经过反射后的虚像再次成像就可以得到和原本对物体成像一样的成像效果，但这时镜头的放置位置和角度就可以得到改变，具体的数值可以通过入射角与反射角相等对称与垂直反射面法线的原理来计算，我们一般常用的定焦镜头因为焦距的不同，有不同的视场角，因为视场角里主光线是发散的，所以定焦镜头成像物面距离镜头越近视野就越小，也就是倍率越大，这种成像特性就造成了一个问题：当拍摄圆柱体的目标物时，圆柱体轴心和镜头的光轴接近重合时，镜头无法对圆柱体外表面的特征成像，就好像我们人眼俯视的效果看圆柱体时无法看到圆柱体的侧面一圈是一样的原理，我们无法改变定焦镜头8这种成像特性，因此我们只有利用镜面反射的原理，改变镜头成像的物面来实现360度圆周一次成像的目的，我们知道光线一次反射后镜头必须和物在同侧才能实现成像，但实际使用的时候这种没办法操作，因此只能是让光线经过两个反射面，经过二次反射再成像才能实现同轴状态镜头和物在反射面的两侧，通过这个原理我们计算了12mm定焦镜头0，0.5，0.707，1视场的主光线反射角度，通过光学设计软件仿真了两个反射的曲面的参数,按照光路的路径做了结构设计，完成了反射机构和12mm定焦镜头8的组合，本发明提供了一种反射式360度外圆轴体成像系统，按照相应的安装步骤正确安装以后，通过安装的360度外圆轴体成像机构2，360度外圆轴体成像机构2的内部包括有平面透光板21、第一弧面反射镜22与第二弧面反射镜23，通过安装的第一弧面反射镜22，第一弧面反射镜22根据其弧面反射原理可以起到有效的反射功能，通过安装的平面透光板21，平面透光板21提供主要的安装功能的同时也可以提供透光功能，可以增强一定的功能性，通过安装的第二弧面反射镜23，第二弧面反射镜23可以根据其弧面反射原理可以起到有效的二次反射功能，进一步提升反射成像效果，360度外圆轴体成像机构2能够利用圆周光线的二次反射，将镜头的视角有原来的不到180度，一次提升到360度，可以实现通过一个镜头一次对圆周物体的360度外轮廓面成像来解决工业视觉在线检测里的问题，通过安装的检测机构3，检测机构3包括有检测放置板31、检测放置槽32、检测固定板33、旋转轴34与控制把手35，检测放置槽32开设在检测放置板31的上端，检测固定板33设置于检测放置槽32的内部，旋转轴34位于检测放置板31的上端，控制把手35位于检测放置板31的一侧，通过设置的检测放置板31、检测放置槽32与检测固定板33，检测放置板31、检测放置槽32与检测固定板33可以提供被检测物的固定放置功能，通过设置的旋转轴34、控制把手35，旋转轴34、控制把手35可以方便操作，进一步的增强检测效果，检测机构3提供一种简单实用的检测结构，可以在工作过程中对被检测物进行固定，增强了使用的安全性。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二（一号、二号）等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。