一种用于光学检测的可编程结构光源的制作方法

1.本发明涉及检测技术领域，具体而言，涉及一种用于光学检测的可编程结构光源。


背景技术：

2.随着工业4.0智能智造的持续推进，机器视觉与ai技术的结合和发展已经成为了一种不可逆转的发展趋势。
3.特别是在传统的光学镜片检测行业，在作业人员变动越来越平凡，客户要求越来越高的情况下，基于机器视觉的自动检测已经成为了一种必然趋势。玻璃行业最大的问题在于其为透明材质，形状各异，在通过光源照射时，会产生光的折射和反射现象，使得采集设备无法正确采集图像，从而导致镜片的检出率低，误判率高，无法进行量产。
4.图像拍摄的完整性和可重复性是视觉检测的基础。传统的检测方式采取人眼目视，通过旋转镜片或改变人眼视觉角度来识别瑕疵，该方式依赖于人工目视判断，且作业标准依赖经验传授，检测效率低，精度差，无法满足企业快速生产的要求。
5.在镜片行业的视觉检测中，为了模拟人工检测方式，需要对光源的颜色、形状、照射强度、照射角度、位置等进行改变，现有做法是在被测物体周围放置不同的传统光源，但是其存在功能单一，切换速度慢，体积大，颜色和亮度不易控制的问题，故传统光源无法通过打光呈现被测物体的所有瑕疵，这大大影响了视觉检测的效率和准确率。
6.需要说明的是，上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。


技术实现要素：

7.本公开的目的在于提供一种用于光学检测的可编程结构光源，进而至少在一定程度上提高光源的自动化检测水平。
8.本发明提供一种用于光学检测的可编程结构光源，所述可编程结构光源包括：显示装置，所述显示装置包括一个或多个显示面板，其中，所述显示面板形成一立体结构，每个所述显示面板均包括led阵列；驱动装置，电性耦接至所述显示装置，其中，所述驱动装置输出一路或多路驱动信号，藉由所述一路或多路驱动信号控制所述led阵列的每一个led处于点亮状态或熄灭状态；以及控制装置，电性耦接至所述驱动装置，所述控制装置包括可编程单元，所述可编程单元输出按编码规则编制的控制指令；其中，所述驱动装置接收来自所述控制装置的所述控制指令，并且根据所述控制指令生成所述一路或多路驱动信号，藉由所述一路或多路驱动信号点亮所述立体结构的相应位置的led，所述立体结构上的、处于点亮状态的所有led形成一检测光源，通过所述检测光源模拟出的环境光予以筛查被测物体的瑕疵或突出所述被测物体的特征参数。
9.在一些实施例中，所述被测物体的瑕疵包括表面划痕、伤痕、裂痕、裂边、崩角、尘垢或指纹。
10.在一些实施例中，所述被测物体的特征参数包括对比度、亮度或清晰度。
11.在一些实施例中，所述每一个led的照射强度和/或光源颜色是可调节的，和/或通过所述控制装置控制所述立体结构中的不同位置的led改变所述检测光源的照射角度。
12.在一些实施例中，所述检测光源是静态光源，在所述立体结构中，处于点亮状态的多个led的物理位置相对所述被测物体保持不变。
13.在一些实施例中，所述检测光源是动态光源，所述动态光源的各个led构成一显示图案，所述显示图案的形状和大小在所述检测光源移动过程中保持不变。
14.在一些实施例中，所述检测光源是动态光源，所述动态光源的各个led构成一显示图案，所述显示图案的形状或大小在所述检测光源移动过程中发生改变。
15.在一些实施例中，所述可编程结构光源还包括检测平台，设置于所述立体结构的容置空间内，所述被测物体放置在所述检测平台上。
16.在一些实施例中，所述立体结构包括横截面为多边形、圆形或异形的桶状结构。
17.在一些实施例中，所述立体结构包括四块首尾相接的显示面板，每块显示面板的尺寸为240*130像素。
18.在一些实施例中，所述立体结构包括一端开口的半封闭结构；所述半封闭结构包括led顶板以及多块首尾相接的led壁板，所述led顶板与所述多块首尾相接的led壁板连接。
19.在一些实施例中，所述立体结构包括一端开口的球形空腔结构。
20.在一些实施例中，所述检测光源模拟出的环境光为rgb单色光或混色光。
21.在一些实施例中，所述控制装置采用rs232、tcp/ip、wifi或视频讯号通讯协议与所述驱动装置进行数据传输。
22.本发明提供一种用于光学检测的可编程结构光源，通过设置控制装置控制驱动装置对显示装置上的led进行点亮或者熄灭，即通过控制装置对检测光源的颜色、形状、照射强度、照射角度或位置进行调节，藉由调节后的检测光源模拟出的环境光对被测物体进行光学检查，解决了镜片行业和视觉检测无法通过打光呈现所有瑕疵的问题，为实现自动化缺陷检测创造了必要的条件，同时也可以应用到其它机器视觉的场合。
23.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。
附图说明
24.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
25.图1示意性示出本发明实施例中一种用于光学检测的可编程结构光源的俯视结构示意图；
26.图2示意性示出本发明实施例中一种用于光学检测的可编程结构光源的立体结构示意图；
27.图3示意性示出本发明实施例中一种用于光学检测的可编程结构光源第一侧面结构的示意图；
28.图4示意性示出本发明实施例中一种用于光学检测的可编程结构光源第二侧面结构的示意图；
29.图5示意性示出本发明实施例中另一种用于光学检测的可编程结构光源的俯视结构示意图；
30.图6示意性示出本发明实施例中另一种用于光学检测的可编程结构光源的立体结构示意图；
31.图7示意性示出本发明实施例中另一种用于光学检测的可编程结构光源第一侧面结构的示意图；
32.图8示意性示出本发明实施例中另一种用于光学检测的可编程结构光源第二侧面结构的示意图；
33.图9示意性示出本发明实施例一种透镜随着光源变化呈现出不同瑕疵效果的示意图；
34.图10示意性示出本发明实施例又一种透镜随着光源变化呈现出不同瑕疵效果的示意图；
35.图11示意性示出本发明实施例又一种透镜随着光源变化呈现出不同瑕疵效果的示意图；
具体实施方式
36.现在结合参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本发明将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。
37.此外，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而实现对本发明的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本发明的技术方案而没有特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、装置、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知方法、装置、实现或者操作以避免模糊本发明的各方面。
38.相关技术中，无论是传统光源还是投影式结构光，都无法通过对现有镜片进行单次照射来发现瑕疵。这样，对镜片或者其它待检测产品进行人工视觉检测时，需要不断地转换物品角度来发现瑕疵。
39.此外，不同颜色的光的波长及穿透能力不同，因而不同颜色的光适用于不同的待检测产品。
40.例如，蓝光适用于钣金、车加工件等银色背景的产品以及薄膜上金属印刷品的视觉检测。红光波长较长，可穿透一些较暗的物体，适用于底材为黑色的透明软板的孔位定位、绿色线路板线路检测、透光膜厚度检测，且可以用于提高对比度。绿光适用于红色或银色背景产品的视觉检测。红外光属于不可见光，波长长，穿透力强，可以用于lcd(liquid crystal display，液晶显示器)屏检测。紫外光属于不可见光，波长短，可以用于证件检测、触控式荧幕ito(氧化铟锡)检测、布料表面破损检测、点胶溢胶检测、金属表面划痕检测等光学检测情景。
41.而现有技术中的传统光源大多为单色光源，不能方便地为不同待检测产品提供不
同颜色的光源。
42.为解决以上问题，本示例实施方式中提供了一种用于光学检测的可编程结构光源，根据不同的检测情境，可提供一种颜色、形状、照射强度、照射角度或位置可进行自动调节的检测光源，从而可以准确、高效地进行视觉检测。
43.本发明提供的可编程结构光源包括：如图1和图2所示的显示装置，显示装置包括一个或多个显示面板101，其中，显示面板101形成一立体结构，每个显示面板101均包括led阵列。可编程结构光源还包括驱动装置和控制装置，其中驱动装置电性耦接至显示装置101，驱动装置输出一路或多路驱动信号，藉由一路或多路驱动信号控制led阵列的每一个led处于点亮状态或熄灭状态；控制装置电性耦接至驱动装置，控制装置包括可编程单元，可编程单元输出按编码规则编制的控制指令；其中，驱动装置接收来自控制装置的控制指令，并且根据控制指令生成一路或多路驱动信号，藉由一路或多路驱动信号点亮立体结构的相应位置的led，立体结构上的、处于点亮状态的所有led形成一检测光源，通过检测光源模拟出的环境光予以筛查被测物体的瑕疵或突出被测物体的特征参数。
44.其中，被测物体的瑕疵包括表面划痕、伤痕、裂痕、裂边、崩角、尘垢或指纹；被测物体的特征参数包括对比度、亮度或清晰度。
45.在本发明实施例中，控制装置可以采用rs232、tcp/ip、wifi或视频讯号通讯协议与驱动装置进行数据传输。
46.本发明实施中，通过市售的包括led阵列的显示面板形成一立体结构，并由控制装置对立体结构相应位置的led的点亮和熄灭进行控制，使得立体结构上处于点亮状态的led形成一检测光源，即通过控制装置可对检测光源的颜色、形状、照射强度、照射角度或光源位置进行调节，实现了检测光源的自动化控制。
47.本发明实施例中，可以利用自制的led显示面板作为光源的基本器件。通过改变led的大小、数目以及显示面板尺寸、形状和规格，可以改变立体结构的形状和规格。当控制装置控制立体结构上不同位置的led发光时，处于点亮状态的led形成不同形状的光源。
48.本发明实施例中，如图1和图5所示，可编程结构光源还包括检测平台102，设置于立体结构的容置空间内，被测物体可以放置在检测平台102上进行视觉检测。
49.如图2、图3和图4所示，本发明实施例中的立体结构还可以包括底座104，用于支撑显示面板101。如图4所示，其中一个显示面板可以以自身的一个竖直边为轴转动，且与相邻的另一显示面板之间设置有栓插结构105，栓插结构105用以固定可以转动的显示面板。在取放被测物体时，打开栓插结构，转动显示面板，相当于开启了一扇门，将被测物体取出或者放入。在视觉检测过程中，栓插结构应闭合，门扇应关闭。
50.本发明实施例中，立体结构还可以为横截面为多边形、圆形或异形的桶状结构，也可以为一端开口的球形空腔结构，检测平台102设置在桶状结构或者球形空腔结构的内部空腔中。立体结构还可以为一端开口的半封闭结构；半封闭结构包括led顶板以及多块首尾相接的led壁板，led顶板与多块首尾相接的led壁板连接。
51.在本发明实施例中，可以采取不同的均光方式，以形成没有暗区的均匀的发光面。
52.例如，如图2所示，立体结构可以包括四块首尾相接的显示面板101，每块显示面板的尺寸可以为240*130像素。相比较传统意义上的光源，通过组合4块240*130像素(pixel)的led显示面板设计出具有全新意义的可编程结构光源，其具备光源颜色、照射强度任意选
择，光源形状即时设计，光源位置随时改变的三大突出特色。
53.本发明实施例中，检测光源模拟出的环境光可以为rgb单色光或混色光。具体地，可以使用三合一点阵全彩技术，即一个发光单元由rgb三色晶片组成全彩像素。通过红(r)、绿(g)、蓝(b)三个颜色通道的变化以及它们相互之间的叠加得到各式各样的颜色，按照理论计算，256级的rgb色彩能组合出约1678万种色彩，即256
×
256
×
256＝16777216，通常也被简称为1600万色或千万色，因而该检测光源具备千万色可选择的特点。
54.本发明实施例中，led显示面板上的每一个led的照射强度均是可以调节的，所以可以通过调节组成检测光源的led的照射强度控制光线的强弱，也可以通过控制处于点亮状态的led的数量来控制光线的强弱，例如，点亮一排led和点亮两排led可模拟出不同亮度的环境光。
55.本发明实施例中，检测光源的形状可以即时设计。led显示面板由一个个led紧密排列形成，每一个led的颜色、亮度可以通过控制装置进行调节。与视频放映相似，led显示面板能够展现丰富多彩的画面，将预先或即时设计的光源形状输入到控制led显示面板的控制装置中，led显示面板即可呈现与输入形状一致的检测光源。
56.本发明实施例中，可通过控制装置控制立体结构中的不同位置的led来改变检测光源的位置和照射角度。led显示面板组合形成立体结构，其特殊的形状、尺寸使得检测光源有一定的调节范围。通过点亮led显示面板上不同位置的led，可以调节检测光源的位置。同时，采用点亮led显示面板上不同位置的led，也可以调节光源的照射角度，例如分别点亮第一排led和第二排led，检测光源的照射角度将不相同。
57.本发明实施例中，控制装置包括硬件部分和软件部分，其硬件部分与驱动装置进行连接，软件部分包括可编程单元，通过软件部分能够编辑led显示面板上每一个led的颜色、亮度，实现光源形状自由编辑、光源颜色广泛选择以及光源亮度适时调整，快速设计出实用的检测光源。此外，软件部分可配置硬件部分的相关参数，记录并保存设计好的检测光源案例，实现静态或者动态照射，并且在动态照射时能够调节检测光源运动的范围以及速度等参数。
58.例如，可以在软件部分显示的四块led显示面板对应的绘图区上各绘制一个矩形光源，并调节各矩形光源的位置、长度和宽度，同时选择白色光照明，组合形成一个环状检测光源。该软件部分能够在0～240pixel之间设计检测光源行程范围，以ms为单位调节检测光源移动的显示速度，同时设计检测光源的运动行程，使其反复上下运动，实现检测光源明、暗场转换以及检测光源的照射角度、位置的变化。
59.光源明、暗场是两种不同的照明方式。明场是让光束透过待检测产品后直接进入视场，视场是明亮的，暗场却是让强而窄的光束照射待检测产品，而不让光束直接进入到视场。
60.本发明实施例中，如图5、图6、图7和图8所示，可以利用检测光源和相机等采集装置103实现照射和采集同步功能。例如，在进行透镜的视觉检验时，在检测光源一次单行程运动过程中，可以拍摄到在不同时刻透镜上的划痕、崩角、灰尘等瑕疵，所以，该瑕疵能够随着光源的运动一一显现。
61.本发明实施例中，可编程结构光源可以通过软件部分实现静态照射功能，也可实现动态照射功能。
62.当检测光源是静态光源时，在立体结构中，处于点亮状态的多个led的物理位置相对被测物体保持不变；当检测光源是动态光源时，动态光源的各个le构成一显示图案，该显示图案的形状和大小在检测光源移动过程中可以发生改变，也可以保持不变。当显示图案的形状和大小在检测光源移动过程中保持不变时，可以通过改变点亮led的位置来实现动态照射，也可以藉由其他的机械运动，改变检测光源的位置，实现动态照射。
63.综合以上，本发明通过合理搭配led控制面板位置，控制光源照射的颜色、形状、照射强度、照射角度或位置，从而实现对照明条件的控制，该光源是一种全新的光源结构，我们称之为可编程结构光源，行业应用前景广泛。
64.如图9、图10和图11所示的，均为本发明实施例中的可编程结构光源模拟的环境光中的透镜随着光源变化呈现出不同瑕疵效果的示意图。
65.本发明提供的用于光学检测的可编程结构光源，通过设置控制装置控制驱动装置对显示装置上的led进行点亮或者熄灭，即通过控制装置可对检测光源的颜色、形状、照射强度、照射角度或位置进行调节，藉由调节后的检测光源模拟出的环境光对被测物体进行光学检查，解决了镜片行业和视觉检测无法通过打光呈现所有瑕疵的问题，为实现自动化缺陷检测创造了必要的条件，同时也可以应用到其它机器视觉的场合。
66.本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本技术旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
67.应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。