多层次立体轮廓单帧成像光源和成像装置的制作方法

1.本实用新型涉及多层次轮廓检测领域，特别涉及一种多层次立体轮廓单帧成像光源和成像装置。


背景技术：

2.印章、浮雕、雕刻及硬币上具备高低不同的多层次轮廓，为检测其层次轮廓雕刻是否有漏刻，雕刻是否清晰，往往会以多个角度对不同高度的轮廓进行检测。所以一般多个检测点来对层次轮廓进行检测，或者利用结构光与激光进行三维复原进行检测。
3.现有技术中的层次轮廓检测方法分为多帧成像方法与三维复原法。其中，多帧成像方法是根据先验已知的多层次轮廓的最佳沐光角来部署多个光源与相机拍摄点对待检测物体的全层次轮廓进行检测。而三维复原法是利用结构光或者激光得到被拍摄物的点云图，最终渲染成三维成像，并通过三维图像来进行检测。
4.但是，多帧成像方法因需要多个相机与光源，成本较高，而三维复原法除了成本高以外，因为扫描时间长，更多运用在离线检测，而不适合工业生产流水线上检测使用。


技术实现要素：

5.本实用新型提供了一种多层次立体轮廓单帧成像光源和成像装置，以解决至少一个上述技术问题。
6.为解决上述问题，作为本实用新型的一个方面，提供了一种多层次立体轮廓单帧成像光源，包括多个由上至下依次连接的环体，所述多个环体的直径由上到下依次逐渐增大，每个所述环体的内壁上均安装有一种颜色的led灯，每个所述环体上的led灯的颜色均各不相同，每层所述环体上的led灯与水平面之间的夹角均各不相同。
7.优选地，每个所述环体上设置有多行所述led灯。
8.优选地，每个所述环体上设置有三行所述led灯，每行行所述led灯的个数为56个。
9.优选地，最上方的所述环体的内径大于或等于待检测物体的最小外接圆直径，每个所述环体的截面轮廓所对应的弦长为所述待检测物体的最小外接圆半径。
10.优选地，所述环体的个数为三个。
11.优选地，最底层的所述环体的内环壁底部与检测中心位置之间的夹角为15
°
，最底层的所述环体的内环壁顶部与检测中心位置之间的夹角为35
°
；中间层的所述环体的内环壁底部与检测中心位置之间的夹角为35
°
，中间层的所述环体的内环壁顶部与检测中心位置之间的夹角为55
°
；最上层的所述环体的内环壁底部与检测中心位置之间的夹角为55
°
，最上层的所述环体的内环壁顶部与检测中心位置之间的夹角为75
°
。
12.优选地，所述环体的外部设置有散热片。
13.优选地，三个所述环体中的led灯的颜色由上至下分别为红色、蓝色、绿色。
14.本实用新型还提供了一种多层次立体轮廓单帧成像装置，包括彩色面阵相机和上述的多层次立体轮廓单帧成像光源，所述彩色面阵相机位于的所述多层次立体轮廓单帧成
像光源的上方。
15.由于采用了上述技术方案，本实用新型利用一个检测点可适应多个层次轮廓的表面检测，解决了多层次轮廓图文检测成像需多个检测点，成本较高的问题。
附图说明
16.图1示意性地示出了本实用新型的剖视图。
17.图中附图标记：1、环体；2、led灯；3、检测中心位置；4、散热片；5、彩色面阵相机；6、待检测物体。
具体实施方式
18.以下对本实用新型的实施例进行详细说明，但是本实用新型可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
19.针对现有的多层次轮廓检测中的多帧成像方法成本高的问题，本实用新型提供一种利用多色分层排布的光源打光，使用彩色相机拍摄，最终通过对图像进行颜色通道分解，得到清晰的多角度多层次轮廓的单帧成像的技术方案。
20.本实用新型提供了作为本实用新型的一个方面，提供了一种多层次立体轮廓单帧成像光源，用于印章、浮雕、雕刻、硬币等具备多层次工业制品的单帧成像方法。
21.本实用新型中的多层次立体轮廓单帧成像光源包括多个由上至下依次连接的环体1，所述多个环体1的直径由上到下依次逐渐增大，每个所述环体1的内壁上均安装有一种颜色的led灯2，每个所述环体1上的led灯2的颜色均各不相同，每层所述环体1上的led灯2与水平面之间的夹角均各不相同。优选地，所述环体1的外部设置有散热片4。
22.优选地，每个所述环体1上设置有多行所述led灯2。优选地，每个所述环体1上设置有三行所述led灯2，每行行所述led灯2的个数为56个。
23.优选地，最上方的所述环体1的内径a大于或等于待检测物体(例如，硬币等)的最小外接圆直径d，每个所述环体1的截面轮廓所对应的弦长b为所述待检测物体的最小外接圆半径。
24.优选地，所述环体1的个数为三个。优选地，三个所述环体1中的led灯2的颜色由上至下分别为红色、蓝色、绿色。
25.优选地，最底层的所述环体1的内环壁底部与检测中心位置3之间的夹角为15
°
，最底层的所述环体1的内环壁顶部与检测中心位置3之间的夹角为35
°
；中间层的所述环体1的内环壁底部与检测中心位置3之间的夹角为35
°
，中间层的所述环体1的内环壁顶部与检测中心位置3之间的夹角为55
°
；最上层的所述环体1的内环壁底部与检测中心位置3之间的夹角为55
°
，最上层的所述环体1的内环壁顶部与检测中心位置3之间的夹角为75
°
。
26.本实用新型中，所有环体1共圆心，层数和被测轮廓的层次数量挂钩，每层环体1上的光源(led灯2)与水平面呈不同角度，每层环体1的内环壁上安装有不同颜色的led灯2，每层led灯2固定一种颜色，分为三行五十六列环绕贴在内环壁上。每层环体1的环直径从低到高依次递减，最顶部环体1的内环直径与待检测物体的最小外接圆的直径有关，一般略大于待检测物体的最小外接圆直径，每个环体1的内环壁的弦长与待检测物体的最小外接圆半径一致。
27.当被检测物体6位于光源圆环的检测中心位置3时，可根据先验已知的轮廓层次数量，均分15
‑
75
°
的角度范围。以三层环状光源为例：最底一层环体1的内环壁底部与检测中心位置3的角度为15
°
，最底一层环体1的内环壁顶部与检测中心位置3的角度为35
°
，依次类推，第二层占据35
°‑
55
°
，第三层占据55
°‑
75
°
。检测时，三层环体1的led灯2常亮，以不同颜色的颗粒列在多个角度同时打光，得到一帧待检测物体的彩色图像。该图像上，不同高度的层次轮廓会反射不同的颜色，方便对层次轮廓进行检测。
28.本实用新型还提供了一种多层次立体轮廓单帧成像装置，包括彩色面阵相机5和上述的多层次立体轮廓单帧成像光源，所述彩色面阵相机5位于的所述多层次立体轮廓单帧成像光源的上方。在此实施例中，多层次立体轮廓单帧成像光源的圆环中心与彩色面阵相机5的拍摄中心重合。
29.在一个实施例中，以硬币层次轮廓检测为例：待检测的泰山纪念币厚度为2mm，直径为32mm；光源顶部内环直径为32mm，内环斜面长度为16mm，光源与待检测物体之间间隙c为15mm，最底一层与硬币之间角度为15
°
到35
°
，安装绿色led颗粒；中间一层与硬币之间的角度为35
°‑
55
°
，安装蓝色颗粒，最顶一层为55
°
到75
°
，安装红色颗粒。在该方式下，可以单帧清晰拍摄出泰山纪念币上各类阶梯与山峰轮廓以及暗记的层次轮廓。
30.在上述技术方案中，本实用新型可通过多色led灯排布，将彩色相机的拍摄图片分解为多张单通道图，每个单通道图对应一个角度的光源沐光，适用于生产流水线上工业制品立体轮廓质量检测需求。
31.由于采用了上述技术方案，本实用新型利用一个检测点可适应多个层次轮廓的表面检测，解决了多层次轮廓图文检测成像需多个检测点，成本较高的问题。
32.本实用新型只需要一个检测点，利用分布多色光源根据所需角度进行打光，对多个角度的层次轮廓进行单帧拍摄与检测，进而降低了成本。
33.以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。