一种用于成像压缩的光学装置的制作方法

本实用新型属于光学成像领域，具体涉及一种光学装置，尤其是用于成像压缩的光学装置。

背景技术：

在机器视觉检测领域，被检测的物体多种多样，其缺陷的光学特征也是种类繁多。在线阵检测中，很多时候我们出于某种原因，或算法处理速度跟不上，或检测方式不同等，需要设立两个工位。在算法速度跟不上的情况下，我们的两个工位将会分别对待检测产品进行奇偶工位交替拍摄。如此，就要求至少有两套图像采集系统，大大增加了检测系统的复杂程度、所占空间以及生产使用维护成本，不利于产品的推广。并且，由于待检物品一般在达到采集精度的时候，占用了不到1K的像素，相比于常见的2K相机，像素有很大的浪费。

例如，在医药检测领域，有很重要的一个环节就是检测成品药品中有无杂质。这个重要的检测环节保证了药品的出厂质量，同时保护了众多消费者的利益。目前，众多检测设备采用的是线阵相机进行图像的采集。线阵相机具有分辨率高的优点。但是高分辨率同时也会造成数据处理量的增大。因此，在工位的设计上，我们会采用两台相机采集图像进行检测。这样的话，检测系统的成本会大大增加，同时整台设备也会变得庞大复杂，同时线阵相机的分辨率也会有一定程度上的浪费。

再如，在玻璃瓶应力检测中，其应力可能造成偏振方向的改变。所以为了全面地检测偏振状态，进而判定应力的范围，我们目前采用的是两种不同偏振方向上的工位。这样的设计虽然能达到预定的检测功能，但是造成了相机像素的浪费，也增加了整套设备的制造，维护成本。同时由于增加了检测偏振光的方向，造成了数据处理量的增大，不利于高速检测。

由此可见，在线检测时，如果能在保证检测功能完好的情况下，精简工位能够有效地降低设备的成本，同时提高处理的效率。但是，目前还没有适合用在工业检测中的用于工位精简的专用设备。

技术实现要素：

根据目前急需将检测工位精简的问题，本实用新型提供一种用于成像压缩的光学装置，此光学装置能将两个工位合并成一个工位，基于该光学装置，我们可以将两个不同功能，或是相同功能不同位置的工位进行合并，从而建立一个新工位，进而能够同时采集两个工位图像。

具体而言，本实用新型提供一种用于成像压缩的光学装置，其特征在于，所述光学装置包含第一组光学反射装置和第二组光学反射装置，二者左右排列，用于将左右排列的两个目标物体的图像转换成上下排列的两个图像，

所述第一组光学反射装置包括第一反射镜和第二反射镜，所述第一反射镜的镜面朝向所述光学装置的入光方向，并且镜面倾斜向下，所述第二反射镜的镜面背向所述光学装置的入光方向、对向所述第一反射镜，并且镜面倾斜向上；

所述第二组光学反射装置包括第三反射镜和第四反射镜，所述第三反射镜朝向所述光学装置的入光方向并且与所述入光方向具有一水平锐角夹角，所述第四反射镜背向所述入光方向、对向所述第三反射镜的镜面，并且其法线与所述第三反射镜的法线具有一水平锐角夹角。

进一步地，所述第一反射镜的法线方向与水平方向具有斜向下45度的夹角；所述第二反射镜的法线方向与水平方向具有斜向上41度夹角。

进一步地，所述第三反射镜的法线与所述入光方向之间的夹角为22.4度，所述第四反射镜的法线与所述第三反射镜的法线之间的夹角为22.4度。

进一步地，所述光学装置包括外壳和机械支架，所述第一组光学反射装置和第二组光学反射装置分别安装在各自的机械支架上，置于所述外壳内。

进一步地，所述外壳上设有入光口和出光口，在所述入光口处设有防护玻璃，在所述出光口处设有观察窗。

进一步地，所述防护玻璃的前端设有安装架，用于安装第一偏振片或滤色片，所述观察窗上设有接口装置，用于连接线阵或面阵相机，或者安装第二偏振片或滤色片。

进一步地，所述第一或第二偏振片为线偏振片、椭圆偏振片或者圆偏振片。

进一步地，所述安装架的前端安装0度线偏振片和45度线偏振片，所述观察窗上安装90度线偏振片和-45度线偏振片，所述观察窗上的偏振片上下排列。

进一步地，所述安装架的前端安装有两片左右排列的不同光学效果的镜片，所述观察窗上安装有两片上下排列的不同光学效果的镜片。

进一步地，所述光学装置包含多于两组的所述光学反射装置。本实用新型所提到的表示方向的术语“斜向上”、“斜向下”是相对于正常光学装置的放置方向而言的，当放置方式调整时，上述术语指代的方向跟随性调整。

本实用新型所提到的“反射镜的镜面”指的反射面，该反射镜不限于平面反射镜，可以是通过棱镜形式的反射镜。

本实用新型所提到的偏振角度45度、90度、-45度是以垂直方向为基准设定的。

本实用新型所提到的“不同光学效果”指的是偏振、滤光等光学效果。

本实用新型的优点是：

在使用了本实用新型的装置后，原先的两个工位，可以精简为一个工位。原先两个左右排列的样品在经过本装置的处理之后，呈上下排列，充分利用了线阵相机的分辨率。而且，由于减少了一个工位，整体设备的体积得以缩小很多，占用的空间得以大大减小。使得本实用新型节约空间的同时大大降低了生产使用维护成本。

附图说明

图1为本实用新型实施例一中的光学装置的安装立体图；

图2为本实用新型实施例一中的光学装置的主视图；

图3为本实用新型实施例一中的光学装置的俯视图；

图4为本实用新型实施例一中的光学装置在使用状态下的系统示意图；

图5为本实用新型实施例一传送带上的样品传送示意图；

图6为本实用新型实施例一的光学装置的成像结果示意图；

图7为本实用新型实施例二中的光学装置在使用状态下的系统示意图；

图8为本实用新型实施例二、三传送带上的样品传送示意图；

图9为本实用新型实施例二、三的光学装置的第一张成像示意图；

图10为本实用新型实施例二、三的光学装置的第二张成像示意图；

图11为本实用新型实施例二、三的光学装置的第三张成像示意图；

图12为本实用新型实施例三中的光学装置在使用状态下的系统示意图。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图对本实用新型的技术方案进行详细说明。

实施例一

本实施例记载了一种用于成像压缩的光学装置，光学装置100包含至少两组光学反射装置。光学反射装置可以是棱镜，或反射镜。如图1所示，第一组光学反射装置101负责将第一个工位处产品的图像从上向下移动，其包含两片平面反射镜，第一平面反射镜的镜面朝向光学装置的入光方向，并且其镜面法线方向与水平方向具有斜向下大约45度的夹角，第二平面发射镜的镜面背向光学装置的入光方向，对向第一平面反射镜，并且第二平面发射镜的法线方向与水平方向具有斜向上大约41度的平面反射镜。第二组光学反射装置102负责将第二个工位处产品的图像从右向左移动，包含两片平面反射镜，第三平面反射镜朝向光学装置的入光方向，且第三平面反射镜的法线与入光方向之间的水平锐角夹角为22.4度，第四平面反射镜背向入光方向、对向第三平面反射镜的镜面，且其法线与第三平面反射镜的法线之间锐角夹角为22.4度。图像经过光学装置100的反射平移后，原先左右排列的两个目标物体的图像变成了上下排列的两个图像。本光学装置100的光学反射装置的4片镜片的角度和位置经过严格的计算，这样的设计保证了光程的平衡，使两个像不会受到景深的影响，保证了像的清晰。

以上两组光学发射装置101、102被安装在机械支架上，二者左右排列，放置在一个外壳105内(见图2)。

在整体光学装置100的入光口处可以安装一片高透光高强度的防护玻璃103，如图2和图3所示，以防水防尘，用以保护里面的光学器件不受外界的损害。防护玻璃的入光口处，可以留有一个用于偏振片或滤色片的安装架106，方便实现不同的光学功能要求。

在整体光学装置的出光口处，留有一个观察窗104，如图2、图3和图4所示，其可以安装接口螺纹107，将线阵或面阵相机109直接连接在本光学装置100上，也可以安装滤色片或偏振片。

本实施例的光学装置可对通过该光学装置的两个目标同时进行检测。如图4所示，首先使用光源112对传送带113上的样品114进行照明。光源112可以是条形光、环形光、面形光等任何形式的光源，波长可以为任意波长，可以是非偏振或偏振光，同时可以采用背光照明、正面照明等任何所需要的照明方式。在本实施例中，光学装置100的观察窗104上，选配安装了相机镜头接口螺纹107，将相机镜头108直接安装在光学装置上。相机镜头108之后连接一个线阵或者面阵的相机109，相机109通过连接线110连接到电脑111上。待检测的样品114成对通过本光学装置100的前方，如图5所示，即可被位于本光学装置100后方的相机109采集到一个上下排列的像，如图6所示。

实施例二

本实施例中的光学装置100可对通过该装置的同一个目标利用两个偏振方向的光进行检测，如图7所示，首先使用光源112对在传送带113上的样品114A和114B进行照明(样品114A和114B的排列方式如图8所示)。光源112可以是条形光、板光等任何形式的光源，波长可以为任意波长。同时，照明方式可以是背光照明、正面照明等任何所需要的方式。

本实施例与实施例一的结构基本相同，不同之处在于，光学装置100的入光口处的安装架106前端，安装有0度线偏振片119和45度线偏振片120，排列形式为左右排列，偏振片的形式不限于线偏振片，还可以是椭圆偏振片或圆偏振片，偏振片的偏振角度也不限于上述角度。在本实施例中，光学装置100的出光口处观察窗104上，选配了偏振片和滤色片安装架以及相机镜头接口螺纹107，将相机镜头108直接安装在光学装置上。在出光口处的偏振片安装架上，上半部分为90度线偏振片121，下半部分为-45度线偏振片122，偏振片的形式不限于线偏振片，还可以是椭圆偏振片或圆偏振片，偏振片的偏振角度也不限于上述角度。相机镜头108之后连接一个线阵或者面阵的相机109，相机109通过连接线110连接到电脑111上。待检测的样品114B通过光学装置100的45度线偏振片120前方时，相机109采集第一张图，如图9所示。待检测的样品114B通过光学装置100的0度线偏振片119前方时，相机109采集第二张图，如图10所示。待检测的样品114A通过光学装置100的0度线偏振片119前方时，相机109采集第三张图，如图11所示。所得的图片中，前一张的下部分图片和之后一张图片的上半部分为一组，是同一个样品的不同偏振方向的图片。

实施例三

本实施例中的光学装置100可对通过该光学装置的同一个目标的两个光学效果进行检测，如图12所示，首先使用光源112对在传送带113上的样品114A和114B进行照明(样品114A和114B的排列方式如图8所示)。光源112可以是条形光、板光等任何形式的光源，波长可以为任意波长。同时，照明方式可以是背光照明、正面照明等任何所需要的方式。

本实施例与实施例一的结构基本相同，不同之处在于，光学装置100的入光口处安装架106的前端，安装有两种不同光学效果的镜片115和116，排列形式为左右排列。在本实施例中，光学装置100的出光口处观察窗104上，将相机镜头108直接安装在本光学装置上。除了在入光口处的安装架106上安装两种不同光学效果的镜片115和116外，也可在出光口处的安装架上安装两种不同光学效果的镜片117和118，排列形式为上下排列。相机镜头108之后连接一个线阵或者面阵的相机109，相机通过连接线110连接到电脑111上。待检测的样品114B通过光学装置100的光学效果镜片116前方时，相机109采集第一张图，如图9所示。待检测的样品114B通过光学装置100的光学效果镜片115前方时，相机109采集第二张图，如图10所示。待检测的样品114A通过本光学装置100的光学效果镜片115前方时，相机109采集第三张图，如图11所示。所得的图片中，前一张的下部分图片和之后一张图片的上半部分为一组，是同一个样品的不同光学效果的图片。

需要说明的是实施例二和三描述了本实用新型的两种不同使用场景，由于二者主要区别在于所采用的镜片，所以对二者的成像情况均可以利用图8-11来示意性说明。

上述三种实施例中的光学装置，如果利用所成图像进行产品检测，则需要对所得到的图像进行处理。具体而言，在每一幅采集的图像中，我们使用腐蚀，膨胀等算法运算，对样品可能存在的缺陷进行检测，并给出测量结果。

虽然上面结合本实用新型的优选实施例对本实用新型的原理进行了详细的描述，本领域技术人员应该理解，上述实施例仅仅是对本实用新型的示意性实现方式的解释，并非对本实用新型包含范围的限定。实施例中的细节并不构成对本实用新型范围的限制，在不背离本实用新型的精神和范围的情况下，任何基于本实用新型技术方案的等效变换、简单替换等显而易见的改变，均落在本实用新型保护范围之内。