一种多镜片反射式柱面成像方法与流程

1.本发明涉及一种柱面高分辨率成像的技术领域，具体涉及一种多镜片反射式柱面成像方法。


背景技术：

2.一般来说，镜头都是设计成物方平面与像方平面的，对于利用ccd或cmos做为感光元件的数码相机来说，所谓的共轭成像就是把物方平面的明暗信息成像到相机的传感器平面上去；理想的情况下，这种成像方式要求物面必须是平面，如果物体偏移物平面就会造成成像模糊，偏离物平面越远，成像会越模糊；在可接受的模糊范围内的物面偏差，我们称之为景深；不同的成像场景对模糊的容忍度不同，对于普通的人物或风景成像而言，由于人眼对照片模糊的容忍很大，它的影深会很大，可以达到几米甚至几十米。但对于工业上要求高清的机器视觉成像而言，图像处理系统对原始图像模糊的容忍程度要小的多，通常景深只有几十微米到几毫米之间；
3.在实际应用当中，很多机器视觉检测的物体不是一个平面而是一个柱面或圆弧面，如罐头、瓶子、管状材料、弧曲面3d玻璃等工业产品；因为物面是弧面，所以必然会有物面离焦；而这个离焦量往往是相机和镜头的景深不能覆盖的，因此为了得到清晰的图像，传统方法只能在不同的方位加多个相机，由不同方位的相机负责拍摄柱面的局部弧段。传统柱面成像处理方式
4.如图1所示：采用这种方法，一方面这种成像方式需要很多个相机和镜头，成本较高；另一方面，这种成像方式占用的空间体积较大，对于一些对空间结构要求紧凑的应用场景则不能使用；
5.如图4所示：采用这种方法，如图线扫相机410和镜头411被相机支架409固定在环形光源408上；四片反射镜被安装在反射镜组支架412上并一起固定在相机支架409上；环形光源408为3d玻璃405提供充足的照明；在这个条件下可以实现高速的线扫拍照，解决同轴补光的许多问题。如果采用同轴照明，则反射镜要用半透半反的分光镜，反射成像光路，透射照明光路。分光镜造成很大的光能浪费，无法实现高速拍照；同时分光光路会引入杂光造成成像对比度下降，不利于缺陷检测。


技术实现要素：

6.本发明所要解决的技术问题是提供了一种多镜片反射式柱面成像方法；本发明通过将反射镜按一定的规则分段排列，在一个相机里同时拍摄不同弧段所成的虚像，这些虚像在一个平面上，所以可以同时拍清不同视角的图像。
7.本发明多镜片反射式柱面成像方法是通过以下技术方案来实现的：包括柱面成像装置，柱面成像装置包括相机和相机工作面以及用于反射待测圆柱的反射镜组件；反射镜组件设置于相机与相机工作面之间；
8.具体成像方法步骤如下：
9.s1、根据待检圆柱调整柱面成像装置；
10.s2、将待检圆柱设置在反射镜组件侧面；
11.s3、相机工作面表面成像；
12.s4、相机收集成像画面。
13.作为优选的技术方案，所述s1、根据待检圆柱调整柱面成像装置；待检圆柱的半径设置为10mm，圆柱的矢高为3.7mm；反射镜组件收集待测圆柱的90
°
弧面。
14.作为优选的技术方案，所述s3、相机工作面表面成像；反射镜组件包括首尾连接的方位一反射镜、方位二反射镜、方位三反射镜以及方位四反射镜；
15.待测圆柱通过方位一反射镜反射在相机工作面上，形成方位一圆柱虚像；
16.待测圆柱通过方位二反射镜反射在相机工作面上，形成方位二圆柱虚像；
17.待测圆柱通过方位三反射镜反射在相机工作面上，形成方位三圆柱虚像；
18.待测圆柱通过方位四反射镜反射在相机工作面上，形成方位四圆柱虚像；
19.方位一圆柱虚像、方位二圆柱虚像、方位三圆柱虚像以及方位四圆柱虚像成像待测圆柱的90
°
弧面。
20.作为优选的技术方案，方位一圆柱虚像、方位二圆柱虚像、方位三圆柱虚像以及方位四圆柱虚像之间局部弧段矢高小于0.5mm。
21.本发明的有益效果是：相机工作面与方位一圆柱虚像、方位二圆柱虚像、方位三圆柱虚像以及方位四圆柱虚像的局部弧段矢高小于0.5mm；且方位一圆柱虚像、方位二圆柱虚像、方位三圆柱虚像以及方位四圆柱虚像弧段成像可以对1/4的柱面实现无缝衔接检测，即可完成整个柱面的高精度检测；该方法可以用一个相机代替传统方法的4个相机，安装空间也十分紧凑；相机变少了，成本降低了，四个视角的图像从一个相机获得，采图也方便许多，节省了多个计算机采图接口；不同视角图像的一致性和采图的同步问题都很好解决。
附图说明
22.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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。
23.图1为现有技术中多相机的圆柱面成像方法示意图一；
24.图2为本发明多镜片反射式柱面成像方法的示意图；
25.图3为本发明多镜片反射式柱面成像方法的应用示意图；
26.图4为现有技术中多相机的圆柱面成像方法示意图二。
27.101、方位1相机；102、方位2相机；103、方位3相机；104、方位4相机；105、待检圆柱面；401、安装基板；402、机器臂；403、吸盘；404、上料定位台；405、弧曲面3d玻璃；406、龙门支架；407、环形光源固定板；408、环形光源；409、相机安装支架；410、相机；411、镜头；412、多反射镜安装模块。
具体实施方式
28.本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥
的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
29.如图2所示，本发明的一种多镜片反射式柱面成像方法，包括柱面成像装置，其特征在于：柱面成像装置包括相机201和相机工作面208以及用于反射待测圆柱209的反射镜组件；反射镜组件设置于相机201与相机工作面208之间；
30.具体成像方法步骤如下：
31.s1、根据待检圆柱209调整柱面成像装置；
32.s2、将待检圆柱209设置在反射镜组件侧面；
33.s3、相机工作面108表面成像；
34.s4、相机201收集成像画面。
35.本实施例中，所述s1、根据待检圆柱209调整柱面成像装置；待检圆柱209的半径设置为10mm，圆柱209的矢高为3.7mm；反射镜组件收集待测圆柱209的90
°
弧面；当然待检圆柱209的半径也可以为其他数值，圆柱209的矢高随之变化，调节反射镜组件的角度，实现收集待测圆柱209的90
°
弧面。
36.本实施例中，所述s3、相机工作面108表面成像；反射镜组件包括首尾连接的方位一反射镜203、方位二反射镜204、方位三反射镜205以及方位四反射镜206；待测圆柱209通过方位一反射镜203反射在相机工作面208上，形成方位一圆柱虚像210；待测圆柱209通过方位二反射镜204反射在相机工作面208上，形成方位二圆柱虚像211；待测圆柱209通过方位三反射镜205反射在相机工作面208上，形成方位三圆柱虚像212；待测圆柱209通过方位四反射镜206反射在相机工作面208上，形成方位四圆柱虚像213；方位一圆柱虚像210、方位二圆柱虚像211、方位三圆柱虚像212以及方位四圆柱虚像213成像待测圆柱209的90
°
弧面。
37.本实施例中，方位一圆柱虚像210、方位二圆柱虚像211、方位三圆柱虚像212以及方位四圆柱虚像213之间局部弧段矢高小于0.5mm。
38.本实施例中，如图3所示，本实施例中，中弧曲面3d玻璃301的弧面部分虽然不是规则的圆柱面，但其局部可以近似拟合成一个圆柱面的一部分；虚像圆302是3d玻璃301左弧面的拟合圆，它的拟合误差小于0.2mm；
39.3d玻璃301经第一反射镜303所成虚像为307；3d玻璃301经第二反射镜304所成虚线为308；3d玻璃301经第三反射镜305所成虚线为309；3d玻璃301经第四反射镜304所成虚线为310；上述四个圆弧面都与镜头的工作面相切；他们可以用一个镜头同时成像；便于识别玻璃上的划伤、凹凸等缺陷；为了满足高分辨率的要求，传统办法要在四个不同的方位加四个相机，来覆盖一个弧面的成像。
40.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。