可调聚光度的同轴线光源的制作方法

本技术涉及视觉检测，尤其是可调聚光度的同轴线光源。

背景技术：

1、在机器视觉应用中，同轴光源和线光源是常用的光源类型。同轴光源是指在光学系统中光线的方向与镜头的方向重合，该光源的发光区域经过分光镜后，其中一半的光线被吸光材料吸收，而另一半则被反射后照射在被测物表面上，该光线与镜头的方向相同，被测物表面反射的光线再经过镜头成像在相机芯片上。

2、线光源则通常采用led发光二极管作为光源，通过光学元件柱透镜进行照射，形成具有高亮度的线形光斑。

3、线扫描相机通常用于检测和成像物体表面的缺陷和轮廓等信息。然而，对于线扫描相机来说，该种情况下最适合的打光方式是能产生明视场的同轴光源。目前市面上大多数同轴光源是同轴面光源，无法产生高亮度且可调宽度的线形光斑，而线光源可以产生高亮度的线形光斑，但是无法得到最佳的明视场效果。

4、为此，我们提出可调聚光度的同轴线光源。

技术实现思路

1、本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供可调聚光度的同轴线光源，能够同时产生高亮度和可调宽度线形光斑，并且具有同轴打光效果的同轴线光源。

2、本实用新型所采用的技术方案如下：

3、包括箱体组件，所述箱体组件内通过纵向连接的纵隔板分为左右侧两个腔室，且在其中一个腔室的侧壁上通过横向连接的横隔板分为上下侧两个腔室，上下侧之间的其中一个腔室内连接有形成线型光斑的光学组件，且位于上下侧的另一个腔室内设置有能够调节光斑聚光度的调节组件；

4、位于左右侧的另一个腔室的上下端均开设有通孔，其上端设置有与相机对接的相机接收孔，其下端设置有方便光斑投射出去的光斑投出孔，且在该腔室内的侧壁上设置有将光学组件产生的光斑反射到光斑投出孔位置的分光镜。

5、其进一步特征在于：

6、所述光学组件包括阵列灯板、准直透镜、柱形菲涅尔透镜和分光镜，其中阵列灯板上设置有阵列分布的光源，方便形成线形光斑，阵列灯板连接在腔室的侧壁上并与分光镜相对设置，准直透镜和柱形菲涅尔透镜设置于阵列灯板和分光镜之间用于光束整形。

7、所述准直透镜靠近阵列灯板并固定在与阵列灯板保持一定距离的腔室内壁上，准直透镜用于准直水平方向的发散光束，准直透镜为微柱透镜。

8、所述柱形菲涅尔透镜设置于准直透镜和分光镜之间，用于汇聚竖直方向的发散光束。

9、所述调节组件与柱形菲涅尔透镜连接可控的调节柱形菲涅尔透镜和阵列灯板之间的位置关系，从而来获得不同的光斑汇聚点。

10、所述调节组件包括驱动轴、锥齿轮组件、螺杆、螺母和旋钮，所述驱动轴转动连接在腔室的前后端侧壁上，且驱动轴的其中一端穿过腔室的侧壁并连接有旋钮，所述驱动轴通过锥齿轮组件与螺杆连接传动，且螺杆上螺纹套接有螺母，螺母上固定连接透镜连接架，且透镜连接架穿过上下两个腔室之间的侧壁并与柱形菲涅尔透镜连接。

11、所述螺杆通过固定座固定在下腔室内壁上，且透镜连接架上还连接有滑轨组件，控制透镜连接架的直线移动。

12、所述光斑投出孔的正下方设置有待测物，且分光镜还能将待测物反射的光斑投射给相机。

13、所述箱体组件还包括外箱，且外箱靠近阵列灯板一侧的外壁上设置有对阵列灯板进行散热的散热组件，散热组件包括多个平行分布的翅片。

14、本实用新型的有益效果如下：本实用新型的同轴线光源可根据需要实现不同的聚光度、不同宽度的线形光斑大小，具有调节方便、均匀性好、亮度高等优点。可针对机器视觉领域下瑕疵检测不同待测物的不同需求提供良好的打光，优化图像的亮度、对比度和清晰度，提高成像质量。

15、本实用新型结构紧凑、合理，操作方便，

16、同时，本实用新型还具备如下优点：

17、(1).上腔室光学组件利用柱形菲涅尔透镜和准直透镜的光学元件组合，根据高斯公式对阵列灯板发出的琅勃光束进行光束整形。其中准直透镜用于准直水平方向的发散光束，以提高光的均匀性和利用率，准直透镜为微柱透镜。

18、(2).通过透镜连接架实现柱形菲涅尔透镜的前后移动，而随着柱形菲涅尔透镜的前后移动，如图所示，会形成不同宽度的光斑投射面，从而实现光斑宽度的调整。

19、(3).整个装置结构紧凑，调节方便，同时能够保证柱形菲涅尔透镜始终与阵列灯板平行设置，在光强度不变的情况下，改变光斑宽度。

技术特征：

1.可调聚光度的同轴线光源，包括箱体组件(100)，其特征在于：所述箱体组件(100)内通过纵向连接的纵隔板(102)分为左右侧两个腔室，且在其中一个腔室的侧壁上通过横向连接的横隔板(103)分为上下侧两个腔室，上下侧之间的其中一个腔室内连接有形成线型光斑的光学组件(400)，且位于上下侧的另一个腔室内设置有能够调节光斑聚光度的调节组件(200)；

2.如权利要求1所述的可调聚光度的同轴线光源，其特征在于：所述光学组件(400)包括阵列灯板(401)、准直透镜(402)、柱形菲涅尔透镜(403)和分光镜(404)，其中阵列灯板(401)上设置有阵列分布的光源，方便形成线形光斑，阵列灯板(401)连接在腔室的侧壁上并与分光镜(404)相对设置，准直透镜(402)和柱形菲涅尔透镜(403)设置于阵列灯板(401)和分光镜(404)之间用于光束整形。

3.如权利要求2所述的可调聚光度的同轴线光源，其特征在于：所述准直透镜(402)靠近阵列灯板(401)并固定在与阵列灯板(401)保持一定距离的腔室内壁上，准直透镜(402)用于准直水平方向的发散光束，准直透镜(402)为微柱透镜。

4.如权利要求3所述的可调聚光度的同轴线光源，其特征在于：所述柱形菲涅尔透镜(403)设置于准直透镜(402)和分光镜(404)之间，用于汇聚竖直方向的发散光束。

5.如权利要求4所述的可调聚光度的同轴线光源，其特征在于：所述调节组件(200)与柱形菲涅尔透镜(403)连接可控的调节柱形菲涅尔透镜(403)和阵列灯板(401)之间的位置关系，从而来获得不同的光斑汇聚点。

6.如权利要求5所述的可调聚光度的同轴线光源，其特征在于：所述调节组件(200)包括驱动轴(201)、锥齿轮组件(202)、螺杆(203)、螺母(204)和旋钮(207)，所述驱动轴(201)转动连接在腔室的前后端侧壁上，且驱动轴(201)的其中一端穿过腔室的侧壁并连接有旋钮(207)，所述驱动轴(201)通过锥齿轮组件(202)与螺杆(203)连接传动，且螺杆(203)上螺纹套接有螺母(204)，螺母(204)上固定连接透镜连接架，且透镜连接架穿过上下两个腔室之间的侧壁并与柱形菲涅尔透镜(403)连接。

7.如权利要求6所述的可调聚光度的同轴线光源，其特征在于：所述螺杆(203)通过固定座(205)固定在下腔室内壁上，且透镜连接架上还连接有滑轨组件(206)，控制透镜连接架的直线移动。

8.如权利要求1所述的可调聚光度的同轴线光源，其特征在于：所述光斑投出孔(106)的正下方设置有待测物(600)，且分光镜(404)还能将待测物(600)反射的光斑投射给相机(500)。

9.如权利要求1所述的可调聚光度的同轴线光源，其特征在于：所述箱体组件(100)还包括外箱(101)，且外箱(101)靠近阵列灯板(401)一侧的外壁上设置有对阵列灯板(401)进行散热的散热组件(300)，散热组件(300)包括多个平行分布的翅片。

技术总结
可调聚光度的同轴线光源，包括箱体组件，所述箱体组件内分为左右两个腔室，且在其中一个腔室的侧壁上分为上下两个腔室，其中一个腔室内连接有形成线型光斑的光学组件，且另一个腔室内设置有调节组件；位于左右另一个腔室的上下端均开设有通孔，其上端设置有与相机对接的相机接收孔，其下端设置有方便光斑投射出去的光斑投出孔，且在该腔室内的侧壁上设置有分光镜。本技术的有益效果如下：本技术的同轴线光源可根据需要实现不同的聚光度、不同宽度的线形光斑大小，具有调节方便、均匀性好、亮度高等优点。可针对机器视觉领域下瑕疵检测不同待测物的不同需求提供良好的打光，优化图像的亮度、对比度和清晰度，提高成像质量。

技术研发人员：宋毅楠,张勇,孟祥东
受保护的技术使用者：中科微至科技股份有限公司
技术研发日：20230531
技术公布日：2024/1/14