专利名称：均匀照明的激光线光源系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种使用线阵扫描相机拍摄的列车运行故障图像检测系统，具体涉及 一种均勻照明的激光线光源系统。
背景技术：
为了确保铁路货车(客车、动车组、机车)行车安全，铁路系统全路推广应用了货 车(客车、动车组、机车)运行故障动态图像检测系统。为了提高货车(客车、动车组、机 车)运行故障动态图像检测系统的性能，系统中采用高速工业线阵扫描相机对货车需检测 部位进行拍摄，再由列检人员通过浏览计算机对拍摄的车体部位图片进行故障检测。现有系统所采用的补偿光源均为散射或反射式发光的传统光源。当采用散射或反 射式发光的传统光源时，被拍摄目标的表面光强与其和补偿光源的空间距离关系很大，距 离越远，光强越弱，反之距离越近，光强越强。由于相机的曝光时间是固定的，因而会造成所 拍摄的图像距离摄像头近的车体部件曝光过大，距离摄像头远的车体部件曝光过小，所以 图像质量不能满足检车的需要。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够彻底解决采用散射或反射式发光的传统光源时货 车(客车、动车组、机车)运行故障动态图像检测系统所拍摄车体部件图像曝光不均勻的问 题的均勻照明的激光线光源系统。上述的目的通过以下的技术方案实现均勻照明的激光线光源装置，其组成包括带有台阶的可调焦棱镜、透镜筒，所述 的可调焦棱镜、透镜筒内大直径的位置装有棱镜和凸透镜，所述的棱镜外套有棱镜护套，所 述的棱镜护套连接挡圈，所述的可调焦棱镜、透镜筒内小直径的位置套连接调节螺母和激 光灯体，所述的激光灯体一侧连接光纤接头，所述的光纤接头通过光纤连接半导体激光器， 所述的可调焦棱镜、透镜筒大直径的一端连接密封玻璃盖。所述的均勻照明的激光线光源装置，所述的激光灯体另一侧连接调节螺母，所述 的可调焦棱镜、透镜筒与密封玻璃盖之间装有密封圈，所述的密封圈与可调焦棱镜、透镜筒 用螺钉固定。所述的均勻照明的激光线光源装置，所述的半导体激光器包括半导体激光器驱动 控制器、光纤、光学镜头。均勻照明的激光线光源系统，半导体激光器输出的点光源经过直连或光纤传输导 出后接入光学镜头系统，光学镜头系统再把进入的光束通过透镜聚焦、棱镜扩束后以一定 的扇形角度发射到需进行拍摄的被拍摄目标表面，以实现对被拍摄目标表面的高效、均勻 照明。由半导体激光器发出的单色激光光束经光纤传输后由光纤接头进入光学镜头系 统，该激光光束进入由凸透镜、可调焦棱镜、透镜筒和所组成的调焦组件，调整调焦螺母可将激光光束的焦点调整到距离密封玻璃盖的一定距离处。穿过凸透镜的激光光束再被棱镜 分解成扇形光束。经过以上光学系统转换后的光源的空间分布是一个倒梯形的扇形光源。扇形光源光强在空间的规律分布是照射区域的长度与距离密封玻璃盖的距离成 正比，而照射区域的宽度则与距离密封玻璃盖的距离成反比，所以在其照射范围内其空间 照射面积与距离密封玻璃盖的距离无关，因而其照射的光强在空间上是均勻分布的。均勻照明的激光线光源是激光器的光学镜头，光学镜头的光源呈扇形分布照射， 假定扇面角为90°，光照区域在W和W1处的断面面积分别为SI = (F-L)/F*W0*2L 禾口 S2 = (F-Ll)/F*W0*2L1，如果使 SI = S2，则由于照射的区 域面积相同，所以其光照强度便相等。令SI = S2，则有(F-L)L = (F-Ll)Ll再设LI =0.5(米)；L = 2(米)，则有F = 2.5(米)这说明如果光学镜头的焦距调整到2. 5米处，则可以得到激光器在距离光学镜头 0. 5-2米的光照区域内，光照面积基本相同，因此光照强度也是均勻的。有益效果1.本发明提出的高效、均勻照明的激光线光源能为货车(客车、动车组、机车)运 行故障动态图像检测系统中的高速工业线阵扫描相机对运行货车(客车、动车组、机车)拍 摄提供集中、高亮、均勻的线照明光源。2.本发明采用红外激光器线光源时还能有效解决传统光源对司机的光干扰，并使 装置通过滤光有效地消除了阳光直射时逆光条件下的清晰拍摄问题。3.本发明的激光线光源为货车运行故障动态图像检测系统TFDS中的高速工业线 阵扫描相机在各种环境光照条件下实现对运行货车进行清晰拍摄提供了一种非常理想的 光源。
附图1为本发明的剖视结构图。附图2为附图1的左视图。附图3为本发明的激光线光源扇形分布照射区域的正视图。附图4是附图3的左视图。
具体实施例方式实施例1 均勻照明的激光线光源装置，其组成包括带有台阶的可调焦棱镜、透镜筒1，所 述的可调焦棱镜、透镜筒1内大直径的位置装有棱镜2和凸透镜3，所述的棱镜2外套有棱 镜护套4，所述的棱镜护套4连接挡圈5，所述的可调焦棱镜、透镜筒1内小直径的位置套连 接调节螺母6和激光灯体7，所述的激光灯体7 —侧连接光纤接头8，所述的光纤接头8通 过光纤9连接半导体激光器10，所述的可调焦棱镜、透镜筒1大直径的一端连接密封玻璃盖 11。所述的均勻照明的激光线光源装置，所述的激光灯体7另一侧连接调节螺母6，所 述的可调焦棱镜、透镜筒1与密封玻璃盖11之间装有密封圈12，所述的密封圈12与可调焦棱镜、透镜筒1用螺钉13固定。所述的均勻照明的激光线光源装置，所述的半导体激光器包括半导体激光器驱动 控制器、光纤、光学镜头14。实施例2 均勻照明的激光线光源系统，半导体激光器输出的点光源经过直连或光纤传输导 出后接入光学镜头系统，光学镜头系统再把进入的光束通过透镜聚焦、棱镜扩束后以一定 的扇形角度发射到需进行拍摄的被拍摄目标表面，以实现对被拍摄目标表面的高效、均勻 照明。由半导体激光器发出的单色激光光束经光纤传输后由光纤接头进入光学镜头系 统，该激光光束进入由凸透镜、可调焦棱镜、透镜筒和所组成的调焦组件，调整调焦螺母可 将激光光束的焦点调整到距离密封玻璃盖的一定距离处。穿过凸透镜的激光光束再被棱镜 分解成扇形光束。经过以上光学系统转换后的光源的空间分布是一个倒梯形的扇形光源。扇形光源光强在空间的规律分布是照射区域的长度与距离密封玻璃盖的距离成 正比，而照射区域的宽度则与距离密封玻璃盖的距离成反比，所以在其照射范围内其空间 照射面积与距离密封玻璃盖的距离无关，因而其照射的光强在空间上是均勻分布的。均勻照明的激光线光源是激光器的光学镜头，光学镜头的光源呈扇形分布照射， 假定扇面角为90°，光照区域在W和W1处的断面面积分别为SI = (F-L)/F*W0*2L 禾口 S2 = (F-Ll)/F*W0*2L1，如果使 SI = S2，则由于照射的区 域面积相同，所以其光照强度便相等。令SI = S2，则有(F-L)L = (F-Ll)Ll再设LI = 0. 5 (米)；L = 2 (米)，则有F = 2. 5 (米)这说明如果光学镜头的焦距调整到2. 5米处，则可以得到激光器在距离光学镜头 0. 5-2米的光照区域内，光照面积基本相同，因此光照强度也是均勻的。
权利要求
一种均匀照明的激光线光源装置，其组成包括带有台阶的可调焦棱镜、透镜筒，其特征是所述的可调焦棱镜、透镜筒内大直径的位置装有棱镜和凸透镜，所述的棱镜外套有棱镜护套，所述的棱镜护套连接挡圈，所述的可调焦棱镜、透镜筒内小直径的位置套连接调节螺母和激光灯体，所述的激光灯体一侧连接光纤接头，所述的光纤接头通过光纤连接半导体激光器，所述的可调焦棱镜、透镜筒大直径的一端连接密封玻璃盖。
2.根据权利要求1所述的均勻照明的激光线光源装置，其特征是所述的激光灯体另 一侧连接调节螺母，所述的可调焦棱镜、透镜筒与密封玻璃盖之间装有密封圈，所述的密封 圈与可调焦棱镜、透镜筒用螺钉固定。
3.根据权利要求1所述的均勻照明的激光线光源装置，其特征是所述的半导体激光 器包括半导体激光器驱动控制器、光纤、光学镜头。
4.一种均勻照明的激光线光源系统，其特征是半导体激光器输出的点光源经过直连 或光纤传输导出后接入光学镜头系统，光学镜头系统再把进入的光束通过透镜聚焦、棱镜 扩束后以一定的扇形角度发射到需进行拍摄目标表面，以实现拍摄目标表面的高效、均勻 照明；由半导体激光器发出的单色激光光束经光纤传输后由光纤接头进入光学镜头系统，该 激光光束进入由凸透镜、可调焦棱镜、透镜筒和所组成的调焦组件，调整调焦螺母可将激光 光束的焦点调整到距离密封玻璃盖的一定距离处；穿过凸透镜的激光光束再被棱镜分解成 扇形光束；经过以上光学系统转换后的光源的空间分布是一个倒梯形的扇形光源；扇形光源光强在空间的分布规律是照射区域的长度与距离密封玻璃盖的距离成正比， 而照射区域的宽度则与距离密封玻璃盖的距离成反比，所以在其照射范围内其空间照射面 积与距离密封玻璃盖的距离无关，因而其照射的光强在空间上是均勻分布的；均勻照明的激光线光源是激光器的光学镜头，光学镜头的光源呈扇形分布照射，假定 扇面角为90°，光照区域在W和W1处的断面面积分别为SI = (F-L)/F*W0*2L 和 S2 = (F-Ll)/F*W0*2L1，如果使 SI = S2，则由于照射的区域面 积相同，所以其光照强度便相等。令SI = S2，则有(F-L)L = (F-Ll)Ll再设 LI = 0.5(米)；L = 2(米)，则有F = 2.5(米)这说明如果光学镜头的焦距调整到2. 5米处，则可以得到激光器在距离光学镜头 0. 5-2米的光照区域内，光照面积基本相同，因此光照强度也是均勻的。
全文摘要
均匀照明的激光线光源系统。为了确保铁路货车行车安全，铁路系统全路推广应用了货车(客车、动车组、机车)运行故障动态图像检测系统。本产品的组成包括带有台阶的可调焦棱镜、透镜筒(1)，可调焦棱镜、透镜筒内大直径的位置装有棱镜(2)和凸透镜(3)，棱镜外套有棱镜护套(4)，棱镜护套连接挡圈(5)，可调焦棱镜、透镜筒内小直径的位置套连接调节螺母(6)和激光灯体(7)，激光灯体一侧连接光纤接头(8)，光纤接头通过光纤(9)连接半导体激光器(10)，可调焦棱镜、透镜筒大直径的一端连接密封玻璃盖(11)。本发明应用于拍摄货车、客车、动车组、机车运行故障动态图像的检测。
文档编号F21V13/00GK101871602SQ201010167719
公开日2010年10月27日 申请日期2010年5月11日 优先权日2010年5月11日
发明者何平, 朱金良, 马广江 申请人:哈尔滨市科佳通用机电有限公司