一种用于视觉检测模块中的防止光源反射的窗体结构的制作方法

本实用新型涉及视觉检测，特别涉及一种用于视觉检测模块中的防止光源反射的窗体结构。

背景技术：

自动化生产线上视觉检测设备广泛应用。视觉检测模块由相机、镜头、光源以及电子元器件组成。很多行业的生产线由于生产环境的特殊性要求在线检测设备需要有防水防尘的功能,比如像饮料灌装生产线。所以通常情况下相机、光源和镜头是被封装在一个密封的防水密封保护罩中。密封体有一个玻璃或者其它透明材料的窗体用来透过光源的光线和作为相机的视窗。当光源和相机都需要封装在一个密封密封保护罩中，在检测过过程中玻璃窗体表面反射光源的一部分光线到相机，影响原始图像的质量，进而影响最终的检测效果。特别是采用高强度的光源时，窗体表面的反射效应让摄取的被测物图像有明显的光源影像，甚至让检测任务无法实现。

现有技术中，视觉检测模块和被测物的相对位置如图1所示，相机101、镜头102、光源103处在被检测物104的同一侧。由于生产环境的限制，为免相机、镜头和其它元器件不受环境的影响，需要设计一个密封保护罩105将所有部件密封在密封保护罩中。而且为了使光源的光线能够到达被测物和相机能够看到被测物，密封保护罩和被测物之前需要开一个玻璃（也可以是其它透明材质）窗体结构106。在检测过程中，光源发光。大部分光线透过玻璃窗体到达被检测物体表面，但是还有一部分光线被玻璃窗体的表面反射回来。所以形成一个两次成像的叠加，除了被检测物的成像之外还有一个光源自身的成像。

如图1所示,光源发射光线1到达透明的窗体，大部分光线透过透明窗体窗体结构投射到被测物体表面，最后通过第一反射光3返回到相机。一般光学玻璃的反射率在10%到20%之间，这部分光通过玻璃表面反射回到相机，形成第二反射光2。所以在得到的被测物图像上有明显的光源的成像，影响后来的图像处理。

目前的解决方法有两种，一种是窗体通过采用特殊处理的高透镀膜的光学玻璃。除了成本大幅提高之外，最好的镀膜增透玻璃片仍然有超过2%的反射率，对于目前检测中常用的高亮度LED光源的反射效应还是会影响图像质量。即使在光源前加入漫反射板，在摄取图像中也会出现云状的干扰，最终仍然会影响检测的精度和稳定性。第二种方案就是改变光源的位置或者将光源从密封保护罩中取出，单独对光源作防水防尘处理，如图2所示，这种解决方案会增加模块的体积和制造成本。并且不适用于需要相机处于光源和被测物之间的情况。

技术实现要素：

本实用新型目的是：提供一种用于视觉检测模块中的防止光源反射的窗体结构，使得窗体表面对密封在密封保护罩内光源光线的镜面反射效应不影响成像质量，提高原始图像的质量，改善在线检测的精度和稳定性。

本实用新型的技术方案是：

一种用于视觉检测模块中的防止光源反射的窗体结构，所述视觉检测模块包括对被检测物进行拍摄的相机及其镜头、光源，所述相机与光源外部设有密封保护罩，所述窗体结构使用透光片设置于密封保护罩上，用于透过光源的光线和作为相机镜头的视窗；所述透光片与光源照射方向具有一定的倾斜角度。

优选的，所述光源、相机以及被测物位于同一个中轴线上，所述透光片与光源入射光的角度大于100°。

优选的，所述光源和相机不在一条中轴线上，透光片的倾斜角度根据光源和相机的相对位置作出调整。

优选的，所述透光片采用玻璃。

优选的，所述密封保护罩在面对被检测物的一面设计成与光源照射方向具有一定的倾斜角度，所述透光片安装在该面上。

优选的，所述视觉检测模块位于被检测物正上方，相机的镜头和光源照射方向均竖直向下。

本实用新型的优点是：

与现有技术相比，本发明创造具有以下优点：

1）本实用新型消除了窗体表面对光源光线反射对检测的影响，成像质量优于采用高成本的高透镀膜特殊的光学镜片；

2）本实用新型结构实现和制造成本低，容易实现；

3）本实用新型的倾斜窗体结构更加容易让检测模块集成到现有的产线上，不容易和产线上其它的部件产生干涉。

附图说明

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述：

图1为现有技术中视觉检测模块和被测物的相对位置及其光源光线反射的示意图；

图2为现有技术中将光源置于密封保护罩外部的结构示意图；

图3为本实用新型采用倾斜窗体结构的视觉检测模块及其光源光线反射的示意图。

具体实施方式

本实用新型通过修改窗体结构，只采用普通的玻璃片作为窗体材料就能消除玻璃表面反射对检测图像摄取的影响，不仅成本低容易实现，而且具有广泛的适用性。

本实用新型的原理如图3所示，所述视觉检测模块位于被检测物104正上方，所述视觉检测模块包括对被检测物104进行拍摄的相机101及其镜头102、光源103，相机的镜头和光源照射方向均竖直向下。所述相机与光源外部设有密封保护罩105，所述密封保护罩的下封面设计成与光源照射方向具有一定的倾斜角度，所述窗体结构106使用玻璃透光片设置于密封保护罩的倾斜下封面上，也与光源照射方向具有一定的倾斜角度，用于透过光源的光线和作为相机镜头的视窗。

本实用新型将密封保护罩上的窗体区域做成一个斜面，竖直向下的光源发射光线1达到玻璃透光片表面，大部分的光线透过玻璃片到达被测物表面，然后经过第一反射光3回到相机。而还有一部分光根据玻璃材料反射率的不同被玻璃片表面反射，形成第二反射光2。第二反射光2由于窗体表面和光线入射方向呈一定的夹角，使得这部分光不会原路返回到相机的感光元器件CCD。通过这样一个窗体结构，可以大大的减少因为窗体表面反射光源的光线而影响摄取的图像质量。

当光源和相机以及被测物体在同一个中轴线上，窗体倾斜度只需要15度左右就能够明显的改善因为玻璃窗体表面发射带来的影响，一般要求入射光和窗体的角度大于100度。角度倾斜越大消除反射的效果就越好。当光源和相机不在一条中轴线上，或者采用漫反射光源，窗体的倾斜角度可以根据光源和相机的相对位置作出调整，以达到最佳的效果。

本实用新型这种带倾斜角度的窗体结构和密封保护罩设计还有一个好处就是更加容易安装在现有的生产线上，可以防止产线上的其它设备部件和密封保护罩干涉产生摩擦和碰撞。

本实用新型密封体窗体结构已经应用于PET瓶口，胚口以及易拉罐罐口的视觉检测设备中。测试结果显示，该窗体结构消除了普通结构中摄取图像有光源的成像影响和采用特殊高透镀膜光学镜片的图像云状效果，提升了检测用图像的原始质量，使图像处理过程更加简单和稳定。

上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型主要技术方案的精神实质所做的修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。