專(zhuān)利名稱：一種led焊線設(shè)備用遠(yuǎn)心測(cè)量鏡頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及機(jī)器視覺(jué)技術(shù)領(lǐng)域，尤其適用于一些需要精密測(cè)量的自動(dòng)化設(shè)備。
背景技術(shù)：
1.機(jī)器視覺(jué)技術(shù)機(jī)器視覺(jué)技術(shù)，是一門(mén)涉及人工智能、神經(jīng)生物學(xué)、心理物理學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、圖像處理、模式識(shí)別等諸多領(lǐng)域的交叉學(xué)科。機(jī)器視覺(jué)主要用計(jì)算機(jī)來(lái)模擬人的視覺(jué)功能，從客觀事物的圖像中提取信息，進(jìn)行處理并加以理解，最終用于實(shí)際檢測(cè)、測(cè)量和控制。機(jī)器視覺(jué)技術(shù)最大的特點(diǎn)是速度快、信息量大、功能多。機(jī)器視覺(jué)主要用計(jì)算機(jī)來(lái)模擬人的視覺(jué)功能，但并不僅僅是人眼的簡(jiǎn)單延伸，更重要的是具有人腦的一部分功能一一從客觀事物的圖像中提取信息，進(jìn)行處理并加以理解，最終用于實(shí)際檢測(cè)、測(cè)量和控制。利用機(jī)器視覺(jué)進(jìn)行檢測(cè)不僅可以排除人的主觀因素的干擾，而且還能夠?qū)@些指標(biāo)進(jìn)行定量描述，避免了因人而異的檢測(cè)結(jié)果，減小了檢測(cè)分級(jí)誤差，提高了生產(chǎn)率和分級(jí)精度。一個(gè)典型的工業(yè)機(jī)器視覺(jué)應(yīng)用系統(tǒng)，包括數(shù)字圖像處理技術(shù)、機(jī)械工程技術(shù)、控制技術(shù)、光源照明技術(shù)、光學(xué)成像技術(shù)、傳感器技術(shù)、模擬與數(shù)字視頻技術(shù)、計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)、人機(jī)接口技術(shù)等。2.遠(yuǎn)心鏡頭技術(shù)(1)物方遠(yuǎn)心鏡頭物方遠(yuǎn)心鏡頭是將孔徑光闌放置在光學(xué)系統(tǒng)的像方焦平面上，當(dāng)孔徑光闌放在像方焦平面上時(shí)，即使物距發(fā)生改變，像距也發(fā)生改變，但像高并沒(méi)有發(fā)生改變，即測(cè)得的物體尺寸不會(huì)變化。物方遠(yuǎn)心鏡頭用于工業(yè)精密測(cè)量，畸變極小。高性能的可以達(dá)到無(wú)畸變。(2)像方遠(yuǎn)心鏡頭像方遠(yuǎn)心鏡頭，通過(guò)在物方焦平面上放置孔徑光闌，使像方主光線平行于光軸，從而雖然CXD芯片的安裝位置有改變，在CXD芯片上投影成像大小不變。像方遠(yuǎn)心鏡頭的優(yōu)點(diǎn)是，使相機(jī)的芯片獲得均勻的光線，因?yàn)橹挥衅叫杏诠廨S的光線才能入射在CCD/CMOS芯片前面的微型鏡片上。從而使圖像不會(huì)出現(xiàn)陰影。CCD，英文全稱Charge-coupled Device, 中文全稱電荷耦合元件.CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor)，互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體，電壓控制的一種放大器件。是組成CMOS數(shù)字集成電路的基本單元。(3)兩側(cè)遠(yuǎn)心鏡頭此鏡頭兼于上面兩種鏡頭的優(yōu)點(diǎn)。在工業(yè)圖像處理/機(jī)器視覺(jué)中，一般只使用物方遠(yuǎn)心鏡頭！偶爾也有使用兩側(cè)遠(yuǎn)心鏡頭的，(當(dāng)然價(jià)格更高)。而在工業(yè)圖像處理/機(jī)器視覺(jué)這個(gè)領(lǐng)域里，像方遠(yuǎn)心鏡頭一般來(lái)說(shuō)不會(huì)起作用的，因此這個(gè)行業(yè)基本是不用它的。圖像清晰的邊緣是通過(guò)物方遠(yuǎn)心鏡頭來(lái)實(shí)現(xiàn)的。如果使用高檔次的物方遠(yuǎn)心鏡頭的話，圖像的均勻亮度也是完全可以實(shí)現(xiàn)的。 發(fā)明內(nèi)容本設(shè)計(jì)要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)現(xiàn)有的LED焊線設(shè)備及相機(jī)提供一種高分辨率低畸變且輕便的成像及照明鏡頭系統(tǒng)。本實(shí)用新型提供了一種LED焊線設(shè)備用遠(yuǎn)心測(cè)量鏡頭，其包括同軸光照明部分、 側(cè)光照明部分、鏡頭安裝部分，所述同軸光照明部分包括同軸藍(lán)光、同軸紅光、濾光片、分光鏡、第一凸透鏡，所述同軸藍(lán)光和所述同軸紅光通過(guò)所述濾光片將光線投射到所述第一凸透鏡上，所述側(cè)光照明部分包括紅光LED和藍(lán)光LED，所述紅光LED和藍(lán)光LED設(shè)置在第一凸透鏡的一側(cè)，所述紅光LED和藍(lán)光LED發(fā)射的光線照射到物體上后，反射光射到所述第一凸透鏡上，所述鏡頭安裝部分包括鏡頭外殼，依次設(shè)置在鏡頭外殼內(nèi)部的第二凸透鏡、孔徑光闌、微調(diào)焦鏡片、電荷耦合器件感光面，所述分光鏡的光線投射到所述第二凸透鏡上。作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，同軸光照明部分還包括第一菲涅爾透鏡，所述第一菲涅爾透鏡設(shè)置在所述濾光片、分光鏡之間。作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，側(cè)光照明部分還包括第二菲涅爾透鏡，所述第二菲涅爾透鏡設(shè)置在所述紅光LED和藍(lán)光LED的外側(cè)。作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述紅光LED和藍(lán)光LED為半圓環(huán)狀設(shè)置，為四組半圓環(huán)，由內(nèi)到外，第二組為紅光LED，其余三組為藍(lán)光LED。作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，還包括金線支撐部分，所述金線支撐部分設(shè)置在所述鏡頭外殼上，所述金線支撐部分設(shè)有金線穿插孔。作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述微調(diào)焦鏡片外側(cè)設(shè)有微調(diào)焦鏡片固定件、微調(diào)螺釘和調(diào)節(jié)凸輪，通過(guò)微調(diào)螺釘穿過(guò)設(shè)置在調(diào)節(jié)凸輪和微調(diào)焦鏡片固定件的缺口，使調(diào)節(jié)凸輪和微調(diào)焦鏡片固定件發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)。作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，還包括鎖緊螺釘，所述鎖緊螺釘設(shè)置在所述鏡頭外殼上，將所述調(diào)節(jié)凸輪鎖緊。作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，同軸光照明部分、側(cè)光照明部分和鏡頭安裝部分整體采用消色差設(shè)計(jì)。作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述鏡頭安裝部分設(shè)有適應(yīng)不同間距的LED支架需求鏡頭外殼調(diào)整螺釘。本實(shí)用新型的有益效果是本實(shí)用新型公開(kāi)了一種2. 4X遠(yuǎn)心鏡頭測(cè)量系統(tǒng)在LED焊線設(shè)備中的應(yīng)用，其中成像部分光路設(shè)計(jì)為可調(diào)，以彌補(bǔ)鏡頭鏡片加工誤差或者鏡頭在機(jī)器中的裝配誤差引起的像面偏離；同軸照明為嵌入式(照明中的鏡片即用于照明光路，也用于成像光路)臨界照明。側(cè)光選用多角度及紅藍(lán)兩種顏色的LED來(lái)照明。這樣可以通過(guò)燈光的選擇調(diào)試來(lái)滿足各種不同表面屬性的LED芯片測(cè)試需求。成像光路采用遠(yuǎn)心設(shè)計(jì)，減小工作距離變化對(duì)放大倍率的影響；采用消色差設(shè)計(jì)， 減小色差對(duì)成像質(zhì)量的影響；最后一片鏡片為軸向可調(diào)，彌補(bǔ)因工作距離變化所引起的像面漂移。同軸光路選用紅藍(lán)兩路嵌入式LED (成像鏡片參與照明)照明。具有很高的照明
4亮度及均勻性。側(cè)光具備紅藍(lán)兩種顏色的照明效果，且采用菲涅爾透鏡來(lái)聚光，既可以降低成本又可以實(shí)現(xiàn)大的照明角度覆蓋范圍。所述鏡頭安裝部分為可調(diào)，以適應(yīng)不同間距的LED支架需求。采用特殊的裝夾方式在盡量減重的同時(shí)提高整個(gè)系統(tǒng)的剛性。鏡頭的側(cè)面裝有金線支撐杯將金線撐遠(yuǎn)，避免金線因與鏡頭表面的接觸摩擦而損傷，以至于影響焊線質(zhì)量。
圖1是本實(shí)用新型立體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型另一角度立體結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是圖1分模塊總體進(jìn)行表示的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是圖1的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是圖1的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是本實(shí)用新型的微調(diào)焦鏡片的微調(diào)部件分解結(jié)構(gòu)示意圖；圖7是本實(shí)用新型的調(diào)節(jié)凸輪結(jié)構(gòu)示意圖；圖8是本實(shí)用新型的調(diào)節(jié)凸輪另一角度的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中各部件名稱如下同軸光照明部分101、側(cè)光照明部分102、鏡頭安裝部分103、金線支撐部分104、同軸藍(lán)光1、同軸紅光2、濾光片3、第一菲涅爾透鏡4、分光鏡5、第一凸透鏡6、第二菲涅爾透鏡7、紅光LED8、藍(lán)光LED9、第二凸透鏡10、孔徑光闌11、微調(diào)焦鏡片12、電荷耦合器件感光面13、金線穿插孔14、調(diào)節(jié)凸輪15、微調(diào)螺釘16、微調(diào)焦鏡片固定件17、鎖緊螺釘18。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖說(shuō)明及具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明。如圖1及圖5所示，一種LED焊線設(shè)備用遠(yuǎn)心測(cè)量鏡頭，其包括同軸光照明部分 101、側(cè)光照明部分102、鏡頭安裝部分103，金線支撐部分104。同軸光照明部分101、側(cè)光照明部分102和鏡頭安裝部分103整體采用消色差設(shè)計(jì)。所述同軸光照明部分101包括同軸藍(lán)光1、同軸紅光2、濾光片3、第一菲涅爾透鏡 4、分光鏡5、第一凸透鏡6，所述同軸藍(lán)光1和所述同軸紅光2通過(guò)所述濾光片3將光線投射到所述第一凸透鏡6上，所述第一菲涅爾透鏡4設(shè)置在所述濾光片3、分光鏡5之間。所述側(cè)光照明部分102包括第二菲涅爾透鏡7、紅光LED8和藍(lán)光LED9，所述紅光 LED8和藍(lán)光LED9設(shè)置在第一凸透鏡6的一側(cè)，所述紅光LED8和藍(lán)光LED9發(fā)射的光線照射到物體上后，反射光射到所述第一凸透鏡6上，所述第二菲涅爾透鏡7設(shè)置在所述紅光LED8 和藍(lán)光LED9的外側(cè)。所述紅光LED8和藍(lán)光LED9為半圓環(huán)狀設(shè)置，為四組半圓環(huán)，由內(nèi)到外，第二組為紅光LED，其余三組為藍(lán)光LED。所述鏡頭安裝部分103包括鏡頭外殼，依次設(shè)置在鏡頭外殼內(nèi)部的第二凸透鏡 10、孔徑光闌11、微調(diào)焦鏡片12、電荷耦合器件感光面13，所述分光鏡5的光線投射到所述第二凸透鏡10上。所述鏡頭安裝部分103設(shè)有適應(yīng)不同間距的LED支架需求鏡頭外殼調(diào)整螺釘。如圖6所示，是本實(shí)用新型的微調(diào)焦鏡片的微調(diào)部件分解結(jié)構(gòu)示意圖；所述微調(diào)焦鏡片12外側(cè)設(shè)有微調(diào)焦鏡片固定件17、微調(diào)螺釘16和調(diào)節(jié)凸輪15，通過(guò)微調(diào)螺釘16穿過(guò)設(shè)置在調(diào)節(jié)凸輪15和微調(diào)焦鏡片固定件17的缺口，使調(diào)節(jié)凸輪15和微調(diào)焦鏡片固定件 17發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)。還包括鎖緊螺釘18，所述鎖緊螺釘18設(shè)置在所述鏡頭外殼上，將所述調(diào)節(jié)凸輪15鎖緊。調(diào)節(jié)凸輪15見(jiàn)圖7和圖8所示，所述調(diào)節(jié)凸輪設(shè)有弧形缺口，所述弧形缺口在所述調(diào)節(jié)凸輪15上呈螺旋狀設(shè)計(jì)，即弧形的不同位置到調(diào)節(jié)凸輪邊緣的距離是變化的。所述金線支撐部分104設(shè)置在所述鏡頭外殼上，所述金線支撐部分104設(shè)有金線穿插孔14。本實(shí)用新型中，1.鏡頭成像光路采用物方遠(yuǎn)心設(shè)計(jì)以實(shí)現(xiàn)物方遠(yuǎn)心，避免在使用時(shí)因LED支架的高低變化(導(dǎo)致鏡頭工作距離變化)而引起的鏡頭放大倍率變化，進(jìn)而影響測(cè)量精度。整個(gè)成像部分采用(可見(jiàn)光區(qū))消色差設(shè)計(jì)，避免在使用白光照明時(shí)色差引起的像面離焦最終影響成像質(zhì)量。微調(diào)焦鏡片采用正負(fù)組合可以縮短光路長(zhǎng)度，可以使鏡頭尺寸減小進(jìn)而達(dá)到減重的目的。本設(shè)計(jì)可以使鏡頭的畸變小于0. 1%，可以保證在物方視場(chǎng)邊沿處的誤差小于 lum。因此無(wú)需對(duì)圖像做特殊的補(bǔ)償處理而滿足定位測(cè)量精度。2.鏡頭同軸照明光路采用紅藍(lán)兩路嵌入式臨界照明，即第一凸透鏡即用于照明， 又用于成像。該部分的設(shè)計(jì)考慮到了雜散光的因素，通過(guò)對(duì)鏡片面型的選型及采用黑色 光氧化的外殼來(lái)達(dá)到消除雜散光的目的。3.鏡頭側(cè)光照明光路采用4路可分開(kāi)控制亮暗的LED燈，可實(shí)現(xiàn)照明角度從 23.5° 41. 6°的覆蓋范圍。從外側(cè)往內(nèi)側(cè)第三路采用紅光LED，其余幾路均采用藍(lán)光LED。 這樣，通過(guò)對(duì)照明光路的選擇及亮度調(diào)整就可以對(duì)不同的LED芯片獲得對(duì)應(yīng)的較好的照明效果。采用PCB板固定并供電給LED，并用菲涅爾透鏡來(lái)匯聚光線，這樣即可以簡(jiǎn)化裝配，又可以縮減成本。4.鏡頭的最后一片鏡片裝配采用凸輪結(jié)構(gòu)將鏡片位置設(shè)計(jì)為可調(diào)，可通過(guò)旋轉(zhuǎn)凸輪調(diào)節(jié)鏡片位置來(lái)彌補(bǔ)因鏡頭工作距離誤差引起的像面偏移。5.為適應(yīng)不同間距的LED支架需求及對(duì)中心需要，鏡頭的裝夾工件設(shè)計(jì)為X，Y方向可調(diào)(調(diào)節(jié)范圍為士6mm)。因鏡頭與鏡頭基座一起沿X方向高速移動(dòng)，為避免震動(dòng)對(duì)鏡頭基座的影響，設(shè)計(jì)時(shí)在考慮減重的同時(shí)盡量提高鏡頭系統(tǒng)的剛性。6.基于機(jī)器焊線原理的考慮，焊線位置與鏡頭光軸中心有一定的偏離，所以金線須從鏡頭的側(cè)面穿過(guò)，要求鏡頭靠近金線側(cè)的尺寸要盡量小。所以在設(shè)計(jì)時(shí)候?qū)?cè)光固定在鏡頭的另外一側(cè)，且采用支撐部件將金線撐遠(yuǎn)，避免金線魚(yú)鏡頭的摩擦而損傷金線，以至于影響焊線質(zhì)量。鏡頭裝機(jī)調(diào)試方法1.用直角尺或其他工裝夾具保持鏡頭光軸垂直于X，Y桌面；調(diào)節(jié)鏡頭鎖緊夾具來(lái)調(diào)整C⑶的X，Y方向與機(jī)器桌面的對(duì)應(yīng)方向平行(因鏡管有開(kāi)槽，所以可以通過(guò)擠壓鏡筒來(lái)鎖緊CCD鏈接件，鎖緊螺釘可不裝)。2.松掉鎖緊螺釘，旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)凸輪使鏡片前后移動(dòng)，來(lái)保證在對(duì)應(yīng)的裝配位置圖像清晰。3.沿X，Y方向調(diào)整裝夾工件的裝配位置，保證鏡頭光軸中心與所要觀察的物面中心同心。 以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型所作的進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，不能認(rèn)定本實(shí)用新型的具體實(shí)施只局限于這些說(shuō)明。對(duì)于本實(shí)用新型所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡(jiǎn)單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種LED焊線設(shè)備用遠(yuǎn)心測(cè)量鏡頭，其特征在于其包括同軸光照明部分(101)、側(cè)光照明部分(102)、鏡頭安裝部分(103)，所述同軸光照明部分(101)包括同軸藍(lán)光(1)、同軸紅光(2)、濾光片(3)、分光鏡(5)、第一凸透鏡(6)，所述同軸藍(lán)光(1)和所述同軸紅光(2)通過(guò)所述濾光片(3)將光線投射到所述第一凸透鏡(6)上，所述側(cè)光照明部分(102)包括紅光LED (8)和藍(lán)光LED (9)，所述紅光LED (8)和藍(lán)光LED (9)設(shè)置在第一凸透鏡(6)的一側(cè)，所述紅光LED (8)和藍(lán)光LED (9)發(fā)射的光線照射到物體上后，反射光射到所述第一凸透鏡(6)上，所述鏡頭安裝部分(103)包括鏡頭外殼，依次設(shè)置在鏡頭外殼內(nèi)部的第二凸透鏡 (10)、孔徑光闌(11)、微調(diào)焦鏡片(12)、電荷耦合器件感光面(13)，所述分光鏡(5)的光線投射到所述第二凸透鏡(10)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種LED焊線設(shè)備用遠(yuǎn)心測(cè)量鏡頭，其特征在于同軸光照明部分(101)還包括第一菲涅爾透鏡(4)，所述第一菲涅爾透鏡(4)設(shè)置在所述濾光片(3)、分光鏡(5)之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種LED焊線設(shè)備用遠(yuǎn)心測(cè)量鏡頭，其特征在于側(cè)光照明部分(102)還包括第二菲涅爾透鏡(7)，所述第二菲涅爾透鏡(7)設(shè)置在所述紅光LED (8) 和藍(lán)光LED (9)的外側(cè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種LED焊線設(shè)備用遠(yuǎn)心測(cè)量鏡頭，其特征在于所述紅光 LED(S)和藍(lán)光LED(9)為半圓環(huán)狀設(shè)置，為四組半圓環(huán)，由內(nèi)到外，第二組為紅光LED，其余三組為藍(lán)光LED。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種LED焊線設(shè)備用遠(yuǎn)心測(cè)量鏡頭，其特征在于還包括金線支撐部分(104)，所述金線支撐部分(104)設(shè)置在所述鏡頭外殼上，所述金線支撐部分 (104)設(shè)有金線穿插孔(14)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種LED焊線設(shè)備用遠(yuǎn)心測(cè)量鏡頭，其特征在于所述微調(diào)焦鏡片(12)外側(cè)設(shè)有微調(diào)焦鏡片固定件(17)、微調(diào)螺釘(16)和調(diào)節(jié)凸輪(15)，通過(guò)微調(diào)螺釘(16)穿過(guò)設(shè)置在調(diào)節(jié)凸輪(15)和微調(diào)焦鏡片固定件(17)的缺口，使調(diào)節(jié)凸輪(15) 和微調(diào)焦鏡片固定件(17)發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種LED焊線設(shè)備用遠(yuǎn)心測(cè)量鏡頭，其特征在于還包括鎖緊螺釘(18)，所述鎖緊螺釘(18)設(shè)置在所述鏡頭外殼上，將所述調(diào)節(jié)凸輪(15)鎖緊。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種LED焊線設(shè)備用遠(yuǎn)心測(cè)量鏡頭，其特征在于同軸光照明部分(101)、側(cè)光照明部分(102)和鏡頭安裝部分(103)整體采用消色差設(shè)計(jì)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種LED焊線設(shè)備用遠(yuǎn)心測(cè)量鏡頭，其特征在于所述鏡頭安裝部分(103)設(shè)有適應(yīng)不同間距的LED支架需求鏡頭外殼調(diào)整螺釘。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型提供了一種LED焊線設(shè)備用遠(yuǎn)心測(cè)量鏡頭，鏡頭光路系統(tǒng)包括遠(yuǎn)心成像光路，同軸臨界照明光路及側(cè)光輔助照明光路等。其中成像部分光路設(shè)計(jì)為可調(diào)，以彌補(bǔ)鏡頭鏡片加工誤差或者鏡頭在機(jī)器中的裝配誤差引起的像面偏離；同軸照明為嵌入式臨界照明，照明中的鏡片既用于照明光路，也用于成像光路。側(cè)光選用多角度及紅藍(lán)兩種顏色的LED來(lái)照明。這樣可以通過(guò)燈光的選擇調(diào)試來(lái)滿足各種不同表面屬性的LED芯片測(cè)試需求。
文檔編號(hào)G02B13/22GK202256851SQ20112035067
公開(kāi)日2012年5月30日 申請(qǐng)日期2011年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月19日
發(fā)明者姜鶴鳴, 李孟健, 高云峰 申請(qǐng)人:深圳市大族光電設(shè)備有限公司, 深圳市大族激光科技股份有限公司