[发明专利]高精度的成像系统、方法、图像采集装置及检测设备

说明书

本发明实施例公开了一种高精度的成像系统、方法、图像采集装置及检测设备，所述成像系统包括：超远心镜头和第一点光源；其中，所述超远心镜头具有负心，所述负心相对于第一待成像平面的镜像点与所述第一点光源的中心的空间距离不超过第一误差范围，所述第一误差范围为40mm以内。本发明的技术方案通过超远心镜头和点光源的一体化对应设置，有效提升了成像的一致性，可获得高精度且稳定的工件图像。

技术领域

本发明涉及成像设备技术领域，具体涉及一种高精度的成像系统、方法、图像采集装置及检测设备。

背景技术

在目前的工件检测领域，对于小型工件、尤其是微细零件的缺陷检测，很大程度上还依赖于流水线工人的肉眼检测。为提升检测效率，现有技术尝试引入基于图像识别的机器视觉技术，通过对采集的工件图像进行智能识别来检测和发现工件上的缺陷。

但是机器视觉技术长期以来面临很多挑战，尤其的，金属表面零件具有高反光特性，长久以来难以进行稳定的高质量成像。机器视觉技术严重依赖于采集的图像质量，而图像采集又受到很多因素的影响。其中，对大多数工件来说，可能有多个表面需要进行检测，依靠人工翻动工件显然效率低下且不可靠，现有技术一般通过其他辅助手段来采集工件多个表面的图像。

典型的采集手段包括使用超远心镜头从工件正上方采集、使用多个相机对多个侧面分别采集、或者使用多个反射镜将不同侧面的图像反射给一个相机采集，使用这些现有技术的方式都能从一定程度上解决自动采集工件多个不同表面的图像的问题。

然而，在实现本发明实施例相关技术方案的过程中发现，现有技术的图像采集方式仍存在着明显的缺陷：首先，由于金属表面的高反光，工件上方的超远心镜头对金属上表面的成像效果极差（基本无法成像）；侧面图像压缩严重，分辨力不足，而且成像一致性差，工件摆放在不同位置时所呈现的图像不同，当工件位于视野内的某些位置时，轻微缺陷例如划痕不能明显成像，导致工件的某些表面缺陷的检出非常不稳定。其次，多个相机的方式则明显成本偏高且光路复杂，不易实现。而多反射镜的方式也同样过于复杂，很难在有限的空间内实现。此外，在自动化检测流水线上，工件通常保持运动状态，现有技术的上述采集方式在动态检测过程中也很难保证有效的位置对准，无法获得理想的采集图像，成像质量差、精度低，对工件表面缺陷的检出率低。

发明内容

针对现有技术中的上述技术问题，本发明实施例提出了一种高精度的成像系统、方法、图像采集装置及检测设备，以解决现有技术中动态检测成像质量差的问题。

本发明实施例的第一方面提供了一种高精度的成像系统，包括：超远心镜头110和第一点光源120；其中，所述超远心镜头110具有负心，所述负心相对于第一待成像平面的镜像点与所述第一点光源120的中心的空间距离不超过第一误差范围，所述第一误差范围为40mm以内。

在一些实施例中，所述第一点光源120具有两个以上不同颜色区。

在一些实施例中，所述第一点光源120具有呈Y形分布的三个不同颜色区。

在一些实施例中，所述超远心镜头110的镜头光轴相对于所述第一待成像平面倾斜设置。

在一些实施例中，所述第一点光源120具有中心点O以及边界点B，对于所述第一待成像平面上在所述超远心镜头视野内的任一点P，有角度∠OPB不大于12度。

在一些实施例中，所述第一点光源120由显示设备产生。

在一些实施例中，所述成像系统还包括第二点光源130，所述超远心镜头110的负心相对于第二待成像平面的镜像点与所述第二点光源130的中心的空间距离不超过第一误差范围。

在一些实施例中，所述第一误差范围为20mm以内。

本发明实施例的第二方面提供了一种高精度的成像系统，所述成像系统包括：超远心镜头210、第一点光源220和载物平台240；其中，