具有智能化可调光源的视觉采集方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术实施例提供了一种具有智能化可调光源的视觉采集方法和装置，装置包括：光源、摄像机和控制器，所述光源包括发光器、灯罩、透光镜片和调光组件，所述透光镜片安装在灯罩表面，所述发光器和调光组件安装在灯罩内；所述摄像机包括摄像头和焦距调节机构，所述摄像头与所述透光镜片位于同一平面，所述控制器包括微处理器、执行器和测距仪，测距仪用于测量摄像头与成像物体的距离，微处理器通过执行器控制焦距调节机构进行焦距调节；且微处理器通过执行器控制调光组件调整照射范围。方法包括：采用上述视觉采集装置的光源和摄像头对准焊接工件的焊接位置，根据距离调节光源的聚光度和焦距，进行拍摄成像，对成像进行处理分析实现焊接工件检测。现焊接工件检测。现焊接工件检测。

【技术实现步骤摘要】
具有智能化可调光源的视觉采集方法和装置


[0001]本专利技术涉及自动焊接工艺与智能化控制
，特别涉及一种具有智能化可调光源的视觉采集方法和装置。

技术介绍

[0002]视觉传感监测系统在工业领域中已经得到较为广泛的应用，其中在焊接工艺中，稳定性监测和跟踪传感方法一般有接触式、电弧式、电磁式、光电式、视觉式等多种。其中，视觉传感器因其具有与工件不接触、信息量大(可兼作监控)、抗电磁干扰能力强、灵敏度高、适用坡口形式多等优点，被认为是一种最有发展前景的传感方法。
[0003]目前，常用的视觉传感器分为电荷耦合器件(CCD)式和互补金属氧化物半导体(CMOS)式两种，可将不同强度的光线信号转换为不同幅度的图像信息。与CCD式相比，CMOS传感器具有芯片集成度高、功耗低、响应速度快、动态范围广等优点，可采用“线性+对数”的图像信号放大模式，能对低亮度信号线性放大而对高亮度信号则进行对数放大，在保证低亮度区域图像对比度的同时尽可能地扩展动态范围，因此特别适合在像焊接这种明暗对比程度高的环境中工作。LinLog技术是一种特殊的感光技术，常用于拍摄高对比度的图像，该技术的基本原理就是利用对数压缩技术压缩图像中的超高亮区域，减小图像对比度。LinLog技术使传感器仅在接近饱和及饱和区域为对数压缩响应，而保留其在低照度区域的线性响应和灵敏度，所以既扩展了整个传感器的动态范围，又保证了低照度区域成像的质量。因而，利用机器视觉直接观察焊接工件，通过图像处理获取熔池和小孔的特征信息，进行焊接监测，实现焊接质量的闭环控制，已成为重要的研究方向。
[0004]利用机器视觉检测焊接工件时，其成像过程离不开光源，光源的情况直接影响成像的质量，因此，为了提高机器视觉的成像质量，需要能够对光源进行适应化调节。

技术实现思路

[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种具有智能化可调光源的视觉采集装置，包括光源、摄像机和控制器，其中
[0006]所述光源包括发光器、灯罩、透光镜片和调光组件，所述透光镜片安装在灯罩表面，所述发光器和调光组件安装在灯罩内；
[0007]所述摄像机包括摄像头和焦距调节机构，所述摄像头与所述透光镜片位于同一平面，
[0008]所述控制器包括微处理器、执行器和测距仪，测距仪用于测量摄像头与成像物体的距离，微处理器通过执行器控制焦距调节机构进行焦距调节；且微处理器通过执行器控制调光组件调整照射范围。
[0009]可选的，所述光源呈环形围绕摄像头设置；所述透光镜片采用菲涅尔凸透镜。
[0010]可选的，所述灯罩内设反光器，所述反光器呈碗形且内表面设有反射增强层，所述发光器位于反光器内侧底部，所述反光器与调光组件连接。
[0011]可选的，所述调光组件包括筒套、齿轮和电机，所述筒套外侧设有外螺纹，所述筒套内侧为内齿轮，所述筒套固定套设在反光器外，所述灯罩呈设有内螺纹的管状，所述筒套位于灯罩内且两者以螺纹连接，所述齿轮设置在筒套内且齿轮与筒套的内齿轮啮合，所述齿轮与电机的输出轴固定连接，所述电机与执行器连接，所述电机能够正转或者反转。
[0012]可选的，所述发光器包括环形基板和多个LED灯珠，所述LED灯珠均匀间隔安装在环形基板上，所述环形基板套设在摄像头周边。
[0013]可选的，所述控制器连接有亮度传感器，所述亮度传感器用于测量环境亮度，控制器根据环境亮度通过执行器对光源的亮度进行调节。
[0014]本专利技术还提供了一种具有智能化可调光源的视觉采集方法，采用上述具有智能化可调光源的视觉采集装置，包括以下步骤：
[0015]S100将视觉采集装置的光源和摄像头对准焊接工件的焊接位置，用测距仪测量光源和摄像头与焊接工件的距离；
[0016]S200根据距离调节光源的聚光度，通过聚光度调节控制光源的照射范围以覆盖焊接位置；
[0017]S300根据距离控制焦距调节机构进行焦距调节，使得摄像头聚焦在焊接工件的焊接位置处；
[0018]S400摄像机进行拍摄成像，对成像进行处理分析实现焊接工件检测。
[0019]可选的，在S200步骤中，采用亮度传感器用于测量环境亮度，控制器根据环境亮度通过执行器对光源的亮度进行调节。
[0020]可选的，在S200步骤中，所述控制器通过改变发光器与透光镜片的距离来调节光源的聚光度，所述透光镜片采用环形透镜，所述控制器采用以下公式计算发光器与透光镜片的距离的调节值：
[0021][0022]上式中，δ表示发光器与透光镜片距离的调节值；D1表示环形透镜的直径；D2表示焊接工件需要检测的焊接位置最大尺寸；L2表示环形透镜与焊接工件的照射距离；L1表示当前发光器与透光镜片的距离；
[0023]若计算结果为正，则所述控制器通过执行器控制调光组件带动发光器朝远离透光镜片的方向移动；若计算结果为，则让发光器朝透光镜片的方向移动。
[0024]可选的，所述控制器设有亮度计，所述亮度计测量照射范围内各点的亮度；所述发光器包括环形基板和多个LED灯珠，所述LED灯珠均匀间隔安装在环形基板上，所述控制器采用以下公式计算发光器的功率：
[0025][0026]上式中，Q表示发光器的功率；n表示LED灯珠的数量；E表示照射范围内i点的亮度，通过亮度计测量得到；D2表示焊接工件需要检测的焊接位置最大尺寸；d表示LED灯珠的布置间距；γ表示LED灯珠的利用系数；λ表示LED灯珠的光效系数；η表示发光器的有效功率系数；M表示发光器的养护系数，取值范围为0.6
‑
0.7；
[0027]所述控制器根据上述发光器功率的计算结果，通过执行器控制向发光器输送的电源功率。
[0028]本专利技术的具有智能化可调光源的视觉采集方法和装置，通过采用带有调光组件的光源，在对焊接工件的焊接位置进行视觉采集时，根据装置与焊接工件的距离和焊接位置尺寸，自动调节光源的照射范围，保障摄像头在进行焊接工件成像时有足够的光照范围和亮度，以提高机器视觉采集中成像的质量，从而提高精度。
[0029]本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
[0030]下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
[0031]附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。在附图中：
[0032]图1为本专利技术实施例中一种具有智能化可调光源的视觉采集装置立体示意图；
[0033]图2为本专利技术的具有智能化可调光源的视觉采集装置实施例内部结构示意图；
[0034]图3为图2实施例采用的发光器平面示意图；
[0035]图4为本专利技术实施例中一种具有智能化可调光源的视觉采集方法流程图。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有智能化可调光源的视觉采集设置，其特征在于，包括光源、摄像机和控制器，其中所述光源包括发光器、灯罩、透光镜片和调光组件，所述透光镜片安装在灯罩表面，所述发光器和调光组件安装在灯罩内；所述摄像机包括摄像头和焦距调节机构，所述摄像头与所述透光镜片位于同一平面，所述控制器包括微处理器、执行器和测距仪，测距仪用于测量摄像头与成像物体的距离，微处理器通过执行器控制焦距调节机构进行焦距调节；且微处理器通过执行器控制调光组件调整照射范围。2.根据权利要求1所述的具有智能化可调光源的视觉采集装置，其特征在于，所述光源呈环形围绕摄像头设置；所述透光镜片采用菲涅尔凸透镜。3.根据权利要求1所述的具有智能化可调光源的视觉采集装置，其特征在于，所述灯罩内设反光器，所述反光器呈碗形且内表面设有反射增强层，所述发光器位于反光器内侧底部，所述反光器与调光组件连接。4.根据权利要求3所述的具有智能化可调光源的视觉采集装置，其特征在于，所述调光组件包括筒套、齿轮和电机，所述筒套外侧设有外螺纹，所述筒套内侧为内齿轮，所述筒套固定套设在反光器外，所述灯罩呈设有内螺纹的管状，所述筒套位于灯罩内且两者以螺纹连接，所述齿轮设置在筒套内且齿轮与筒套的内齿轮啮合，所述齿轮与电机的输出轴固定连接，所述电机与执行器连接，所述电机能够正转或者反转。5.根据权利要求1所述的具有智能化可调光源的视觉采集装置，其特征在于，所述发光器包括环形基板和多个LED灯珠，所述LED灯珠均匀间隔安装在环形基板上，所述环形基板套设在摄像头周边。6.根据权利要求1所述的具有智能化可调光源的视觉采集装置，其特征在于，所述控制器连接有亮度传感器，所述亮度传感器用于测量环境亮度，控制器根据环境亮度通过执行器对光源的亮度进行调节。7.一种具有智能化可调光源的视觉采集方法，其特征在于，采用权利要求1
‑
6中任意一项所述具有智能化可调光源的视觉采集装置，包括以下步骤：S100将视觉采集装置的光源和摄像头对准焊接工件...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡军，左治江，李仁威，刘寿明，
申请(专利权)人：江汉大学，
类型：发明
国别省市：