用于机器视觉系统的高亮LED无影光源.pdf

1.   一种用于机器视觉系统的高亮LED无影光源，其特征在于，包括：
无影灯光源和调节无影灯光源亮度的控制器；
所述无影灯光源包括一散射光学器件(1)，该散射光学器件(1)具有内凹散射面，至少一串LED灯串(2)围绕散射光学器件(1)装配在散射光学器件(1)的环形边缘；
反射环(3)固定在散射光学器件(1)的环形边缘，将LED灯串(2)向外的直射光线挡住，并反射至散射光学器件(1)的内凹散射面。

2.  如权利要求1所述的用于机器视觉系统的高亮LED无影光源，其特征在于：所述控制器包括：
AC/DC整流降压电路(4)，以及连接AC/DC整流降压电路(4)输出端的亮度调节电路(5)，亮度调节电路(5)用于调节LED灯串2的亮度。

3.  如权利要求2所述的用于机器视觉系统的高亮LED无影光源，其特征在于：
所述亮度调节电路(5)包括可调稳压器U1，可调稳压器U1的输入端接AC/DC整流降压电路(4)输出的直流电压；可调稳压器U1的输入端通过电容C1接地；二极管D1的阳极接可调稳压器U1的输出端，阴极接U1的输入端；可调稳压器U1的输出端接电阻R1的一端，二极管D2的阴极以及电容C2的一端；可调稳压器U1的调节端接电阻R1的另一端，二极管D2的阳极以及电容C3的一端；电容C2的另一端接地，电容C3的另一端接地；可调稳压器U1的调节端通过可变电位器VR1接地；
可调稳压器U1的输出端用于连接LED灯串(2)的正供电端。

4.  如权利要求2所述的用于机器视觉系统的高亮LED无影光源，其特征在于：
所述LED灯串(2)包括多个串联的LED灯珠和一个限流电阻；各LED灯串(2)并联连接。

用于机器视觉系统的高亮LED无影光源
技术领域
本发明新型涉及嵌入式微型化工业视觉领域，尤其是一种专用于机器视觉系统的高亮LED无影光源。
背景技术
随着社会信息化的普及、图像识别技术的进步，推动了工业视觉相关领域的发展。一个典型的机器视觉系统包括照明光源、镜头、相机、图像采集卡和视觉处理器五个部分，机器视觉系统的核心是图像采集和处理。由于所有信息均来源于图像，因此图像本身的质量对整个视觉系统极为关键。而照明光源直接影响相机获取图像信息的质量，其最大的作用就是保障相机获得目标特征突出、光照均匀、对比度鲜明的图像。
具体体现在：合适的光源设计能够改善整个系统的分辨率，可以大幅度降低图像处理算法分割和识别的难度，同时提高系统的定位测量精度，使系统的可靠性和综合性得到提高。反之，不合适的照明则会引起很多问题，例如信噪比过低、花点、眩光、曝光过度、阴影等，阴影会引起边缘的误检；而信噪比过低、均匀性不够导致图像阈值选择困难系统稳定性下降等不良结果。这些都会隐藏许多重要信息，该问题会导致图像处理算法设计和成像系统设计事倍功半。
针对表面反光性较大的待识别物，需要采用光照均匀且光线来自各个方向的散射光源，而无影灯光源就是很好的选择。传统无影灯一般都采用环形节能灯或卤素灯，但环形节能等具有寿命短、反应速度慢等缺点；卤素灯具有价格昂贵、维护成本高等不足。随着LED照明技术的不断发展，特别是高亮度LED灯珠的出现，LED无影灯成为了新的换代产品。LED无影灯具有亮度大、可连续调节、无频闪、光照均匀、寿命长、节能环保等特点。
发明内容
本发明新型的目的在于提供一种用于机器视觉系统的高亮LED无影光源，能够为相机获取图像照明补光，帮助相机获取光照均匀、目标物体突出、对比度鲜明的图像，提高了整个机器视觉系统的分辨率和识别率，降低了图像处理算法分割和识别的难度，使系统的可靠性得到提高。本发明新型采用的技术方案是：
一种用于机器视觉系统的高亮LED无影光源，包括：无影灯光源和调节无影灯光源亮度的控制器；
所述无影灯光源包括一散射光学器件，该散射光学器件具有内凹散射面，至少一串LED灯串围绕散射光学器件装配在散射光学器件的环形边缘；
反射环固定在散射光学器件的环形边缘，将LED灯串向外的直射光线挡住，并反射至散射光学器件的内凹散射面。
进一步地，所述控制器包括：AC/DC整流降压电路，以及连接AC/DC整流降压电路输出端的亮度调节电路，亮度调节电路用于调节LED灯串的亮度。
具体地，所述亮度调节电路包括可调稳压器U1，可调稳压器U1的输入端接AC/DC整流降压电路输出的直流电压；可调稳压器U1的输入端通过电容C1接地；二极管D1的阳极接可调稳压器U1的输出端，阴极接U1的输入端；可调稳压器U1的输出端接电阻R1的一端，二极管D2的阴极以及电容C2的一端；可调稳压器U1的调节端接电阻R1的另一端，二极管D2的阳极以及电容C3的一端；电容C2的另一端接地，电容C3的另一端接地；可调稳压器U1的调节端通过可变电位器VR1接地；
可调稳压器U1的输出端用于连接LED灯串的正供电端。
进一步地，所述LED灯串包括多个串联的LED灯珠和一个限流电阻；各LED灯串并联连接。
本发明新型的优点在于：
1）该LED无影光源可以确保相机能够获得对比度明显、光照均匀性良好、目标物体突出的图像，并提高了整个系统的分辨率和识别率，降低了图像处理算法分割和识别的难度，使系统的可靠性得到提高
2）具有亮度高，散热性好，安装方便，使用寿命长等特点。
附图说明
图1为本发明新型的结构示意图（不含反射环）。
图2为本发明新型的含反射环的结构总体示意图。
图3为本发明新型的控制器电原理图。
图4为本发明新型的LED灯串并联连接示意图。
具体实施方式
下面结合具体附图和实施例对本发明新型作进一步说明。
由于工业现场环境复杂，相机要获得一幅高质量图像十分困难。本发明新型针对特定的环境设计了此用于机器视觉系统的高亮LED无影光源，其包括两部分：无影灯光源和调节无影灯光源亮度的控制器。
无影灯光源的结构如图1和图2所示，图1是未装配反射环时的结构。
无影灯光源包括一散射光学器件1，该散射光学器件1具有内凹散射面，LED灯串2围绕散射光学器件1装配在散射光学器件1的环形边缘；LED灯串2通常有多串，相互间并联连接，也就是并联连接在控制器的输出端。
反射环3固定在散射光学器件1的环形边缘，将LED灯串2向外的直射光线挡住，并反射至散射光学器件1的内凹散射面。
通过散射光学器件1的内凹弧形面将光线散射，能够使得光照均匀度更好。散射光学器件1的直径为4.8cm。
控制器的结构如图3所示，包括AC/DC整流降压电路4，以及连接AC/DC整流降压电路4输出端的亮度调节电路5，亮度调节电路5用于调节LED灯串2的亮度。
AC/DC整流降压电路4可采用开关电源或者变压器降压后再接桥式整流电路。
亮度调节电路5包括可调稳压器U1，可调稳压器U1的输入端接AC/DC整流降压电路4输出的直流电压；可调稳压器U1的输入端通过电容C1接地；二极管D1的阳极接可调稳压器U1的输出端，阴极接U1的输入端；可调稳压器U1的输出端接电阻R1的一端，二极管D2的阴极以及电容C2的一端；可调稳压器U1的调节端接电阻R1的另一端，二极管D2的阳极以及电容C3的一端；电容C2的另一端接地，电容C3的另一端接地；可调稳压器U1的调节端通过可变电位器VR1接地；
可调稳压器U1的输出端用于连接LED灯串2的正供电端。
上述可调稳压器U1可采用LM317。R1取值为220欧姆，C2为25uF的电解电容，C3为10uF的电解电容，C1为0.1uF的陶瓷电容。D2(IN4002)为保护二极管，防止稳压器输出端短路而损坏U1，D1(IN4002)用于防止输入短路而损坏U1。
如图4所示，所述LED灯串2包括七个串联的LED灯珠和一个限流电阻；各LED灯串2并联连接。图4中，LED灯串的左侧节点（正供电端）接可调稳压器U1的输出端，右侧节点（500欧姆的限流电阻右侧）接地。
控制器的输入为220v～240v交流电压，可变电位器VR1采用旋转式可变电位器，连接一个外置旋钮，控制器输出电压可以通过外置旋钮连续可调，输出电压范围为8～24V，使得无影灯光源亮度可调。