CN206878951U - 一种机器视觉***及具有其的移动机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种机器视觉***及具有其的移动机器人，所述机器视觉***包括：镜头组件；图像传感器；以及照明装置；所述机器视觉***还包括：电路板，其电连接所述图像传感器和照明装置，并且，所述镜头组件、图像传感器和照明装置均安装在所述电路板上。本实用新型可以实现模块化生产，通用性提高。

Description

一种机器视觉***及具有其的移动机器人

技术领域

本实用新型涉及机器视觉技术领域，特别是涉及一种机器视觉***及具有其的移动机器人。

背景技术

机器视觉***是通过其中的图像传感器，比如：CCD(英文全称：Charge-coupledDevice；中文全称：电荷耦合元件)和CMOS(英文全称：Complementary Metal-OxideSemiconductor；中文全称：互补性氧化金属半导)，图像传感器将待摄取目标的光学图像转换成电信号，再传送给专用的图像处理***。然后，由图像处理***得到被摄目标的形态信息，并根据像素分布和亮度、颜色等信息，转变成数字化信号。最后，图像处理***对这些信号进行相关运算来抽取目标的特征和判别，进而根据判别的结果来控制现场的设备动作。

现有技术的机器视觉***中，一般采用穹顶光源，其包括半球形反射穹顶，照明装置要求均匀地布置在半球形反射穹顶的整个圆周边缘，以使得照明灯发出的光在半球形反射穹顶中漫反射后，均匀地投射于待摄取目标的表面。但是，穹顶光源的结构也使得摄像机(包括镜头组件和图像传感器)与照明装置必须安装在不同的平面上，这导致整个***的接线和结构安装都较为复杂。

因此，希望有一种技术方案来克服或至少减轻现有技术的上述缺陷中的至少一个。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种机器视觉***，其能够解决现有的机器视觉***接线和结构安装复杂的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型提供一种机器视觉***，所述机器视觉***包括：镜头组件；图像传感器；以及照明装置；所述机器视觉***还包括：电路板，其电连接所述图像传感器和照明装置，并且，所述镜头组件、图像传感器和照明装置均安装在所述电路板上。

进一步地，所述镜头组件、图像传感器和照明装置均位于所述电路板的同一个侧面。

进一步地，所述机器视觉***还包括：反射镜头筒，其以可拆卸的方式连接所述电路板，并且，所述反射镜头筒罩设在所述镜头组件、图像传感器和照明装置外，用于使所述照明装置发出的光在所述反射镜头筒中漫反射后，投射于待摄取目标的表面。

进一步地，所述反射镜头筒的口径从一端到另一端逐渐增大。

进一步地，所述机器视觉***还包括：球罩，其以可拆卸的方式连接在所述反射镜头筒的与所述电路板相对的一端。

进一步地，所述机器视觉***还包括：亮度调节件，其通过所述电路板电连接所述照明装置，用于控制所述照明装置的亮度。

进一步地，所述照明装置包括多个LED光源；所述镜头组件布置在所述电路板的中央，所述LED光源环绕所述镜头组件周向设置。

进一步地，所述镜头组件包括：镜头；和镜头座，其用于装配所述镜头；所述镜头座以可拆卸方式安装在所述电路板上；所述图像传感器布置在所述电路板与所述镜头座之间，且所述图像传感器的中心位于所述镜头的光轴上。

进一步地，所述机器视觉***还包括：散热元件，其设在所述电路板上，对所述电路板散热。

本实用新型还提供一种移动机器人，所述移动机器人包括如上所述的机器视觉***。

由于本实用新型通过将镜头组件、图像传感器和照明装置集成安装在电路板上，这样可以简化安装结构，另外，通过将电路板与图像传感器和照明装置电连接，利用电路板供电以及传输电信号，可省去使用各种线路的安装，因此本实用新型可以实现模块化生产，通用性提高。

附图说明

图1是根据本实用新型第一实施例的机器视觉***的结构分解示意图。

图2a-2c是图1中的各部件组装在一起的主视图、侧视图和后视图。

图3是根据本实用新型第二实施例的机器视觉***的结构分解示意图。

图4a-4c是图3中的各部件组装在一起的主视图、侧视图和后视图。

附图标记：

1	镜头组件	11	镜头
				2	图像传感器	12	镜头座
3	照明装置
				4	电路板
5	反射镜头筒
				6	球罩
7	散热元件

具体实施方式

在附图中，使用相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明。

在本实用新型的描述中，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。

如图1所示，本实施例所提供的机器视觉***包括镜头组件1、图像传感器2、照明装置3和电路板4，其中：

镜头组件1包括镜头11和镜头座12，待摄取目标通过镜头11，能够在图像传感器2上成像。本实施例中，镜头11可以采用现有的镜头产品实现。镜头座12用于装配镜头11，作为镜头11的安装载体。镜头座12以可拆卸方式安装在电路板4上，这样方便镜头组件1的安装和拆卸。图像传感器2用于将摄取目标的光学图像转换成电子信号，比如可以是CCD，也可以是CMOS。照明装置3用于为镜头11的成像提供照明。图像传感器2布置在电路板4与镜头座12之间，且图像传感器2的中心位于镜头11的光轴上。优选地，图像传感器2置于电路板4表面设置的凹槽中。本实施例中，照明装置3包括多个LED(发光二极管)光源，这些LED光源最好能够均匀地布置在镜头11的周围，即为镜头11的成像提供亮度较为均匀的照明环境。

电路板4电连接图像传感器2和照明装置3，具体地，图像传感器2和照明装置3以焊接或插针连接的方式安装在电路板4上。电路板4一方面能够为图像传感器2和照明装置3供电，另一方面还能够作为图像传感器2和照明装置3与外部设备之间传递信号的中间载体，这样可以省去图像传感器2和照明装置3所需要的接线，比如导电线和信号线等，简化了安装和接线，降低了设备对空间尺寸的要求，实用性更强。

镜头组件1、图像传感器2和照明装置3均安装在电路板4上，也就是说，镜头组件1、图像传感器2和照明装置3形成一个集成模块。具体地，镜头组件1的镜头座12以可拆卸的方式安装在电路板4上，比如镜头座12通过螺钉和定位销固定在电路板4上。通过将镜头组件1、图像传感器2和照明装置3的安装面均位于电路板4上，可以使得整个视觉***的安装结构更为简化，进而有利于方便更换镜头组件1，以适应更多的应用场景。

优选地，镜头组件1、图像传感器2和照明装置3均位于电路板4的同一个侧面。也就是说，镜头组件1、图像传感器2和照明装置3在电路板4上具有相同的安装面，进一步地为方便更换镜头组件1以适应更多的应用场景以及提高通用性提供了有利条件。还可以通过调节照明装置3与电路板4之间的高度，来解决照明装置3的散热问题。

在一个实施例中，所述机器视觉***还包括反射镜头筒5，反射镜头筒5以可拆卸的方式连接电路板4，并且，反射镜头筒5罩设在镜头组件1、图像传感器2和照明装置3外，用于使照明装置3发出的光在反射镜头筒5中漫反射后，投射于待摄取目标的表面。通过反射镜头筒5，照明装置3发出的光经由在反射镜头筒5中多次折射和反射之后，均匀地投射于待摄取目标的表面，从而能够避免在待摄取目标的表面上产生强光光斑，影响识别。除此之外，反射镜头筒5也能够安装由镜头组件1、图像传感器2、照明装置3和电路板4集成的集成模块，因此，可以通过更换镜头组件1和反射镜头筒5，适应各种应用场景，提高本实施例的通用性，利于大批量生产。

如图1和图3所示，反射镜头筒5的口径从一端到另一端逐渐增大，几乎呈“喇叭状”，但是也可以呈圆柱形，还可以呈能够实现较好漫反射的其它形状。

现有技术中，对于应用于移动机器人的机器视觉***在实现二维码读码功能的时候，通常是向上(如图1所示)或向下(如图3所示)读取二维码采用的是不同的型号或样式的镜头，二者不能通用，对二维码的要求也不一样。此处“向上”指的是镜头组件1朝上，反之为“向下”。

针对上述技术问题，在一个实施例中，如图1所示，所述机器视觉***还包括球罩6，球罩6为透明材质的材料制成，并以可拆卸的方式连接在反射镜头筒5的与电路板4相对的一端。

本实施例通常在向上读取二维码的应用情形，使用球罩6不仅可以对光线进行折射，避免向上读取二维码时照明装置3反射的产生的光斑落在二维码上影响读码，同时，球罩6还可以避免反射镜头筒5内的器件(包括镜头组件1、图像传感器2、照明装置3)在长时间的运行中灰尘的落入。当然，也可以在向下读取二维码的应用情形下，将球罩6从反射镜头筒5拆卸下来。这样保证在不同的应用场景使用相同的镜头，摄取目标(如二维码)的类型和大小也没有了限制。

在一个实施例中，所述机器视觉***还包括亮度调节件(图中未示出)，所述亮度调节件通过电路板4电连接照明装置3，用于控制照明装置3的亮度。亮度调节件可以是开关，也可以是旋钮等等，比如通过控制电路板4供给照明装置3的电流或电压大小，来实现照明装置3的亮度。通过该实施例，可以根据应用场景明亮度的不一样，对照明装置3的亮度进行调节，使摄取的图像效果达到最佳状态。

在一个实施例中，镜头组件1布置在电路板4的中央，LED光源环绕镜头组件1周向设置。反射镜头筒5两端敞开，底端的口径小于顶端，底端电路板4的安装部，且底端的通孔是为了将镜头组件1、图像传感器2和照明装置3伸入到反射镜头筒5内，起到镜头组件1、图像传感器2和照明装置3以及漫反射的作用。

在一个实施例中，所述机器视觉***还包括散热元件7，散热元件7设在电路板4上，对电路板4散热。散热元件7比如可以是LED光源的电路板4通过过孔及露铜，从而为整个电路板4进行散热，简单方便。

本实用新型还提供一种移动机器人，所述移动机器人包括如上述各实施例中所述的机器视觉***。

最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制。本领域的普通技术人员应当理解：可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种机器视觉***，包括：

镜头组件(1)；

图像传感器(2)；以及

照明装置(3)；

其特征在于，还包括：

电路板(4)，其电连接所述图像传感器(2)和照明装置(3)，并且，所述镜头组件(1)、图像传感器(2)和照明装置(3)均安装在所述电路板(4)上。

2.如权利要求1所述的机器视觉***，其特征在于，所述镜头组件(1)、图像传感器(2)和照明装置(3)均位于所述电路板(4)的同一个侧面。

3.如权利要求1所述的机器视觉***，其特征在于，还包括：

反射镜头筒(5)，其以可拆卸的方式连接所述电路板(4)，并且，所述反射镜头筒(5)罩设在所述镜头组件(1)、图像传感器(2)和照明装置(3)外，用于使所述照明装置(3)发出的光在所述反射镜头筒(5)中漫反射后，投射于待摄取目标的表面。

4.如权利要求3所述的机器视觉***，其特征在于，所述反射镜头筒(5)的口径从一端到另一端逐渐增大。

5.如权利要求4所述的机器视觉***，其特征在于，还包括：

球罩(6)，其以可拆卸的方式连接在所述反射镜头筒(5)的与所述电路板(4)相对的一端。

6.如权利要求1所述的机器视觉***，其特征在于，还包括：

亮度调节件，其通过所述电路板(4)电连接所述照明装置(3)，用于控制所述照明装置(3)的亮度。

7.如权利要求1至6中任一项所述的机器视觉***，其特征在于，所述照明装置(3)包括多个LED光源；

所述镜头组件(1)布置在所述电路板(4)的中央，所述LED光源环绕所述镜头组件(1)周向设置。

8.如权利要求1至6中任一项所述的机器视觉***，其特征在于，所述镜头组件(1)包括：

镜头(11)；和

镜头座(12)，其用于装配所述镜头(11)；

所述镜头座(12)以可拆卸方式安装在所述电路板(4)上；

所述图像传感器(2)布置在所述电路板(4)与所述镜头座(12)之间，且所述图像传感器(2)的中心位于所述镜头(11)的光轴上。

9.如权利要求1至6中任一项所述的机器视觉***，其特征在于，还包括：

散热元件(7)，其设在所述电路板(4)上，对所述电路板(4)散热。

10.一种移动机器人，其特征在于，包括如权利要求9所述的机器视觉***。