CN219996862U - 一种光源组件及表面缺陷检测*** - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供一种光源组件及表面缺陷检测***，涉及光学技术领域。其中，光源组件包括壳体和光线扩散元件；壳体设置在图像采集装置和光线扩散元件之间；光线扩散元件设置在壳体和待测物之间；壳体上设置有至少两个光照角度不同的光源；光源发出的光线照射至光线扩散元件后，经由光线扩散元件的扩散，照射待测物的表面；壳体上还设置有出光间隙，待测物表面的反射光从出光间隙穿出后，被图像采集装置采集。本申请实施例通过对光源组件中包括的多个不同角度的光源进行控制，扩展光源组件的发光模式，提供更加多样性的光源发光特性，实现了光源组件对不同材料待测物的表面缺陷检测的兼容性，从而提升光源组件的场景适配性。

Description

一种光源组件及表面缺陷检测***

技术领域

本申请涉及光学技术领域，尤其涉及一种光源组件及表面缺陷检测***。

背景技术

在生产过程中，可以对产品进行表面缺陷检测，以便排查出具有表面缺陷的不满足合格标准的产品，表面缺陷可以包括但不限于：划痕、凹陷、凸起、褶皱等。为检测产品的表面缺陷，可以使用光源照射待测物，光源发出的光被待测物表面反射，反射光被成像装置采集，从而得到包含待测物表面缺陷特性的图像，通过对该图像进行处理和解析，识别待测物表面呈现的缺陷类别。

产品的材料不同，所具有的表面反射特性也不同，尤其是软包装的承印材料的表面反射特性差异较大，并且针对不同产品，需要检测的缺陷类别也不同。但是目前光源的发光模式较为单一，例如只能从固定角度发射光线，无法兼容不同材料产品的表面缺陷检测要求，导致场景适配性差。

实用新型内容

本申请实施例提供一种光源组件及表面缺陷检测***，以扩展光源对不同材料表面缺陷检测的适配性。

第一方面，本申请实施例提供一种光源组件，包括：壳体和光线扩散元件；

所述壳体设置在图像采集装置和所述光线扩散元件之间；

所述光线扩散元件设置在所述壳体和待测物之间；

所述壳体上设置有至少两个光照角度不同的光源；

所述光源发出的光线照射至所述光线扩散元件后，经由所述光线扩散元件的扩散，照射于所述待测物的表面；

所述壳体上还设置有出光间隙，所述待测物表面的反射光从所述出光间隙穿出后，被所述图像采集装置采集。

在一些实现方式中，所述光源包括控制电路；所述控制电路包括开关控制电路和亮度控制电路；其中，所述开关控制电路用于独立控制所述光源的开关状态，所述开关包括开启状态和关闭状态；所述亮度控制电路用于独立控制所述光源发出的光的亮度。

在一些实现方式中，所述光线扩散元件的截面为弧形结构、半圆形结构、三角形结构或者多边形结构。

在一些实现方式中，所述光线扩散元件的截面为弧形结构，所述光源中的第一光源设置在所述壳体的第一位置，所述第一位置为所述光线扩散元件的弧形顶点在所述壳体上的投影。

在一些实现方式中，所述光线扩散元件的截面为弧形结构，所述光源中至少一个第二光源设置在所述壳体除第一位置外的其他位置，所述第一位置为所述光线扩散元件的弧形顶点在所述壳体上的投影。

在一些实现方式中，所述第一光源与法线的夹角为-10°～20°。

在一些实现方式中，所述第二光源与法线的夹角为10°～40°。

在一些实现方式中，所述光源为条形光源结构；所述光线扩散元件包括匀光部件，所述匀光部件用于使所述光源发出的光线均匀照射至所述待测物的表面。

第二方面，本申请实施例还提供一种表面缺陷检测***，包括：图像采集装置以及如第一方面所述的光源组件；

所述图像采集装置包括镜头；

所述镜头朝向所述光源组件的壳体上的出光间隙，所述镜头用于采集从所述出光间隙透出的反射光，并根据所述反射光进行成像以获得待测物的表面特征图像。

在一些实现方式中，所述图像采集装置为线阵相机，所述图像采集装置的成像角度为5°～30°。

本申请实施例光源组件的壳体上设置有至少两个光照角度不同的光源，在表面缺陷检测过程中，可根据不同检测场景和不同材料的待测物，确定光源组件中被开启的光源，这些光源发出的光经由光源扩展元件的扩散作用后，照射于待测物的表面，从而为待测物提供具有特定发光特性的光照环境，另外待测物的反射光从出光间隙被图像采集装置采集，图像采集装置生成包含待测物表面缺陷特征的图像，利用该图像可以识别待测表表面的缺陷类型。本申请实施例通过对光源组件中包括的多个不同角度的光源进行控制，扩展光源组件的发光模式，提供更加多样性的光源发光特性，实现了光源组件对不同材料待测物的表面缺陷检测的兼容性，从而提升光源组件的场景适配性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种光源组件的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的另一种光源组件的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的第一种铝箔表面特征图像呈现的照明特性的示意图；

图4为本申请实施例提供的第二种铝箔表面特征图像呈现的照明特性的示意图；

图5为本申请实施例提供的第三种铝箔表面特征图像呈现的照明特性的示意图；

图6为本申请实施例提供的一种表面缺陷检测***的结构示意图；

图7为本申请实施例提供的另一种表面缺陷检测***的结构示意图。

图中，1-光源组件，11-壳体，111-光源，1110-出光端，111a-第一光源，111b-第二光源，112-出光间隙，113-控制电路，113a-开关控制电路，113b-亮度控制电路113b，12-光线扩散元件，121a-弧形顶点，121b-其他圆周点，122-匀光部件，2-图像采集装置，21-镜头，3-待测物，4-控制器，5-传输机构。

具体实施方式

为使本申请的目的和实施方式更加清楚，下面将结合本申请示例性实施例中的附图，对本申请示例性实施方式进行清楚、完整地描述，显然，描述的示例性实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。

图1为本申请实施例提供的一种光源组件的结构示意图。参见图1，光源组件1包括壳体11和光线扩散元件12。

壳体11上设置有至少两个光照角度不同的光源111。可以根据待测物的材料类型和表面缺陷检测要求，设置在壳体11上安装的光源111的数量和光照角度。

光源111具有出光端1110，出光端1110朝向光线扩散元件12，这样光源111从出光端1110发出的光会照射到光线扩散元件12，经由光线扩散元件12的扩散作用，在检测区域形成具有特定光学特性的光照环境。

壳体11和光线扩散元件12的结构、形状和材质不限定。在一些实现方式中，壳体11的截面可以为例如弧形、多边形、梯形等形状，这样安装于壳体11上的不同位置的光源111具有不同的照射角度。

在一些实现方式中，光线扩散元件12的截面形状不限定，例如为弧形结构、半圆形结构、三角形结构或者多边形结构等。

在一些实现方式中，光线扩散元件12与壳体11可以被设置为一体结构。

在一些实现方式中，光线扩散元件12与壳体11可以被设置为分体结构，光线扩散元件12位于壳体11的朝向出光端1110的一侧。

在一些实现方式中，光线扩散元件12可以包括匀光部件122，匀光部件122用于将光线调节均匀。这样，出光端1110发出的光经由匀光部件122调和后，能够均匀照射于待测物的表面，以形成均匀稳定的光照环境。

在一些实现方式中，匀光部件122的截面形状不限定，例如为弧形结构、半圆形结构、三角形结构或者多边形结构等。

在一些实现方式中，匀光部件122的结构不限定，例如可以采用匀光板、匀光膜等。

在一些实现方式中，光源111可以为条形光源结构。条形光源结构包括多个以条形阵列形式排布的发光部件，发光部件可以采用如LED灯、荧光灯等部件。条形光源结构具有光照均匀度高，亮度高，散热性能好，使用寿命长等优点，适用于材料表面缺陷检测场景。

在一些实现方式中，光源111发出的光经由光线扩散元件12照射在待测物表面后，待测物表面会对光进行反射，形成反射光。为使该反射光被图像采集装置获取，壳体11上还可设置出光间隙112，以使反射光能够从出光间隙112穿出后到达图像采集装置。

在一些实现方式中，出光间隙112为贯穿壳体11的结构，出光间隙112可以呈现为间隙通道、通孔等不同形式。本领域可以合理设置出光间隙112的结构和形状，以使反射光顺利穿过壳体11，以及减小光传输时的损耗。

本申请实施例在光源组件1设置多个光照角度不同的光源111，并对每个光源111进行控制，可以扩展光源组件1的发光模式，提供更加多样性的光源发光特性，实现了光源组件1对不同材料待测物的表面缺陷检测的兼容性，从而提升光源组件的场景适配性。

图2为本申请实施例提供的另一种光源组件的结构示意图。参见图2，光源111包括控制电路113，控制电路113包括开关控制电路113a和亮度控制电路113b。

开关控制电路113a用于独立控制光源111的开关状态，开关状态包括开启状态和关闭状态。亮度控制电路113b用于独立控制光源111发出的光的亮度。

在一些实现方式中，开关控制电路113a和亮度控制电路113b可由手动控制，这种情况下，相关人员可根据待测物的材料(例如：铝箔、PVC等)特性和缺陷特性，适应性地控制每个光源111的开关控制电路113a和亮度控制电路113b，实现对光源111的开关状态和亮度的调整。

在一些实现方式中，光源组件1可与控制器相连接。其中，该控制器可以分别与光源组件1包括的光源111的控制电路113连接，这样控制器可以对每个光源111的启闭和亮度进行单独控制，各光源111的开关状态和亮度可以相同或不同。

在一些实现方式中，控制器可以根据待测物的材料特性和缺陷特性，适应性地控制每个光源111的开关控制电路113a和亮度控制电路113b，从而调整光源组件1包括的光源111的开关状态和亮度，以得到符合当前检测要求的光照环境和亮度配比，突出光源特定需求的发光特性，实现光源组件1对不同材料待测物的表面缺陷检测的兼容性，从而提升光源组件1对检测场景的适配性。

例如，若期望检测区域中的位置A的光线较弱，位置B的光线较强，控制器可以开启位置A处的光源一并将光源一的亮度调低，以及，开启位置B处的光源二并将光源二的亮度调高。

在一些实现方式中，基于光源111的独立控制特点，控制器可以根据待测物的材料类型，确定至少一个待开启的目标光源，控制目标光源开启，以及调节目标光源的亮度，从而提供适配待测物表面缺陷检测的光照环境和光学特性。

在一些实现方式中，参见图2，光线扩散元件12的截面设置为弧形结构，光源111中的第一光源111a可以设置在壳体11的第一位置，第一位置为光线扩散元件12的弧形顶点121a在壳体11上的投影。这样，第一光源111a可以从弧形顶点121a的上方投射光线，从而偏重调节弧形顶点121a在检测区域中的投影点所辐射的第一子区域内的光照状态。

在一些实现方式中，参见图2，在光线扩散元件12的截面为弧形结构时，光源111中至少一个第二光源111b设置在壳体11除第一位置外的其他位置(以下简称：第二位置)，第二位置是光线扩散元件12上除弧形顶点121a之外的其他圆周点121b在壳体11上的投影。这样，第二光源111b可以从侧方的圆周点121b处投射光线，从而偏重调节检测区域内除第一子区域之外的第二子区域内的光照状态。

在一些实现方式中，光源组件1可以仅设置第一光源111a，不设置第二光源111b。

在一些实现方式中，光源组件1可以仅设置第二光源111b，不设置第一光源111a。

在一些实现方式中，光源组件1可以同时设置第一光源111a和第二光源111b。

在一些实现方式中，第一光源111a与法线的夹角为-10°～20°。第一光源111a在第一位置处的安装角度可以在一定范围内适度调整，第一光源111a与法线的夹角不限于本申请实施例。

在一些实现方式中，第二光源111b与法线的夹角为10°～40°。第二光源111b在第二位置处的安装角度可以在一定范围内适度调整，第二光源111b与法线的夹角不限于本申请实施例。

在一些实现方式中，以待测物使用铝箔材料为例，假设光源组件1同时设置第一光源111a和第二光源111b，若使第一光源111a处于关闭状态，仅控制第二光源111b发光，则如图3所示，光源组件1的照明特性表现为对高反材料呈现暗场，同时对材料起伏和压凸轮廓不敏感。

在一些实现方式中，若使第二光源111b处于关闭状态，仅控制第一光源111a发光，则如图4所示，光源组件1的照明特性表现为对高反材料呈现亮场，同时对材料起伏敏感，锐利的压凸轮廓呈现明显。

在一些实现方式中，可以控制第一光源111a和第二光源111b同时发光，则如图5所示，光源组件1的照明特性表现为均匀的光学特性，对背景起伏、压凸轮廓等不敏感。

由此可见，可以根据对材料特性和照明特性的检测要求，设置光源组件1中哪些目标光源发光，哪些光源不发光，以及调节目标光源发光的亮度，从而提供所需的光照环境(包括亮度配比)和照明特性，以适应不同的检测场景和检测要求，提高材料缺陷检测的兼容性和场景适配性。

图6为本申请实施例提供的一种表面缺陷检测***的结构示意图。参见图6，表面缺陷检测***可以包括光源组件1和图像采集装置2，表面缺陷检测***用于识别待测物3表面的缺陷类型。

参见图6，壳体11设置在图像采集装置2和光线扩散元件12之间，光线扩散元件12设置在壳体11和待测物3之间，这样光源111从出光端1110发出的光照射至光线扩散元件12后，经由光线扩散元件12的扩散，照射到待测物3的表面。待测物3的反射光从壳体11上的出光间隙112穿出后，被图像采集装置2采集。光源组件1和图像采集装置2可以机器自动控制，或者可以由人工手动控制，例如相关人员手动控制光源组件1包括的光源111的启闭和亮度，手动控制图像采集装置2的启闭。

待测物3的材料类型和表面缺陷类型不同，对光产生的反射特性也不同，因此反射光会携带待测物3的表面特征，这样图像采集装置2采集反射光后，基于反射光生成待测物3的表面特征图像，后续可以根据表面特征图像中携带的特征信息，识别待测物3是否具有外观缺陷，以及在具有外观缺陷的情况下识别待测物3的缺陷类型。

在一些实现方式中，参见图6，表面缺陷检测***还可以包括控制器4，控制器4分别与光源组件1和图像采集装置2电连接，控制器4可以基于通讯协议向光源组件1和图像采集装置2下发控制指令。控制器4用于控制光源组件1中每个光源111的启闭和亮度，控制器4还用于控制图像采集装置2的启闭。控制器4还用于获取图像采集装置2采集待测物3的反射光后生成的表面特征图像，利用配置的图像算法或模型对表面特征图像进行处理，并识别待测物3的缺陷类型。

图7为本申请实施例提供的另一种表面缺陷检测***的结构示意图。参见图7，表面缺陷检测***还可以包括传输机构5，传输机构5用于将待测物3移动至光源组件1映射的检测区域，以及在检测完成之后将待测物3从检测区域移出，实现待测物3的自动传输和检测，提升检测效率。传输机构5可以由人工手动控制或机器自动控制。

在一些实现方式中，传输机构5可以采用如传送带、运输车、机械臂等结构。

在一些实现方式中，在***具备控制器4时，可以使控制器4与传输机构5电连接，控制器4还用于控制传输机构5的启闭和定位。

在一些实现方式中，控制器4接收到传输机构5发送的已装载消息时，可以向传输机构5发送第一控制信号，其中，已装载消息是在待测物3已放置于传输机构5内时发送的；传输机构5响应于第一控制信号，控制驱动装置(例如：电机或发动机等)将待测物3移动至检测区域。在光源组件1位置固定时，检测区域的位置也是固定的，这样控制器4可以根据检测区域的位置以及传输机构5当前停泊的位置，计算传输机构5的第一运动量(例如：空间位移)，并基于第一运动量生成第一控制信号，第一控制信号中包含对驱动装置的控制内容(例如：转速、运转时长、制动时间等)。

在一些实现方式中，在当前的待测物3的表面缺陷检测完毕后，控制器4可以向传输机构5发送第二控制信号；传输机构5响应于第二控制信号，将待测物3移动至检测区域之外。控制器4可以根据检测区域的位置以及传输机构5的回归位置，计算传输机构5的第二运动量，并基于第二运动量生成第二控制信号，第二控制信号中包含对驱动装置的控制内容(例如：转速、转向、运转时长、制动时间等)。

在一些实现方式中，图像采集装置2可以为线阵相机。线阵相机具有拍摄视野大、成像精度高、分辨率高等优点，并且适用于待测物3移动过程中的图像采集。以传输机构5是传送带为例，可以在传送带上每间隔预设距离放置一个待测物3，这样只要一个待测物3进入检测区域，线阵相机可以动态采集该待测物3的表面特征图像，传送带无需停运，从而实现连续检测，提升检测效率。

在一些实现方式中，参见图6或图7，图像采集装置2包括镜头21，镜头21朝向光源组件1的壳体11上的出光间隙112。镜头21用于采集从壳体11的出光间隙112透出的反射光，并根据该反射光进行成像以获得待测物3的表面特征图像。

在一些实现方式中，图像采集装置2的成像角度可以设置为5°～30°。由于光源组件1映射的检测区域的位置固定，因此根据检测区域的范围，适应性地设置图像采集装置2的成像角度，成像角度不局限于本申请实施例。

本申请实施例通过对光源组件中包括的多个照射角度不同的光源进行独立控制，扩展光源组件的发光模式，提供更加多样性的光源发光特性，实现了光源组件对不同材料待测物的表面缺陷检测的兼容性，从而提升光源组件的场景适配性。

本申请实施例适配的待测物的检测范围包括但不限于：软包装产品、玻璃、金属、镀膜、感光胶片等，具有较广的使用范围。其中，软包装产品的材料包括但不限于：PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、PP(聚丙烯)、PE(聚乙烯)、PVC(聚氯乙烯)、CPP(聚丙烯薄膜)、PVA(聚乙烯醇)等。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

为了方便解释，已经结合具体的实施方式进行了上述说明。但是，上述示例性的讨论不是意图穷尽或者将实施方式限定到上述公开的具体形式。根据上述的教导，可以得到多种修改和变形。上述实施方式的选择和描述是为了更好的解释原理以及实际的应用，从而使得本领域技术人员更好的使用所述实施方式以及适于具体使用考虑的各种不同的变形的实施方式。

Claims (10)

1.一种光源组件，其特征在于，包括：壳体(11)和光线扩散元件(12)；

所述壳体(11)设置在图像采集装置(2)和所述光线扩散元件(12)之间；

所述光线扩散元件(12)设置在所述壳体(11)和待测物(3)之间；

所述壳体(11)上设置有至少两个光照角度不同的光源(111)；

所述光源(111)发出的光线照射至所述光线扩散元件(12)后，经由所述光线扩散元件(12)的扩散，照射于所述待测物(3)的表面；

所述壳体(11)上还设置有出光间隙(112)，所述待测物(3)表面的反射光从所述出光间隙(112)穿出后，被所述图像采集装置(2)采集。

2.根据权利要求1所述的光源组件，其特征在于，所述光源(111)包括控制电路(113)；

所述控制电路(113)包括开关控制电路(113a)和亮度控制电路(113b)；

其中，所述开关控制电路(113a)用于独立控制所述光源(111)的开关状态，所述开关包括开启状态和关闭状态；

所述亮度控制电路(113b)用于独立控制所述光源(111)发出的光的亮度。

3.根据权利要求1所述的光源组件，其特征在于，所述光线扩散元件(12)的截面为弧形结构、半圆形结构、三角形结构或者多边形结构。

4.根据权利要求1至3任一项所述的光源组件，其特征在于，所述光线扩散元件(12)的截面为弧形结构，所述光源(111)中的第一光源(111a)设置在所述壳体(11)的第一位置，所述第一位置为所述光线扩散元件(12)的弧形顶点(121a)在所述壳体(11)上的投影。

5.根据权利要求1-3任一项所述的光源组件，其特征在于，所述光线扩散元件(12)的截面为弧形结构，所述光源(111)中至少一个第二光源(111b)设置在所述壳体(11)除第一位置外的其他位置，所述第一位置为所述光线扩散元件(12)的弧形顶点(121a)在所述壳体(11)上的投影。

6.根据权利要求4所述的光源组件，其特征在于，所述第一光源(111a)与法线的夹角为-10°～20°。

7.根据权利要求5所述的光源组件，其特征在于，所述第二光源(111b)与法线的夹角为10°～40°。

8.根据权利要求1至3任一项所述的光源组件，其特征在于，所述光源(111)为条形光源结构；

所述光线扩散元件(12)包括匀光部件(122)，所述匀光部件(122)用于使所述光源(111)发出的光线均匀照射至所述待测物(3)的表面。

9.一种表面缺陷检测***，其特征在于，包括：图像采集装置(2)以及如权利要求1～8任意一项所述的光源组件(1)；

所述图像采集装置(2)包括镜头(21)；

所述镜头(21)朝向所述光源组件(1)的壳体(11)上的出光间隙(112)，所述镜头(21)用于采集从所述出光间隙(112)透出的反射光，并根据所述反射光进行成像以获得待测物(3)的表面特征图像。

10.根据权利要求9所述的***，其特征在于，所述图像采集装置(2)为线阵相机，所述图像采集装置(2)的成像角度为5°～30°。