一種非共面的圖像采集裝置的制作方法

本發明屬于機器視覺檢測領域，具體涉及一種物體非共面的表面的圖像采集裝置。

背景技術：

目前，在機器視覺領域中，一個物體的檢測項有多個，并分布在不同側面上。當對不同的側面進行檢測時，一般需要多只相機檢測，這樣不但大大增加了使用成本，也增加系統的復雜度。

現有的技術中，為了減少相機的使用數量，實現一個相機對多個側面的圖像同時采集，出現了一種如圖1所示的非共面的圖像采集裝置，該非共面的圖像采集裝置包括分設在工件100兩個相交側面處的全反射鏡200，通過兩個全反射鏡200將兩個側面的反射光線光路折返同時射入相機300的鏡頭中，使兩個側面圖像同時成像在相機200的視野中。但現有的這種非共面的圖像采集裝置采集的兩個側面的圖像的檢測特征在相機200的視野內的比重過低，造成像素的浪費，從而精度降低。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題是提供一種相機數量少、相機像素利用率高、采集的圖像精度高的非共面的圖像采集裝置。

為了解決上述技術問題，本發明采用的一種技術方案是：一種非共面的圖像采集裝置，用于采集工件的兩個非共面的側面的圖像信息，所述的兩個非共面的側平面分別為第一側面和第二側面。所述非共面的圖像采集裝置包括第一反射鏡至第四反射鏡、斜方棱鏡、相機和光源，所述光源能夠將所述工件的第一側面和第二側面照亮，所述第一反射鏡設置在第一側面反射光線傳播的光路上，所述第三反射鏡設置在第一反射鏡反射光線傳播的光路上，所述斜方棱鏡設置在第二側面反射光線傳播的光路上，所述斜方棱鏡能夠將第二側面的反射光線平移出射形成與第二側面的反射光線平行的出射光線，所述第二反射鏡設置在斜方棱鏡出射光線傳播的光路上，所述第四反射鏡設置在第二反射鏡反射光線傳播的光路上，所述相機的鏡頭設置在第三反射鏡和第四反射鏡的反射光線傳播的光路上，所述相機的鏡頭能夠同時捕獲第三反射鏡和第四反射鏡的反射光線使得所述第一側面和第二側面的圖像相互錯開地呈現在所述鏡頭的視野中。

具體的，所述第三反射鏡的反射面和第四反射鏡的反射面相交。

具體的，所述斜方棱鏡的入射平面與第二側面相互平行。

進一步的，所述斜方棱鏡的出射光線和第二側面的反射光線一上一下相互平行，所述第四反射鏡和第三反射鏡一上一下地設置，所述第一側面和第二側面的圖像一下一上錯開地呈現在所述鏡頭的視野中。

優選的，所述第一反射鏡的反射光線的光程與第二反射鏡的反射光線的光程相等。

優選的，所述光源為同軸光源、環形光源和條形光源中的一種。

進一步的，所述第一反射鏡和第二反射鏡相交成一夾角，所述第一反射鏡和第二反射鏡之間的夾角能夠根據工件的第一側面和第二側面之間的夾角進行調整。

具體的，自第一側面出射的光線依次經第一反射鏡和第三反射鏡直至相機鏡頭的光程等于相機的工作距離；自第二側面出射的光線依次經斜方棱鏡、第二反射鏡和第四反射鏡直至相機鏡頭的光程等于相機的工作距離。

上下文中所涉及到的上下等方位詞，是在所述非共面的圖像采集裝置的正常使用時的方位作定義的。

本發明的范圍，并不限于上述技術特征的特定組合而成的技術方案，同時也應涵蓋由上述技術特征或其等同特征進行任意組合而形成的其它技術方案。例如上述特征與本申請中公開的具有類似功能的技術特征進行互相替換而形成的技術方案等。

由于上述技術方案運用，本發明與現有技術相比具有下列優點：采用斜方棱鏡將一側面圖像進行平移以及通過第一反射鏡至第四反射鏡的設置，使得一個相機鏡頭能夠同時采集兩個非共面的側面圖像信息，減少了需要使用的相機數量，同時兩個側面圖像充滿了相機鏡頭的視野，充分利用了相機的像素區域，大大提高了采集的圖像精度。本發明結構簡單，兼容性好。

附圖說明

圖1為現有的非共面的圖像采集裝置工作狀態的立體結構原理圖；

圖2為現有的非共面的圖像采集裝置中相機視野的成像示意圖；

圖3為本發明非共面的圖像采集裝置的立體結構原理圖；

圖4為非共面的圖像采集裝置工作狀態的俯視圖；

圖5為斜方棱鏡的光線傳播示意圖；

圖6為本發明非共面的圖像采集裝置中相機視野的成像示意圖；

其中：1、第一反射鏡；2、第二反射鏡；3、第三反射鏡；4、第四反射鏡；5、斜方棱鏡；6、相機；61、鏡頭；100、工件；101、第一側面；102、第二側面。

具體實施方式

如圖1所示，現有的一種非共面的圖像采集裝置包括分設在工件100的兩個相交側面處的全反射鏡200。所述的兩個側面分別為第一側面101和第二側面102。通過兩個全反射鏡200將第一側面101和第二側面102的反射光線光路折返同時射入相機300的鏡頭中，使兩個側面圖像同時成像在相機200的視野中。如圖2所示，現有的這種非共面的圖像采集裝置采集的兩個側面的圖像的檢測特征在相機200的視野內的比重過低，造成像素的浪費，從而圖像采集的精度降低。

如圖3至圖6所示，本發明所述的一種非共面的圖像采集裝置，用于采集工件100的兩個非共面的側面的圖像信息。所述的兩個非共面的側平面分別為第一側面101和第二側面102。所述非共面的圖像采集裝置包括第一反射鏡1至第四反射鏡4、斜方棱鏡5、相機6和光源（圖未示）。

所述光源能夠將所述工件100的第一側面101和第二側面102照亮，本發明所述的光源為同軸光源、環形光源和條形光源中的一種。這樣，在實際使用中可以根據不同的使用環境進行光源的選擇以滿足實際需求。

所述第一反射鏡1設置在第一側面101反射光線傳播的光路上。所述第三反射鏡3設置在第一反射鏡1反射光線傳播的光路上。所述斜方棱鏡5設置在第二側面102反射光線傳播的光路上。所述斜方棱鏡5能夠將第二側面102的反射光線平移出射形成與第二側面102的反射光線平行的出射光線。所述第二反射鏡2設置在斜方棱鏡5出射光線傳播的光路上。所述第四反射鏡4設置在第二反射鏡2反射光線傳播的光路上。所述相機6的鏡頭61設置在第三反射鏡3和第四反射鏡4的反射光線傳播的光路上。所述相機6的鏡頭61能夠同時捕獲第三反射鏡3和第四反射鏡4的反射光線使得所述第一側面101和第二側面102的圖像相互錯開地呈現在所述鏡頭61的視野中。

在本實施例中，所述第四反射鏡4和第三反射鏡3一上一下地設置，所述第三反射鏡3的反射面和第四反射鏡4的反射面相交。所述斜方棱鏡5的入射平面與第二側面102相互平行。

如圖5所示，所述斜方棱鏡5的出射光線和第二側面102的反射光線一上一下相互平行。所述斜方棱鏡5能夠使第二側面102的反射光線在其內部發生兩次全反射，進而使第二側面102的反射光線向上平移出射且保持出射光線與二側面102的反射光線的傳播方向一致。這樣，所述第一側面101和第二側面102的圖像一下一上錯開地呈現在所述鏡頭61的視野中，且所述鏡頭61的視野中僅有第一側面101和第二側面102的圖像，第一側面101和第二側面102的圖像能夠盡可能地充滿整個鏡頭61的視野，充分利用的相機的像素，大大提高了采集的圖像的精度。

所述第一反射鏡1的反射光線的光程與第二反射鏡2的反射光線的光程相等。這樣，在相機6的鏡頭61景深一定的情況下，能夠使得第一側面101和第二側面102在鏡頭61視野中的成像均保持清晰。

自第一側面101出射的光線依次經第一反射鏡1和第三反射鏡3直至相機6鏡頭61的光程等于相機6的工作距離；自第二側面102出射的光線依次經斜方棱鏡5、第二反射鏡2和第四反射鏡4直至相機6鏡頭61的光程等于相機6的工作距離。

所述第一反射鏡1和第二反射鏡2相交成一夾角，所述第一反射鏡1和第二反射鏡2之間的夾角能夠根據工件100的第一側面101和第二側面102之間的夾角進行調整。這樣，本發明所述的一種非共面的圖像采集裝置就能兼容夾角不同的第一側面101和第二側面102的圖像采集使用。

本發明能夠用一個相機同時采集兩個非共面的側面圖像信息，減少了需要使用的相機數量，同時兩個側面圖像充滿了相機6的鏡頭61視野，充分利用了相機6的像素區域，大大提高了采集的圖像精度。本發明結構簡單，兼容性好。

如上所述，我們完全按照本發明的宗旨進行了說明，但本發明并非局限于上述實施例和實施方法。相關技術領域的從業者可在本發明的技術思想許可的范圍內進行不同的變化及實施。