一種照明成像系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本申請公開了一種照明成像系統(tǒng)，由于光調制器可以使超連續(xù)譜光源發(fā)射的激光在某個預設時間段內僅有某一個波長的激光通過，因此，在該預設時間段內其它波長的激光均不能照到待測物料上，從而使待測物料的反射光每次僅包含一種波長的激光，因此一個探測器即可滿足使用需求。當增加新的波長的激光時，僅需光調制器允許新的波長出射即可，無需增加分光裝置和相對應的探測器，從而大大降低了照明成像系統(tǒng)的復雜度。
【專利說明】—種照明成像系統(tǒng)

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及物料分選【技術領域】，更具體的說，涉及一種照明成像系統(tǒng)。

【背景技術】
[0002]物料分選技術的原理為:將物料輸送到振動器上，振動器的向前上方的往復運動將物料不斷的向前上方拋出、落下，當物料運動到料槽中，通過斜坡下滑加速后，相同的物料在料槽面上呈單層分布，相鄰兩個物料之間通常存在一定的距離。當物料脫離料槽后，采用照明光源照明，照明光源可采用反射、透射或反射與透射結合，然后利用探測器成像，得到的圖像由控制器的圖像處理功能進行處理，從而判斷出合格物料和不合格物料，而后控制器控制剔除系統(tǒng)將不合格物料剔除。
[0003]參見圖1，現(xiàn)有技術公開的一種照明成像系統(tǒng)的結構示意圖，超連續(xù)譜光源101發(fā)射的同時包含有多個不同波長的激光經過半反半透鏡102透射到旋轉棱鏡103，旋轉棱鏡103旋轉將點激光反射掃描成一條線01，該線即是物料運行平面上的一條垂直于運動方向的線，當物料運動通過該線時，激光掃描到物料上，物料的反射光經過旋轉棱鏡103、半反半透鏡102反射，然后經分光裝置104分光進入到與各波長激光相對應的探測器105進行成像。其中，物料的反射光包括物料表面直接反射的光和部分入射到物料內部散射后的反射光。
[0004]由于一個探測器一次只能接收一種波長的激光，因此，每增加一個新的波長的激光，就需要相應的增加一套分光裝置和相對應的探測器，從而增加了照明成像系統(tǒng)的復雜度。


【發(fā)明內容】

[0005]有鑒于此，本發(fā)明提供一種照明成像系統(tǒng)，以解決由于增加新的波長的激光，就需要相應增加分光裝置和相對應的探測器而導致的增加照明成像系統(tǒng)復雜度的問題。
[0006]一種照明成像系統(tǒng)，包括:
[0007]超連續(xù)譜光源；
[0008]使所述超連續(xù)譜光源發(fā)射的激光在某個預設時間段內僅有某一個波長的激光通過的光調制器；
[0009]第一半反半透鏡；
[0010]將所述第一半反半透鏡透射的點激光反射掃描成一條線，并將待測物料的反射光反射至所述第一半反半透鏡的光學裝置；
[0011]接收所述第一半反半透鏡反射的反射光，并對與該反射光對應的物料進行成像的探測器；
[0012]分別與所述超連續(xù)譜光源、所述光調制器和所述探測器連接，用于控制所述超連續(xù)譜光源的工作狀態(tài)、控制所述光調制器輸出指定波長的激光、控制所述探測器的工作狀態(tài)的控制器。
[0013]優(yōu)選的，還包括:
[0014]位于所述第一半反半透鏡和所述探測器之間的會聚透鏡。
[0015]優(yōu)選的，所述光調制器為旋轉濾光片，所述旋轉濾光片由支持多種不同波長的濾光片組成。
[0016]優(yōu)選的，所述旋轉濾光片為圓形旋轉濾光片。
[0017]優(yōu)選的，所述光調制器為光開關。
[0018]優(yōu)選的，所述光學裝置為與所述控制器連接，由所述控制器控制旋轉的旋轉棱鏡。
[0019]優(yōu)選的，所述光學裝置為鮑威爾棱鏡。
[0020]優(yōu)選的，所述探測器為相機或光電二極管。
[0021]優(yōu)選的，所述相機為線陣或面陣的相機。
[0022]優(yōu)選的，當所述探測器為反射光探測器時，所述照明成像系統(tǒng)還包括:第二半反半透鏡、散射光探測器、第一光闌和第二光闌；
[0023]所述第二半反半透鏡位于所述第一半反半透鏡和所述反射光探測器之間；
[0024]所述第一光闌位于所述第二半反半透鏡和所述反射光探測器之間，用于將所述第二半反半透鏡透射的反射光的直接反射部分透射至所述反射光探測器；
[0025]所述第二光闌位于所述第二半反半透鏡和所述散射光探測器之間，用于將所述第二半反半透鏡反射的反射光的散射部分透射至所述散射光探測器。
[0026]從上述的技術方案可以看出，本發(fā)明提供了一種照明成像系統(tǒng)，由于光調制器可以使超連續(xù)譜光源發(fā)射的激光在某個預設時間段內僅有某一個波長的激光通過，因此，在該預設時間段內其它波長的激光均不能照到待測物料上，從而使待測物料的反射光每次僅包含一種波長的激光，因此一個探測器即可滿足使用需求。當增加新的波長的激光時，僅需光調制器允許新的波長出射即可，無需增加分光裝置和相對應的探測器，從而大大降低了照明成像系統(tǒng)的復雜度。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據提供的附圖獲得其他的附圖。
[0028]圖1為現(xiàn)有技術公開的一種照明成像系統(tǒng)的結構示意圖；
[0029]圖2為本發(fā)明實施例公開的一種照明成像系統(tǒng)的結構示意圖；
[0030]圖3為本發(fā)明實施例公開的一種采集時間與不同波長激光的對應關系圖；
[0031]圖4為本發(fā)明實施例公開的一種旋轉濾光片的結構示意圖；
[0032]圖5為本發(fā)明實施例公開的一種光開關的結構示意圖；
[0033]圖6為本發(fā)明實施例公開的另一種照明成像系統(tǒng)的結構示意圖；
[0034]圖7為本發(fā)明實施例公開的另一種照明成像系統(tǒng)的結構示意圖。

【具體實施方式】
[0035]下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0036]本發(fā)明實施例公開了一種照明成像系統(tǒng)，以解決由于增加新的波長的激光，就需要相應增加分光裝置和相對應的探測器而導致的增加照明成像系統(tǒng)復雜度的問題。
[0037]參見圖2，本發(fā)明實施例公開的一種照明成像系統(tǒng)的結構示意圖，包括:超連續(xù)譜光源201、光調制器202、第一半反半透鏡203、光學裝置204、探測器205和控制器(圖2中未示出)；
[0038]其中:
[0039]光調制器202位于超連續(xù)譜光源201發(fā)射激光的一側，能夠使超連續(xù)譜光源201發(fā)射的激光在某個預設時間段內僅有某一個波長的激光通過。
[0040]其中，每個預設時間段對應一種波長的激光。
[0041]光學裝置204可將第一半反半透鏡203透射的點激光掃描成一條線02，并將待測物料的反射光反射至第一半反半透鏡203。
[0042]探測器205用于接收第一半反半透鏡203反射的反射光，并對該反射光對應的物料進行成像。
[0043]控制器分別與超連續(xù)譜光源201、光調制器202和探測器205連接，控制器用于控制超連續(xù)譜光源201的工作狀態(tài)、控制光調制器202輸出指定波長的激光、控制探測器205的工作狀態(tài)。
[0044]照明成像系統(tǒng)的工作原理具體如下:
[0045]控制器控制超連續(xù)譜光源201發(fā)射激光，并控制光調制器202在某個預設時間段內僅允許一種波長的激光通過，通過光調制器202的激光經過第一半反半透鏡203透射到光學裝置204，光學裝置204將第一半反半透鏡203透射的點激光掃描成一條線02，當待測物料運動通過該線02時，激光掃描到待測物料上，待測物料的反射光經過光學裝置204反射、半反半透鏡102反射，而后控制器控制探測器205接收反射激光，并對與該反射激光對應的待測物料進行成像。
[0046]需要說明的是，由于光調制器202能夠在時間上控制不同時間段對應不同波長的激光入射到待測物料上，因此可以根據不同時間段照射激光的波長，判斷出探測器205的成像所對應的激光的波長。
[0047]參見圖3，本發(fā)明實施例公開的一種采集時間與不同波長激光的對應關系圖，橫坐標為波長，縱坐標為信號采集時間，單位T。
[0048]在Λ Tl內，有Λ λ I波長范圍內的激光照射到待測物料上；在厶Τ2內，有Λ λ 2波長范圍內的激光照射到待測物料上；在八13內，有△ λ 3波長范圍內的激光照射到待測物料上。
[0049]從圖3可以看出，在Λ Tl內，僅有Λ λ I波長范圍內的激光照射到待測物料上，其它波長的激光均不能照到待測物料上，由于各波長激光的照射時間是分開的，因此能夠實現(xiàn)不同波長的獨立探測。
[0050]綜上可以看出，本發(fā)明提供的照明成像系統(tǒng)，由于光調制器202可以使超連續(xù)譜光源201發(fā)射的激光在某個預設時間段內僅有某一個波長的激光通過，因此，在該預設時間段內其它波長的激光均不能照到待測物料上，從而使待測物料的反射光每次僅包含一種波長的激光，因此一個探測器205即可滿足使用需求。當增加新的波長的激光時，僅需光調制器202允許新的波長出射即可，無需增加分光裝置和相對應的探測器205，從而大大降低了照明成像系統(tǒng)的復雜度。
[0051]其次，由于降低了照明成像系統(tǒng)的復雜度，因此，本發(fā)明還提高了系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性和可維修性。
[0052]再次，本發(fā)明還省去了由于增加照明成像系統(tǒng)的復雜度而帶來的成本增加。
[0053]最后，由于本發(fā)明公開的照明成像系統(tǒng)僅采用一套光路，因此，不同波長的激光走的路徑完全一致，從而有效避免了不同光路不一致導致的系統(tǒng)誤差，確保了系統(tǒng)測量的準確性。
[0054]可以理解的是，為保證探測器205接收到足夠強度較強的激光，在第一半反半透鏡203和探測器205之間還可以安裝有會聚透鏡206 (參見圖2)。
[0055]較優(yōu)的，光調制器202可以采用旋轉濾光片，該旋轉濾光片由多種支持不同波長的濾光片組成。
[0056]參見圖4，本發(fā)明實施例公開的一種旋轉濾光片的結構示意圖，旋轉濾光片上3種不同的網格表示3種不同波長的濾光片，每種濾光片僅允許一定范圍內波長的激光通過，附圖標記001表示在Λ Tl內，有Λ λ I波長范圍內的激光透射，附圖標記002表示在Λ Τ2內，有Λ λ 2波長范圍內的激光透射；附圖標記003表示在ΛΤ3內，有Λ λ 2波長范圍內的激光透射，其中，濾光片的旋轉方向見圖4中的箭頭指向。因此，當該旋轉濾光片采用高速旋轉的裝置使其旋轉起來后，可有效實現(xiàn)3種不同波長的激光周期性通過，從而實現(xiàn)了一個周期內3種不同波長范圍的激光輪流照射待測物料。
[0057]需要說明的一點是，每個波長范圍的寬度和位置完全由濾光片決定，波長范圍部分還可以重疊，波長范圍具體依據實際需求而定。
[0058]其中，圖4公開的旋轉濾光片僅示出了 3種波長，我們還可以根據實際需求設置任意種波長及波長范圍，但需保證設置的波長范圍在超連續(xù)譜光源201能夠產生的波長范圍內。
[0059]較優(yōu)的，旋轉濾光片為圓形旋轉濾光片。
[0060]其中，光調制器202對不同波長的切換功能也可以采用光開關等外調制技術實現(xiàn)。
[0061]參見圖5,本發(fā)明實施例公開的一種光開關的結構不意圖，該光開關有三個不同的光輸入端，分別為:1310nm輸入端、1490nm輸入端和1550nm輸入端,一個輸出端,通過控制光開關，可以實現(xiàn)在某一個時間段，只允許其中一種波長的光通過，從而實現(xiàn)不同時間對應不同波長的光通過。
[0062]光開關的種類包括:磁光開關、全光開關、熱光開關、液晶開關、電光開關、聲光開關、為光機電系統(tǒng)光開關等，優(yōu)選磁光開關和全光開關。
[0063]其中，光學裝置204可以為旋轉棱鏡或是鮑威爾棱鏡。
[0064]當光學裝置204為旋轉棱鏡時，該旋轉棱鏡與控制器連接，并由控制器控制旋轉。
[0065]鮑威爾棱鏡(powell lenses)是一種光學劃線棱鏡,它使激光束通過后可以最優(yōu)化地劃成光密度均勻、穩(wěn)定性好、直線性好的線光源。鮑威爾棱鏡劃線優(yōu)于柱面透鏡的劃線模式，能消除高斯光束的中心熱點和褪色邊緣分布。
[0066]其中，探測器205可以選用相機或光電二極管，相機具體可以選用線陣或面陣的相機，優(yōu)選線陣或面陣的電荷稱合器件(Charge-coupled Device, CCD),或是選用CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor,互補金屬氧化物半導體)。
[0067]參見圖6，本發(fā)明實施例公開的另一種照明成像系統(tǒng)的結構示意圖，超連續(xù)譜光源301發(fā)射的激光經過光調制器302透射，實現(xiàn)在某個預設時間段內僅有某一個波長的激光通過，光調制器302透射的點激光經過鮑威爾棱鏡303擴散成一條線03，當待測物料運動通過該線03時，激光掃描到待測物料上，待測物料的反射光反射至相機304，由相機304對接收到的反射光進行成像。
[0068]綜上可以看出，本發(fā)明公開的照明成像系統(tǒng)采用時分方式工作，因此，控制器必須與各部分配合才能完成照明成像過程。所以在控制器內需有一統(tǒng)的時鐘，該時鐘直接與允許通過的特定波長范圍的光的時間、相機的曝光時間、圖像處理信號與波長的對應關系等同步實現(xiàn)。
[0069]具體的，控制器內的系統(tǒng)時鐘具體包括:特定波長光產生的時鐘、相機曝光的時鐘和圖像處理的時鐘。
[0070]需要說明的一點是，為避免不同波長對應的圖像不是被測物料相同部分的圖像，本申請采取的措施為提高相機的采樣率，例如，待測物料運動速度為3m/s，采用線速率為40KHz的相機，則對應的單次采樣時間內，待測物料運動距離僅為0.075mm,以大大提高縱向分辨率，一方面使分辨率遠高于細節(jié)，另一方面是兩種不同波長采樣對應待測物料的重合部分大大提高，從而有效避免誤判的發(fā)生。
[0071]其中，本發(fā)明為避免在不同周期內，相同波長的能量出現(xiàn)起伏，導致圖像的判讀出現(xiàn)誤差，本申請采用在光調制器202對激光濾波后，分出一定比例的光作為參考光，并通過將參考光與采集的光進行相比，來歸一化由于超連續(xù)譜光源201起伏帶來的不良影響。
[0072]本領域技術人員可以理解的是，當檢測被測物料的顏色時，探測器205為反射光探測器，當還需要對被測物料內部的散射和衍射情況進行檢測時，還需要一個散射光探測器，參見圖7，本發(fā)明另一實施例公開的一種照明成像系統(tǒng)的結構示意圖，在圖2所示實施例的基礎上，還包括:第二半反半透鏡208、散射光探測器209、第一光闌210和第二光闌211，其中圖2中的探測器205在本實施例中為反射光探測器207 ；
[0073]第二半反半透鏡208位于第一半反半透鏡203和反射光探測器207之間，用于將第一半反半透鏡203反射的反射光透射至反射光探測器207，并將第一半反半透鏡203反射的反射光反射至散射光探測器209。
[0074]其中，在第一半反半透鏡203和第二半反半透鏡208之間還可以安裝有會聚透鏡206。
[0075]第一光闌210位于第二半反半透鏡208和反射光探測器207之間，用于將第二半反半透鏡208透射的反射光的直接反射部分透射至反射光探測器207。
[0076]第二光闌211位于第二半反半透鏡208和散射光探測器209之間，用于將第二半反半透鏡208反射的反射光的散射部分透射至散射光探測器209。
[0077]需要說明的是，第一光闌210的中間透光，而其它地方不透光，透過的光即反射至反射光探測器207的反射光的直接反射部分。
[0078]第二光闌211的中間不透光，而其它地方透光，透過的光即透射至散射光探測器209的散射光。
[0079]本說明書中各個實施例采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。
[0080]對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業(yè)技術人員能夠實現(xiàn)或使用本發(fā)明。對這些實施例的多種修改對本領域的專業(yè)技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。
【權利要求】
1.一種照明成像系統(tǒng)，其特征在于，包括: 超連續(xù)譜光源； 使所述超連續(xù)譜光源發(fā)射的激光在某個預設時間段內僅有某一個波長的激光通過的光調制器； 第一半反半透鏡； 將所述第一半反半透鏡透射的點激光反射掃描成一條線，并將待測物料的反射光反射至所述第一半反半透鏡的光學裝置； 接收所述第一半反半透鏡反射的反射光，并對與該反射光對應的物料進行成像的探測器； 分別與所述超連續(xù)譜光源、所述光調制器和所述探測器連接，用于控制所述超連續(xù)譜光源的工作狀態(tài)、控制所述光調制器輸出指定波長的激光、控制所述探測器的工作狀態(tài)的控制器。
2.根據權利要求1所述的照明成像系統(tǒng)，其特征在于，還包括: 位于所述第一半反半透鏡和所述探測器之間的會聚透鏡。
3.根據權利要求1所述的照明成像系統(tǒng)，其特征在于，所述光調制器為旋轉濾光片，所述旋轉濾光片由支持多種不同波長的濾光片組成。
4.根據權利要求3所述的照明成像系統(tǒng)，其特征在于，所述旋轉濾光片為圓形旋轉濾光片。
5.根據權利要求1所述的照明成像系統(tǒng)，其特征在于，所述光調制器為光開關。
6.根據權利要求1所述的照明成像系統(tǒng)，其特征在于，所述光學裝置為與所述控制器連接，由所述控制器控制旋轉的旋轉棱鏡。
7.根據權利要求1所述的照明成像系統(tǒng)，其特征在于，所述光學裝置為鮑威爾棱鏡。
8.根據權利要求1所述的照明成像系統(tǒng)，其特征在于，所述探測器為相機或光電二極管。
9.根據權利要求8所述的照明成像系統(tǒng)，其特征在于，所述相機為線陣或面陣的相機。
10.根據權利要求1所述的照明成像系統(tǒng)，其特征在于，當所述探測器為反射光探測器時，所述照明成像系統(tǒng)還包括:第二半反半透鏡、散射光探測器、第一光闌和第二光闌； 所述第二半反半透鏡位于所述第一半反半透鏡和所述反射光探測器之間； 所述第一光闌位于所述第二半反半透鏡和所述反射光探測器之間，用于將所述第二半反半透鏡透射的反射光的直接反射部分透射至所述反射光探測器； 所述第二光闌位于所述第二半反半透鏡和所述散射光探測器之間，用于將所述第二半反半透鏡反射的反射光的散射部分透射至所述散射光探測器。
【文檔編號】G01N21/01GK104198390SQ201410490432
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年9月23日 優(yōu)先權日:2014年9月23日
【發(fā)明者】唐麟, 汪洪波, 許大紅 申請人:合肥泰禾光電科技股份有限公司