专利名称：一种用于磁瓦检测的可调均匀成像光源装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及机械工程照明技术领域，特别涉及一种用于磁瓦检测的可调均勻成像光源装置。
背景技术：
磁瓦是一种铁氧体瓦状永磁材料，主要用在永磁电机上，其作用是代替励磁绕组产生磁场。由于具有结构简单、体积小、铜耗低、能耗小和使用可靠等优点，永磁电机在汽车、电动工具、电动玩具、家电、办公设备和计算机等领域应用广泛，这也使得磁瓦需求量巨大。目前，我国是最大的永磁铁氧体材料生产国家。磁瓦是永磁电机的关键部件，其质量的好坏对永磁电机的性能有很大的影响。在出口产品中，甚至会有因个别磁瓦不合格而导致整批退货的风险。因此分拣出不合格磁瓦具有非常重要的意义。永磁电机磁瓦生产工艺可以归纳为预烧料制备、制粉、成型、烧结、磨加工、检分等几个步骤，很多因素都会导致磁瓦出现缺陷。在成型工序中，因为磁瓦为弧形，磁瓦模腔中磁场强度分布不均勻，以及磁粉装填不均勻导致磁粉密度不均勻，都会使磁瓦产生内应力；在烧结过程中又因收缩各向异性，使其内部应力进一步叠加而形成裂纹。磁瓦是硬度较高脆性较大的硬脆材料，在磨削过程中，由于挤压和应力释放，也会导致崩块、掉角等缺陷， 也会出现偏磨欠磨等缺陷；在各生产输送过程中，由于碰撞、冲击、震动和挤压也会导致进一步发生崩裂等缺陷。由于磁瓦种类规格繁多，形状差异很大，检测面多，产量很高，生产节拍很快，1分钟可达到120个，加之磁瓦本身缺陷种类(包括裂纹、崩烂、倒角、欠磨、起级、夹层和污渍等) 很多，导致对磁瓦的在线自动检测方法迄今为止都没有取得实质性的进展，一直以来磁瓦生产厂家都还是以人工目视检测为主。这种检测方法由于动强度大，人眼容易疲劳，其精度差、效率低、误检和漏检率较高，质量控制受到人为因素的影响较大，且不稳定；同时，由于磁瓦形状不规则，尺寸较多，难于用人工进行尺寸检测，不能把尺寸不合格的磁瓦剔除，不能对磁瓦进行分等分级以提高生产效益。因此，对于磁瓦这种生产特征属于单件薄利、大批量生产的产品，迫切要求开发出快速、经济、无损、非抽样全面实时在线检测分捡设备，以达到在线高速检测，实现自动分捡以保证全优产品。机器视觉检测技术正是这样一种先进的检测技术。随着计算机视觉、数字图像处理等信息技术的不断完善和发展，机器视觉检测已经成为工业自动化检测的主要方法。它具有快速、准确、可靠和非接触等突出优点，对提高产品检验的一致性、产品生产的安全性、 降低工人劳动强度以及对实现企业的高效生产具有重要作用。在机器视觉检测系统中，光源和照明是目前机器视觉应用系统成败的关键，好的光源照明应当具有以下特征1、尽可能突出目标的特征，在物体需要检测的部分与非检测部分之间尽可能产生明显的区别，增加对比度；[0009]2、保证足够的亮度和稳定性；3、物体位置的变化不应影响成像的质量。由于LED光源具有显色性好、发光强度高、衰减小和寿命长等优点，在机器视觉领域得到了越来越广泛的应用。一般来说，一套视觉系统专为某型号产品设计，在光源配置、算法设计和机构设计等方面都存在特定性，并不适合一套机器检测多种产品。磁瓦规格种类很多，一个厂家就可能生产上100种，且磁瓦外形尺寸变化很大。为防止磁瓦在使用过程中出现崩块掉角损坏永磁电机的问题，磁瓦棱边均需要倒角。磁瓦端面就由一个大的弧形平面和若干个倒角面构成。由于倒角面的存在，倒角面与弧形平面对相同照射光的反射角度不同，使倒角面与平面对应的两个成像区域反射到镜头的光强不一样，导致这两个成像区域亮度不一致，一个区域亮度合适，另一个则太暗或太亮(即反光)，无法进行图像识别。要想降低成本，提高实时在线检查速度，最好是一次成像获取磁瓦倒角面与弧形平面的图像。通过大量实验，发现很难利用现成光源达到满意的效果。比如利用4块面光源从4个方向照明，并对每一块光源的照射角度进行调整，对弧度较小的磁瓦，也可以达到比较满意的效果，但由于需要对每一块光源的照射角度进行调整，需要一套计算机控制的调整机构，结构复杂；加之磁瓦规格众多，磁瓦是按订货要求分批次生产，对各个规格的磁瓦，光源所需调整角度不同，技术人员难于在短时间内现场调试获取光源所需的全部照射角度，控制难度较大；对于弧度较大的磁瓦，由于光源与照射面距离变化较大，往往会出现局部反光，很难达到满意的效果。利用暗视场方式的发光二极管低角度环形光源为永磁体工件提供照明，将嵌入在凹槽中的永磁体的轮廓很好的反映出来，针眼和毛刺缺陷也被较好地凸现出来，连其光滑表面上极小的灰尘颗粒都被显现了出来。但是在该方法中，其只考虑了永磁体工件的弧形平面照明和成像。通过实验发现，在这种照明方式中，对于工件倒角面和弧形平面中的一个单一平面基本上都可以通过调整照射角度取得较好的效果，而对于倒角面与平面则难以同时达到较好的效果，而且对于弧度较大的磁瓦，往往也会出现局部反光的问题，很难调整； 同时，由于使用了模具，模具对光线遮挡，使这种照明方式不能获取倒角面的图像。如要检测倒角面的缺陷情况，必然要另外增加工位，增加成本，降低实时在线检测速度；如果采用这种方式对规格众多的磁瓦进行在线检测，模具的种类和数量必然众多，调整安装生产线的工作量会很大大，成本也较高。而且，为保证输送安全平稳，磁瓦是卧放在输送带中间的(很多细长的磁瓦难于立放)。对于端面检测，由于磁瓦尺寸各不相同的原因，磁瓦端面就处于输送带上的不同位置。 这样，环形光源就只能垂直安装在输送带端面外，与磁瓦端面产生不同的间隔。由于光衰的原因，距离这种环形光源端面远的磁瓦则很难照亮。如果增加2个检测工序，倒角面和平面单独成像，既要增加成本，也要降低实时处理速度，难于满足实时在线检测要求。因此，有必要设计一种新颖合理的光源照明装置，解决磁瓦端面一次成像的问题。
实用新型内容本实用新型的发明目的在于，针对上述存在的问题，提供一种使磁瓦在相机内一次成像就能够获取磁瓦倒角面与弧形平面的可靠图像，以提高实时在线检查速度，降低成本的用于磁瓦检测的可调均勻成像光源装置。[0016]本实用新型的技术方案是这样实现的一种用于磁瓦检测的可调均勻成像光源装置，其特征在于包括顶部开设有孔的半球型外壳、与半球型外壳底部连接的底板以及设置在底板上、分布在半球型外壳底部内侧的弧形光源组，在所述半球型外壳顶部开设的孔口处设置有螺套，在所述螺套上、半球型外壳内设置有可相对螺套上下移动的遮光板，在所述半球型外壳内表面均勻的喷涂有高反光率漫反射反光材料。本实用新型所述的用于磁瓦检测的可调均勻成像光源装置，其所述半球型外壳沿轴线设置有一使之能够贴近传输带表面安装的缺口。本实用新型所述的用于磁瓦检测的可调均勻成像光源装置，其所述螺套与遮光板通过螺纹连接。本实用新型所述的用于磁瓦检测的可调均勻成像光源装置，其所述半球型外壳内的遮光板位置可调节，在所述螺套上刻有指示遮光板调节位置的刻度。本实用新型所述的用于磁瓦检测的可调均勻成像光源装置，其在所述底板上、弧形光源组内侧设置有用于防止光源发出的光线直接进入镜头的遮光环。本实用新型所述的用于磁瓦检测的可调均勻成像光源装置，其所述弧形光源组由若干相互独立、均勻分布在所述半球型外壳底部内侧的LED光源组成。本实用新型所述的用于磁瓦检测的可调均勻成像光源装置，其在所述底板上设置有可在光源安装导轨上滑移的滑动安装孔及锁紧机构。本实用新型能够通过手动调节遮光板的位置，控制磁瓦端面倒角面与弧形平面的照度，一次成像即可获得清晰稳定的图像，降低了图像数据处理量，提高了实时在线处理速度。该光源装置解决了市面上现成光源难以解决的技术问题，而且生产成本较低，在同类应用场合具有推广价值，具有一定的经济性。
图1是一种磁瓦端面的结构示意图。图2是本实用新型实施例1的结构示意图。图3是本实用新型实施例1的工作示意图。图4是本实用新型实施例2的结构示意图。图中标记1为螺套，2为遮光板，3为半球型外壳，4为遮光环，5为LED光源，6为底板，7为缺口，8为磁瓦，9为传输带。
具体实施方式
以下结合附图，对本实用新型作详细的说明。为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，
以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。实施例1 如图2和3所示，一种用于磁瓦检测的可调均勻成像光源装置，包括顶部开设有孔的半球型外壳3、与半球型外壳3底部连接的底板6以及设置在底板6上、分布在半球型外壳3底部内侧的弧形光源组，相机通过半球型外壳顶部的孔对传输带9上的磁瓦8进行拍照；所述半球型外壳3沿轴线切除一部分形成缺口 7，所述缺口能够使之贴近传输带表面安装，并保证磁瓦在相机视野范围内，在所述底板6上设置有可在光源安装导轨上滑移的滑动安装孔及锁紧机构，整个光源装置可在光源安装导轨上滑移，使光源端面始终靠近磁瓦端面，避免因不同尺寸的磁瓦端面与光源有不同距离而导致光衰，避免离光源远的磁瓦端面亮度不够的问题。在所述半球型外壳3内表面均勻的喷涂有高反光率漫反射反光材料，将从半球型外壳内表面底部弧形光源组发出的光线进行均勻反射，可形成一个照度均勻的圆弧形照明区域，这样可以克服弧度和尺寸都很大的磁瓦由于离平面光源或环形光源因距离不同而造成局部反光的问题，使成像质量物体位置的变化不敏感。其中所述弧形光源组由若干相互独立、均勻分布在所述半球型外壳3底部内侧的 LED光源5组成，在所述底板6上、弧形光源组内侧设置有用于防止光源发出的光线直接进入镜头的遮光环4，电源输出端与LED光源相连接，通过控制电源输出电流的大小可以控制 LED光源的亮度，以得到亮度合适的图像，所述LED光源还可以分别单独与计算机控制系统连接，计算机控制系统控制相应电子开关的通断来控制每一个LED光源的亮灭，以满足不同的照明需求。弧形光源组弧度和尺寸与外壳相适应。弧形光源采用LED灯，根据需要可以选用相同封装而颜色不同的LED灯；电路板为铝基板。根据零件检测需要，LED灯可以单独控制其亮灭，也可以整体控制其亮灭；由于磁瓦呈黑灰色，吸光性较强，为避免出现运动�：� 并考虑为光衰预留一定裕度，需要合理选用高亮度的LED灯。在本实用新型中，根据实时在线检测情况，计算了相机最大曝光时间，并结合相机灵敏度和其它条件计算了所需LED灯的亮度和功率；LED灯不能承受过高的温度，必须充分考虑散热。由于光源功率较大，散热有一定困难，因此采用了有助于散热的材料和热处理工艺，并采用频闪照明方式，可靠解决散热问题并延长光源寿命。在所述半球型外壳3顶部开设的孔口处设置有螺套1，在所述螺套1上、半球型外壳3内设置有可相对螺套1上下移动的遮光板2，所述螺套1与遮光板2螺纹连接，在螺套上刻有刻度可以指示遮光板的位置，遮光板在旋转到合适位置后可以通过锁紧螺钉锁紧。从反射原理可知，光源外壳内表面上部照射磁瓦平面的光线经反射后有较多的光线进入镜头，光源外壳内表面下部照射磁瓦倒角面的光线经反射后有相对较少的光线才能进入镜头。该遮光板可将从光源外壳内表面上部照射磁瓦端面的光线进行遮挡吸收，以减小从上部照射磁瓦端面的照度，遮光板不对遮光板以下的反射光进行控制。这样就通过降低磁瓦端面平面上的光照强度，控制磁瓦端面倒角面和平面的入射光强度比例，使磁瓦不同表面上反射到镜头内的光线强度基本均勻一致，使磁瓦倒角面和平面形成均勻一致的图像。为了控制磁瓦端面倒角面和平面的入射光强度比例，需要准确控制遮光板位置。 对每一批磁瓦或每一种规格的磁瓦，可以通过对样件拍照，经过人眼观察或图像处理判断磁瓦端面倒角面和平面成像区域的亮度的一致性，进而将遮光板调整到合适的位置，使磁瓦端面图像均勻一致。可以记下刻度指示的位置，供以后直接调整使用。这样，光源的调整简单方便，可靠性高。根据使用场合的需要，通过调整挡板位置，以及更换遮光板的种类，光源照明方式可在明视场照明方式和暗视场照明方式间切换，以满足不同使用场合。实施例2 如图4所示，与实施例1相比，只是半球型外壳不切除一部分，使光源对一个圆形区域进行照明，这种情况适合于光源可以无障碍靠近照明物体的情况。[0038] 以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种用于磁瓦检测的可调均勻成像光源装置，其特征在于包括顶部开设有孔的半球型外壳(3)、与半球型外壳(3)底部连接的底板(6)以及设置在底板(6)上、分布在半球型外壳(3)底部内侧的弧形光源组，在所述半球型外壳(3)顶部开设的孔口处设置有螺套 (1)，在所述螺套(1)上、半球型外壳(3)内设置有可相对螺套(1)上下移动的遮光板(2)，在所述半球型外壳(3)内表面均勻的喷涂有高反光率漫反射反光材料。
2.根据权利要求1所述的用于磁瓦检测的可调均勻成像光源装置，其特征在于所述半球型外壳(3)沿轴线设置有一使之能够贴近传输带表面安装的缺口(7)。
3.根据权利要求1所述的用于磁瓦检测的可调均勻成像光源装置，其特征在于所述螺套(1)与遮光板(2 )通过螺纹连接。
4.根据权利要求3所述的用于磁瓦检测的可调均勻成像光源装置，其特征在于所述半球型外壳(3 )内的遮光板(2 )位置可调节，在所述螺套(1)上刻有指示遮光板(2 )调节位置的刻度。
5.根据权利要求1所述的用于磁瓦检测的可调均勻成像光源装置，其特征在于在所述底板(6)上、弧形光源组内侧设置有用于防止光源发出的光线直接进入镜头的遮光环 (4)。
6.根据权利要求1至5中任意一项所述的用于磁瓦检测的可调均勻成像光源装置，其特征在于所述弧形光源组由若干相互独立、均勻分布在所述半球型外壳(3)底部内侧的 LED光源(5)组成。
7.根据权利要求6所述的用于磁瓦检测的可调均勻成像光源装置，其特征在于在所述底板(6 )上设置有可在光源安装导轨上滑移的滑动安装孔及锁紧机构。
专利摘要本实用新型公开了一种用于磁瓦检测的可调均匀成像光源装置，包括顶部开设有孔的半球型外壳、与半球型外壳底部连接的底板以及设置在底板上、分布在半球型外壳底部内侧的弧形光源组，在所述半球型外壳顶部开设的孔口处设置有螺套，在所述螺套上、半球型外壳内设置有可相对螺套上下移动的遮光板，在所述半球型外壳内表面均匀的喷涂有高反光率漫反射反光材料。本实用新型能够通过手动调节遮光板的位置，控制磁瓦端面倒角面与弧形平面的照度，一次成像即可获得清晰稳定的图像，降低了图像数据处理量，提高了实时在线处理速度。该光源装置解决了市面上现成光源难以解决的技术问题，而且生产成本较低，在同类应用场合具有推广价值，具有一定的经济性。
文档编号G01N21/01GK202204762SQ201120319448
公开日2012年4月25日 申请日期2011年8月30日 优先权日2011年8月30日
发明者刘培勇, 李红刚, 殷国富 申请人:四川大学, 成都四星液压制造有限公司
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