專利名稱：一種棉花異纖圖像采集光照裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及ー種光照裝置，一種應(yīng)用在紡織業(yè)中棉花異性纖維圖像采集過(guò)程中的光照裝置。
背景技術(shù)：
在エ業(yè)生產(chǎn)線上，棉花異性纖維圖像采集裝置多數(shù)采用的是線陣CXD相機(jī)進(jìn)行棉花異性纖維圖像的采集。棉花團(tuán)本身形態(tài)各異，因 為覆蓋或折遮擋使得表面相當(dāng)不平整，造成了棉花表面反射光強(qiáng)度差異較大，因而在照明條件不夠的情況下采集的圖像亮度差異較大，不利于圖像分析處理。棉花團(tuán)經(jīng)過(guò)檢測(cè)通道時(shí)，流速非常高，一般在lOm/s左右，CXD相機(jī)必須保持相當(dāng)高的采集頻率才能保證獲得的圖像信息足夠。通常CCD相機(jī)進(jìn)行圖像采集時(shí)，最高掃描頻率能達(dá)到24000Hz，必須保證檢測(cè)通道的亮度足夠高，才能滿足高質(zhì)量的圖像要求。由光源色溫的概念可知，同一光源在不同的色溫下，或者不同的光源在同一色溫下，人眼感覺(jué)照射的白色物體的顔色會(huì)有差異。因此CCD攝像機(jī)在圖像采集之前，為排除環(huán)境色溫對(duì)采集圖像分析處理的影響，都需要進(jìn)行白平衡調(diào)節(jié)。那就需要一塊適宜的板子作為白平衡調(diào)節(jié)的基準(zhǔn)，同時(shí)也可以作為棉花成像的參照。相反，拍攝到的圖像背景陰影反而會(huì)給下ー步的圖像處理分析帶來(lái)困難?，F(xiàn)有的棉花異性纖維圖像采集光照裝置一般都是采用數(shù)根LED燈管或者是熒光燈按照一定的排列組合，安裝在檢測(cè)通道的兩側(cè)，CXD攝像機(jī)設(shè)置在照明光源外側(cè)進(jìn)行檢測(cè)通道的照明和圖像的拍攝，但由于受燈管本身和鏡頭視場(chǎng)角的影響，CCD相機(jī)采集到的圖像往往出現(xiàn)兩端亮度較中間暗，整體亮度不均勻的特點(diǎn)，給圖像的處理增加了難度。授權(quán)公告號(hào)CN201459304公開(kāi)了ー種實(shí)用新型專利，提出了ー種棉紡異性纖維圖像采集的側(cè)向補(bǔ)光裝置，用來(lái)消除CCD攝像機(jī)掃描到的圖像兩端的亮度較中間暗，亮度不均勻且差別明顯的問(wèn)題。實(shí)用新型中提出的補(bǔ)光裝置是將補(bǔ)光光源安裝在檢測(cè)通道的上下兩側(cè)，補(bǔ)光光源仍采用了多根熒光燈或者LED燈管橫向或者縱向排列組成的。目前市場(chǎng)上的LED燈管或者熒光燈都有一定規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)，一般燈管形狀都是條型，長(zhǎng)度有O. 6m, O. 9m, I. 2m等多種規(guī)格。實(shí)際エ業(yè)生產(chǎn)線上，棉流檢測(cè)通道的長(zhǎng)寬高規(guī)格不定，選擇的燈管數(shù)量和長(zhǎng)度也不盡相同。選擇熒光燈或者LED燈管作為照明光源，很少直接符合檢測(cè)通道的照明空間范圍需求，消耗較多余的設(shè)備成本和電能，降低了光源利用率，不具備經(jīng)濟(jì)參考價(jià)值。
發(fā)明內(nèi)容針對(duì)上面提及的光照強(qiáng)度不均勻，照明亮度不夠，光源利用率不高，以及采集圖像背景陰影對(duì)圖像分析的影響等問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了一種高亮度、光照均勻、全方位覆蓋、無(wú)陰影、光能利用率高、用于棉花異性纖維圖像采集的光照裝置。本實(shí)用新型提供的一種用于棉花異性纖維圖像采集的光照裝置包括了光源板，CCD攝像機(jī)，反光箔板和背景板裝置；光源板由LED燈泡通過(guò)串并聯(lián)結(jié)合的方式排列組合，LED燈泡成矩陣排列，焊接在反光鋁箔板上，六塊光源板分別放置在棉流通道的前、后、左前、左后、右前和右后六個(gè)方向圍成六邊形；放置在前、后兩塊反光箔板上各留有一條攝像間隙；兩部CCD攝像機(jī)相對(duì)安裝在前、后兩塊反光箔板的外側(cè)，兩部CCD攝像機(jī)的鏡頭分別對(duì)著反光板的攝像間隙；兩部CCD攝像機(jī)的正對(duì)面分別設(shè)有ー塊矩形狀的背景板，背景板固定在反光箔板上。六塊光源板中，前和后，左前和右后，左后和右前兩兩尺寸相同，六塊光源板圍成軸対稱的六邊形，罩在檢測(cè)通道的外國(guó)。背景板的顔色為豐田白。其中，所用的LED燈泡的排列組合可根據(jù)實(shí)際エ業(yè)生產(chǎn)線上檢測(cè)通道的需要做相應(yīng)的調(diào)整。實(shí)際生產(chǎn)中檢測(cè)通道的長(zhǎng)寬度不等，則LED燈泡矩陣排列可根據(jù)需要添加或減少矩陣組合行上的燈泡個(gè)數(shù)，或者是矩陣組合列上的燈泡個(gè)數(shù)。同樣原理制作六塊光源板，分別安置在檢測(cè)通道的前，后，左前，左后，右前，右后六個(gè)方向。反光鋁箔作為L(zhǎng)ED燈泡的固定板，依據(jù)光源組合的排列方式分成六塊或者多塊安置在檢測(cè)通道的 四周，起到了反射，匯聚光源發(fā)出的光線的作用。光源采用大量的小功率LED燈泡，LED燈泡采用串并聯(lián)結(jié)合的方式，排放成M*N型的矩陣，均勻的密布在反光鋁箔板的內(nèi)表面上，兩兩制作三塊不同尺寸的反光箔板，將六塊反光箔板按照一定的次序圍成閉合的六邊形罩在棉流通道外圍，圍成的六邊形為軸對(duì)稱圖形，使得LED燈泡對(duì)棉流通道形成360度無(wú)死角均勻照射，既消除了陰影，又提高了亮度。兩部CCD攝像機(jī)分別放置在棉流通道前后兩側(cè)，前后兩塊反光箔板上各留有用于通過(guò)線陣CCD相機(jī)檢測(cè)光線的間隙，其鏡頭對(duì)著反光板的攝像間隙，采用直接照射的方式，兩部相機(jī)相對(duì)安裝，以對(duì)射方式直接射到檢測(cè)通道上，每部攝像機(jī)的對(duì)面設(shè)有背景板。選擇背景板一方面可以作為白平衡調(diào)整的基準(zhǔn)，更重要的是合適的背光板顔色使得背景顔色與棉花成像顔色一致，也就是說(shuō)背景板的像素灰度值在棉花像素灰度值的波動(dòng)范圍內(nèi)，方便了下一歩圖像處理操作。本實(shí)用新型的有益效果如下I.本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的光照結(jié)構(gòu)裝置采用了 360度全方位均勻照射，使得C⑶攝像機(jī)掃描到的整幅圖像各部分亮度相當(dāng)，提高了圖像質(zhì)量，提升了異性纖維的檢測(cè)能力。2.本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的光照結(jié)構(gòu)裝置本著“節(jié)能減排，低碳生活”的理念，保證光照高亮度需求的前提下，有效節(jié)約了設(shè)備消耗成本，最大限度的充分利用有效光，極具經(jīng)濟(jì)參考價(jià)值。3.本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的光照結(jié)構(gòu)直接采用反光箔板作為L(zhǎng)ED燈泡的底板，LED燈珠按照一定的矩陣形式密布在箔板表面上，要流失的光源通過(guò)反光箔板的反光作用，再次完全被檢測(cè)通道所利用，保證了檢測(cè)通道的高亮度，滿足檢測(cè)系統(tǒng)的需要。4.本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的光照裝置無(wú)需復(fù)雜的電路支持，制作過(guò)程安全簡(jiǎn)便，可適用性強(qiáng)。依據(jù)實(shí)際エ業(yè)生產(chǎn)設(shè)備的需要，自行設(shè)計(jì)修改M*N階LED燈泡光源板的大小，合理利用光源，符合攝像機(jī)的拍攝和檢測(cè)通道的光照需求。5.本實(shí)用新型的背景板選用豐田白色，一方面可作為白平衡調(diào)整的基準(zhǔn)，使得CCD相機(jī)進(jìn)行圖像拍攝時(shí)更為便利；另一方面，使得背光板與棉花圖像顏色保持“一致”，有效解決了由于圖像背景陰影問(wèn)題而給下一步中圖像處理操作帶來(lái)的不便。
圖I是本實(shí)用新型裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本裝置的俯視圖。圖3是圖2的B-B面剖視圖。圖4是圖2的A-A面剖視圖。圖中，I，棉流通道；2，反光猜板；3,攝像間隙；4，背景板；5, (XD攝像機(jī)；6，相機(jī)支架；7，LED燈泡。
具體實(shí)施方式
參見(jiàn)圖I和圖2，本實(shí)用新型裝置圖包括了光源板，攝像機(jī)5，反光箔板2和背景板4裝置。光源板由大量小功率LED燈泡7通過(guò)串并聯(lián)結(jié)合的方式排列組合而成，LED燈泡排列成M*N的矩陣后，密布焊接在反光鋁箔板2上，制作成一定大小的光源板。根據(jù)工業(yè)生產(chǎn)中棉流通道I的照明需要，本實(shí)用新型中制作了六塊光源板，分別放置在棉流通道I的前，后，左前，左后，右前，右后六個(gè)方向。棉流通道I的長(zhǎng)度和寬度不等，可依據(jù)實(shí)際情況添加或者減少每一塊光源板上LED矩陣組合中矩陣行上燈泡7的個(gè)數(shù)，或者是矩陣列上燈泡7的個(gè)數(shù)，使其更符合檢測(cè)設(shè)備的空間光照需求，合理高效的利用光源。為了使得棉流檢測(cè)通道I的光照強(qiáng)度更均勻，可將六塊光源板中，前和后，左前和右后，左后和右前的這六塊板子兩兩相同制作，再將六塊光源板按照一定的次序圍成六邊形，該六邊形為軸對(duì)稱圖像，使得LED燈泡對(duì)棉流通道形成360度無(wú)死角均勻照射，既消除了陰影，又提高了亮度，具體的效果可參見(jiàn)圖2俯視圖。反光箔板2直接作為L(zhǎng)ED燈珠的安裝固定板，罩在檢測(cè)通道I的外圍，形成360度無(wú)死角，無(wú)陰影的均勻照射；同時(shí)反射流失光源，將其反射到檢測(cè)通道I上，再次被檢測(cè)通道照明所利用，提高了通道的照明亮度，符合CXD攝像機(jī)5的拍攝需求。在并排放置的前后兩塊反光箔板2上各留有一條攝像間隙3，用于通過(guò)線陣CXD攝像機(jī)5的檢測(cè)光線。兩部CCD攝像機(jī)5相對(duì)安裝在前后兩塊反光箔板2的攝像間隙3的外側(cè)，其鏡頭對(duì)著反光板的攝像間隙3，采用直接明場(chǎng)照射的方式，相對(duì)安裝，用對(duì)射方式直接射到檢測(cè)通道I上。每部攝像機(jī)5的正對(duì)面均設(shè)有一塊矩形狀的背景板4，背景板4固定在反光箔板2上保持與各自對(duì)應(yīng)的CCD攝像機(jī)5在同一視角范圍內(nèi)。背景板4的顏色選擇了豐田白，一方面可用作為白平衡調(diào)節(jié)的基準(zhǔn)；另一方面，由于棉花的像素灰度值接近于白色，同一物體，在背景板位置要比棉花通道中的亮度大，如果選擇白色，則成像后，背景板的灰度值要在棉花灰度值波動(dòng)范圍之上，所以選擇豐田白色，其像素灰度值波動(dòng)范圍在棉花顏色的像素灰度值波動(dòng)范圍之內(nèi)，在這樣的基礎(chǔ)上，下一步的圖像處理操作會(huì)方便很多。參見(jiàn)圖3，檢測(cè)通道I的背面是完整的一塊反光箔板2，放置在檢測(cè)通道的后面。左右兩側(cè)的燈泡是放置在棉流通道前后的兩塊反光箔板上。間隙3開(kāi)設(shè)在前后反光箔板2上，背景板4固定在反光箔板2上。CXD攝像機(jī)5放置在反光箔板攝像間隙3的外側(cè)，通過(guò)支架6進(jìn)行固定。兩部攝像機(jī)從前后兩個(gè)方向相對(duì)進(jìn)行拍攝，CCD攝像機(jī)5，攝像間隙3和背景板4在同一水平線上。參見(jiàn)圖4，左中右的三塊反光箔板，分別是安裝在棉流檢測(cè)通道I的左后面，后面和右后面的三個(gè)方向，反光箔板2上密布著LED燈泡7，由M*N個(gè)燈珠組成了光源的矩陣塊。背景板4是一塊狹窄的矩形金屬板，為豐田白色，攝像間隙3是檢測(cè)通道后面一塊反光箔板2上的一條長(zhǎng)間隙。背景板4與放置在檢測(cè)通道I前面的反光箔板2上的攝像間隙3和反光箔板前方的CXD攝像機(jī)5在同一水平線上。攝像間隙3與檢測(cè)通道I后面的反光箔板外側(cè)的CXD攝像機(jī)5，以及放置在檢測(cè)通道I前方的反光箔板 2內(nèi)側(cè)的背景板4在同一水平線上。
權(quán)利要求1.一種棉花異纖圖像采集光照裝置，其特征在于，包括了光源板，CXD攝像機(jī)(5)，反光箔板(2)和背景板(4)裝置；光源板由LED燈泡(7)通過(guò)串并聯(lián)結(jié)合的方式排列組合，LED燈泡(7 )成矩陣排列，焊接在反光鋁箔板(2 )上，六塊光源板分別放置在棉流通道(I)的前、后、左前、左后、右前和右后六個(gè)方向圍成六邊形；放置在前、后兩塊反光箔板(2)上各留有一條攝像間隙(3);兩部CCD攝像機(jī)(5)相對(duì)安裝在前、后兩塊反光箔板(2)的外側(cè)，兩部CXD攝像機(jī)(5)的鏡頭分別對(duì)著反光板的攝像間隙(3);兩部CXD攝像機(jī)(5)的正對(duì)面分別設(shè)有一塊矩形狀的背景板(4)，背景板(4)固定在反光箔板(2)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種棉花異纖圖像采集光照裝置，其特征在于，所述六塊光源板中，前和后，左前和右后，左后和右前兩兩尺寸相同，六塊光源板圍成軸對(duì)稱的六邊形，罩在檢測(cè)通道的外圍。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種棉花異纖圖像采集光照裝置，其特征在于，所述背景板4的顏色為豐田白。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種新型的光照裝置，涉及到紡織業(yè)中棉花異性纖維圖像采集領(lǐng)域。本實(shí)用新型的光照裝置主要包括了光源板，攝像機(jī)，反光箔板和背景板。光源板是由LED燈泡通過(guò)串并聯(lián)的連接方式，排列成矩陣，將這M*N個(gè)燈泡通過(guò)焊接，密布在反光箔板上，六塊光源板圍成一個(gè)軸對(duì)稱的六邊形，罩在檢測(cè)通道的外圍。采用采用自制光源板，本實(shí)用新型可以根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)線上檢測(cè)通道的空間范圍要求，制作符合照明要求的光源板，避免了消耗多余的設(shè)備成本和電腦，提高了光源利用率，具備較好的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
文檔編號(hào)G03B15/05GK202615088SQ20122023808
公開(kāi)日2012年12月19日 申請(qǐng)日期2012年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月25日
發(fā)明者徐長(zhǎng)琴, 張榮標(biāo) 申請(qǐng)人:江蘇大學(xué)