專利名稱：均勻照明的激光線光源系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種使用線陣掃描相機(jī)拍攝的列車運(yùn)行故障圖像檢測系統(tǒng)，具體涉及 一種均勻照明的激光線光源系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
為了確保鐵路貨車(客車、動車組、機(jī)車)行車安全，鐵路系統(tǒng)全路推廣應(yīng)用了貨 車(客車、動車組、機(jī)車)運(yùn)行故障動態(tài)圖像檢測系統(tǒng)。為了提高貨車(客車、動車組、機(jī) 車)運(yùn)行故障動態(tài)圖像檢測系統(tǒng)的性能，系統(tǒng)中采用高速工業(yè)線陣掃描相機(jī)對貨車需檢測 部位進(jìn)行拍攝，再由列檢人員通過瀏覽計算機(jī)對拍攝的車體部位圖片進(jìn)行故障檢測?，F(xiàn)有系統(tǒng)所采用的補(bǔ)償光源均為散射或反射式發(fā)光的傳統(tǒng)光源。當(dāng)采用散射或反 射式發(fā)光的傳統(tǒng)光源時，被拍攝目標(biāo)的表面光強(qiáng)與其和補(bǔ)償光源的空間距離關(guān)系很大，距 離越遠(yuǎn)，光強(qiáng)越弱，反之距離越近，光強(qiáng)越強(qiáng)。由于相機(jī)的曝光時間是固定的，因而會造成所 拍攝的圖像距離攝像頭近的車體部件曝光過大，距離攝像頭遠(yuǎn)的車體部件曝光過小，所以 圖像質(zhì)量不能滿足檢車的需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種能夠徹底解決采用散射或反射式發(fā)光的傳統(tǒng)光源時貨 車(客車、動車組、機(jī)車)運(yùn)行故障動態(tài)圖像檢測系統(tǒng)所拍攝車體部件圖像曝光不均勻的問 題的均勻照明的激光線光源系統(tǒng)。上述的目的通過以下的技術(shù)方案實現(xiàn)均勻照明的激光線光源裝置，其組成包括帶有臺階的可調(diào)焦棱鏡、透鏡筒，所述 的可調(diào)焦棱鏡、透鏡筒內(nèi)大直徑的位置裝有棱鏡和凸透鏡，所述的棱鏡外套有棱鏡護(hù)套，所 述的棱鏡護(hù)套連接擋圈，所述的可調(diào)焦棱鏡、透鏡筒內(nèi)小直徑的位置套連接調(diào)節(jié)螺母和激 光燈體，所述的激光燈體一側(cè)連接光纖接頭，所述的光纖接頭通過光纖連接半導(dǎo)體激光器， 所述的可調(diào)焦棱鏡、透鏡筒大直徑的一端連接密封玻璃蓋。所述的均勻照明的激光線光源裝置，所述的激光燈體另一側(cè)連接調(diào)節(jié)螺母，所述 的可調(diào)焦棱鏡、透鏡筒與密封玻璃蓋之間裝有密封圈，所述的密封圈與可調(diào)焦棱鏡、透鏡筒 用螺釘固定。所述的均勻照明的激光線光源裝置，所述的半導(dǎo)體激光器包括半導(dǎo)體激光器驅(qū)動 控制器、光纖、光學(xué)鏡頭。均勻照明的激光線光源系統(tǒng)，半導(dǎo)體激光器輸出的點(diǎn)光源經(jīng)過直連或光纖傳輸導(dǎo) 出后接入光學(xué)鏡頭系統(tǒng)，光學(xué)鏡頭系統(tǒng)再把進(jìn)入的光束通過透鏡聚焦、棱鏡擴(kuò)束后以一定 的扇形角度發(fā)射到需進(jìn)行拍攝的被拍攝目標(biāo)表面，以實現(xiàn)對被拍攝目標(biāo)表面的高效、均勻 照明。由半導(dǎo)體激光器發(fā)出的單色激光光束經(jīng)光纖傳輸后由光纖接頭進(jìn)入光學(xué)鏡頭系 統(tǒng)，該激光光束進(jìn)入由凸透鏡、可調(diào)焦棱鏡、透鏡筒和所組成的調(diào)焦組件，調(diào)整調(diào)焦螺母可將激光光束的焦點(diǎn)調(diào)整到距離密封玻璃蓋的一定距離處。穿過凸透鏡的激光光束再被棱鏡 分解成扇形光束。經(jīng)過以上光學(xué)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換后的光源的空間分布是一個倒梯形的扇形光源。扇形光源光強(qiáng)在空間的規(guī)律分布是照射區(qū)域的長度與距離密封玻璃蓋的距離成 正比，而照射區(qū)域的寬度則與距離密封玻璃蓋的距離成反比，所以在其照射范圍內(nèi)其空間 照射面積與距離密封玻璃蓋的距離無關(guān)，因而其照射的光強(qiáng)在空間上是均勻分布的。均勻照明的激光線光源是激光器的光學(xué)鏡頭，光學(xué)鏡頭的光源呈扇形分布照射， 假定扇面角為90°，光照區(qū)域在W和W1處的斷面面積分別為SI = (F-L)/F*W0*2L 禾口 S2 = (F-Ll)/F*W0*2L1，如果使 SI = S2，則由于照射的區(qū) 域面積相同，所以其光照強(qiáng)度便相等。令SI = S2，則有(F-L)L = (F-Ll)Ll再設(shè)LI =0.5(米)；L = 2(米)，則有F = 2.5(米)這說明如果光學(xué)鏡頭的焦距調(diào)整到2. 5米處，則可以得到激光器在距離光學(xué)鏡頭 0. 5-2米的光照區(qū)域內(nèi)，光照面積基本相同，因此光照強(qiáng)度也是均勻的。有益效果1.本發(fā)明提出的高效、均勻照明的激光線光源能為貨車(客車、動車組、機(jī)車)運(yùn) 行故障動態(tài)圖像檢測系統(tǒng)中的高速工業(yè)線陣掃描相機(jī)對運(yùn)行貨車(客車、動車組、機(jī)車)拍 攝提供集中、高亮、均勻的線照明光源。2.本發(fā)明采用紅外激光器線光源時還能有效解決傳統(tǒng)光源對司機(jī)的光干擾，并使 裝置通過濾光有效地消除了陽光直射時逆光條件下的清晰拍攝問題。3.本發(fā)明的激光線光源為貨車運(yùn)行故障動態(tài)圖像檢測系統(tǒng)TFDS中的高速工業(yè)線 陣掃描相機(jī)在各種環(huán)境光照條件下實現(xiàn)對運(yùn)行貨車進(jìn)行清晰拍攝提供了一種非常理想的 光源。


附圖1為本發(fā)明的剖視結(jié)構(gòu)圖。附圖2為附圖1的左視圖。附圖3為本發(fā)明的激光線光源扇形分布照射區(qū)域的正視圖。附圖4是附圖3的左視圖。
具體實施例方式實施例1 均勻照明的激光線光源裝置，其組成包括帶有臺階的可調(diào)焦棱鏡、透鏡筒1，所 述的可調(diào)焦棱鏡、透鏡筒1內(nèi)大直徑的位置裝有棱鏡2和凸透鏡3，所述的棱鏡2外套有棱 鏡護(hù)套4，所述的棱鏡護(hù)套4連接擋圈5，所述的可調(diào)焦棱鏡、透鏡筒1內(nèi)小直徑的位置套連 接調(diào)節(jié)螺母6和激光燈體7，所述的激光燈體7 —側(cè)連接光纖接頭8，所述的光纖接頭8通 過光纖9連接半導(dǎo)體激光器10，所述的可調(diào)焦棱鏡、透鏡筒1大直徑的一端連接密封玻璃蓋 11。所述的均勻照明的激光線光源裝置，所述的激光燈體7另一側(cè)連接調(diào)節(jié)螺母6，所 述的可調(diào)焦棱鏡、透鏡筒1與密封玻璃蓋11之間裝有密封圈12，所述的密封圈12與可調(diào)焦棱鏡、透鏡筒1用螺釘13固定。所述的均勻照明的激光線光源裝置，所述的半導(dǎo)體激光器包括半導(dǎo)體激光器驅(qū)動 控制器、光纖、光學(xué)鏡頭14。實施例2 均勻照明的激光線光源系統(tǒng)，半導(dǎo)體激光器輸出的點(diǎn)光源經(jīng)過直連或光纖傳輸導(dǎo) 出后接入光學(xué)鏡頭系統(tǒng)，光學(xué)鏡頭系統(tǒng)再把進(jìn)入的光束通過透鏡聚焦、棱鏡擴(kuò)束后以一定 的扇形角度發(fā)射到需進(jìn)行拍攝的被拍攝目標(biāo)表面，以實現(xiàn)對被拍攝目標(biāo)表面的高效、均勻 照明。由半導(dǎo)體激光器發(fā)出的單色激光光束經(jīng)光纖傳輸后由光纖接頭進(jìn)入光學(xué)鏡頭系 統(tǒng)，該激光光束進(jìn)入由凸透鏡、可調(diào)焦棱鏡、透鏡筒和所組成的調(diào)焦組件，調(diào)整調(diào)焦螺母可 將激光光束的焦點(diǎn)調(diào)整到距離密封玻璃蓋的一定距離處。穿過凸透鏡的激光光束再被棱鏡 分解成扇形光束。經(jīng)過以上光學(xué)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換后的光源的空間分布是一個倒梯形的扇形光源。扇形光源光強(qiáng)在空間的規(guī)律分布是照射區(qū)域的長度與距離密封玻璃蓋的距離成 正比，而照射區(qū)域的寬度則與距離密封玻璃蓋的距離成反比，所以在其照射范圍內(nèi)其空間 照射面積與距離密封玻璃蓋的距離無關(guān)，因而其照射的光強(qiáng)在空間上是均勻分布的。均勻照明的激光線光源是激光器的光學(xué)鏡頭，光學(xué)鏡頭的光源呈扇形分布照射， 假定扇面角為90°，光照區(qū)域在W和W1處的斷面面積分別為SI = (F-L)/F*W0*2L 禾口 S2 = (F-Ll)/F*W0*2L1，如果使 SI = S2，則由于照射的區(qū) 域面積相同，所以其光照強(qiáng)度便相等。令SI = S2，則有(F-L)L = (F-Ll)Ll再設(shè)LI = 0. 5 (米)；L = 2 (米)，則有F = 2. 5 (米)這說明如果光學(xué)鏡頭的焦距調(diào)整到2. 5米處，則可以得到激光器在距離光學(xué)鏡頭 0. 5-2米的光照區(qū)域內(nèi)，光照面積基本相同，因此光照強(qiáng)度也是均勻的。
權(quán)利要求
一種均勻照明的激光線光源裝置，其組成包括帶有臺階的可調(diào)焦棱鏡、透鏡筒，其特征是所述的可調(diào)焦棱鏡、透鏡筒內(nèi)大直徑的位置裝有棱鏡和凸透鏡，所述的棱鏡外套有棱鏡護(hù)套，所述的棱鏡護(hù)套連接擋圈，所述的可調(diào)焦棱鏡、透鏡筒內(nèi)小直徑的位置套連接調(diào)節(jié)螺母和激光燈體，所述的激光燈體一側(cè)連接光纖接頭，所述的光纖接頭通過光纖連接半導(dǎo)體激光器，所述的可調(diào)焦棱鏡、透鏡筒大直徑的一端連接密封玻璃蓋。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的均勻照明的激光線光源裝置，其特征是所述的激光燈體另 一側(cè)連接調(diào)節(jié)螺母，所述的可調(diào)焦棱鏡、透鏡筒與密封玻璃蓋之間裝有密封圈，所述的密封 圈與可調(diào)焦棱鏡、透鏡筒用螺釘固定。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的均勻照明的激光線光源裝置，其特征是所述的半導(dǎo)體激光 器包括半導(dǎo)體激光器驅(qū)動控制器、光纖、光學(xué)鏡頭。
4.一種均勻照明的激光線光源系統(tǒng)，其特征是半導(dǎo)體激光器輸出的點(diǎn)光源經(jīng)過直連 或光纖傳輸導(dǎo)出后接入光學(xué)鏡頭系統(tǒng)，光學(xué)鏡頭系統(tǒng)再把進(jìn)入的光束通過透鏡聚焦、棱鏡 擴(kuò)束后以一定的扇形角度發(fā)射到需進(jìn)行拍攝目標(biāo)表面，以實現(xiàn)拍攝目標(biāo)表面的高效、均勻 照明；由半導(dǎo)體激光器發(fā)出的單色激光光束經(jīng)光纖傳輸后由光纖接頭進(jìn)入光學(xué)鏡頭系統(tǒng)，該 激光光束進(jìn)入由凸透鏡、可調(diào)焦棱鏡、透鏡筒和所組成的調(diào)焦組件，調(diào)整調(diào)焦螺母可將激光 光束的焦點(diǎn)調(diào)整到距離密封玻璃蓋的一定距離處；穿過凸透鏡的激光光束再被棱鏡分解成 扇形光束；經(jīng)過以上光學(xué)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換后的光源的空間分布是一個倒梯形的扇形光源；扇形光源光強(qiáng)在空間的分布規(guī)律是照射區(qū)域的長度與距離密封玻璃蓋的距離成正比， 而照射區(qū)域的寬度則與距離密封玻璃蓋的距離成反比，所以在其照射范圍內(nèi)其空間照射面 積與距離密封玻璃蓋的距離無關(guān)，因而其照射的光強(qiáng)在空間上是均勻分布的；均勻照明的激光線光源是激光器的光學(xué)鏡頭，光學(xué)鏡頭的光源呈扇形分布照射，假定 扇面角為90°，光照區(qū)域在W和W1處的斷面面積分別為SI = (F-L)/F*W0*2L 和 S2 = (F-Ll)/F*W0*2L1，如果使 SI = S2，則由于照射的區(qū)域面 積相同，所以其光照強(qiáng)度便相等。令SI = S2，則有(F-L)L = (F-Ll)Ll再設(shè) LI = 0.5(米)；L = 2(米)，則有F = 2.5(米)這說明如果光學(xué)鏡頭的焦距調(diào)整到2. 5米處，則可以得到激光器在距離光學(xué)鏡頭 0. 5-2米的光照區(qū)域內(nèi)，光照面積基本相同，因此光照強(qiáng)度也是均勻的。
全文摘要
均勻照明的激光線光源系統(tǒng)。為了確保鐵路貨車行車安全，鐵路系統(tǒng)全路推廣應(yīng)用了貨車(客車、動車組、機(jī)車)運(yùn)行故障動態(tài)圖像檢測系統(tǒng)。本產(chǎn)品的組成包括帶有臺階的可調(diào)焦棱鏡、透鏡筒(1)，可調(diào)焦棱鏡、透鏡筒內(nèi)大直徑的位置裝有棱鏡(2)和凸透鏡(3)，棱鏡外套有棱鏡護(hù)套(4)，棱鏡護(hù)套連接擋圈(5)，可調(diào)焦棱鏡、透鏡筒內(nèi)小直徑的位置套連接調(diào)節(jié)螺母(6)和激光燈體(7)，激光燈體一側(cè)連接光纖接頭(8)，光纖接頭通過光纖(9)連接半導(dǎo)體激光器(10)，可調(diào)焦棱鏡、透鏡筒大直徑的一端連接密封玻璃蓋(11)。本發(fā)明應(yīng)用于拍攝貨車、客車、動車組、機(jī)車運(yùn)行故障動態(tài)圖像的檢測。
文檔編號F21V13/00GK101871602SQ201010167719
公開日2010年10月27日 申請日期2010年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月11日
發(fā)明者何平, 朱金良, 馬廣江 申請人:哈爾濱市科佳通用機(jī)電有限公司