一种用于视觉检测的RGB激光光源装置的制作方法

一种用于视觉检测的rgb激光光源装置
技术领域
1.本实用新型涉及光学设备技术领域，具体涉及一种用于视觉检测的rgb激光光源装置。


背景技术：

2.视觉检测就是用机器代替人眼来做测量和判断。它是指通过机器视觉产品(即图像摄取装置)将被摄取目标转换成图像信号，再传送给专用的图像处理系统，图像系统对这些信号进行各种运算来抽取目标的特征。视觉系统配合硬件，如视觉光源、工业相机、工业镜头、光源控制器，而光源对于检测精度有较大影响，且不同场景所用光源结构也有差异。
3.目前用于视觉检测的绝大多数光源均为led光源，这种光源寿命较长，耗能低、亮度较高，但体积相对受限，在照明距离上也有一定限制。在远距离照明中，为获得合适的照明亮度通常需要使用多个led光源合成阵列，因此光源的体积也会相对增大，而激光不仅含有led光源的所有优势，又因为其亮度更高，方向性更好，因此可以使用单个光源模块以做到更小的体积。
4.为了解决上述问题，本申请人提出一种用于视觉检测的rgb激光光源装置。


技术实现要素：

5.本实用新型的一个目的在于提供一种用于视觉检测的rgb激光光源装置，采用同轴照明的结构方案，可用于光滑平面产品的外观检测、mark点定位检测、pcb板电路短路、断路等缺陷检测。
6.一种用于视觉检测的rgb激光光源装置，沿着光线的传播方向依次包括rgb激光光源、扩束系统、柱面透镜、一次匀光装置和分束镜；所述rgb激光光源、所述扩束系统、所述柱面透镜和所述一次匀光装置同轴设置。
7.优选地，所述扩束系统为伽利略式扩束系统。
8.进一步地，所述伽利略式扩束系统包括负透镜和正透镜，且在光线的传播路径中，所述负透镜位于所述rgb激光光源和所述正透镜之间。
9.更进一步地，所述负透镜和正透镜均采用非球面透镜组结构。
10.可选的，所述扩束系统为开普勒式扩束系统。
11.优选地，所述一次匀光装置为复眼透镜。
12.优选地，在光线的传播路径中，所述复眼透镜和分束镜之间还设有二次匀光装置。
13.具体地，所述二次匀光装置包括匀光片和振动器，所述匀光片与复眼透镜同轴设置，所述振动器与所述匀光片电连接。
14.本实用新型一种用于视觉检测的rgb激光光源装置，与现有技术相比，还具有以下优点：
15.(1)采用了一种新的rgb激光光源模块以取代传统的led光源，其亮度更高，方向性更好，整体结构更加紧凑；
16.(2)采用了振动匀光片方案，极大的降低散斑噪声；
17.(3)采用复眼透镜和匀光片组合进行二次匀光获得了更为均匀的照明亮度。
附图说明
18.图1为实施例中的一种用于视觉检测的rgb激光光源装置的光路原理图；
19.图2为实施例中的伽利略式扩束系统的结构示意图；
20.图3为实施例中经过扩束系统后得到的系统波前图；
21.图4为实施例中rgb激光光源中单个ld半导体激光器出射光斑的照度分布图；
22.图5为实施例中复眼透镜的二维示意图；
23.图6为实施例中的柱面透镜的结构示意图。
具体实施方式
24.以下结合附图和具体实施例，对本实用新型做进一步说明。
25.实施例
26.如图1所示，一种用于视觉检测的rgb激光光源装置，沿着光线的传播方向依次包括rgb激光光源1、扩束系统2、柱面透镜3、一次匀光装置4、二次匀光装置和分束镜7。
27.扩束系统2分为伽利略式扩束系统和开普勒式扩束系统，相对于开普勒式扩束系统，伽利略式扩束系统更加紧凑。
28.在本实施例中，伽利略式扩束系统包括负透镜21和正透镜22，且在光线的传播路径中，所述负透镜21位于所述rgb激光光源1和所述正透镜22之间；上述结构为一级伽利略式扩束系统，如图2所示，对光线的扩束倍率可以达到5～20倍。
29.图3为激光光束经过上述一级伽利略式扩束系统后得到的波前图，从波前图中可以看出，其pv＝3.12λ(pv为：peak to valley，代表表面最高值与最低值的差值，λ为光源波长)，其值小于5个波长；rms＝0.32λ(rms为：root mean square，均方根值)，小于0.5个波长；光束波面较为平整，准直性较好。
30.为了使得光线经过伽利略式扩束系统后得到更好的准直光束，所述负透镜21和正透镜22均采用非球面透镜组结构。
31.如图4所示，rgb激光光源1中的单个ld半导体激光器出射的光斑照射图，其出射光斑为一椭圆形，这是由于ld半导体激光器的块、慢轴发散角度不同，在应用时可根据不同的测量需求进行光斑的调整。
32.在本实施例中，所述一次匀光装置4为复眼透镜，如图5所述，其由数个微透镜组成的阵列，上述微透镜为正透镜，且每个微透镜的口径类型可根据实际应用进行改变；利用复眼透镜可以实现均匀照明，提高其均匀性和照明亮度。
33.如图6所示，柱面透镜3通常用于ld半导体激光器的光束整形，由于ld半导体激光器出射的光斑为椭圆形，通常会对出射光束的快轴或慢轴进行整形从而获得满足要求的光斑形状。
34.在本实施例中，所述二次匀光装置包括匀光片5和振动器6，所述振动器6与所述匀光片5电连接。
35.所述rgb激光光源1、所述扩束系统2、所述柱面透镜3、所述复眼透镜和所述匀光片
5同轴设置。
36.如图1所示，rgb激光光源1发出一准直光束，该光束先经过扩束系统2进行扩束，扩束系统2采用伽利略式结构，由一正一负透镜组成。扩束光照射到柱面透镜3进行光束整形，经整形的光束经复眼透镜进行一次匀光处理并射入振动的匀光片5进行二次匀光，匀光片5由振动器6控制以降低散斑噪声，经匀光后的光束经过分束镜7再分为两束光，一束光射向被测物体8并被反射进光信号接收装置9上；而另一束光继续沿直线传播从分束镜出射。
37.其中，本实施例中所用光学器件的型号及生产厂家如表1
38.表1
[0039][0040]
尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。


技术特征：
1.一种用于视觉检测的rgb激光光源装置，其特征在于，沿着光线的传播方向依次包括rgb激光光源、扩束系统、柱面透镜、一次匀光装置和分束镜；所述rgb激光光源、所述扩束系统、所述柱面透镜和所述一次匀光装置同轴设置。2.根据权利要求1所述的一种用于视觉检测的rgb激光光源装置，其特征在于，所述扩束系统为伽利略式扩束系统。3.根据权利要求2所述的一种用于视觉检测的rgb激光光源装置，其特征在于，所述伽利略式扩束系统包括负透镜和正透镜，且在光线的传播路径中，所述负透镜位于所述rg b激光光源和所述正透镜之间。4.根据权利要求3所述的一种用于视觉检测的rgb激光光源装置，其特征在于，所述负透镜和正透镜均采用非球面透镜组结构。5.根据权利要求1所述的一种用于视觉检测的rgb激光光源装置，其特征在于，所述扩束系统为开普勒式扩束系统。6.根据权利要求1所述的一种用于视觉检测的rgb激光光源装置，其特征在于，所述一次匀光装置为复眼透镜。7.根据权利要求6所述的一种用于视觉检测的rgb激光光源装置，其特征在于，在光线的传播路径中，所述复眼透镜和分束镜之间还设有二次匀光装置。8.根据权利要求7所述的一种用于视觉检测的rgb激光光源装置，其特征在于，所述二次匀光装置包括匀光片和振动器，所述匀光片与复眼透镜同轴设置，所述振动器与所述匀光片电连接。

技术总结
本实用新型涉及一种用于视觉检测的RGB激光光源装置，沿着光线的传播方向依次包括RGB激光光源、扩束系统、柱面透镜、一次匀光装置和分束镜；RGB激光光源、扩束系统、柱面透镜、一次匀光装置和分束镜同轴设置。RGB激光光源发出一准直光束，该光束先经过扩束系统进行扩束，扩束光照射到柱面透镜进行光束整形，经整形的光束经复眼透镜进行一次匀光处理并射入振动的匀光片进行二次匀光，经匀光后的光束经过分束镜再分为两束光，一束光射向被测物体并被反射进光信号接收装置上。本实用新型，采用同轴照明的结构方案，可用于光滑平面产品的外观检测、Mark点定位检测、PCB板电路短路、断路等缺陷检测。陷检测。陷检测。


技术研发人员：朱兵兵 陈秋白 杨超慧
受保护的技术使用者：三序光学科技（苏州）有限公司
技术研发日：2022.04.06
技术公布日：2022/7/28