钛合金型材第４３卷第４期２０２０年８月
电子器件
ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎＤｅｖｉｃｅｓ
Ｖｏｌ ４３㊀Ｎｏ ４Ａｕｇ.２０２０
项目来源：国家自然科学基金项目(６１５７５１３２)收稿日期:２０１９－０９－２４㊀㊀修改日期:２０１９－１０－３１
ＤｅｓｉｇｎｏｆａＬＥＤＬｉｎｅａｒＬｉｇｈｔｉｎｇＳｏｕｒｃｅｆｏｒＣｏｍｐｕｔｅｒＶｉｓｉｏｎＳｙｓｔｅｍ∗
ＮＩＺｈａｏｌｉｎ１ꎬＬÜＱｉｎｇｓｏｎｇ２ꎬＸＵＦｅｎｇｃｈｕａｎ２ꎬＹＥＹａｎ１ꎬＸＵＹｉｓｈｅｎ１∗
(１.ＳｃｈｏｏｌｏｆＯｐｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬＳｏｏｃｈｏｗＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬＳｕｚｈｏｕＪｉａｎｇｓｕ２１５００６ꎬＣｈｉｎａꎻ
２.ＷｅｎＺｈｅｎｇＣｏｌｌｅｇｅｏｆＳｏｏｃｈｏｗＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬＳｕｚｈｏｕＪｉａｎｇｓｕ２１５１０４ꎬＣｈｉｎａ)
Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｔｈｅｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｌｉｎｅａｒｌｉｇｈｔｓｏｕｒｃｅｈａｓｓｏｍｅｐｒｏｂｌｅｍｓꎬｓｕｃｈａｓｌｏｗｏｐｔｉｃａｌｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙꎬｃｏｍｐｌｅｘｄｅｓｉｇｎａｎｄｒｅｌａｔｉｖｅｌｙｈｉｇｈｃｏｓｔ.ＡｓｅｔｏｆＬＥＤｌｉｎｅａｒｌｉｇｈｔｓｏｕｒｃｅｆｏｒｍａｃｈｉｎｅｖｉｓｉｏｎｓｙｓｔｅｍｓｗａｓｄｅｓｉｇｎｅｄꎬｃｏｍｂｉｎｅｄｗｉｔｈｔｈｅａｄｖａｎｔａｇｅｓｏｆＬＥＤｌｉｇｈｔｓｏｕｒｃｅｉｎｖｏｌｕｍｅꎬｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙꎬｓｔａｂｉｌｉｔｙａｎｄｓｅｒｖｉｃｅｌｉｆｅ.ＴｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｌｉｎｅａｒｌｉｇｈｔｓｏｕｒｃｅｉｓｍａｉｎｌｙｃｏｍｐｏｓｅｄｏｆａｎＬＥＤｃｏｎｓｔａｎｔｃｕｒｒｅｎｔｄｒｉｖｉｎｇｍｏｄｕｌｅａｎｄａｃｏｎｄｅｎｓｅｒｕｎｉｔｍｏｄｕｌｅ.ＡｎｄａｐｌｕｒａｌｉｔｙｏｆｏｐｔｉｃａｌｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓｓｕｃｈａｓａｃｏｎｄｅｎｓｅｒｌｅｎｓａｒｅｕｓｅｄｔｏｃｏｎｖｅｒｇｅｔｈｅｄｉｖｅｒｇｉｎｇｌｉｇｈｔｓｏｆｔｈｅｐｌｕｒａｌｉｔｙｏｆＬＥＤｌａｍｐｂｅａｄｓｉｎｔｏａｄｅｓｉｒｅｄｌｉｎｅａｒｌｉｇｈｔｆｉｅｌｄꎬｗｈｉｃｈｈａｓｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｓｉｍｐｌｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅꎬｃｏｎｔｒｏｌｌａｂｌｅｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓａｎｄｌｏｗｃｏｓｔ.Ｔｈｅｔｅｓｔｒｅｓｕｌｔｓｏｆｔｈｅｐｒｏｔｏｔｙｐｅｓｈｏｗｔｈ
ａｔｔｈｅｄｅｓｉｇｎｅｄＬＥＤｌｉｎｅａｒｌｉｇｈｔｓｏｕｒｃｅｈａｓｈｉｇｈｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓａｎｄｕｎｉｆｏｒｍｉｌｌｕｍｉｎａ￣ｔｉｏｎꎬａｎｄｔｈｅｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙｉｓｍｏｒｅｔｈａｎ８５％ꎬｍｅｅｔｉｎｇｔｈｅａｃｔｕａｌｎｅｅｄｓｏｆｔｈｅｍａｃｈｉｎｅｖｉｓｉｏｎｓｙｓｔｅｍ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｍａｃｈｉｎｅｖｉｓｉｏｎꎻｌｉｇｈｔｅｍｉｔｔｉｎｇｄｉｏｄｅꎻｌｉｎｅａｒｌｉｇｈｔｓｏｕｒｃｅꎻｏｐｔｉｃａｌｄｅｓｉｇｎＥＥＡＣＣ:４２６０Ｄꎻ４１９０㊀㊀㊀㊀ｄｏｉ:１０.３９６９/ｊ.ｉｓｓｎ.１００５－９４９０.２０２０.０４.０３８电子设备制造
隧道定位
倪兆麟１ꎬ吕清松２ꎬ许峰川２ꎬ叶㊀燕１ꎬ许宜申１∗
(１.苏州大学光电科学与工程学院ꎬ江苏苏州２１５００６ꎻ２.苏州大学文正学院ꎬ江苏苏州２１５１０４)
摘㊀要：针对传统线光源所存在的光学效率偏低㊁设计复杂以及成本相对较高等问题ꎬ结合ＬＥＤ光源在体积㊁效率㊁稳定性以 及使用寿命方面的优势ꎬ设计了一套可应用于机器视觉系统的ＬＥＤ线光源ꎮ该线光源主要由ＬＥＤ恒
流驱动模块和聚光单元模块两部分组成ꎬ利用聚光透镜等少量光学元件将多颗ＬＥＤ灯珠的发散光汇聚成所需的线型光场ꎬ具有结构简单㊁亮度可控和性价比高等特点ꎮ样机测试结果表明ꎬ所设计的线光源亮度高且照度均匀ꎬ而且照度均匀度达８５％以上ꎬ满足机器视觉系统的实际需求ꎮ陈皮酱
电子玻璃关键词：机器视觉ꎻＬＥＤꎻ线光源ꎻ光学设计
中图分类号:ＴＮ２１２㊀㊀㊀㊀文献标识码:Ａ㊀㊀㊀㊀文章编号:１００５－９４９０(２０２０)０４－０９０９－０４㊀㊀机器视觉系统综合了光学㊁机械㊁电子和计算机软硬件等方面的技术ꎬ其通过一定的处理算法把目标图像中包含的有价值信息提取出来ꎬ从而实现各种检测㊁判断㊁识别㊁测量等功能[１－２]ꎮ近年来ꎬ随着成像㊁计算机㊁图像处理算法等技术要素的发展ꎬ基于机器视觉的检测技术已广泛应用于辅助医疗㊁食品加工㊁电子制造等行业[３－５]ꎮ
目前ꎬ机器视觉光源主要分为点光源㊁线光源以及面光源３类ꎮ其中ꎬ线光源适用于各种工业流水线㊁光学字符识别等连续检测场合ꎬ具有广阔的应用前景ꎬ但现有线光源设计方案存在光学效率偏低㊁设计复杂以及成本相对较高等问题ꎮ例如ꎬ席锋[６]等采用发光二极管的阵列排布实现线光源的技术方案ꎬ其出光口的辐照度只能达到１００ｌｕｘ左右ꎻ芦永
燃烧炉
军等[７]对ＬＥＤ阵列的空间分布进行合理重构㊁优化ꎬ提高了光学效率ꎬ但照度均匀度偏低ꎻ黄显川等[８]提出通过设计两排半圆形平凸孔进行两次扩光来均匀线光源输出的设计方案ꎬ该方案的照度均匀
度可达８６.４％ꎬ但光学效率偏低ꎬ且增大了设计和组装难度ꎻ孔晓慧等[９]提出采用菲涅尔透镜进行光束聚焦的线光源设计方案ꎬ光学效率和照度均匀度均较高ꎬ但设计复杂且增大了光源系统成本ꎬ不利于推广应用ꎮ
因此ꎬ本文针对这一实际问题ꎬ同时结合ＬＥＤ光源具有的节能环保㊁长寿命㊁无频闪㊁外形尺寸灵活等优点[１０]ꎬ设计了一套ＬＥＤ线光源系统ꎮ测试结果表明ꎬ该系统具有结构简单㊁照度均匀以及成本低廉等特点ꎬ能够满足机器视觉检测领域的实际需求ꎮ
