复合照明装置及多传感检测系统

本发明涉及计算机视觉检测设计，更具体地为一种复合照明装置及多传感检测系统。

背景技术：

1、作为多传感系统的照明光源，照明质量对损伤前驱体的检测效率和准确性至关重要。良好的照明系统可以使得被测样品的表面特征及损伤前驱体信息得以凸显，利于后期的图像处理和损伤前驱体识别过程，提高产品质量和检测系统的整体效率。

2、在计算机视觉检测领域，单一的可见光可以包含丰富的细节信息，对缺陷探测的精度提升由很大作用。但是可见光波段检测容易收到外界照明条件和照明质量的影响，由于照明条件不佳、照明均匀性不高，不可避免的会产生损伤前驱体信息被表明附着的粉末灰尘影响覆盖或被金属表面反光所湮没。

技术实现思路

1、为了解决照明均匀性的问题，本发明提出了一种复合照明装置及多传感检测系统。

2、为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

3、本发明提供一种复合照明装置，包括照明光源、自由曲面透镜和非球面透镜，所述照明光源用于发出照明光，照明光经非球面透镜、自由曲面透镜后为检测区域提供均匀照明；

4、所述自由曲面透镜包括入射面和出射面，自由曲面透镜的入射面为平面，自由曲面透镜的出射面为自由曲面，所述自由曲面为多项式自由曲面，采用xmyn项式二次曲面来设计多项式自由曲面。

5、进一步地，本发明采用xmyn项式二次曲面来设计多项式自由曲面，方法包括：

6、设(x,y,z)为自由曲面透镜的自由曲面上的点坐标，其满足：

7、

8、其中，c1是自由曲面上顶点的曲率半径，k是圆锥常数，m+n≤p,

9、e(m,n)是单项式xmyn的系数。

10、进一步地，本发明所述非球面透镜的入射面为平面，非球面透镜的出射面为偶次非球面。

11、进一步地，本发明所述非球面透镜的偶次非球面由以下方程进行描述：

12、

13、其中，s为与光轴之间的径向距离，z(s)为与光轴之间的径向距离为s且平行于光轴的表面的表面轮廓，c2为曲率半径，k为圆锥常数，a4和a6为第4和第6次非球面系数。

14、进一步地，提供一种微纳尺度损伤前驱体多传感检测系统，包括照明装置，所述照明装置为上述复合照明装置。

15、针对如增材制造过程中由于照明条件不佳、照明均匀性不高而产生的伪缺陷等一系列问题，本发明提出了一种基于自由曲面和非球面的复合照明装置。进一步地，通过仿真分析了所提出的复合照明装置的工作性能，并评估了在不同工作距离下的光学性能，证实了本发明提出的复合照明装置可以为增材制造过程微纳尺度损伤前驱体多传感检测系统提供定制的圆形区域均匀照明，对提升后续机器视觉识别具有很大作用。同时该复合照明装置对于提升检测图像的对比度与检测精度具有重要意义。

技术特征：

1.复合照明装置，其特征在于，包括照明光源、自由曲面透镜和非球面透镜，所述照明光源用于发出照明光，照明光经非球面透镜、自由曲面透镜后为检测区域提供均匀照明；

2.根据权利要求1所述的复合照明装置，其特征在于，采用xmyn项式二次曲面来设计多项式自由曲面，方法包括：

3.根据权利要求1所述的复合照明装置，其特征在于，设(x,y,z)为自由曲面透镜的自由曲面上的点坐标，其满足：

4.根据权利要求1或权利要求2或权利要求3所述的复合照明装置，其特征在于，所述非球面透镜的入射面为平面，非球面透镜的出射面为偶次非球面。

5.根据权利要求4所述的复合照明装置，其特征在于，所述非球面透镜的偶次非球面由以下方程进行描述：

6.根据权利要求5所述的复合照明装置，其特征在于，a4和a6分别为-6.996×10-6和-5.844×10-9，曲率半径c2为1.4391。

7.微纳尺度损伤前驱体多传感检测系统，其特征在于，包括照明装置，所述照明装置为如权利要求1所述的复合照明装置。

8.根据权利要求7所述的微纳尺度损伤前驱体多传感检测系统，其特征在于，所述复合照明装置中自由曲面透镜的自由曲面采用xmyn项式二次曲面来设计，包括：

9.根据权利要求8所述的微纳尺度损伤前驱体多传感检测系统，其特征在于，所述复合照明装置中所述非球面透镜的入射面为平面，非球面透镜的出射面为偶次非球面。

10.根据权利要求9所述的微纳尺度损伤前驱体多传感检测系统，其特征在于，所述偶次非球面由以下方程进行描述：

技术总结为了解决照明均匀性的问题，本发明提出了一种复合照明装置及多传感检测系统，包括照明光源、非球面透镜、自由曲面透镜，所述照明光源用于发出照明光，照明光经非球面透镜、自由曲面透镜后为检测区域提供均匀照明；所述自由曲面透镜的入射面为平面，自由曲面透镜的出射面为自由曲面，所述自由曲面为多项式自由曲面，采用x<supgt;m</supgt;y<supgt;n</supgt;项式二次曲面来设计多项式自由曲面。本发明能够应用于激光增材制造工艺中的损伤前驱体机器视觉检测系统中作为照明装置，所提出的照明系统在短照明距离和小检测区域范围内具有高照度均匀性。技术研发人员：彭星,石峰,翟德德,申箫,曹红兵,朱梓炎,陈浩受保护的技术使用者：中国人民解放军国防科技大学技术研发日：技术公布日：2024/5/12