本發(fā)明屬于機器視覺技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種用于顏色識別的機器視覺LED照明裝置。

背景技術(shù)：

隨著圖像識別技術(shù)的進(jìn)步，機器視覺在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用愈加廣泛。機器視覺是利用機器進(jìn)行圖像采集和圖像處理，進(jìn)而代替人眼對產(chǎn)品特性進(jìn)行辨識的技術(shù)。在大批量工業(yè)生產(chǎn)過程中，操作人員通過眼睛對產(chǎn)品表面顏色等屬性進(jìn)行檢驗并分類的效率低，而且檢驗結(jié)果的一致性較差。采用機器視覺自動檢測能夠成倍地提高生產(chǎn)效率、提升產(chǎn)品質(zhì)量，還能大大降低勞動強度。因此，機器視覺系統(tǒng)已被廣泛應(yīng)用于產(chǎn)品質(zhì)量檢驗和質(zhì)量控制等生產(chǎn)流水線。

光源照明對機器視覺系統(tǒng)有重要影響。適當(dāng)?shù)墓庠凑彰髂軌蚴箼C器視覺系統(tǒng)獲取光照均勻、對比度鮮明、特征突出的圖像信息，使圖像中的目標(biāo)信息與背景信息得到最佳分離，從而大大降低圖像處理的算法難度，同時提高系統(tǒng)的精度和可靠性。反之，不恰當(dāng)?shù)墓庠凑彰鲿鸸庹詹痪鶆颉Ρ榷鹊?、一致性差等問題，嚴(yán)重影響機器視覺系統(tǒng)的成像質(zhì)量。機器視覺系統(tǒng)常用的照明光源類型主要有氙燈、熒光燈、鹵素?zé)艉蚅ED等，其中LED具有壽命長、響應(yīng)速度快、顏色種類多、亮度可調(diào)節(jié)、運行成本低等優(yōu)點，已經(jīng)成為機器視覺系統(tǒng)的首選照明光源。

國內(nèi)外機器視覺光源的供應(yīng)商主要有日本CCS、美國AI、大恒圖像、奧普特等，它們的光源僅能夠滿足特定應(yīng)用場合下的工業(yè)需求，例如，采用藍(lán)光LED芯片激發(fā)熒光粉可以發(fā)出6500K的冷白光，在觀測面上的光照基本均勻，但其一般顯色指數(shù)Ra小于80，導(dǎo)致圖像顏色特征出現(xiàn)較大失真，不能滿足新興市場在顏色識別領(lǐng)域的技術(shù)需求。專利CN201500707515公開了一種多功能機器視覺LED光源及其操作方法，該發(fā)明的機器視覺光源具有漫射、背光、正面照明模式，但沒有涉及和解決顏色識別照明中光源的顯色指數(shù)、色溫和光照均勻性等關(guān)鍵問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種用于顏色識別的機器視覺LED照明裝置。

本發(fā)明的技術(shù)方案是，一種用于顏色識別的機器視覺LED照明裝置，包括暗室、置于暗室內(nèi)的LED照明模塊、以及與LED照明模塊連接的LED驅(qū)動控制器。

所述LED照明模塊是由若干套LED芯片組、金屬散熱元件和漫反射板組成，發(fā)出在觀察面上照度均勻的漫反射白光；

所述LED驅(qū)動控制器是根據(jù)操作指令通過連接的線路調(diào)節(jié)LED照明模塊在觀察面上照度的控制裝置；

所述暗室由具有環(huán)境色的前擋板、后擋板、左擋板、右擋板和上擋板，以及具有背景色的樣品支撐平面所組成的相對密閉空間的裝置，并設(shè)置有用于生產(chǎn)流水線的樣品通道，LED照明模塊和視覺相機分別通過不同的連接件固定在該裝置內(nèi)部。

所述LED芯片組是由有紅光LED、黃光LED、綠光LED和藍(lán)光LED的芯片組成。

所述紅光LED的主峰波長范圍是610nm～630nm，所述黃光LED的主峰波長范圍是580nm～595nm，所述綠光LED的主峰波長范圍是510nm～545nm，所述藍(lán)光LED的主峰波長范圍是450nm～480nm。

所述金屬散熱元件是指與LED芯片組接觸良好、保障LED芯片組工作溫度維持穩(wěn)定的金屬裝置，具體特征是在環(huán)境溫度一定的情況下金屬裝置在單位時間內(nèi)吸收由LED芯片組傳遞的熱量等于該金屬裝置在暗室內(nèi)分別通過熱傳導(dǎo)、熱對流和熱輻射所傳遞的熱量總和，維持LED芯片組的工作溫度不變化。

所述暗室的背景色是指位于樣品觀察面的背面、面積大于視覺相機有效視野的樣品支撐平面的顏色，具體顏色特征是孟塞爾明度值N5～N8的中性色，所述暗室的環(huán)境色是指擋板周圍環(huán)境的顏色，具體顏色特征是孟塞爾明度值N2～N4的中性色。

漫反射白光的特征是相關(guān)色溫5000K或6500K，一般顯色指數(shù)Ra≥95，特殊顯色指數(shù)Ri≥90(i＝9～15)。

所述相關(guān)色溫5000K的特征是其色坐標(biāo)為u′10＝0.2102、v′10＝0.4889，LED照明模塊6所發(fā)射白光的色坐標(biāo)與(u′10,v′10)_5000K的距離不超過0.005。

所述相關(guān)色溫6500K的特征是其色坐標(biāo)為u′10＝0.1979、v′10＝0.4695，LED照明模塊6所發(fā)射白光的色坐標(biāo)與(u′10,v′10)_6500K的距離不超過0.005。

本發(fā)明通過對LED照明模塊與LED驅(qū)動控制器，獲得了高顯色指數(shù)、光照均勻的5000K或6500K照明條件，為顏色圖像在顏色空間模型進(jìn)行顏色識別提供了前提條件。其次，采用了紅色、黃色、綠色和藍(lán)色四種單色LED光源，以及相應(yīng)的金屬散熱元件，能夠有效控制LED芯片組的工作溫度，不僅可以提高LED光效，而且還能夠穩(wěn)定LED的色溫和顯色指數(shù)，保證了LED照明光線的長期穩(wěn)定性。最后，在暗室內(nèi)采用合適的背景色和環(huán)境色，能夠獲取對比度鮮明、特征突出的顏色圖像，有效降低顏色識別的算法難度。本發(fā)明能夠減少機器視覺對樣品顏色采集的失真度，提高顏色識別的準(zhǔn)確率，便于在機器視覺技術(shù)領(lǐng)域應(yīng)用與推廣。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是LED照明模塊的示意圖。

圖3是LED照明模塊與LED驅(qū)動控制器連接的示意圖。

圖4是LED芯片組散熱原理的示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖與具體實施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。

如圖1～圖4所示：一種用于顏色識別的機器視覺LED照明裝置，包括LED照明模塊6、LED驅(qū)動控制器13、暗室9等部分組成；所述LED照明模塊6是由若干套LED芯片組10、金屬散熱元件11和漫反射板12等組成，發(fā)出在被測樣品1的觀察面1a上照度均勻的漫反射白光；所述LED驅(qū)動控制器13是根據(jù)操作指令通過連接線路18調(diào)節(jié)LED照明模塊6內(nèi)部的LED芯片組10在觀察面1a上照度的控制裝置；所述暗室9是指由具有環(huán)境色的擋板4以及具有背景色的樣品支撐平面2所組成的相對密閉空間的裝置，并設(shè)置有用于生產(chǎn)流水線的樣品通道3，LED照明模塊6通過連接件5固定在暗室9內(nèi)，視覺相機7通過連接件8固定在暗室9內(nèi)。

進(jìn)一步的方案，所述照度均勻是指觀察面1a上的光照度測量值滿足照度均勻度大于或等于90％，具體計算方法為：照度均勻度＝最小光照度值÷最大光照度值×100％。

更進(jìn)一步的方案，所述觀察面1a上的照度是指視覺相機7能夠準(zhǔn)確地采集觀察面1a真實顏色的均勻光照條件，具體特征是光照度范圍在750lx～1500lx之間。

更進(jìn)一步的方案，所述光照度測量值的測量方法是指根據(jù)觀察面1a的面積，把觀察面1a等分成至少9個區(qū)域，在垂直于每個區(qū)域的中心進(jìn)行照度測量，取至少3次測量結(jié)果的平均值作為該區(qū)域的光照度測量值。

進(jìn)一步的方案，所述漫反射白光的特征是相關(guān)色溫5000K或6500K，一般顯色指數(shù)Ra≥95，特殊顯色指數(shù)Ri≥90(i＝9～15)。

更進(jìn)一步的方案，所述相關(guān)色溫5000K的特征是其色坐標(biāo)為u′10＝0.2102、v′10＝0.4889，LED照明模塊6所發(fā)射白光的色坐標(biāo)與(u′10,v′10)_5000K的距離不超過0.005。

更進(jìn)一步的方案，所述相關(guān)色溫6500K的特征是其色坐標(biāo)為u′10＝0.1979、v′10＝0.4695，LED照明模塊6所發(fā)射白光的色坐標(biāo)與(u′10,v′10)_6500K的距離不超過0.005。

進(jìn)一步的方案，所述LED芯片組10是由有紅光LED14、黃光LED15、綠光LED16和藍(lán)光LED17的芯片組成。

更進(jìn)一步的方案，所述LED芯片組10是由有紅光LED14、黃光LED15、綠光LED16和藍(lán)光LED17的芯片組成。所述紅光LED14的主峰波長范圍是610nm～630nm，在正向電流100mA時的主峰波長為615nm；所述黃光LED15的主峰波長范圍是580nm～595nm，在正向電流100mA時的主峰波長為590nm；所述綠光LED16的主峰波長范圍是510nm～545nm，在正向電流100mA時的主峰波長為525nm；所述藍(lán)光LED17的主峰波長范圍是450nm～480nm，在正向電流100mA時的主峰波長為465nm。

進(jìn)一步的方案，所述金屬散熱元件11是指與LED芯片組10接觸良好、保障LED芯片組10工作溫度維持穩(wěn)定的金屬裝置，具體特征是在環(huán)境溫度一定的情況下該金屬裝置在單位時間內(nèi)吸收由LED芯片組10傳遞的熱量Q等于該金屬裝置分別向連接件5熱傳導(dǎo)的熱量E、與暗室9內(nèi)環(huán)境熱對流的熱量W、向暗室9內(nèi)各類裝置熱輻射的熱量J的總和，維持LED芯片組10的溫度不變化。

進(jìn)一步的方案，所述暗室9的背景色是指位于觀察面1a的背面、面積大于視覺相機7有效視野的樣品支撐平面2的顏色，具體顏色特征是孟塞爾明度值N5～N8的中性色。所述暗室9的環(huán)境色是指擋板4周圍環(huán)境的顏色，具體顏色特征是孟塞爾明度值N2～N4的中性色。

上述實施例只是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，并非對本發(fā)明作任何形式的限制。在閱讀了本發(fā)明的內(nèi)容后，本領(lǐng)域技術(shù)人員對本發(fā)明做出各種等同變化、修改、替換或補充，這些技術(shù)方案均落在本申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍內(nèi)。