[發(fā)明專利]一種自動對焦雙遠心光學一體化攝像機

有效

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• 申請日: 2021-12-02
• 公開（公告）號: CN114252985B
• 公開（公告）日: 2022-11-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王宣銀;裴育斌;劉擇安;湯繼祥
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學
• 主分類號: G02B13/22
• 分類號: G02B13/22
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 林超

本發(fā)明公開了一種自動對焦雙遠心光學一體化攝像機。包括雙遠心鏡頭、自動對焦結(jié)構(gòu)；雙遠心鏡頭結(jié)構(gòu)包含鏡頭外殼、物方鏡片組、孔徑光闌、像方鏡片組，組成雙遠心光學系統(tǒng)，可采集待測零件的圖像；自動對焦結(jié)構(gòu)與雙遠心鏡頭結(jié)構(gòu)相連，主要包括基座、固定鏡片、后座、浮動基座、浮動鏡片、驅(qū)動電機，可通過驅(qū)動電機帶動浮動座及鏡片，以適應待測零件位置的偏移變化，并將光線射入圖像處理模塊的CMOS芯片，得到圖像數(shù)據(jù)；圖像處理與自動對焦算法模塊可以處理CMOS芯片回傳圖像，判斷是否合焦，并可自動驅(qū)動電機調(diào)整浮動鏡片位置，始終得到清晰圖像。本發(fā)明能夠適應待測件有多種不同高度，或待測件位置偏離工作距離的場合，廣泛應用于多種工作情景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于圖像處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種自動對焦雙遠心光學一體化攝像機。

背景技術(shù)

在工業(yè)應用領(lǐng)域中，常使用機器視覺技術(shù)進行零件的尺寸測量。而遠心鏡頭由于其可以使得被攝物體位于一定的物距內(nèi)，得到的圖像放大倍率不會隨物距的變化而改變，在尺寸測量領(lǐng)域有著重要應用。

但是，由于遠心光學系統(tǒng)本身的特點，遠心鏡頭往往有固定的工作距離和成像距離，景深較小，工件位置偏離工作距離時成像效果就會變差，必須要重新調(diào)整攝像系統(tǒng)或工件的位置。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決背景技術(shù)中的問題，本發(fā)明提供了一種自動對焦雙遠心光學一體化攝像機，在待測工件偏離工作距離時，通過自動對焦算法和結(jié)構(gòu)進行調(diào)整，在一定工作范圍內(nèi)始終得到合焦的，清晰的圖像。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一、一種自動對焦雙遠心光學一體化攝像機

包括雙遠心鏡頭結(jié)構(gòu)和自動對焦結(jié)構(gòu)；

所述雙遠心鏡頭結(jié)構(gòu)包括鏡頭外殼和由前至后依次安裝在鏡頭外殼內(nèi)的物方鏡片組、孔徑光闌和像方鏡片組，孔徑光闌位于物方鏡片組的像方焦平面，且位于像方鏡片組的物方焦平面處；

所述自動對焦結(jié)構(gòu)包括基座、驅(qū)動電機、后座、圖像傳感器、浮動基座；基座前端與雙遠心鏡頭連接，基座后端依次連接有后座、圖像傳感器；基座內(nèi)部兩側(cè)設(shè)置有條形槽，兩側(cè)的條形槽內(nèi)均布置有兩端分別固定于基座和后座上的導桿，浮動座通過兩根導桿滑動安裝于基座內(nèi)；基座和后座一側(cè)安裝有由絲桿和螺母組成的滾珠絲杠，絲桿與驅(qū)動電機相連，螺母固定于浮動座上；

浮動座上安裝有浮動鏡片，后座上安裝有固定鏡片，圖像傳感器中的CMOS芯片位于固定鏡片的像方焦平面處；光線經(jīng)由雙遠心鏡頭進入自動對焦結(jié)構(gòu)，再經(jīng)由浮動鏡片、固定鏡片入射到圖像傳感器中的CMOS芯片上，形成清晰圖像。

基座頂部內(nèi)側(cè)面開設(shè)有導槽，浮動座頂部設(shè)置有沿導槽滑動的凸起，基座頂部外側(cè)面開設(shè)與導槽相通的方形槽，方形槽內(nèi)安裝有光耦模塊。

驅(qū)動電機旋轉(zhuǎn)帶動浮動座移動，在浮動座頂部凸起經(jīng)過光耦模塊時，浮動座處于極限位置，光耦模塊通過將浮動座位置信息傳輸至上位機以阻止浮動座繼續(xù)朝后座移動；

當浮動座位于光耦模塊的位置時，浮動座處于初始位置，通過光耦模塊對浮動座位置的監(jiān)測實現(xiàn)浮動座位置的初始化。

圖像傳感器、光耦模塊、控制驅(qū)動電機的電機驅(qū)動模塊均與上位機連接。

基座前端通過C-Mount螺紋與雙遠心鏡頭連接，后座通過C-Mount螺紋與圖像傳感器連接。

基座通過螺釘與后座安裝固定。

物方鏡片組、孔徑光闌、像方鏡片組經(jīng)過光學參數(shù)設(shè)計，使得雙遠心鏡頭具有優(yōu)良的遠心度和分辨率等光學性能。

待測物體的主光線始終平行于雙遠心鏡頭的光軸。

二、一種自動對焦雙遠心光學一體化攝像機的自動對焦方法

包括以下步驟：