基于激光诱导荧光的全彩色线扫描成像设备的制作方法

1.本实用新型涉及视觉图像技术领域，是利用白色激光对线扫描相机补光的方式实现彩色图像的采集设备，具体涉及基于激光诱导荧光的全彩色线扫描成像设备。


背景技术：

2.线阵相机是一种采用线性图像传感器的工业相机，由于其具有扫描成像的特点，越来越普遍应用于各个领域中，例如道路、隧道、列车、流水线等。在线阵相机的扫描拍摄过程中，由于被扫描物体的幅面较大，线阵相机往往需要线性光源作为补光光源为其拍摄补光。
3.现有技术方案仅涉及使用激光对黑白线阵相机进行补光，实现对被测物体的黑白成像功能。基于上述激光补光技术的成像设备主要存在如下缺点：
4.(1)成像效果单一，无法真实地还原被测物体的图像信息；
5.(2)激光补光的带状光带细，设备使用过程相机视野易偏离补光区域，导致成像效果忽明忽暗；
6.(3)散热性能差，容易造成激光过热保护，无法适应户外复杂环境
7.(4)无法实现对户外环境的亮度自适应调节。


技术实现要素：

8.为了解决上述问题，本实用新型提出一种基于激光诱导荧光的全彩色线扫描成像设备，实现彩色成像，成像效果丰富，图像效果细；实现动态白平衡、对环境光明暗自适应。
9.为了实现上述目的，本实用新型是通过以下技术方案来实现的：
10.一种基于激光诱导荧光的全彩色线扫描成像设备，包括设备壳体、设置于设备壳体内的线阵相机和激光补光单元；
11.所述线阵相机包括相机镜头，所述设备壳体上开设有与线阵相机镜头相对的第一透视窗；所述设备壳体上开设有与所述激光补光单元相对的第二透视窗；
12.所述激光补光单元包括依次设置的激光发生器组件、荧光片和光学整形模块；所述激光发生器组件包括蓝色激光发生器；所述蓝色激光发生器发射出激光，激光依次通过所述荧光片和所述光学整形模块，并从所述第二透视窗12射出，从所述光学整形模块射出后的激光光束照射在所述线阵相机的视野对所述线阵相机进行补光。
13.进一步的，所述荧光片为带有黄色荧光体的陶片。
14.进一步的，所述蓝色激光发生器发出蓝色光，所述蓝色光经过所述带有黄色荧光体的陶片产生部分黄色光，所述黄色光与所述蓝色光混合形成白色激光光束并通过所述光学整形模块射出后对所述线阵相机的视野对所述线阵相机进行补光。
15.进一步的，所述白色激光光束从所述光学整形模块射出后形成白色带状光带，所述白色带状光带覆盖线阵相机视野范围，对线阵相机视野范围内的被测物进行补光。
16.进一步的，所述光学整形模块为多个透镜阵列组成的透镜组或多个棱镜阵列组成
的棱镜组。
17.进一步的，第一透视窗和第二透明窗为玻璃或塑料挡片。优选的，第一透视窗和第二透明窗使用k9材质的玻璃制成，具有98％以上的可见光透过率。
18.在一种实现方式中，为了增加设备整体的散热效果，可以将设备壳体表面除第一透视窗和第二透视窗的地方设计若干凸台，以增加散热面积。
19.进一步的，所述线阵相机为彩色线阵相机，用于实现对被测物体的彩色图像采集。本实用新型中，线阵相机采用的是本领域已经披露的常规彩色线阵相机。线阵相机在白色激光光带的补光条件下，内部sensor捕捉被测物体信息，以图像的方式输出。
20.进一步的，基于激光诱导荧光的全彩色线扫描成像设备还包括供电控制单元和功率调节单元，所述供电控制单元与功率调节单元电气连接，所述功率调节单元与所述激光发生器组件电性连接。
21.在一种实现方式中，主控制器为微控制器及其外围电路构成。将外部供电转换为设备内部需要使用的各类供电电压。与设备外部通信的同时控制设备内部激光补光单元和彩色线阵相机成像单元。
22.在一种实现方式中，功率调节单元作为激光补光单元的驱动电路和功率调节器。为激光补光单元内的蓝色高亮激光发光体提供可靠的驱动电流。同时，通过高频间断式操作，在保证亮度足够的条件下，降低发光体产生的热功耗，延长发光体正常工作时间，增加发光体使用寿命。
23.进一步的，所述供电控制单元包括主控制器和转换器；所述转换器的输入端与外部电源电性连接，所述转换器的输出端与所述主控制器、功率调节单元和线阵相机电性连接。
24.本实用新型基于激光诱导荧光的全彩色线扫描成像设备，其有益效果在于：
25.(1)本实用新型提供的全彩色激光线扫描一体化成像设备，激光补光单元中，新增带有黄色荧光体的陶片，激光发生器组件仅为蓝色激光发生器，通过一种蓝色激光照射在带有黄色荧光体的陶片，形成黄色光，黄色光与蓝色光直接混合形成白色激光光束，通过光学整形模块整形后形成不同方向的白色带状光带，对线阵相机实现远距离高亮度补光。
26.(2)彩色线阵相机成像单元使用高清彩色线扫描成像相机，在激光补光单元的带状光束补光作用下，实现对被测物体的高清图像采集，并以彩色图像形式输出。
27.(3)采用一个蓝色激光发生器，避免现有技术中的红绿蓝三种激光发生器的使用，节省了设备和能源，提高电源实用寿命。
28.(4)功率调节单元利用高频间断式供电来降低蓝色激光发光体的热功耗。
29.(5)通过白色带状光带的补光，结合线阵相机内部的图像分析，自动实现对环境光的亮度调整和对颜色的白平衡调节，可实现动态白平衡，对环境光明暗自适应，补光均匀，不易偏色。
附图说明
30.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前
提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
31.图1是本实用新型的内部结构和工作结构示意图；
32.图2是本实用新型的外形结构示意图；
33.1供电控制单元，2功率调节单元，3蓝色激光发生器，4蓝色激光光束，5 荧光片，6白色激光光束,7光学整形模块，8激光补光单元，9线阵相机，10设备壳体，11第一透视窗，12第二透视窗，13白色激光光带的补光范围，15凸台。
具体实施方式
34.为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型中的说明书附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
35.实施例1
36.一种基于激光诱导荧光的全彩色线扫描成像设备，如图1和图2所示，包括设备壳体10、设置于设备壳体内的线阵相机9、激光补光单元8、供电控制单元和功率调节单元；
37.本实施例中，线阵相机9包括相机镜头，设备壳体上开设有与线阵相机镜头相对的第一透视窗11；设备壳体上开设有与激光补光单元相对的第二透视窗 12。
38.具体的，第一透视窗11和第二透明窗为玻璃或塑料挡片。一般使用k9材质的玻璃制成，具有98％以上的可见光透过率。
39.本实施例中，线阵相机为彩色线阵相机，用于实现对被测物体的彩色图像采集。线阵相机在白色激光光带的补光条件下，内部sensor捕捉被测物体信息，以图像的方式输出。线阵相机的内部结构和图像处理程序为本领域的现有技术，其结构与原理在此不以赘述。
40.本实施例中，激光补光单元包括依次设置的激光发生器组件、荧光片5和光学整形模块7；所述激光发生器组件包括蓝色激光发生器3；蓝色激光发生器 3发射出蓝色激光光束4，蓝色激光光束4依次通过荧光片5和光学整形模块7，并从第二透视窗12射出，从光学整形模块7射出后的激光光束照射在线阵相机视野范围，对线阵相机9进行补光。
41.具体的，荧光片5为带有黄色荧光体的陶片。蓝色激光发生器3发出蓝色光，蓝色光经过带有黄色荧光体的陶片产生部分黄色光，黄色光与蓝色光混合形成白色激光光束6，白色激光光束6从光学整形模块7射出后形成白色带状光带，白色带状光带覆盖线阵相机视野范围，对线阵相机视野范围内的被测物进行补光。
42.蓝色激光发生器3是一种能发射激光的装置。用电信号对物质进行激励，使得其中一部分粒子激发到能量较高的状态，当这种状态的粒子数大于能量较低状态的粒子数时，由于受激辐射，物质就能对某一波长的光辐射产生放大作用，也就是这种波长的光辐射通过物质时，会发射强度放大并与入射光波位、频率和方向一致的光辐射。
43.又一示例性的，光学整形模块7为多个透镜阵列组成的透镜组。
44.本实施例中，供电控制单元和功率调节单元，供电控制单元与功率调节单元电气连接，功率调节单元与所述激光发生器组件3电性连接。
45.本实施例中，供电控制单元包括主控制器和转换器；转换器的输入端与外部电源
电性连接，转换器的输出端与主控制器、功率调节单元和线阵相机9电性连接。
46.工作原理：在对本实用新型成像设备供电后，当设备收到外部其他设备的相应通信指令后，供电控制单元1打开设备内部激光补光单元8和彩色线阵相机9的电源。激光补光单元8内部蓝色激光发生器3点亮，发出蓝色激光光束，通过含有黄色荧光体的陶片后，部分蓝色激光光束变化程黄色激光光束，黄色激光光束与原有穿透的蓝色激光混合后形成白色的激光光束，白色激光光束通过内部含有微透镜阵列的光学整形模块7后，将白色激光光束分解为白色的带状光带。在高亮的白色激光光带完全覆盖彩色线阵相机的成像视野条件下，通过电路控制单元的触发控制，实现对被测物的彩色成像。
47.实施例2
48.一种基于激光诱导荧光的全彩色线扫描成像设备，如图1和图2所示，包括设备壳体10、设置于设备壳体内的线阵相机9、激光补光单元8、供电控制单元和功率调节单元；
49.本实施例中，线阵相机9包括相机镜头，设备壳体上开设有与线阵相机镜头相对的第一透视窗11；设备壳体上开设有与激光补光单元相对的第二透视窗 12。
50.具体的，第一透视窗11和第二透明窗为玻璃或塑料挡片。一般使用k9材质的玻璃制成，具有98％以上的可见光透过率。
51.本实施例中，如图2所示，设备壳体表面除第一透视窗11和第二透视窗12 外，设备壳体表面可设计若干高低不同高低凸台15，增大比表面积，快速散热。
52.本实施例中，线阵相机为彩色线阵相机，用于实现对被测物体的彩色图像采集。线阵相机在白色激光光带的补光条件下，内部sensor捕捉被测物体信息，以图像的方式输出。线阵相机的内部结构和图像处理程序为本领域的现有技术，其结构与原理在此不以赘述。
53.本实施例中，激光补光单元包括依次设置的激光发生器组件、荧光片5和光学整形模块7；所述激光发生器组件包括蓝色激光发生器3；蓝色激光发生器 3发射出蓝色激光光束4，蓝色激光光束4依次通过荧光片5和光学整形模块7，并从第二透视窗12射出，从光学整形模块7射出后的激光光束照射在线阵相机视野范围，对线阵相机9进行补光。
54.具体的，荧光片5为带有黄色荧光体的陶片。蓝色激光发生器3发出蓝色光，蓝色光经过带有黄色荧光体的陶片产生部分黄色光，黄色光与蓝色光混合形成白色激光光束6，白色激光光束6从光学整形模块7射出后形成白色带状光带，白色带状光带覆盖线阵相机视野范围，对线阵相机视野范围内的被测物进行补光。
55.蓝色激光发生器3是一种能发射激光的装置。用电信号对物质进行激励，使得其中一部分粒子激发到能量较高的状态，当这种状态的粒子数大于能量较低状态的粒子数时，由于受激辐射，物质就能对某一波长的光辐射产生放大作用，也就是这种波长的光辐射通过物质时，会发射强度放大并与入射光波位、频率和方向一致的光辐射。
56.又一示例性的，光学整形模块7为多个棱镜阵列组成的棱镜组。
57.本实施例中，供电控制单元1和功率调节单元2，供电控制单元与功率调节单元电气连接，功率调节单元与激光发生器组件3电性连接。
58.本实施例中，供电控制单元1包括主控制器和转换器；转换器的输入端与外部电源电性连接，转换器的输出端与主控制器、功率调节单元和线阵相机9 电性连接。
59.工作原理：在对本实用新型成像设备供电后，当设备收到外部其他设备的相应通信指令后，供电控制单元1打开设备内部激光补光单元8和彩色线阵相机9的电源。激光补光
单元8内部蓝色激光发生器3点亮，发出蓝色激光光束，通过含有黄色荧光体的陶片后，部分蓝色激光光束变化程黄色激光光束，黄色激光光束与部分蓝色激光光束混合后形成白色的激光光束，白色激光光束通过内部含有微透镜阵列的光学整形模块7后，将白色激光光束分解为白色的带状光带。在高亮的白色激光光带完全覆盖彩色线阵相机的成像视野条件下，通过电路控制单元的触发控制，实现对被测物的彩色成像。
60.在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本实用新型的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。