[发明专利]一种物体表面检测照明系统及照明方法

权利要求书

1.一种照明方法，其特征在于，该方法使用了一种物体表面检测照明系统，包括计算机(1)，所述计算机(1)分别连接工业相机(2)和驱动器(3)，所述驱动器(3)连接照明装置(4)，所述照明装置(4)包括多个相同圆心、不同半径的环形LED阵列，多个所述环形LED阵列按照不同高度差组合装配；

具体按照以下步骤实施：

步骤1、将待测物体放置于照明装置(4)和工业相机(2)的下方，随后通过计算机(1)设置LED初始发光强度的初始值、待测物体表面照度期望初始值，并预先设置图像分区参数、三维尺寸信息、待测物体表面材料的菲涅尔系数以及匹配LED的阈值w；

步骤2、通过步骤1中预先设置待测物体的三维尺寸信息、待测物体表面材料的菲涅尔系数以及匹配LED的阈值w，选出该分区的匹配LED；

步骤3、打开照明装置(4)，使照明装置(4)在被测物体上方水平放置，同时采用工业相机(2)对被测物件进行图像采集，并将采集到的图像信息传输至计算机(1)；

步骤4、按照步骤1中预先设置好的分区参数，将步骤3中采集的图像分割成为不同的矩形子区域，并计算每个矩形子区域的平均照度；

步骤5、根据步骤2中参数选出步骤4中每个矩形子区域的匹配LED，将步骤4所有存在相同匹配LED的矩形子区域合并，并将合并后的区域称为合并区域；

步骤6、对于步骤5所得各合并区域采用模拟退火算法，算出合并区域内每个LED发光强度期望值；

步骤7、将步骤6计算出的每个LED发光强度期望值作为GMV-模糊PID自适应系统的期望值，根据GMV原理和系统的数学模型计算PID的参数，将PID的参数输入PID控制器能够输出LED控制信号；

步骤8、将步骤7中的LED控制信号输入到驱动器(3)中，从而改变LED的发光强度；

步骤9、将经过步骤8调整后待测物体表面的实际照度与步骤1中设置的照度期望值进行比较；

若没有达到步骤1中设置的照度期望值的合理范围，返回步骤4；

若在预设的合理范围内，则结束。

2.如权利要求1所述照明方法，其特征在于，步骤1所述预先设置图像分区参数具体指预先将图像划分成不同的矩形区域。

3.如权利要求1所述照明方法，其特征在于，步骤2的具体计算方法如下：

步骤2.1、选取照明装置(4)最大LED环的圆心为零点，以最小LED环圆心到最大LED环圆心的方向为z轴的负方向，建立直角坐标系；

步骤2.2、选取分割后的矩形子区域中心坐标(x,y,z)，则此区域任意LED产生的照度如下：

式(1)、式(2)中，a表示环形LED层数，b(i)表示第i层的LED个数，r_i表示每环的半径，z_i表示第i层LED的z轴的坐标，I_max为LED光轴方向最大发光强度，E(x,y,z)是照明装置(4)中所有LED在以(x,y,z)为中心坐标的矩形子区域的所产生的理论照度值，E_ik(x,y,z)是第i层中第k个LED在以(x,y,z)为中心坐标的矩形子区域所产生的理论照度值；

当E_ik(x,y,z)/E(x,y,z)w时，则认为第i层中第k个LED为该矩形子区域的匹配LED。

4.如权利要求1所述照明方法，其特征在于，步骤7所述PID的参数的具体计算方法为：

步骤7.1、每个LED发光强度期望值与实际发光强度的偏差为e；

步骤7.2、偏差e除以最小允许误差h以及偏差变化量ec除以最小允许误差变化量p后的结果取对数，并将其模糊化为两个新的模糊输入变量E与EC，即：

步骤7.3、利用E及EC根据模糊规则在线估计k的值；

步骤7.4、根据GMV原理和系统的数学模型得出PID的参数的表达式：

k_p＝-k(e₁+2e₂) (5)；

式(5)、式(6)、式(7)中，e₀、e₁和e₂的值根据最小二乘法在线估计。