[发明专利]一种物体表面检测照明系统及照明方法

说明书

本发明公开的一种物体表面检测照明系统，包括计算机，计算机分别连接工业相机和驱动器，驱动器连接照明装置，照明装置和工业相机下方有待测物体，照明装置包括多个不同半径的环形LED阵列，多个环形LED阵列按照不同高度差组合装配；解决了现有照明系统对复杂曲面照明不均匀的问题；本发明的照明系统能够根据待测物体的不同自适应改变LED发光强度，从而达到均匀的照明；本发明的照明方法采用模拟退火的GMV‑模糊PID的控制算法，减少了计算时间，既利用PID控制的优点，又利用广义最小方差自校正方法与模糊控制器的特点提高其鲁棒性，而且通过有效地减少模糊规则，增强了控制的实时性。

技术领域

本发明属于光电检测技术领域，具体涉及一种物体表面检测照明系统，本发明还涉及使用该照明系统进行照明的方法。

背景技术

目前用于缺陷检测装置上的照明系统大多都是一些比较传统的设计，例如单环形或多环形的平面LED阵列的照明设计，以及菱形和蜂窝形平面LED阵列，虽然都能够通过调节特定参数获得在平面上的较为均匀的照明，但针对一些复杂的反射面则得不到较为理想均匀性的照明，而且每个照明装置仅仅针对特定的反射平面，如果改变待测表面，则得不到要求的照明效果，适应性较差；一些动态调节的照明系统，仅仅是针对全局的照明的总体照度的调节，例如，有一些发明就是通过调节整体的光照角度和光照强度等参数来获得要求的照明，这就解决传统式照明普适性差的问题，但仅仅只能从整体上改变整体照明参数，并不能改变照明区域内局部的照明参数，也无法消除由于局部造成的照度过高或过低；也有一些照明系统是针对特定工件检测来设计的，例如针对钢球的穹顶式照明，针对轧钢的漫射光和直射光的组合式照明，针对于特定工件往往能够达到很好的照明效果，但对于检测工件有很大的局限性，并不适用于其他检测对象。

模拟退火算法是基于Monte-Carlo迭代求解策略的一种随机寻优算法，其出发点是基于物理中固体物质的退火过程与一般组合优化问题之间的相似性。模拟退火算法从某一较高初温出发，伴随温度参数的不断下降,结合概率突跳特性在解空间中随机寻找目标函数的全局最优解，即在局部最优解能概率性地跳出并最终趋于全局最优。不同于一般的全局优化算法，模拟退火算法是通过赋予搜索过程一种时变且最终趋于零的概率突跳性，从而可有效避免陷入局部极小并最终趋于全局最优的串行结构的优化算法。

广义最小方差(GMV)控制原理，是为了克服在非最小相位系统中使用最小方差控制时,自校正调节系统可能出现不稳定以及过大控制量的问题而提出的，可以根据GMV原理，推导出PID中参数K_P、K_I、K_d关于一个未知参数k的表达式。而模糊PID控制，是根据系统的输入，即偏差e和偏差变化率ec，输入量经模糊化和模糊推理之后得出模糊控制器的输出值，PID控制则根据模糊控制的输出值对自身参数进行调节，以达到较为理想的控制效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种物体表面检测照明系统，能够对复杂曲面均匀照明。

本发明的另一个目的在于提供一种照明方法。

本发明所采用的技术方案是，一种物体表面检测照明系统，包括计算机，计算机分别连接工业相机和驱动器，驱动器连接照明装置，照明装置包括多个相同圆心、不同半径的环形LED阵列，多个环形LED阵列按照不同高度差组合装配。

本发明的特征还在于：

驱动器连接每个环形LED阵列。

本发明的另一技术方案为，一种照明方法，其特征在于，该方法使用了如权利要求1所述的一种物体表面检测照明系统，具体按照以下步骤实施：

步骤1、通过计算机设置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、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；