一種工業線掃描智能相機的製作方法

2023-06-10 11:10:26 1

專利名稱：一種工業線掃描智能相機的製作方法
一種:Dlk線掃描智能相機
駄領域
本發明涉及一種x^掃描智能相機，屬於xiW幾^^見^ite^術令頁域。
目前，常用的iik機Ml覺檢測產品按照傳麟的分類有面陣和線掃描兩大類，前者屬於二 維圖像傳感器，後者屬於一維圖像傳感器，兩類傳 均可用於二維圖像，視 測，區別在 於前者一7^K像即可獲得二維圖像，後者必須M31S描後搬fc維圖像。在^lt定鵬領域， 如高精度幾何量測量、高速在線實鵬測(生產線鵬2彩秒至10浙秒)，面陣傳離因固有的 鵬低、^f,率低的缺陷無法滿足視離測要求而只有採用線掃描鄉雜測，線掃描傳SI^E
這些場合具有^fJI率高(掃描圖像^fJI率可達5000萬像素以上)，速度高(行掃描頻率可達lOOKHz
以上)、性價比高的優點而被大穀用。基^H掃描:rik機翻離測產品傳統的系統配置包J織 掃描:oik相機、光源和後端處麟統鄉賊，國內多數產品的後端採用傳統的pc系統，以純軟體算
法進行處理，隨著生產線走速的提高和圖像^^率的提高，PC系統已無法滿足在線實時處理的要
求；另一類後端採用專用的數對言號處理板，這類後端對產品用戶艘需要非常高的技術門檻， 荊又適用^Ft寺定檢測類型，而且多數用戶企業不具備二次開發能力或難以負擔昂貴的開發費用。 因此，具備通用性、高性價比並可實現智能化圖形編程的工業線掃描智能相機具有廣闊的市場前景。

發明內容
本發明的目的在於解決現有線掃描機掛見覺產品的二次開發費用高、難度旭開發周期長的 問題，麟一種用於:oik機ML覺檢測的高性價比的、f頓簡單可靠的、高速智能型線掃描工業 相機，可廣泛應用於^Iik在線視雜測應用領域。
本發明,的:oik線掃描智能相+;ii要包括 成像鏡頭用於對產品或待測物進行成像；
線掃描CCD光電傳^^:將鄉S1鏡頭成像後的光學信號轉換為電信號；
3末級驅動模塊用於線掃描CCD光電傳自的驅動；
模擬綱及數靴微包括模擬綱激、數柳莫塊和時序勝微， 數報號處理擻央包括數雜號處理器、輸入輸出接口模塊和參數保^mt央，
電源及接口t穀央包括電源a^:管理徵央、接口驅動模塊和接口，
其中末級驅動模i央根據時序發生模塊的時序將驅動脈衝轉化為可供線掃描CCD光電傳自
驅動的電ffis時序脈衝，ccD輸出信號^ai莫擬驅動豐勢刺輸至模擬fr^模塊。
模擬鵬包括CDS相^5^樣功能，可編程增益調^E力能和可編程偏翻整功能，CDS採 樣對輸出模擬信"^S行2次相^5樣並輸出難以消除背景噪聲，可編程增益功會樹CCD輸出模 擬信^ift行一定比例的放大，可編程偏置調整功會樹CCD輸出的暗場信號進行艦。增微偏置 參數均保存在參數保碟塊中。
數靴模塊將模擬前端徵央處理後的模擬信號進行數靴荊輸至數位訊號處理模塊。
數位訊號處理模iM數對七後的圖像i^進fi^頁處理後，預處理包括f象場M、畸變校正、 CCD像素不均勻性艦等功能，預處理後的數灘^tA核心處理模塊中依據設定的參數，選擇 相應的固化算法，按照設定的算法流禾，圖像進行處理，實現圖像的硬體處理。之後由輸入輸出 模塊將繊^f輸到接口模塊。參數保存模塊中保存了相機增益值、偏置值、積分時間值、圖像預 處理模,擇、算法調用^7Xa",、多相機荊亍同步參數等可設參數以及一些固定相機參數。
電源^^管理模塊負責 ^$制其他各模塊的電源。接口驅動模i央實現相機與上位機的
通m^,的^lr，並完細機狀態的控制和J標。接口用於電源、上位機等硬體連接。
本發明的優點和積極'皿
本發明對現有線掃描視覺產品的各類常用算法庫進行了集成，其中預處理算&^括光源校正 算法、《鈔ll校正算法、畸變M算法固化在相機內部，用戶可艦接口軟體選翻應的預處理模
±央，同時在數位訊號處理模塊內誠了多種視覺檢測算法，包手Si^提取算法、細分算法、圖像
增強算法、圖像變換算法、M檢測算法、RGBfef級原算法，用戶iffilg口軟體以圖形化的方 式對這些算法庫進行搭配，每種算法均皿簡單和可預覽的參數配置，算法組合可通過乙太網接 口下載至相機內部的數對七處理單元中並保存，從而實現硬體實時圖像處理功能以適應不同的工鵬用場合，大彌短了x^機翻離測的開鍋期和斷氐了《頓離，具有智能化、高誠
度、高性價比、f頓簡單可靠的一系列優點。
除以上標準算法庫以外，本發明同時支持底層二次開發功能，有經驗的用戶可以ffl3i高級編
程語言編寫稱的圖像雌算法並下輕相機內部，從而進一步提高了產品的翻範圍。

圖1為本發明的相機內部結構圖； 圖2為本發明的相機原理框其中l為機殼，2為鏡頭接口， 3為成像鏡頭，4為 驅動模塊，5為模擬辦器及數對七模 ±央，6為數位訊號艦豐勢央，7為電源及接口t穀央，8為線掃描CCD光電傳繊，9為模擬辦辭莫 塊，10為CDS相關^^樣模i央，11為可編程增^J文大模塊，12為偏置艦豐對央，13為數對七模 塊，14為時j^M模塊，15為數^f言號處^H， 16為圖f象預處理豐莫塊，17為數字圖像核心處理 模塊，18為輸入輸出接口模塊，19為參數保#^莫塊，20為電源發^管理模塊，21為接口驅動 模塊，22為接口， 23為乙太網接口， 24為電源接口， 25為通用輸入輸出接口， 26為LEDj際燈。具體 方式
實施例l、
如圖1和圖2所示，X^掃描智能相lfli機設備由機殼l、鏡頭接口2、成像鏡頭3和內部 軒電路模土央4、 5、 6、 7構成，機^fflL型支架設計，上部加有護罩(圖l中虛線部分)，機 殼M開有一代條狀狹縫，機殼前端安親鏡對妾口 2，成像鏡頭3與鏡頭接口 2 ffiiU定針口 互連，光學劇鬆聖鏡頭後通過機^Jl的狹會i^像於線掃描CCD傳感器8表面。CCD傳自8與 末級驅動模塊4連接並緊貼在機殼內側，CCD傳繊8的光敏表面與狹糹鍾合，可以有效消除幹 擾光線。末級驅動模塊4、 t^5(前端及數^f七模塊5、圖像處理模塊6和電源及接口模塊7相鄰之 間ffl^高密度f言號連接ll連接，用於傳iH言號、！^和電源。各線路fei:均開有一致的機械安裝
孔，從電源及接口板後^l各護戰n各線路板同LM^架緊固連接。
末級驅動模塊4上用於離供CCD正常工作的脈衝腿轉換和電源偏移。模擬綱及數靴 模塊5用於將CCD傳,8輸出的模擬信號預處理和數判七^ 可控的驅動脈衝,模擬信號預處理包括CDS相^X^樹穀央10用於消除CCD輸出的暗電^M象素不均勻性、可編程增M^: 模塊11用於對CCD輸出信號做可設置的模擬增^^大、偏置^IE模決12用於^IE輸出的黑場平 衡，數對七模塊13^tCCD輸出模擬信號的數判七轉換，時序發生徵央14產生CCD傳繊 8工作所需的基準脈衝信號。圖像處理模塊6上M數^ft號處理器15、輸入輸出接口模塊18和 參數保存模塊19，數位訊號處理器15^^t成像圖像的數字處SX作，其中包括圖像預處理模土央 16和圖像核A處理t莫決17，圖像預處理模塊16對原始圖像的信^iS行校正，包樹鈔湯不均性校 正、成像畸變艦等，圖像核心處理模塊17^jW艦後圖像的處理，包 Si^提取、細分、圖 像增強、圖像變換、被檢測、RGB fe^效原對壬獻(,的組合，參數保存擻央19用於保存相 機的MS2皿，包括曝光時間、積分時間、增 黑場設置值、圖像預處理參數、圖《象核心處理 參數等，這些參數經圖像核心處理豐對央17運算後產生或接受一系列可用輸入輸出結果傳MM輸入 輸出接口模塊18用於麟相豐髒機設備與外界的麟。電源及接口模塊7上安駭電源a^管 理模塊20、接口驅動模塊21、接口22和LEDJ際燈26，電源及管理模塊20用於產^i機設備 工作所需的，電源及完成電源fW1、電源HSe等功能，接口驅動模塊21用於將輸入輸出接口模 塊18所使用的接口信號轉換為IQlk接口標準，接口20包括乙太網接口23、電源接口24和通用輸 入輸出接口 25， LED m^燈26用於t標相1fli機的工作狀態。
實施例2、
根據^ffi例i設計的xim掃描智能相機，用於手機面板在線視:t^測，配置如下
成像鏡頭6001111。.8:0^線掃描刑繊視覺鏡頭；
線掃描CCD傳麟TCD1705D， 7450有效像素，4. 7umX4. 7ixm像素尺寸；
相機尺寸65咖(寬)X&5mm (高)X80咖(長)(不含鏡頭、鏡 口及連接器)；
相禾;1JIjS:驅動頻率40MHz，行掃描頻率5.2KHz，手機面板在^3150mm/秒；
^fJI率系統^DI率0.01mm，檢測最小缺陷精度0. 05mm。每幅手機面板掃描圖像5500萬像素。
檢測內容手機面板表面的微小劃痕、賺、桔點等缺陷。
權利要求
1、一種工業線掃描智能相機，其特徵在於，該相機由以下部分組成成像鏡頭用於對產品或待測物進行成像；線掃描CCD光電傳感器將經過鏡頭成像後的光學信號轉換為電信號；末級驅動模塊用於線掃描CCD光電傳感器的驅動；模擬前端及數位化模塊包括模擬前端模塊、數位化模塊和時序發生模塊；由時序發生模塊提供驅動時序，並傳輸由CCD光電傳感器輸出的圖像模擬信號，該模擬信號經由模擬前端模塊處理後進入數位化模塊轉換為數字圖像並傳遞至後繼的數位訊號處理模塊；其中模擬前端模塊包括CDS相關雙採樣功能，可編程增益調整功能和可編程偏置調整功能；數位訊號處理模塊包括數位訊號處理器、輸入輸出接口模塊和參數保存模塊；該模塊首先對轉換後的數字圖像進行像場不均勻校正等預處理，再由數位訊號處理器按照參數保存模塊中設定的參數對圖像進行運算和處理，結果由輸入輸出接口模塊傳遞至下級；電源及接口模塊包括電源發生及管理模塊、接口驅動模塊和接口；電源發生及管理模塊生成並控制其他各模塊的電源；接口驅動模塊將處理後的數字圖像輸出，並完成於上位機的通訊和參數設置等功能。
2、 根據權利要求i戶腿的:oik線掃描智能相機，欺寺徵在於待測物圖f鬆聖成像、光電轉換、數位化、圖像預處理和算法、流程可選的硬體化圖像處理，再由接口模塊輸出。
3、 根據權利要求i或2臓的:Qlk^掃描智能相機，賺徵在於臓的數位訊號處理器包括圖像預處理模i央和數字圖像核心處理f對央；核心處理模± 照參數設定模塊中的參數，選 擇不同的算法及》舒就預處理後的數字圖像的進行處理。
4、 根據權利要求1或2戶腿的X^掃描智能相機，其特徵在於硬fH七多種圖像處理算法， 並且算法和繊可選。
全文摘要
一種工業線掃描智能相機，該相機包括成像鏡頭、線掃描CCD光電傳感器、模擬前端及數位化模塊、數位訊號處理模塊和電源及接口模塊等組成部分。相機安裝到工業生產線上獨立運行，接口模塊用於與PC機通訊並設置其特有的功能。該相機不僅外形小巧、成本低廉、安裝使用方便，還具有很強的通用性，它提供了現有線掃描工業機器視覺檢測範疇內的若干標準處理模塊，用戶僅通過圖形化的接口軟體進行設置後即可適應於各類線掃描工業視覺檢測應用。檢測應用包括幾何量的非接觸測量、條形碼識別、在線表面缺陷檢測、色選、特徵識別和篩選、灰度識別等機器視覺檢測方案，可自動輸出用於缺陷及反饋控制的信號，並提供多臺相機並行實時工作的接口信號。
文檔編號H04N3/15GK101514966SQ20091006819
公開日2009年8月26日 申請日期2009年3月20日 優先權日2009年3月20日
發明者流 何, 鵬 徐, 鳳 杜 申請人:流 何