CN101514966B - 一种工业线扫描智能相机 - Google Patents
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Abstract
一种工业线扫描智能相机，该相机包括成像镜头、线扫描CCD光电传感器、模拟前端及数字化模块、数字信号处理模块和电源及接口模块等组成部分。相机安装到工业生产线上独立运行，接口模块用于与PC机通讯并设置其特有的功能。该相机不仅外形小巧、成本低廉、安装使用方便，还具有很强的通用性，它提供了现有线扫描工业机器视觉检测范畴内的若干标准处理模块，用户仅通过图形化的接口软件进行设置后即可适应于各类线扫描工业视觉检测应用。检测应用包括几何量的非接触测量、条形码识别、在线表面缺陷检测、色选、特征识别和筛选、灰度识别等机器视觉检测方案，可自动输出用于缺陷及反馈控制的信号，并提供多台相机并行实时工作的接口信号。
Description
【技术领域】
本发明涉及一种工业线扫描智能相机，属于工业机器视觉检测技术领域。
【背景技术】
目前，常用的工业机器视觉检测产品按照传感器的分类有面阵和线扫描两大类，前者属于二维图像传感器，后者属于一维图像传感器，两类传感器均可用于二维图像工业视觉检测，区别在于前者一次成像即可获得二维图像，后者必须通过扫描后拼接成二维图像。在某些特定应用领域，如高精度几何量测量、高速在线实时检测(生产线速度2米/秒至10米/秒)，面阵传感器因固有的速度低、分辨率低的缺陷无法满足视觉检测要求而只有采用线扫描类视觉检测，线扫描传感器在这些场合具有分辨率高(扫描图像分辨率可达5000万像素以上)，速度高(行扫描频率可达100KHz以上)、性价比高的优点而被大量采用。基于线扫描工业机器视觉检测产品传统的系统配置包括线扫描工业相机、光源和后端处理系统组成，国内多数产品的后端采用传统的PC系统，以纯软件算法进行处理，随着生产线走速的提高和图像分辨率的提高，PC系统已无法满足在线实时处理的要求；另一类后端采用专用的数字信号处理板，这类后端对产品用户企业需要非常高的技术门槛，并仅适用于特定检测类型，而且多数用户企业不具备二次开发能力或难以负担昂贵的开发费用。因此，具备通用性、高性价比并可实现智能化图形编程的工业线扫描智能相机具有广阔的市场前景。
【发明内容】
本发明的目的在于解决现有线扫描机器视觉产品的二次开发费用高、难度大且开发周期长的问题，提供一种用于工业机器视觉检测的高性价比的、使用简单可靠的、高速智能型线扫描工业相机，可广泛应用于各类工业在线视觉检测应用领域。
本发明提供的工业线扫描智能相机主要包括：
成像镜头：用于对产品或待测物进行成像；
线扫描CCD光电传感器：将经过镜头成像后的光学信号转换为电信号；
末级驱动模块：用于线扫描CCD光电传感器的驱动；
模拟前端及数字化模块：包括模拟前端模块、数字化模块和时序发生模块，
数字信号处理模块：包括数字信号处理器、输入输出接口模块和参数保存模块，
电源及接口模块：包括电源发生及管理模块、接口驱动模块和接口，
其中末级驱动模块根据时序发生模块的时序将驱动脉冲转化为可供线扫描CCD光电传感器驱动的电压及时序脉冲，CCD输出信号经过模拟驱动模块传输至模拟前端模块。
模拟前端包括CDS相关双采样功能，可编程增益调整功能和可编程偏置调整功能，CDS采样对输出模拟信号进行2次相关采样并输出差值以消除背景噪声，可编程增益功能对CCD输出模拟信号进行一定比例的放大，可编程偏置调整功能对CCD输出的暗场信号进行校正。增益及偏置参数均保存在参数保存模块中。
数字化模块将模拟前端模块处理后的模拟信号进行数字化并传输至数字信号处理模块。
数字信号处理模块对数字化后的图像数据进行预处理后，预处理包括像场校正、畸变校正、CCD像素不均匀性校正等功能，预处理后的数字信号进入核心处理模块中依据设定的参数，选择相应的固化算法，按照设定的算法流程对图像进行处理，实现图像的硬件处理。之后由输入输出模块将数据传输到接口模块。参数保存模块中保存了相机增益值、偏置值、积分时间值、图像预处理模块选择、算法调用流水线顺序、多相机并行同步参数等可设参数以及一些固定相机参数。
电源发生及管理模块负责生成并控制其他各模块的电源。接口驱动模块实现相机与上位机的通讯和数据的传输，并完成相机状态的控制和指示。接口用于电源、上位机等硬件连接。
本发明的优点和积极效果：
本发明对现有线扫描视觉产品的各类常用算法库进行了集成，其中预处理算法包括光源校正算法、像场校正算法、畸变校正算法固化在相机内部，用户可通过接口软件选择相应的预处理模块，同时在数字信号处理模块内集成了多种视觉检测算法，包括边缘提取算法、细分算法、图像增强算法、图像变换算法、灰度检测算法、RGB色彩还原算法，用户通过接口软件以图形化的方式对这些算法库进行搭配，每种算法均提供简单和可预览的参数配置，算法组合可通过以太网接口下载至相机内部的数字化处理单元中并保存，从而实现硬件实时图像处理功能以适应不同的工业应用场合，大大缩短了工业机器视觉检测的开发周期和降低了使用难度，具有智能化、高集成度、高性价比、使用简单可靠的一系列优点。
除以上标准算法库以外，本发明同时支持底层二次开发功能，有经验的用户可以通过高级编程语言编写特有的图像处理算法并下载至相机内部，从而进一步提高了产品的适用范围。
【附图说明】
图1为本发明的相机内部结构图；
图2为本发明的相机原理框图；
其中：1为机壳，2为镜头接口，3为成像镜头，4为末级驱动模块，5为模拟前端及数字化模块，6为数字信号处理模块，7为电源及接口模块，8为线扫描CCD光电传感器，9为模拟前端模块，10为CDS相关双采样模块，11为可编程增益放大模块，12为偏置校正模块，13为数字化模块，14为时序发生模块，15为数字信号处理器，16为图像预处理模块，17为数字图像核心处理模块，18为输入输出接口模块，19为参数保存模块，20为电源发生及管理模块，21为接口驱动模块，22为接口，23为以太网接口，24为电源接口，25为通用输入输出接口，26为LED指示灯。
【具体实施方式】
实施例1、
如图1和图2所示，工业线扫描智能相机主机设备由机壳1、镜头接口2、成像镜头3和内部若干电路模块4、5、6、7构成，机壳采用L型支架设计，上部加有护罩(图1中虚线部分)，机壳前端开有一个长条状狭缝，机壳前端安装有镜头接口2，成像镜头3与镜头接口2通过旋转卡口互连，光学影像经镜头后通过机壳上的狭缝成像于线扫描CCD传感器8表面。CCD传感器8与末级驱动模块4连接并紧贴在机壳内侧，CCD传感器8的光敏表面与狭缝重合，可以有效消除干扰光线。末级驱动模块4、模拟前端及数字化模块5、图像处理模块6和电源及接口模块7相邻之间通过高密度信号连接器连接，用于传输信号、数据和电源。各线路板上均开有一致的机械安装孔，从电源及接口板后部将护罩和各线路板同L型支架紧固连接。
末级驱动模块4上用于提供供CCD正常工作的脉冲电压转换和电源偏移。模拟前端及数字化模块5用于将CCD传感器8输出的模拟信号预处理和数字化并提供可控的驱动脉冲，模拟信号预处理包括CDS相关双采样模块10用于消除CCD输出的暗电流及像素不均匀性、可编程增益放大模块11用于对CCD输出信号做可设置的模拟增益放大、偏置校正模块12用于校正输出的黑场平衡，数字化模块13完成对CCD输出模拟信号的数字化转换，时序发生模块14产生CCD传感器8工作所需的基准脉冲信号。图像处理模块6上装有数字信号处理器15、输入输出接口模块18和参数保存模块19，数字信号处理器15完成对成像图像的数字处理工作，其中包括图像预处理模块16和图像核心处理模块17，图像预处理模块16对原始图像的信号进行校正，包括像场不均性校正、成像畸变校正等，图像核心处理模块17完成对校正后图像的处理，包括边缘提取、细分、图像增强、图像变换、灰度检测、RGB色彩还原等任意顺序的组合，参数保存模块19用于保存相机的配置参数，包括曝光时间、积分时间、增益及黑场设置值、图像预处理参数、图像核心处理参数等，这些参数经图像核心处理模块17运算后产生或接受一系列可用输入输出结果传递至输入输出接口模块18用于提供相机主机设备与外界的联系。电源及接口模块7上安装有电源发生及管理模块20、接口驱动模块21、接口22和LED指示灯26，电源及管理模块20用于产生主机设备工作所需的全部电源及完成电源保护、电源监控等功能，接口驱动模块21用于将输入输出接口模块18所使用的接口信号转换为工业接口标准，接口20包括以太网接口23、电源接口24和通用输入输出接口25，LED指示灯26用于指示相机主机的工作状态。
实施例2、
根据实施例1设计的工业线扫描智能相机，用于手机面板在线视觉检测，配置如下：
成像镜头：60mm f2.8工业线扫描平像场视觉镜头；
线扫描CCD传感器：TCD1705D，7450有效像素，4.7μm×4.7μm像素尺寸；
相机尺寸：65mm(宽)×65mm(高)×80mm(长)(不含镜头、镜头接口及连接器)；
相机速度：驱动频率40MHz，行扫描频率5.2KHz，手机面板在线走速50mm/秒；
分辨率：系统分辨率0.01mm，检测最小缺陷精度0.05mm。每幅手机面板扫描图像5500万像素。
检测内容：手机面板表面的微小划痕、掉漆、桔点等缺陷。
Claims (3)
1.一种工业线扫描智能相机，其特征在于，该相机由以下部分组成：
成像镜头：用于对产品或待测物进行成像；
线扫描CCD光电传感器：将经过成像镜头成像后的光学信号转换为电信号；
末级驱动模块：用于线扫描CCD光电传感器的驱动；
模拟前端及数字化模块：包括模拟前端模块、数字化模块和时序发生模块；由时序发生模块提供驱动时序，以驱动线扫描CCD光电传感器输出的图像模拟信号，该模拟信号经由模拟前端模块处理后进入数字化模块转换为数字图像，之后传递至后继的数字信号处理模块；其中模拟前端模块包括CDS相关双采样功能，可编程增益调整功能和可编程暗场信号校正功能；
数字信号处理模块：包括数字信号处理器、输入输出接口模块和参数保存模块；该数字信号处理器首先对转换后的数字图像进行像场不均匀校正、畸变校正、CCD像素不均匀性校正，再由数字信号处理器按照参数保存模块中设定的参数对图像进行运算和处理，结果由输入输出接口模块传递至下级；其中，所述的数字信号处理器包括图像预处理模块和数字图像核心处理模块，该数字图像核心处理模块按照参数保存模块中的参数，选择不同的算法及流程对预处理后的数字图像进行处理，实现图像的硬件处理；
电源及接口模块：包括电源发生及管理模块、接口驱动模块和接口；电源发生及管理模块生成并控制其他各模块的电源；接口驱动模块将处理后的数字图像输出，并完成与上位机的通讯和参数设置功能。
2.根据权利要求1所述的工业线扫描智能相机，其特征在于待测物图像经成像、光电转换、数字化、图像预处理和算法、流程可选的硬件化图像处理，再由接口模块输出。
3.根据权利要求1或2所述的工业线扫描智能相机，其特征在于硬件化多种图像处理算法，并且算法和流程可选。
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Families Citing this family (6)
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Citations (2)
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|---|---|---|---|---|
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Patent Citations (2)
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| CN101178367A (zh) * | 2007-09-21 | 2008-05-14 | 天津大学 | 一种陶瓷加工表面损伤检测系统 |
Non-Patent Citations (1)
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107399582A (zh) * | 2017-07-24 | 2017-11-28 | 合肥星袖机械科技有限公司 | 一种自调节式自动化生产线 |
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