CN102445450A

CN102445450A - 一种光学膜在线检测装置

Info

Publication number: CN102445450A
Application number: CN2011102917774A
Authority: CN
Inventors: 胡广华; 李兆辉
Original assignee: GUANGZHOU NANSHA HUAZHUO CHEMICAL CO Ltd
Current assignee: GUANGZHOU NANSHA HUAZHUO CHEMICAL CO Ltd
Priority date: 2011-09-29
Filing date: 2011-09-29
Publication date: 2012-05-09

Abstract

本发明公开了一种光学膜在线检测装置，包括编码器、信号前置处理模块、FPGA信号处理模块、两个以上的驱动模块及线阵CCD相机，FPGA信号处理模块包括同步检测电路和信号选择电路；编码器输出的信号经前置信号处理模块后，在FPGA信号处理模块经同步检测和信号选择后，将信号分配给多路驱动模块，控制该驱动模块连接的线阵CCD相机工作，因多台线阵CCD相机的驱动信号来自同一个编码器，解决了控制信号的信号源一致性问题，信号同步性高，在FPGA信号处理模块中经过同步检测电路进行信号同步细分，进一步提高信号同步性，为图像处理模块提供同步性高的灰度图像减少图像失真。

Description

一种光学膜在线检测装置

技术领域

本发明涉及光学膜生产检测装置，特别是一种采用视觉检测的多通道、高精度的光学膜在线检测装置。

背景技术

在光学膜的制备过程中，由于薄膜厚度较薄生产工序多等原因，常会出现各种污渍、凝胶、划伤、皱折、破损、涂布不均，气泡等瑕疵，影响光学膜的光学性质，因此在生产过程中须实时检测薄膜品质，以反馈给相应控制单元对工艺参数进行调整。

采用机器视觉缺陷检测的方法具有非接触、快速、高精度和智能化等独特优势，近年来得到了越来越广泛的应用。其过程为：首先由多台工业CCD相机实时采集薄膜灰度图像，然后通过图像处理模块对图像进行比对分析，得到缺陷的形态、类型，坐标等信息，进而根据检测结果对缺陷位置进行在线标记，或反馈给控制单元以对工艺参数进行调整，达到稳定产品质量的目的。

实际生产线上，薄膜卷绕在导辊上，并随着导辊的转动而运动。与生产特点有关，薄膜运行速度可在一个较宽的范围内变动，这种变动既可源于人工调节，也可因薄膜张力变化而引起，因此瞬时膜速具有不可预知性。这给CCD相机采集图像带来了困难，为了不引起采集的运动图像失真，CCD行扫描频率必须严格与膜速同步，即：无论膜速如何变化，CCD的纵向图像分辨率必须保持恒定，且多台CCD相机同步性要求较高，当检测精度要求较高时，位置和速度信号分辨率必须足够高。目前常用编码器测量位置和速度，但是常用编码器每圈线数有限，原始编码器信号往往无法达到要求的检测精度。

中国专利公开号:CN101403704A公开了一种氟塑料薄膜在线疵点检测系统和方法，此在线检测系统包括：多个高分辨率线阵CCD相机、多台工控机和一个触摸屏、图像传输和处理装置。此系统通过每一个工控机控制两个CCD相机采集图像数据，同时采用总线结构由一个总工控机对多个线阵CCD相机采集来的图像数据进行融合和处理，实现多个线阵CCD相机图像的融合，恢复出整个图像。

此系统由多台工控机和触摸屏构成CCD相机阵列控制装置，同时对多个线阵CCD相机实现同步控制，获得同一被测物在不同位置的线阵图像以满足线阵CCD相机的图像融合，实现带状材料的动态视觉在线质量监控，由于使用多台工控机分别对多个线阵CCD相机进行控制（每个工控机控制两台线阵CCD相机），各线阵CCD相机采集的图形数据同步性不高，即使在图像处理模块经过二次差分方法处理后图像还会有所失真，在后续与标准图像对比中可能出现误判的问题，主要是确定的疵点位置不准确。

光学膜是利用光的干涉现象以改变其光学特性来产生增透、反射、分光、分色、带通或截止等光学现象来实现其功能，所以对薄膜的品质要求较高，若有任何瑕疵都将影响薄膜的光学特性，所以对光学膜实时在线检测和对瑕疵进行准确定位至关重要。

发明内容

本发明旨在提供一种高精度，多通道的光学膜在线检测装置，可解决多台线阵CCD相机采集图像数据同步性差，定位不准确，导致图像失真的问题。

本发明所述的光学膜在线检测装置包括：用于采集位置信号的编码器、用于电平转换的信号前置处理模块、FPGA信号处理模块、两个以上的驱动模块、两台以上的用于采集图像信号的线阵CCD相机，所述FPGA信号处理模块包括同步检测电路和信号选择电路；编码器输出的信号经前置信号处理模块后，送入FPGA信号处理模块，在FPGA信号处理模块中经同步检测电路和信号选择电路后，送入多路驱动模块，一个驱动模块连接一台线阵CCD相机，同时驱动多台CCD相机工作。

本发明所述的光学膜在线检测装置，从编码器输出的信号经信号前置处理模块进行电平转换后，送入FPGA信号处理模块进行信号同步细分和信号选择，然后分配给多路驱动电路，同时驱动多台线阵CCD相机工作，采集图像数据。

因为多台线阵CCD相机的驱动信号来自同一个编码器，解决了控制信号的信号源一致性问题，信号同步性高，由编码器输出的位置信号，在信号前置处理模块处理后进入FPGA信号处理模块，在FPGA模块中经过同步检测电路进行信号同步细分，进一步提高信号同步性，然后输送给信号选择电路进行信号再分配，在信号选择电路，信号被分配给多个通道，输出给多路驱动电路，控制多台线阵CCD相机同时开始拍摄工作，多台线阵CCD相机由同步性很高的信号驱动，其采集的图像信号一致性好，可为图像处理模块提供同步性高的灰度图像，减少图像失真，来自同一编码器的信号在FPGA信号处理模块，还经过同步监测电路提高了信号精度，可准确定位图像位置。

附图说明

图1为本发明的连接框图。

图2为本发明的信号前置处理模块的一种电路结构图。

图3为本发明的有源晶振电路的一种结构图。

具体实施方式

如图1所示的光学膜在线检测装置包括编码器0、信号前置处理模块1、FPGA（现场可编程门阵列）信号处理模块2、十六个驱动模块301至316、十六台线阵CCD相机401至416，信号前置处理模块1中包括电平转换电路11，光耦合电路12和信号整形电路13，由编码器0输出的位置信号进入信号前置处理模块1，在前置处理模块1中经电平转换电路11转换为TTL电平，然后送入光耦合电路12对输入信号进行信号隔离，实现分配器与外部电路的电气绝缘隔离，起到抗干扰的作用，然后再送入信号整形电路13进行信号整形，进一步消除噪声提高信号质量，后送入FPGA信号处理模块2；FPGA信号处理模块2中有用硬件描述语言（Verilog 或 VHDL）集成的同步检测电路21、滤波器22、信号选择器23，进入FPGA信号处理模块2的信号经同步检测电路21，进行信号同步细分，进一步提高信号同步性，然后送入滤波器22滤波去除噪声，然后进入信号选择器23，将信号分配给多个通道，输出给多路驱动模块301至316，每个驱动模块连接一台CCD相机，同时驱动与多路驱动模块分别连接的CCD相机401至416开始工作。为提高本装置信号的同步性和精度在FPGA信号控制模块2外部设置有独立的有源晶振电路5，为整个装置提供快速时钟信号,在FPGA内部集成有用硬件描述语言（Verilog 或 VHDL）设计的信号同步检测电路13、信号同步检测电路由全局快速时钟驱动，时钟频率比编码器信号频率高出3个数量级，以此保证信号的同步精度。

来自同一编码器0的差分信号，在前置处理模块1进行电平转换，信号隔离和信号整形后，送入FPGA信号处理模块2，在FPGA信号处理模块中，使用外部快速时钟信号驱动的高精度同步检测电路对信号进行信号细分同步，然后经滤波去除噪声后送入信号选择器23，将信号送入FPGA信号模块1的多个通道，进行信号分配，同时驱动多台CCD相机401至416同时工作，因为多台线阵CCD相机的驱动信号来自同一个编码器，解决了控制信号的信号源一致性问题，信号同步性高，而且在FPGA信号处理模块中经过同步检测电路进行信号同步细分，进一步提高信号同步性，然后输送给信号选择电路进行信号再分配，可为图像处理模块提供同步性高的灰度图像，减少图像失真，可准确定位图像位置。而且根据外部控制命令可随时开启和关闭通道，提高本装置的工作灵活性。

如图2所示,给出了所述信号前置处理模块1的电路结构，编码器0输出的原始差分信号有A，B，Z相，图2只给出了A相差分信号的电路结构，B相、Z相电路与之相似。从编码器输出的差分信号经RS422-TTL转换器101实现差分信号到TTL电平的转换，然后送入施密特触发器102进行信号整形，整形后的信号送入光耦合器103进行信号隔离，以去除外界干扰，实现控制装置与信号采集装置的电气隔离，经过隔离的信号再送入施密特触发器104信号整形电路进一步提高信号完整度，消除噪声干扰，然后进入外挂电阻105,电阻106分压后输出。

如图3所示，给出了外接在FPGA信号处理模块2外部的有源晶振电路5的电路结构，电感线圈504的一端连接电源及电容器501，其另外一端与晶振振荡器506的输入端连接，在晶振振荡器506与电感线圈504之间还并联有电容器502及电容器503，电容器501、电容器502、电容器503共同接地，晶振振荡器506的输出端连接电阻器505后输出。所述晶振振荡器506时钟频率比采集信号的编码器0信号频率高出3个数量级。整个系统时钟信号输入由有源晶振电路5提供，并经过集成在FPGA信号处理模块2内部的锁相环（PLL）时钟调整电路进行倍频、锁相，时钟脉冲精度进一步提高。

Claims

1.一种光学膜在线检测装置,其特征在于包括：用于采集位置信号的编码器、用于电平转换的信号前置处理模块、FPGA信号处理模块、两个以上的驱动模块、两台以上的用于采集图像信号的线阵CCD相机，所述FPGA信号处理模块包括同步检测电路和信号选择电路；编码器输出的信号经前置信号处理模块后，送入FPGA信号处理模块，在FPGA信号处理模块中经同步检测电路和信号选择电路后，送入多路驱动模块，一个驱动模块连接一台线阵CCD相机，同时驱动多台CCD相机工作。

2.根据权利要求1所述的光学膜在线检测装置，其特征在于，所述的FPGA信号处理模块还包括滤波器；进入FPGA信号处理模块的信号经同步检测电路后，进入滤波器，后通过信号选择器，输出给多路驱动模块。

3.根据权利要求1或2所述的光学膜在线检测装置，其特征在于，所述的信号前置处理模块包括：电平转换电路、光耦合电路和信号整形模块；编码器输出的信号经电平转换电路后，进入光耦合电路，后经信号整形模块，最后送入FPGA信号处理模块。

4.根据权利要求3所述的光学膜在线检测装置，其特征在于，在所述的FPAG信号处理模块外部还包括有源晶振电路。