CN103179427A - 一种多线阵ccd扫描系统的标定纸及调整方法 - Google Patents

一种多线阵ccd扫描系统的标定纸及调整方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种多线阵CCD扫描系统的标定纸及调整方法，涉及机器视觉领域。所述标定纸包括：共线标定纸；所述共线标定纸上设置有点划线，并且所述点划线的精度同于CCD采集要求的最小精度，所述点划线上点的尺寸同于所述CCD能够采集的最小像元的尺寸。本发明所述多线阵CCD扫描系统的标定纸及调整方法，可以通过在普通的纸上打印相应的图案制作所述标定纸，并且可以使用所述标定纸方便地对所述多线阵CCD扫描系统进行调整，有效地降低了标定纸成本，并且简化了调整步骤。

Description

一种多线阵CCD扫描系统的标定纸及调整方法
技术领域
本发明涉及机器视觉技术领域，特别涉及一种多线阵CCD扫描系统的标定纸及调整方法。
背景技术
机器视觉主要用计算机来模拟人的视觉功能，从客观事物的图像中提取信息进行处理并加以理解，最终用于实际检测和控制。这一技术能广泛应用到印刷品、粮食、果蔬、电子器件、汽车和环保绿色能源等的质量检测，代替人工检测，降低成本，提高检测速度和精度。
在相机选取中传统的有线阵CCD和面阵CCD两种。其中，线阵CCD的优点是：线阵CCD的照明光源均匀性容易校正；线阵CCD在高速运动现场能够实现高精度的分辨率；线阵CCD传感器数量小，交叠面积小，数据冗余量小，图像拼接配准的负担轻。
对于宽幅面的检测材质，需要应用多线阵CCD拼接采集同一行、同一副图像，这里就设涉及到了拼接共线问题。以印刷版材为例，一卷版材长达几百米，在未裁切前检测版材的瑕疵，在瑕疵处喷墨，根据瑕疵的统计数量和大小等特征来确定版材的质量等级。将多线阵CCD调整成采集共线形式，就能保证采集处理的图像是同一副图像的某一部分，不会因为相差数行使计算有误。现有的实现多线阵CCD采集共线的方案往往标定纸成本过高并且调整步骤繁琐。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是：如何提供一种多线阵CCD扫描系统的标定纸及调整方法，以降低标定纸成本，并且简化调整步骤。
(二)技术方案
为解决上述技术问题，本发明提供一种多线阵CCD扫描系统的标定纸，其包括：共线标定纸；所述共线标定纸上设置有点划线，并且所述点划线的精度同于CCD采集要求的最小精度，所述点划线上点的尺寸同于所述CCD能够采集的最小像元的尺寸。
优选地，所述共线标定纸上还设置有标志位；所述标志位包括灰度不同的两个矩形，所述两个矩形相邻并且横向长度相同；所述点划线与所述两个矩形的分割线共线。
优选地，所述两个矩形中一个为纯黑色，一个为灰色。
优选地，所述标定纸还包括：清晰度标定纸；所述清晰度标定纸上交错设置有尺寸相同的黑色矩形框和白色矩形框，并且相邻的所述黑色矩形框和白色矩形框之间界限分明。
优选地，所述标定纸采用纸、塑料或者陶瓷作为制作材料。
本发明还提供一种多线阵CCD扫描系统调整方法，其包括步骤：
B：对扫描系统进行初步调整，使多个线阵CCD的工作距离一致并且保持平行，使所述多个线阵CCD能够清晰地辨识清晰度标定纸上的黑色矩形框和白色矩形框；
C：使用共线标定纸对所述多个线阵CCD进行调整，使所述多个线阵CCD共线。
优选地，所述步骤B具体包括步骤：
B1：根据检测区域大小和线阵CCD的横向扫描宽度，设置相应数量的多个线阵CCD；
B2：调整清晰度标定纸的位置，使所述清晰度标定纸处于所述扫描系统的检测平面内，并使所述清晰度标定纸上黑色矩形框的长度方向与传送带运动方向平行；
B3：调整所述多个线阵CCD，使所述多个线阵CCD的工作距离一致并且保持平行；
B4：令所述多个线阵CCD扫描所述清晰度标定纸，并对所述多个线阵CCD进行调整，直至所述多个线阵CCD能够清晰地辨识所述清晰度标定纸上的黑色矩形框和白色矩形框。
优选地，所述步骤C具体包括步骤：
C1：调整共线标定纸的位置，使所述多个线阵CCD中的第一台CCD能够清晰地扫描到所述共线标定纸上的点划线；
C2：保持所述共线标定纸位置固定，依次调整所述多个线阵CCD中剩余的CCD，使所述剩余的CCD均能够清晰地扫描到所述共线标定纸上的点划线。
优选地，所述步骤C1具体包括步骤：
C11：用共线标定纸替代所述清晰度标定纸，使所述共线标定纸处于所述扫描系统的检测平面内；
C12：利用所述共线标定纸上的标志位和所述多个线阵CCD的扫描效果图对所述共线标定纸进行初定位；
C13：微调所述共线标定纸的第一端，直至所述多个线阵CCD中的第一台CCD能够清晰地扫描到所述共线标定纸的第一端的点划线；
C14：固定所述共线标定纸的第一端，微调所述共线标定纸的第二端，直至所述第一台CCD能够清晰地扫描到所述共线标定纸的全部点划线。
优选地，在所述步骤B之前还包括步骤：A：制作清晰度标定纸和共线标定纸。
(三)有益效果
本发明所述多线阵CCD扫描系统的标定纸及调整方法，可以通过在普通的纸上打印相应的图案制作所述标定纸，并且可以使用所述标定纸方便地对所述多线阵CCD扫描系统进行调整，有效地降低了标定纸成本，并且简化了调整步骤。
附图说明
图1是本发明实施例所述清晰度标定纸的示意图；
图2是本发明实施例所述共线标定纸的示意图；
图3是多线阵CCD扫描系统结构示意图；
图4是本发明实施例所述多线阵CCD扫描系统调整方法流程图；
图5是线阵CCD调整过程中的清晰度标定纸成像示意图；
图6是线阵CCD对共线标定纸的静态扫描效果图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
本发明实施例所述多线阵CCD扫描系统的标定纸包括：清晰度标定纸和共线标定纸。
图1是本发明实施例所述清晰度标定纸的示意图，如图1所示，所述清晰度标定纸上交错设置有尺寸相同的黑色矩形框和白色矩形框，并且相邻的所述黑色矩形框和白色矩形框之间界限分明。
图2是本发明实施例所述共线标定纸的示意图，如图2所示，所述共线标定纸上设置有点划线，并且所述点划线的精度同于CCD采集要求的最小精度，所述点划线上点的尺寸同于所述CCD能够采集的最小像元的尺寸；所述共线标定纸上还设置有标志位，所述标志位包括灰度不同的两个矩形，所述两个矩形相邻并且横向长度相同；所述点划线与所述两个矩形的分割线共线。
本实施例中所述共线标定纸上的灰度不同的两个矩形，优选其中一个为纯黑色，另一个为灰色；也可以为所述两个矩形分别设置两种其他的灰度，只要肉眼能够区分即可。
所述清晰度标定纸和/或共线标定纸，可以采用纸、塑料或者陶瓷作为材料，通过在其表面打印相应的图案制作而成。其中，塑料或者陶瓷适用于精度要求较高的情况，纸能够满足基本的应用需求。
图3是多线阵CCD扫描系统结构示意图。如图3所示，所述扫描系统包括：工控机1、CCD 2、编码器3、传送带4、滚轴5、检测区域6和光源7。图3中箭头所示方向为所述传送带4的运动方向。本实施例所述多线阵CCD扫描系统调整方法，即是用于调整图3所示多线阵CCD扫描系统的方法，并且实际应用中线阵CCD 2的数量不限于两个。
图4是本发明实施例所述多线阵CCD扫描系统调整方法流程图。如图4所示，所述方法包括步骤：
A：制作清晰度标定纸和共线标定纸。
B：对所述扫描系统进行初步调整，使多个线阵CCD 2的工作距离一致并且保持平行，使所述多个线阵CCD 2能够清晰地辨识清晰度标定纸上的黑色矩形框和白色矩形框。
所述步骤B具体包括步骤：
B1：根据检测区域6的大小和线阵CCD 2的横向扫描宽度，设置相应数量的多个线阵CCD 2。假设检测区域的宽度为L，线阵CCD的交叠像素个数为a，像元大小为b，线阵CCD为4K像素，则所需线阵CCD个数n应该满足4096×n-(n-1)×a＞L。
B2：调整清晰度标定纸的位置，使所述清晰度标定纸处于所述扫描系统的检测平面内(即所述清晰度标定纸上的黑色矩形框和白色矩形框处于所述检测区域6的位置处)，并使所述清晰度标定纸上黑色矩形框的长度方向与所述传送带4的运动方向平行。
B3：调整所述多个线阵CCD 2，使所述多个线阵CCD 2的工作距离一致并且保持平行。线阵CCD的工作距离是指线阵CCD的镜头到检测平面的距离。每个线阵CCD每次扫描检测平面的一行图像(简称扫描行)，使所述多个线阵CCD保持平行，即保证每个线阵CCD对应的扫描行相互平行，以作为后续步骤C中共线调整的基础。
B4：令所述多个线阵CCD 2扫描所述清晰度标定纸，并对所述多个线阵CCD 2进行调整，直至所述多个线阵CCD 2能够清晰地辨识所述清晰度标定纸上的黑色矩形框和白色矩形框。图5是线阵CCD调整过程中的清晰度标定纸成像示意图。如图5所示，开始时图像比较模糊，黑色矩形框和白色矩形框界限并不分明；通过调整，最终所得扫描图像应该如图1所示，即黑色矩形框和白色矩形框十分清晰，并且界限分明。
C：使用共线标定纸对所述多个线阵CCD 2进行调整，使所述多个线阵CCD 2共线。
所述步骤C具体包括步骤：
C1：调整共线标定纸的位置，使所述多个线阵CCD 2中的第一台CCD能够清晰地扫描到所述共线标定纸上的点划线。
所述步骤C1具体包括步骤：
C11：用共线标定纸替代所述清晰度标定纸，将所述共线标定纸放置在所述光源7的下方，使所述共线标定纸处于所述扫描系统的检测平面内(即所述共线标定纸上的点划线处于所述检测区域6的附近)。
C12：利用所述共线标定纸上的标志位和所述多个线阵CCD 2的扫描效果图对所述共线标定纸进行初定位。所述标志位包括两个灰度不同的矩形，如图2所示，下方的矩形为灰色，上方的矩形为纯黑色。因此，当扫描效果图上显示相应的扫描区域为纯黑色时，应该将所述共线标定纸向下移动，以便能够扫描到所述共线标定纸上的点划线；当扫描效果图上显示相应的扫描区域为灰色时，应该将所述共线标定纸向上移动，以便能够扫描到所述共线标定纸上的点划线。
C13：微调所述共线标定纸的第一端，直至所述多个线阵CCD 2中的第一台CCD能够清晰地扫描到所述共线标定纸的第一端的点划线。
C14：固定所述共线标定纸的第一端，微调所述共线标定纸的第二端，直至所述第一台CCD能够清晰地扫描到所述共线标定纸的全部点划线。
C2：保持所述共线标定纸位置固定，依次调整所述多个线阵CCD2中剩余的CCD，使所述剩余的CCD均能够清晰地扫描到所述共线标定纸上的点划线。
图6是线阵CCD对共线标定纸的静态扫描效果图。经过步骤C的调整之后，所有的线阵CCD均能够清晰地扫描到所述共线标定纸上的点划线，即能够得到如图6所示的静态扫描效果图。
本发明实施例所述多线阵CCD扫描系统的标定纸及调整方法，可以通过在普通的纸上打印相应的图案制作所述标定纸，并且可以使用所述标定纸方便地对所述多线阵CCD扫描系统进行调整，有效地降低了标定纸成本，并且简化了调整步骤。
以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (10)

1.一种多线阵CCD扫描系统的标定纸，其特征在于，包括：共线标定纸；所述共线标定纸上设置有点划线，并且所述点划线的精度同于CCD采集要求的最小精度，所述点划线上点的尺寸同于所述CCD能够采集的最小像元的尺寸。
2.如权利要求1所述的标定纸，其特征在于，所述共线标定纸上还设置有标志位；所述标志位包括灰度不同的两个矩形，所述两个矩形相邻并且横向长度相同；所述点划线与所述两个矩形的分割线共线。
3.如权利要求2所述的标定纸，其特征在于，所述两个矩形中一个为纯黑色，一个为灰色。
4.如权利要求1所述的标定纸，其特征在于，所述标定纸还包括：清晰度标定纸；所述清晰度标定纸上交错设置有尺寸相同的黑色矩形框和白色矩形框，并且相邻的所述黑色矩形框和白色矩形框之间界限分明。
5.如权利要求1所述的标定纸，其特征在于，所述标定纸采用纸、塑料或者陶瓷作为制作材料。
6.一种多线阵CCD扫描系统调整方法，其特征在于，包括步骤：
B：对扫描系统进行初步调整，使多个线阵CCD的工作距离一致并且保持平行，使所述多个线阵CCD能够清晰地辨识清晰度标定纸上的黑色矩形框和白色矩形框；
C：使用共线标定纸对所述多个线阵CCD进行调整，使所述多个线阵CCD共线。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤B具体包括步骤：
B1：根据检测区域大小和线阵CCD的横向扫描宽度，设置相应数量的多个线阵CCD；
B2：调整清晰度标定纸的位置，使所述清晰度标定纸处于所述扫描系统的检测平面内，并使所述清晰度标定纸上黑色矩形框的长度方向与传送带运动方向平行；
B3：调整所述多个线阵CCD，使所述多个线阵CCD的工作距离一致并且保持平行；
B4：令所述多个线阵CCD扫描所述清晰度标定纸，并对所述多个线阵CCD进行调整，直至所述多个线阵CCD能够清晰地辨识所述清晰度标定纸上的黑色矩形框和白色矩形框。
8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤C具体包括步骤：
C1：调整共线标定纸的位置，使所述多个线阵CCD中的第一台CCD能够清晰地扫描到所述共线标定纸上的点划线；
C2：保持所述共线标定纸位置固定，依次调整所述多个线阵CCD中剩余的CCD，使所述剩余的CCD均能够清晰地扫描到所述共线标定纸上的点划线。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述步骤C1具体包括步骤：
C11：用共线标定纸替代所述清晰度标定纸，使所述共线标定纸处于所述扫描系统的检测平面内；
C12：利用所述共线标定纸上的标志位和所述多个线阵CCD的扫描效果图对所述共线标定纸进行初定位；
C13：微调所述共线标定纸的第一端，直至所述多个线阵CCD中的第一台CCD能够清晰地扫描到所述共线标定纸的第一端的点划线；
C14：固定所述共线标定纸的第一端，微调所述共线标定纸的第二端，直至所述第一台CCD能够清晰地扫描到所述共线标定纸的全部点划线。
10.如权利要求6所述的方法，其特征在于，在所述步骤B之前还包括步骤：A：制作清晰度标定纸和共线标定纸。
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