CN104184951A - 工业生产线上拍摄物件影像的方法 - Google Patents

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Abstract

一种在工业生产线上拍摄物件影像的方法，包含下列步骤。提供一取像装置，其中取像装置内建一灯源控制器与一相机单元。提供一灯源，连结于取像装置，并接受灯源控制器的驱动而发光。相机单元开启快门进行一曝光程序，并在曝光程序结束时关闭快门。灯源控制器驱动灯源进行一发光程序，提供相机单元所需的曝光亮度，并在发光程序结束时关闭灯源，其中发光程序基本上同步于曝光程序。

Description

工业生产线上拍摄物件影像的方法
技术领域
本发明是有关于一种工业生产线上拍摄物件影像的方法，特别是一种控制灯源发光程序与相机快门曝光程序使其同步化，以有效拍摄物件影像的方法。
背景技术
在当今的工业生产过程中，影像检测技术大量的应用于自动化生产线上，进行诸如物件检验、自动定位、尺寸量测、甚至元件搜寻等用途。其中，透过对生产线上物件进行影像拍摄，并分析所撷取的影像数据，可检查所制作生产的物件是否符合规格需求。
现有技术中，在对生产线上的物件进行影像检测时，除了会在生产线或工具机台上架设相机，对准所欲检测的物件进行拍摄外，也会在相机旁边，另外架设一组灯源，提供相机拍摄时所需的光线。
为了确保相机能顺利的拍摄出清晰的物件影像，所架设的灯源会采用高亮度的灯泡，持续的照射光线于物件上，方便相机镜头随时补捉影像。但是，以高亮度的灯泡持续的照明，往往会消耗相当可观的电力，而增加了物件生产的碳成本。因此，近来相关的影像检测，大多改用了发光二极管灯源，来取代传统的高亮度灯泡。
虽然发光二极管灯源也能提供拍摄物件影像时所需的高亮度光线，但是当发光二极管灯源长时间持续不断的以高亮度光线照明时，很容易因为温度过高而损毁。
此外，在部份的生产线上，由于产线流程的设计较为紧凑，因此在进行影像检测时，需要对动态中的物件进行拍摄。亦即，物件在通过相机镜头时，并不会暂时停留以供相机拍摄，而是会以一定的速度直接穿越镜头下方。此时，若相机快门曝光的时间过长，所拍摄的物件影像便容易出现残影，而无法清楚辨识。当然，对操作者而言，可借着调整相机快门的曝光时间来避免出现残影。但是，当物件通过相机镜头的速度非常快的时候，受限于相机镜头快门的硬体规格，可能无法以更短的曝光时间来照像，而使得所拍摄的影像仍然会发生残影的问题。
由于现有技术中，在生产线上进行影像检测时，仍有上述诸多不便与问题，有鉴于此，本案发明人乃希望能提供一种新的设计，以期有效解决上述问题。
发明内容
本发明提供一种在工业生产线上拍摄物件影像的方法，包含下列步骤:提供一取像装置，其中取像装置内建一灯源控制器与一相机单元。提供一灯源，连结于取像装置，并接受灯源控制器的驱动而发光。相机单元开启快门进行一曝光程序，并在曝光程序结束时关闭快门。灯源控制器驱动灯源进行一发光程序，提供相机单元所需的曝光亮度，并在发光程序结束时关闭灯源，其中发光程序基本上同步于曝光程序。
在第一实施例中，发光程序持续的时间，短于曝光程序持续的时间。其中，发光程序结束的时间，可早于曝光程序结束的时间。至于，发光程序开始的时间，可晚于曝光程序开始的时间。由于相机单元只有在发光程序持续的时间中，才能藉由灯源所提供的亮度，进行有效的曝光，因此透过控制发光程序持续的时间，使其短于曝光程序持续的时间，可进一步调整相机单元真正有效曝光的时间，而能补捉生产线上高速移动的物件影像，避免残影的产生。
在第二实施例中，发光程序持续的时间，则稍长于曝光程序持续的时间。其中，发光程序开始的时间，可稍早于曝光程序开始的时间。至于，发光程序结束的时间，可稍晚于曝光程序结束的时间。基本上，借着让整个发光程序持续的时间，稍长于整个曝光程序持续的时间，可控制灯源只在相机单元曝光时才进行照明，并且在曝光程序结束后便立即关闭灯源，防止灯源因为长时间不间断的照明，而容易发生烧毁等问题。
关于本发明所述在工业生产线上拍摄物件影像的方法，可以藉由以下发明详述及所附图示，得到进一步的了解。
附图说明
图1显示本发明所提供一种在工业生产线上拍摄物件影像的方法流程图;
图2显示本发明所提供的取像装置其内部构件以及与外部周边设备的连结关系;
图3显示本发明第一实施例中相机单元的曝光程序与灯源的发光程序之间的同步关系;
图4显示本发明第二实施例中相机单元的曝光程序与灯源的发光程序之间的同步关系;及
图5显示本发明第二实施例透过一触发信号驱动灯源与相机单元的相关时序图。
符号说明：
步骤:S10、S20、S25、S30与S40
取像装置 1                 外壳 10
相机单元 12                灯源控制器 14
外界电源 2                 灯源 3
电脑 4
曝光程序的时间 T1                发光程序的时间 T2
触发信号 N                   发光准备时间 TP
触发过滤时间 TF                   曝光领先时间 TL
具体实施方式
请参照图1，此图显示本发明所提供一种在工业生产线上拍摄物件影像的方法流程图。其主要步骤包括了:
S10:提供一取像装置，取像装置内建一灯源控制器与一相机单元。
S20:提供一灯源，连结于取像装置，受灯源控制器驱动而发光。
S25:提供一电脑，连结于取像装置，以进行数据或指令的传输。
S30:相机单元开启快门进行一曝光程序，并在曝光程序结束时关闭快门。
S40:灯源控制器驱动灯源进行一发光程序，提供相机单元所需的曝光亮度，并在发光程序结束时关闭灯源，其中发光程序基本上(substantially)同步于曝光程序。
为了避免对相机单元进行曝光成像的程序造成干扰，取像装置的环境亮度会控制使其低于相机单元曝光所需的亮度。如此一来，只有在灯源发光时，相机单元才能成功的曝光成像。操作者可以藉由控制灯源的发光程序，使其基本上同步于相机单元的曝光程序，而顺利的拍摄物件影像。特别是，当相机单元受限于快门的硬体规格，无法提供更短的曝光时间时，操作者还可借着缩短灯源其发光程序的持续时间，而达到控制有效曝光时间的效果。
为了能准确控制相机单元进行曝光程序以及灯源进行发光程序的时间点，如步骤S10所示，本发明特别提供了一取像装置，此取像装置内建了一灯源控制器与一相机单元。
请同时参照图2，此图显示了本发明所提供的取像装置1其内部构件以及与外部周边设备的连结关系。此取像装置1具有一外壳10，用来容纳包覆一相机单元12与一灯源控制器14。相机单元12具有一镜头，凸出于外壳10表面，用以摄取生产线上的物件影像。灯源控制器14，可经由一电源线，接收外界电源2所提供的电力，并将电力调变后向外输送至一灯源3，以控制灯源3发光的时间与亮度。此外，相机单元12与灯源控制器14亦连结至外部的一电脑4，可接受由电脑4所传送的指令或讯息。
参照图1中的步骤S20以及图2中所显示的连结关系，本发明提供了一灯源3，连结于取像装置1，并接受灯源控制器14的驱动而发光。在一较佳实施例中，灯源3可为一发光二极管灯源。
此外，为了能即时撷取并分析生产线上物件的影像，或是传送指令至取像装置1以控制相机单元12与灯源控制器14，请参照图1的步骤S25，可提供一电脑4，连结于取像装置1，以进行数据或指令的传输。
在完成取像装置1、灯源3以及电脑4的设置与连结后，接着可进行步骤S30，让相机单元12开启快门进行一曝光程序，并在曝光程序结束时关闭快门。并且，进行步骤S40，由灯源控制器14驱动灯源3进行一发光程序，提供相机单元12所需的曝光亮度，并在发光程序结束时关闭灯源3，其中发光程序基本上(substantially)同步于曝光程序。亦即，发光程序所持续的时间，基本上会重迭于曝光程序所持续的时间。
请参照图3，此图显示本发明第一实施例中，相机单元12其曝光程序与灯源3的发光程序之间的时序关系。其中，发光程序开始的时间点，稍早于曝光程序开始的时间点。至于，发光程序结束的时间点，则稍晚于曝光程序结束的时间点。亦即，整个发光程序持续的时间T2，会稍长于整个曝光程序所持续的时间T1。如此一来，灯源3基本上只会在相机单元12其快门进行曝光时，才提供所需的曝光照明，因此可避免现有技术中灯源3长时间持续照明，所导致容易过热烧毁的问题。
请参照图4，此图则显示本发明第二实施例中，相机单元12其曝光程序与灯源3的发光程序之间的时序关系。其中，发光程序开始的时间点，明显晚于曝光程序开始的时间点。至于，发光程序结束的时间点，则早于曝光程序结束的时间点。亦即，整个发光程序持续的时间T2，会短于整个曝光程序所持续的时间T1。
由于相机单元12基本上只会在灯源3提供照明时，才能进行有效的曝光，因此尽管整个曝光程序持续的时间T1较长，但是其真正有效的曝光时间，只有灯源3发光程序所持续的时间T2而已。
如此一来，对操作者而言，只要藉由设定相机单元12其曝光程序的时间T1，并且设定灯源3发光程序的时间T2，便可调整使发光程序的时间T2短于曝光程序的时间T1，并且让发光程序的时间T2介于曝光程序的时间T1中。
如同前述，由于相机单元12的快门速度会受限于其硬体规格，因此即便已经将相机单元12设定成最短的曝光时间，可能依旧无法补捉生产线上移动物件的影像。此时，操作者便可借着控制灯源3发光程序的时间T2，进而达到控制相机单元12的有效曝光时间，以顺利的拍摄物件影像。
要特别说明的是，尽管透过操作者输入的指令，可在预定的时间点，触发灯源控制器14驱动灯源3发光，或是触发相机单元12开启快门曝光。但是，在实际操作中，灯源控制器14调整电力与供给电力所需的准备时间，以及相机单元12操作机件所需的准备时间，都可能使灯源3实际发光的时间或是相机单元12快门真实启动的时间向后递延。因此，在设定灯源控制器14与相机单元12快门的触发时点时，尚需考虑上述的准备时间。
请参照图5，此图显示了上述第二实施例，在实际应用时，透过外界一触发信号，驱动取像装置1内部的灯源3与相机单元12的相关时序图。
藉由前述步骤S25，提供一电脑4连结于取像装置1，可传送触发信号N至取像装置1，以驱动相机单元12进行曝光程序，并且控制灯源控制器14驱动灯源3进行发光程序。
值得注意的是，从触发信号N传送至取像装置1，触发灯源控制器14驱动灯源3发光，到灯源3实际发光，会间隔一发光准备时间TP。此发光准备时间TP，是因为灯源控制器14需要调整电力大小，再输出电力至灯源3以驱动其发光，因此会产生时间上的递延。
另一方面，取像装置1在接收触发信号N后，也会先进行一过滤触发信号N的步骤，以确定信号正确无误。接着，才会驱动相机单元12实际开启快门进行曝光。
此外，相机单元12并会根据前述灯源的发光准备时间TP，进一步的延后其曝光程序的开始时间点，以便控制发光程序能同步于曝光程序。其中，相机单元12过滤触发信号N所耗费的时间，为图中的触发过滤时间TF，至于延后曝光程序开始的时间，则为图中的曝光领先时间TL。
灯源控制器14驱动灯源3所耗费的发光准备时间TP，受制于相关机件的规格，因此无法加以调整。至于相机单元12过滤触发信号N所耗费的过滤时间TF，以及相机单元12延后曝光程序的曝光领先时间TL，则皆属于操作者可调整的参数。
换言之，操作者可借着调整图5中的过滤时间TF以及曝光领先时间TL，控制相机单元12进行曝光程序的时间点，以达成使曝光程序与发光程序同步化的效果，并且让发光程序持续的时间T2位于曝光程序持续时间T1之内。如此一来，只有在灯源3进行发光程序的时间T2中，相机单元12才能进行有效的曝光。因此，即使相机单元12受制于其硬体规格，曝光程序最短仍需持续时间T1，但是仍然可以藉由控制过滤时间TF与曝光领先时间TL，缩短相机单元12的有效曝光时间，使其等于发光程序的时间T2，而顺利的拍摄高速移动的物件影像。
本发明透过结合取像装置1、灯源3与电脑4来进行生产线上物件影像的拍摄，具有相当的优点。
首先，由于本发明中控制了灯源3的发光程序，使其与相机单元12的曝光程序同步化，因此灯源3基本上只会在快门曝光的瞬间才发光，而不会一直持续的提供照明，因此相较于现有技术中灯源需要不间断持续发光的方式，可大幅提升灯源3的使用寿命。特别是，对于以发光二极管所构成的灯源3来说，由于只在曝光成像的瞬间发光，因此可避免发光二极管灯源容易烧毁的问题。
其次，由于本发明利用了发光程序持续时间T2所提供的曝光亮度，缩短相机单元12进行有效曝光的时间，因此即使相机单元12受限于其快门的硬体规格，无法提供更短的曝光时间，操作者仍然可以藉由控制灯源发光程序的时间T2，而顺利的拍摄高速移动的物件影像，并解决因快门速度过慢而产生的残影问题。
本发明虽以较佳实例阐明如上，然其并非用以限定本发明的精神与发明实体仅止于上述实施例尔。是以，在不脱离本发明的精神与范围内所作的修改，均应包括在本发明权利要求范围内。

Claims (10)

1.一种在工业生产线上拍摄物件影像的方法，其特征在于，所述的在工业生产线上拍摄物件影像的方法包含下列步骤:
提供一取像装置，其中所述的取像装置内建一灯源控制器与一相机单元;
提供一灯源，连结于所述的取像装置，并接受所述的灯源控制器的驱动而发光;
所述的相机单元开启快门进行一曝光程序，并在所述的曝光程序结束时关闭所述的快门;
所述的灯源控制器驱动所述的灯源进行一发光程序，提供所述的相机单元所需的曝光亮度，并在所述的发光程序结束时关闭所述的灯源，其中所述的发光程序基本上同步于所述的曝光程序。
2.如权利要求1所述的在工业生产线上拍摄物件影像的方法，其特征在于，所述的发光程序结束的时间，早于所述的曝光程序结束的时间。
3.如权利要求1所述的在工业生产线上拍摄物件影像的方法，其特征在于，所述的发光程序开始的时间，晚于所述的曝光程序开始的时间。
4.如权利要求1所述的在工业生产线上拍摄物件影像的方法，其特征在于，所述的发光程序持续的时间，短于所述的曝光程序持续的时间。
5.如权利要求1所述的在工业生产线上拍摄物件影像的方法，其特征在于，所述的发光程序结束的时间，稍晚于所述的曝光程序结束的时间。
6.如权利要求1所述的在工业生产线上拍摄物件影像的方法，其特征在于，所述的发光程序开始的时间，稍早于所述的曝光程序开始的时间。
7.如权利要求1所述的在工业生产线上拍摄物件影像的方法，其特征在于，所述的发光程序持续的时间，稍长于所述的曝光程序持续的时间。
8.如权利要求1所述的在工业生产线上拍摄物件影像的方法，其特征在于，所述的方法更包括下列步骤:
提供一电脑，连结于所述的取像装置，传送一触发信号至所述的取像装置，驱动所述的相机单元开启快门进行所述的曝光程序，并且控制所述的灯源控制器驱动所述的灯源进行所述的发光程序。
9.如权利要求8所述的在工业生产线上拍摄物件影像的方法，其特征在于，从所述的灯源控制器驱动所述的灯源发光，到所述的灯源实际发光之间，间隔一发光准备时间。
10.如权利要求9所述的在工业生产线上拍摄物件影像的方法，其特征在于，所述的取像装置在接收所述的触发信号到实际开启快门曝光之间，更包括下列步骤:
过滤所述的触发信号，以确定信号正确无误;且
根据所述的发光准备时间，延后所述的曝光程序开始的时间点，使所述的发光程序与所述的曝光程序基本上同步。
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