CN107636528A - 生产系统内的照相机的控制模块和采用该照相机拍摄图像的方法 - Google Patents

Abstract

该发明涉及一种用于照相机和照明装置的控制模块、照相机、生产系统和采用这种照相机拍摄图像的方法。采用共用的控制时钟脉冲信号来控制曝光时间和照明时间。由此可避免脉冲差频。即使在不规则时间点执行短时曝光时，也可有效避免。

Description

生产系统内的照相机的控制模块和采用该照相机拍摄图像的 方法

技术领域

所述发明涉及所述发明涉及一种控制模块、一种照相机、一种生产系统和一种采用这种照相机拍摄图像的方法。

背景技术

在生产系统中，多次采用该照相机对在输送带上运输的产品或采用输送装置输送的、带状的产品进行监控。对此，该生产系统具有一个触发信号发生器，在返回特定的行程后，该发生器将生成触发脉冲。该触发脉冲被传输至一个照相机和一个照明装置，照明装置在收到此类触发脉冲后将产生闪光，并在收到此类触发脉冲后，照相机接收待检测对象发射的光线并转换成图像数据。经证实，此类闪光操作的光学监控装置对于移动物体的监控效果突出，因为通过闪光照明，物体的运动瞬时冻结并能拍摄到待检测物体的清晰图像。

US 2009/0201323 A1公开了一种通用于检测蛋形物的光学装置。该设备具有红外光源和带有表面传感器的摄像机。该红外光源由多个发光二极管组成。配有控制和分析装置以便控制光源和摄像机，并评估所获得的图像。进行不同的曝光过程，可以将蛋形物照亮不同的时间长度，以便检测不同面。例如，照明时间可以是100gs、1ms和4ms。控制模块可以输出用于摄像机和特定待激活发光二极管的同步命令信号。

WO 95/11806 A1公开了一种光学扫描装置，该光学扫描装置用于监测施加到印刷机记录介质上的油墨。该光学扫描装置配有氙闪光管。如果具有表面传感器的照相机敏感式打开，则该闪光管很可能会闪光。为了实现这一点，闪光管与照相机同步，而不是像传统案例中照相机与闪光管同步。

在US 2009/0080175 A1中描述了一种内窥镜，其具有红色、绿色和蓝色的三个发光二极管作为光源。该内窥镜设置有CCD传感器，可以记录用发光二极管照亮的区域的图像。配有调光电路以调节发光二极管的亮度。配有一个时序控制器，用于同步输出发光二极管的驱动信号以及CCD平面传感器的驱动信号。

从Gardasoft广告手册、“工业LED技术”、“LED照明控制器”、“技术概述”、“StemmerImaging”、B-GARD06/2013中了解到一种照明装置的驱动单元，该驱动单元采用发光二极管作为照明灯，该发光二极管在接收到触发脉冲之后产生多个不同的光信号。这些不同的信号可以从一个或多个光源输出。使用该驱动单元，也可以生成照相机触发信号。该驱动单元也设计用于接收输送装置的触发信号。原则上，该驱动器单元应允许最小照明持续时间为1ps的短光脉冲。该驱动器单元产生具有均匀间隔的触发脉冲序列的内部触发信号，其中对每个内部触发脉冲执行预定的照明处理过程。

在使用快速连续生产系统时，使用这种驱动器单元来控制照明装置会出现各种问题。

一方面已经发现，在短光脉冲的情况下，用照相机接收的亮度经常变化很大。因此很难对所拍摄的图片进行评估。

另一方面，尤其是在各个照明处理期间使用不同的照明时间和/或曝光时间的情况下，必须在各个照明处理过程之间进行不同长度的暂停，因为内部触发脉冲之间的距离被设定为使得在两个连续的触发脉冲之间有足够的时间可用于执行最长的曝光过程。结果，并不总是可以在两个连续的外部触发脉冲内执行所有所需的照明处理过程。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于照相机的控制模块、一种照相机、一种生产系统以及通过这样一种照相机拍摄图像的方法，通过该方法克服了上述一些或全部问题。

本发明的目的尤其在于提供一种用于照相机的控制模块、一种照相机、一种生产系统以及通过照相机拍摄图像的方法，采用才方法，即便是具有预定亮度的短脉冲图像也能够拍摄到。

本发明的另一个目的是提供一种控制模块、一种照相机、一种生产系统或用于通过这种照相机拍摄图像的方法，可以非常快速地执行不同的预定曝光过程的曝光序列。

上述目的中的一个或多个由独立权利要求书中规定的对象来实现。本发明的有利实施例在从属权利要求中被规定。

根据第一方面，本发明涉及一种用于照相机的控制模块，并且至少涉及一个由开关调节器控制的照明装置。控制模块设计用于控制曝光时间和读出照相机的数字光学传感器的图像点，并且用于至少控制至少一个照明装置的照明时间，其中控制模块可设计成以预定的不同曝光过程重复地执行曝光序列。控制模块具有用于产生控制时钟脉冲信号的控制时钟脉冲发生器。控制模块具有一个接口，在该接口处提供控制时钟脉冲信号以转发给照明装置的开关调节器，使得可以利用控制模块的控制时钟脉冲信号对开关调节器进行时钟脉冲控制，并且可以与控制时钟脉冲信号同步地控制照明时间。

利用该控制模块，可同步控制照明时间与控制时钟脉冲信号，并且为照明装置的开关调节器提供控制时钟脉冲信号。由于开关调节器由控制时钟脉冲信号驱动，所以从开关调节器输出的控制电流也与控制时钟脉冲信号同步。结果，驱动照明时间的控制信号与由开关调节器产生的控制电流之间不会产生波动，这将导致不期望的亮度波动。

许多照明装置，尤其是以发光二极管作为发光装置的照明装置，采用电流控制的方式进行驱动。由于通过使用发光二极管作为发光装置，终端电阻多边，因此电压控制的控制受到不利影响，因为电流可能会显著变化，尤其是不受控制地变化。采用开关调节器的控制可以精确控制电流。该发明人已经认识到，在使用开关调节器来驱动具有一定的电流强度的光源、且采用短的照明时间的常规照明装置中，当用于驱动光源和照相机的照明和/或脉冲时间太短，以至于该时间于开关调节器的时钟脉冲大小近似，则存在产生波动的风险。由于根据本发明，照相机的控制模块为照明装置的开关调节器提供控制时钟脉冲信号，所以开关调节器可以与预定的照明时间同步地产生控制电流，并与相应的曝光时间同步，而不会有产生波动的风险。将在下面予以更详细地解释。

根据第二方面，本发明涉及一种用于照相机的控制模块，并且至少涉及一个照明装置。控制模块设计用于控制曝光时间和读出照相机的数字光学传感器的图像点，并且用于至少控制至少一个照明装置的照明时间，其中控制模块可设计成以预定的不同曝光过程重复地执行曝光序列。控制模块的设计，使得每个曝光过程包括控制至少一个用于特定照明时间的照明装置，以及控制光学传感器进行一定时间的曝光。

因此，根据本发明，控制模块控制照明装置的照明时间和用于所有曝光序列曝光过程的光学传感器的曝光时间。结果，可个性化设置各个曝光过程之间的暂停，与传统的照明装置相比，由此也可以相对缩短。

控制模块可以设计为使得曝光时间也与控制时钟脉冲信号同步。

当各个信号的相应脉冲分别与控制时钟脉冲信号的边沿同时开始和终止时，则信号与控制时钟脉冲信号同步。结果，对应于控制时钟脉冲信号脉冲的信号的脉冲被光栅化或量化。

在曝光过程的情况下，优选地，曝光的开始和结束以及照明的开始和结束都由具有相应控制脉冲的相应控制信号控制，而控制信号又与控制时钟脉冲信号同步。优选地，该控制时钟脉冲信号用于控制曝光以及照明。

在用于执行多次曝光过程的曝光序列的常规控制模块中，曝光时间以及照明时间的开始和结束由控制模块预先确定，但曝光时间和照明时间不由控制模块本身调节，而由相应的照相机或具有开关调节器的相应照明装置。由于根据本发明，控制模块预先设定用于控制照明时间和曝光时间的控制时钟脉冲信号，所以不存在波动的风险。用于控制曝光时间以及照明时间的控制时钟脉冲信号的预设，使得曝光时间和照明时间彼此精确地同步。精确同步不一定意味着曝光时间和照明时间在完全相同的时间点开始和结束，但是曝光时间和照明时间的开始和结束总是以预定方式彼此等时间间隔进行，使得不会发生波动。曝光时间与照明时间的开始、曝光时间与照明时间的结束之间的时间间隔可以为“0”，但并非必须等于“0”。

这使得可以以不同的曝光过程执行复杂的曝光序列，照明的持续时间和曝光的间隔总是同步的，并且用光学传感器检测到的亮度基本上仅受到待扫描对象的影响，而不受由于控制引起的波动影响。

根据本发明的控制模块还可以可靠地控制曝光时间和照明时间，其持续时间仅仅是几个控制时钟脉冲。

由于可以通过控制模块非常精确地设置照明时间，所以可以将提供给照明装置的控制电流恒定保持在一定值，由此可以在最佳工作点操作照明装置。当照明装置将发光二极管作为发光装置时，这是特别有利的。

控制时钟信号优选地具有至少为100kHz，特别是至少为500kHz的频率。

控制模块可以具有一个用于外部触发信号的触发接口，每次接收到外部触发脉冲时执行曝光序列。因此，一个外部触发脉冲触发完整的曝光序列，其包括多个曝光过程。通过将照明时间与控制时钟脉冲信号同步，确保不发生波动。这也适用于以可变间隔向控制模块发出的外部触发脉冲，如沿着照明装置以不同速度移动待扫描的一个或多个物体的情况。

控制模块优选地具有一个用于产生内部触发信号的触发发生器。内部触发信号包括多个内部触发脉冲的序列。每个内部触发脉冲触发曝光序列的曝光过程之一。触发发生器的设计使得可以以不同的间隔产生内部触发脉冲。

如果在常规控制模块中，其照明时间与控制信号不同步，则会产生具有不同间隔的触发脉冲，这将导致额外的波动，特别是在使用线性照相机时。由于照明时间与控制时钟脉冲信号同步，采用该控制时钟脉冲信号，操作开关调节器以控制照明装置，所以可以以这样的方式布置触发脉冲，使得以最小时间间隔执行各个照明过程。这允许在曝光序列内以多种不同曝光过程和/或相应高数量的曝光过程快速重复曝光序列。一方面，常规系统在曝光序列的重复率方面受到限制，另一方面则限制在曝光序列内的曝光过程的数量。在用于控制曝光序列的常规控制模块中，各个触发脉冲相等间隔开。连续的触发脉冲之间的距离至少对应于最长的曝光过程。结果，整个曝光序列需要很长时间，使得难以用紧密的线条扫描物体，同时沿着照明装置高速移动物体。

优选地，控制模块是照相机的组件，并且具有用于将控制时钟脉冲信号发送到照明装置的接口。原则上，也可以在照相机或照明装置中产生控制时钟脉冲信号，以将其发送到相应的其他装置，以使照明时间或相应的控制信号与控制信号同步。

优选地，曝光时间也与控制时钟脉冲信号同步。为此，控制时钟脉冲信号由单个信号发生器产生并且相应地可用于照明装置和照相机。为了控制曝光时间和照明时间，控制时钟脉冲信号也可以由两个信号发生器产生，一个用于控制曝光时间，另一个用于照明时间，且两个信号发生器之间彼此同步。然而，原则上，仅使用单个信号发生器更简单。

照相机通常具有内部时钟脉冲。然而，控制时钟脉冲信号不一定与内部时钟的时钟脉冲信号相同。由于控制时钟脉冲信号也用于控制照明时间，所以有利的是将具有比照相机的内部时钟脉冲信号更低频率的时钟脉冲信号用作控制时钟脉冲信号，因为较低频率通常更容易处理并且更容易连接到如照明装置等另一设备。

优选地，数字光学传感器设计为线性传感器。当使用线性传感器时，每行代表单独曝光的图像，这就是待拍摄图像的数量明显高于平面照相机的数量的原因。因此，当使用线性照相机时，必须以比使用平面照相机更高的频率曝光各个图像。因此，使用线性照相机时对照明装置的要求明显更高，因为照明时间必须与线性照相机非常短的曝光时间相匹配。

具有输送装置的生产系统具有在输送机上输送带状产品或多个产品的输送装置，其具有如上所述的一个控制模块、一个照相机和一个照明装置。输送装置具有产生外部触发信号的触发信号发生器。当输送方向已经行进预定路径时，外部触发信号在每种情况下具有触发脉冲。

通过使用该控制模块，输送装置可以高速运转，并且可以在出现每个外部触发脉冲时执行复杂的曝光序列。该控制模块还允许以非常不同的速度移动输送装置，在速度变化时不会发生的任何照明波动。在高输送速度下，由于曝光序列的持续时间短，可确保对物体进行快速扫描。

照明装置优选具有发光二极管用作发光装置。

根据本发明，在用于通过具有上述控制模块的照相机拍摄图像的方法中，重复地执行多个曝光序列，每个曝光序列具有预定的不同的曝光过程，其中，在每个使用该控制模块的曝光过程中，用于对物体进行特定时间照明的照明装置，以及用于接收物体反射光线的光学传感器均在特定曝光时间内受到控制。

照明时间和曝光时间优选地与公共控制时钟脉冲信号同步地进行。

优选地，一个曝光过程中的曝光时间和/或曝光操作中的至少一个不超过控制信号的单个时钟脉冲的20倍。

当接收到外部触发脉冲时，可以自动执行完整的曝光序列。

曝光序列优选地以预定的不同长度的曝光过程进行，由此曝光序列的各个曝光过程可以在不规则排列的时间点开始，也即彼此无需等间隔进行。

该方法优选地设计成使得在曝光过程中，照明时间和曝光时间都由控制模块控制，特别是两者都与控制时钟脉冲信号同步，并且在随后的曝光过程中读取传感器。曝光过程的最小持续时间由传感器的必要读取时间确定，该读取时间始终等长。但是，可以自由选择曝光时间和照明时间。优选地，曝光时间和照明时间分别等长并且用相同的控制信号来控制。

附图说明

以下，参照附图通过实施例更详细地说明本发明。附图显示在：

图1示意性地示出了具有输送装置、光源和用于监测带状产品(框图中)的照相机生产系统的截面图，

图2a示出了根据本发明的控制信号、控制时钟脉冲信号和开关信号，

图2b示出了根据现有技术的控制信号、控制时钟脉冲信号和开关信号，

图3a示意性地示出了根据本发明的曝光序列的曝光过程的顺序，

图3b示意性地示出了根据现有技术的曝光序列的曝光过程的顺序，

图4以方框图示意性地示出了具有根据本发明的照相机的监控装置，

图5a以时序图示意性示出了曝光序列的示例，

图5b示意性地示出了时序图中的曝光序列的另一示例。

具体实施方式

图1以方框图示意性地示出了具有带状产品2的生产系统1的一部分，该产品在生产过程中在输送方向3上移动。产品2为打印装置的打印纸幅(示例)。

编码器4通过一个辊连接到卷筒形产品上，当带状产品2移动时，该辊在一预定路径上产生触发脉冲。以下将编码器4的触发脉冲称为外部触发脉冲。

生产系统1具有照相机5。在框图中照相机5具有用于检测从产品2反射的光7的线性传感器6。

照相机具有控制模块8，当线性传感器6光敏切换时，改用该控制模块控制照相机的曝光时间，并且读出用线性传感器6检测的像素值。

控制模块8具有内部触发发生器9，其连接到经由数据线与编码器4相连的照相机5的接口10，使得内部触发发生器9可接收编码器4的外部触发脉冲。

内部触发发生器9的设计使得在接收外部触发脉冲时，产生一系列内部触发脉冲。内部触发脉冲可以设计成具有不同的时间间隔。

内部触发发生器9与控制时钟脉冲控制器11相连。控制时钟脉冲控制器11产生控制信号14(图2a)。控制信号14具有控制脉冲，其中每个控制时钟脉冲被分配给相应的触发脉冲。控制信号14的每个控制时钟脉冲对应于一个照明时间。在本示例性实施例中，控制时钟脉冲也对应于一个曝光时间，即通过各个控制脉冲可对照明时间和曝光时间的各次开始和结束进行控制。

控制时钟脉冲控制器11连接到时钟脉冲发生器13。时钟脉冲发生器13产生用于传递给控制时钟脉冲控制器11的时钟脉冲信号15。控制信号14的控制脉冲与控制时钟脉冲信号15或其中包含的脉冲同步，即控制信号14的控制时钟脉冲边缘对应于控制时钟脉冲信号15的脉冲边沿。因此，控制信号14的控制脉冲依据时钟脉冲信号15的边沿光栅化。

控制时钟脉冲控制器11连接到开关装置12。开关装置12还从时钟脉冲发生器13接收控制时钟脉冲信号15。开关装置12是一个时钟脉冲发生器，其根据控制信号14并对应于时钟脉冲发生器13的时钟脉冲信号15，将曝光单元连接到线性传感器6(图2a)。

生产系统1具有三个光源17、18、19。三个光源17、18、19连接到光源控制装置20。光源控制装置20具有光源切换装置21和第一和第二接口22、23。光源切换装置具有开关调节器，以便为各个光源17、18、19提供预定电流。电流由开关调节器控制，与各负载的内部电阻无关，此即这种电源特别适合于以发光二极管作为光源的原因。在照相机5上设置相应的第一接口24和第二接口25。

时钟脉冲发生器13耦合到照相机5的第一接口24。照相机5的第一接口24连接到光源控制装置20的第一接口22，使得时钟脉冲信号由时钟脉冲发生器13发送到光源切换装置21。使用该时钟脉冲信号运行开关调节器，即开关调节器将该时钟脉冲信号用作内部控制时钟脉冲。控制时钟脉冲控制器11的控制信号14经由第二接口23、25向光源切换装置21发送，从控制时钟脉冲控制器11到各个光源17-19的光源切换装置21之间连有一条导线。在本示例性实施例中，存在三个光源17-19，并且因此具有三条平行导线。这些导线中的每一条分配给光源17-19中的一个。在光源切换装置21中，控制脉冲的输入方式的切换，与照相机5的切换装置12采用并行发送的时钟脉冲信号15进行切换的方式相同，其中光源17-19中的至少一个被接通。

当控制信号14的状态与开关信号16的状态不同时，并且同时存在控制时钟脉冲信号15的上升脉冲沿时，分别执行用于驱动光源17、18、19之一的开关信号16的接通或关断操作。换言之，当控制信号14接通并且开关信号16断开时，开关信号16在控制时钟脉冲信号15的下一个上升沿接通。如果控制信号14关闭并且开关信号16开启，则在控制时钟脉冲信号15的下一个上升沿切换开关信号。因此，在下一个控制时钟信号15处，开关信号紧跟相应的控制信号。因此每次在控制信号14和开关信号沿之间存在一个时间滞后，如图2a所示的T_on或T_off。

开关信号16的脉冲的持续时间由控制时钟脉冲信号15的时钟脉冲计时，开关信号16的脉冲根据控制时钟脉冲信号15的时钟脉冲进行量化。

通过设计为开关调节器的开关装置12将开关信号16调节到特定的电流值。结果，光源17-19以特定电流进行操作，该电流的调节方式优选地为使得光源被控制在其最佳工作点的方式。

在本示例性实施例中，由控制时钟脉冲控制器11产生、用于线性传感器6曝光时间以及用于光源17-19照明时间的控制信号14是相同的。控制时钟脉冲控制器11可以同时向通向光源控制器20的三条线中的一条或多条施加控制时钟脉冲，使得17-19中的一条或多条光源同时导通。

例如，如果要考虑荧光效应，则为线性传感器6和光源17-19提供不同的控制信号是有意义的，使得当所有光源已经被关闭并因此熄灭时，线性传感器6仍然有效接通。

原则上，也可以在照相机5和光源控制器20中设置独立的控制时钟脉冲控制器11，在这种情况下，内部触发发生器9的内部触发脉冲将被提供给两个控制时钟脉冲控制器。

通常，采用每个内部触发脉冲，可在线性传感器6激活的状态下触发一个曝光时间，或在光源17-19中的至少一个亮起时，触发一个照明时间。当检测到荧光效应时，只有一个照明时间可以用触发脉冲触发，只有一个曝光时间可以用随后的触发脉冲触发。

由线性传感器6检测的光信号由线性传感器6转换为电信号，线性传感器的图像点被单独读出，相应的像素值存储在存储器26中。存储装置26通常仅具有可用于一些或几行线图像的小存储容量。

通常，存储设备的内容被立即转发到评估设备中，通常为计算机。

在曝光时间终止之后，开始读出线性传感器的图像点，通常，读取至少与之后进行的曝光过程的曝光时间有部分时间是重合的。

由于使用相同的时钟脉冲信号15来驱动线性传感器6和光源17-19，所以照明时间和曝光时间总是同步的。在常规曝光装置中，光源控制装置具有内部时钟脉冲发生器，其独立于照相机的时钟脉冲发生器。

图2b示出了具有等长度、连续的控制时钟脉冲的控制信号14，针对第一个控制时钟脉冲，光源为六个时钟脉冲长，并且针对之后的控制时钟脉冲，光源仅为五个时钟脉冲长。于是产生亮度差异。这种亮度差异仅由控制信号14和开关信号16之间的波动引起。

此外，在传统的控制装置中，当使用不同步的时钟脉冲信号来驱动光源和传感器时，照明时间和曝光时间之间可能仍然存在波动。在本示例性实施例中，由于在照相机5和光源控制装置20中都使用相同的控制时钟脉冲信号15，因此避免了曝光时间和照明时间的这种差异。

在传统照明装置中，该传统照明装置配有具有多个连续不同曝光过程的曝光序列，各个曝光过程分别在时间间隔结束后开始，而该时间间隔至少等于曝光序列期间的最大照明时间(图3b)。因此曝光序列所需的所有时间T_{序列，传统}等于曝光过程次数乘以最大照明时间的持续时间。

在本实施例中，各个曝光过程可以以不规则的顺序开始，并且可以立即连续执行。因此，曝光序列的总时长T_{序列，优化}是各个照明时间时长的综合，且明显更短。然而，应该注意的是，即使各个曝光过程的照明时间较短，曝光过程持续时间至少为最小读取时间，

因为在读出操作结束之前不能再进行另外的曝光过程。

在传统照明装置中，不规则的照明时间引起额外的波动风险。

在本实施例中，由于控制脉冲14与照相机5和光源控制装置20的时钟控制时钟脉冲彼此同步，因此不存在波动的风险。这导致在扫描具有复杂曝光序列的带状产品时显著加速，不会产生波动进而引起亮度差异，因此与常规方法相比质量甚至更高。

由于与传统方法相比，由于可以显着降低曝光序列的总体时间，所以产品2在传送方向3上移动的卷筒速度可以增大或与其对象相对应的分辨率可以得到增强。

图4示出了具有主照相机5/1和从属照相机5/2的示例性实施例。

照相机5/1和5/2中的每一个均具有单独的线性传感器。主照相机5/1具有一个控制模块，对应于图1的控制模块8。从属照相机5/2至少具有一个从主照相机接收时钟脉冲信号和控制脉冲的开关装置，两个照相机5/1和5/2与采用这两个照相机接收图像信号的计算机27相连。

照相机5/1和5/2连接到公共电源28上。

主照相机5/1连接到用于接收外部触发信号的编码器4上。

此外，主照相机5/1连接到三个光源控制装置20/1、20/2、20/3上，每个光源控制装置各控制一个光源。在示例性实施例中，这些线状光源17、18、19将发光二极管作为发光装置。光源配有红色或绿色或蓝色的发光二极管。使用这三种光源，可以通过以不同强度叠加各个光源的光，来单独调节待扫描产品被照亮的色调。

图5a示出了如何操作操作该监控系统发出连续的R-B-G闪烁光。在每个外部触发脉冲29中，产生一系列内部触发脉冲30。曝光时间和照明时间分别在第一、第二或第三个闪光灯31的各行中用条表示。在每种情况下，照明时间和曝光时间基本相同。在相应时间开始和结束时进行小量偏移可能是有利的，以便相应地补偿不同的接通时间和/或不同的关断时间。还应注意的是，曝光时间和照明时间可以短于读出传感器、特别是线性传感器所必需的最小读出时间Tz.Min。这特别适用于要顺次读出的线性传感器，例如CCD传感器。

在图5所示的示例中，第二次闪光时长比最小读出时间短。因此，两个连续的内部触发脉冲之间的最小距离等于最小读出时间。

在第三次闪光之后，存在一个空运行时间Tidie,直到接收到下一个外部触发脉冲29为止。这个空闲时间可以改变产品带的移动速度。

可以增加产品带的速度，直到空运行时间等于“零”为止。

图5b示出了曝光序列的其他示例，该曝光序列总共具有四个连续的内部触发信号30，并且因此具有四个曝光过程。

在第三和第四曝光过程中，分别执行两次具有两个不同光源的闪光31。这些闪光在本示例性实施例中具有不同的时长。

根据本发明的控制模块允许对具有来自亮场、暗场、透射光照射和/或具有不同颜色组合等不同复杂照明图案的各种各样的曝光序列进行控制。

单个闪光的持续时间可以在几微秒到几百毫秒之间。最小闪光持续时间由控制时钟脉冲信号规定，最小闪光持续时间等于控制时钟脉冲信号的时钟脉冲。时钟脉冲频率越高，则最短闪光持续时间可以越短。

单个闪烁产生子行，该子行以不同的形式和方法予以处理。例如HDR图像(高动态范围)和差异图像。

通过将不同曝光的子行添加到单个输出行来生成HDR图像。之后，该输出线具有比各个单独行更高的动态。同时，对输出可用的图像宽度进行信息压缩，通常每个通道为8位。在显示/处理的传输之后，可以重新线性化，以便可以在屏幕上显示图像。

为了使被扫描对象的某些效果更加可见，可以将不同的曝光子子行彼此偏移。

例如，差异可以由两条子行形成。

也可以提供亮场照明和暗场照明作为光源。

结果，光泽成分可以在被监测物体中分离。为此，可以形成由用暗场照明产生的线从明场照明产生的线之间的差异是有利的。

在图1所示的示例性实施例中，照相机具有单行传感器。在本发明的范围内，当然也可以为一个或多个照相机提供一个或几个线性传感器。

特别地，当使用多个线性传感器时，可以使用特定于特定颜色的传感器。优选地，线性传感器对于诸如红色，绿色和蓝色的基色是特定的。

此外，基本上可以在照相机以及光源控制装置中提供单独的内部触发发生器，只要使用公共时钟脉冲信号，则控制时钟脉冲控制器优选地以公共时钟脉冲信号计时。这也确保了控制脉冲与曝光时间和照明时间同步。

常规照相机和光源控制器或光源驱动器通常具有提供内部时钟脉冲信号的时钟脉冲发生器。对于本发明，提供与频率相差的时钟脉冲信号是有利的，其频率通常小于照相机或光源控制装置的内部时钟脉冲信号的频率。以这种方式，时钟脉冲信号可以更容易地从照相机传输到光源控制装置，反之亦然。

根据本发明的控制时钟脉冲信号可以(举例)借助分频器，从照相机或光源控制装置的内部时钟脉冲信号产生。

在本发明的范围内，可以在照相机或光源控制装置中生成根据本发明的、公共的控制时钟脉冲信号，并且通过相应的其他装置中的控制脉冲控制器产生控制脉冲。

原则上，也可在照相机和光源控制装置外部配置一个控制模块，以便接收外部触发信号，并根据外部触发信号生成控制信号。然而，该外部控制模块也应该接收公共控制时钟脉冲信号或者本身产生该信号并将其转发到照相机和光源控制装置。

控制模块也可以设置在光源控制装置中，之后来自光源控制装置的公共控制时钟脉冲信号也可以被转发到照相机，使得可以通过公共控制时钟脉冲信号来切换曝光时间。

利用根据本发明的控制模块或根据本发明的照相机，实现了明显高于当前常规方法的系统速度和图像质量。

通过根据本发明的控制模块控制曝光序列，其优选地布置在照相机中，曝光序列总是图像同步的。

这对于常规系统而言无法实现，或者须付出巨大耗费才能实现。

在常规系统中，光源控制器与照相机异步操作。于是，首先在短照明时间情形下，发生亮度波动。本发明避免了该情况。

-可以使用主照相机和一个或多个从属照相机轻松扩展系统，所有照相机都是100％同步的。照相机优选是线性照相机。

本发明可以简要总结如下：

该发明涉及一种用于照相机和照明装置的控制模块、照相机、生产系统和采用这种照相机拍摄图像的方法。

采用共用的控制时钟脉冲信号来控制曝光时间和照明时间。由此可避免脉冲差频。即使在不规则时间点执行短时曝光时，也可有效避免。

术语列表

1 生产系统

2 产品

3 输送装置

4 编码器

5 照相机

6 线性照相机

7 反射光

8 控制模块

9 内部触发发生器

10 接口

11 控制信号控制器

12 开关装置

13 时钟脉冲发生器

14 控制信号

15 控制时钟脉冲信号

16 开关信号

17 光源

18 光源

19 光源

20 光源控制装置

21 光源切换装置

22 第一个接口

23 第二个接口

24 第一个接口

25 第二个接口

26 计算机保存装置

27 计算机

28 电源

29 外部触发信号

30 内部触发信号

31 闪光

Claims (19)

1.照相机控制模块，配置有至少一个照明装置(该照明装置与开关调节器相连)，并配置有控制模块，该控制模块用于控制至少一个照明装置的照明时间、控制曝光时间、读取照相机数字光学传感器图像点，设计有一个控制时钟脉冲传感器用于生成控制时钟脉冲信号，其中控制模块配置有一个接口，在该接口上产生用于传输到照明装置开关调节器上的控制时钟脉冲信号，由此，开关调节器与控制模块的控制时钟脉冲信号合上脉冲，且照明时间和控制时钟脉冲信号同步受控。

2.相机控制模块，配置有至少一个照明装置(该照明装置与开关控制器相连)，该控制模块用于控制至少一个照明装置的照明时间、控制曝光时间、读取相机数字光学传感器图像点，尤其是根据权利要求1所述，特征在于：控制模块的设计，使得每个曝光过程包括控制至少一个用于特定照明时间的照明装置，以及控制进行一定曝光时间的曝光。

3.根据权利要求1或2的控制模块，特征在于：该控制模块设计，使得重复执行采取不同时长的曝光过程的曝光顺序。

4.根据权利要求1至3的控制模块，特征在于：该控制模块的设计，使得在曝光过程中、在曝光开始和结束时，控制模块受同一个控制脉冲信号控制。

5.根据权利要求1至4的控制模块，特征在于：控制脉冲信号的频率至少为100KHz，优选至少为500KHz。

6.根据权利要求1至5的控制模块，特征在于：控制模块具有一个用于外部触发信号的触发接口，在收到外部触发脉冲后，执行相应的曝光序列。

7.根据权利要求1至6的控制模块，特征在于：控制模块配置有一个用于生成内部触发信号的触发信号发生器，其中，内部触发信号包括多个内部脉冲的频率，每次内部触发脉冲都会触发一次该曝光序列的曝光过程，且触发信号发生器的设计使得可在不同间隔下生成内部触发脉冲。

8.根据权利要求7的控制模块，特征在于：控制模块是相机的组成部分，且具有一个用于将内部触发信号传输至照明装置的接口。

9.根据权利要求8的控制模块，特征在于：控制模块具有用于将控制脉冲信号和/或用于控制曝光时间的控制信号和/或照明时间传输至另外至少一个相机的接口。

10.根据相机，配有一个数字光学传感器和一个用于控制曝光时间和读取数字光学传感器像素点的控制模块，特征在于：控制模块根据权利要求1至9设计而成。

11.根据权利要求10的相机，特征在于：数字光学传感器是一种线性传感器。

12.配有一个传输装置的生产系统，采用该生产系统可在传输装置上运输带状产品或大量产品，配有照相机，尤其是根据权利要求10或11的照相机，配有根据权利要求1至9的控制模块和照明装置，该传输装置配有一个可以生成外部触发型号的触发信号发生器，而每次生成外部触发信号后，传输装置返回特定的行程，同时生成外部触发脉冲。

13.根据权利要求12的生产系统，特征在于：照明装置配有一个发光二极管，用作曝光灯。

14.采用根据权利要求10或11的相机捕获图像的方法，重复多个每次采取特定的不同时长的曝光过程曝光序列，在曝光过程中，采用一个控制模块对至少一个用于在特定照明时间内照明对象的照明装置，以及一个用于在特定曝光时间内捕获对象反射光线的光学传感器进行控制。

15.根据权利要求14的方法，特征在于：照明时间和曝光时间同步进行。

16.根据权利要求14或15的方法，特征在于：控制模块生成控制脉冲信号，照明时间和曝光时间与控制脉冲信号同步。

17.根据权利要求16的方法，特征在于：至少一个曝光过程的曝光时间和/或照明时间不超过控制脉冲信号单个脉冲的20倍。

18.根据权利要求14至17的方法，特征在于：收到外部触发脉冲后执行一个相应的曝光序列。

19.根据权利要求14至18的方法，特征在于：曝光序列分别以预定的不同时长的曝光过程进行，各个曝光过程从不规则排列的时间点开始。