CN112782082B - 一种用于线扫描成像的定标装置和方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种用于线扫描成像的定标装置，所述定标装置包括载台，所述载台支撑有固定架，所述固定架上支撑有与所述载台高度的和水平度一致的靶标放置平台，所述靶标放置平台开设有用于透过光线的平台缝隙；所述固定架还支撑有设置于所述缝隙下方的传感器，以便当线光源照射到所述传感器时所述传感器能够显示所述线光源在X轴方向上的位置；所述传感器还集合有背光源，以便所述背光源通过所述平台缝隙被用于成像的相机接收；所述X轴方向为在水平面内与所述平台缝隙垂直的方向。该定标装置一方面能够实现线扫描成像系统调试的一致性，另一方面调试效率高，能够显著降低调整成本。此外，本申请还公开了一种用于线扫描成像的定标方法。

Description

一种用于线扫描成像的定标装置和方法

技术领域

本申请涉及线扫描成像技术领域，特别涉及一种用于线扫描成像的定标装置。此外，本申请还涉及一种用于线扫描成像的定标方法。

背景技术

线光源搭配线阵相机是一种很常见的缺陷检测装置。如图1所示，图1为线光源成像原理图。光源以某个角度(可以理解为与x轴夹角)照射在待检物体平面上，光源经物面反射进入相机靶面4内。假设相机位置固定，根据光源填充孔径光阑的程度，可以分为三种成像状态：红色光源1经物面反射全部填充相机孔径光阑，我们称之为明场；绿色光源2和黄色光源2′经物面5反射部分填充相机孔径光阑6，我们称之为半明场；蓝色光源3经物面反射无法进入孔径光阑6，我们称之为暗场。

光学成像系统必须处于半明场状态，才能使得缺陷成像。而要实现半明场状态，则需要相机和光源在特殊角度和相对位置(x轴方向的相对位置)下才能实现，而且相同角度不同相对位置的光源对孔径的填充程度不一样，(如光源2和光源2′)，使得最后缺陷的成像状态也不一致。如果每台光学系统调节不一致会出现成像状态不一致的情况。所以急需制作一套线扫测试定标系统来提升线扫系统调试的一致性及调试效率。

发明内容

本申请要解决的技术问题为提供一种用于线扫描成像的定标装置，该定标装置一方面能够实现线扫描成像系统调试的一致性，另一方面调试效率高，能够显著降低调整成本。此外，本申请还提供一种用于线扫描成像的定标方法。

为解决上述技术问题，本申请提供一种用于线扫描成像的定标装置，所述定标装置包括载台，所述载台支撑有固定架，所述固定架上支撑有与所述载台高度的和水平度一致的靶标放置平台，所述靶标放置平台开设有用于透过光线的平台缝隙；所述固定架还支撑有设置于所述缝隙下方的传感器，以便当线光源照射到所述传感器时所述传感器能够显示所述线光源在X轴方向上的位置；所述传感器还集合有背光源，以便所述背光源通过所述平台缝隙被用于成像的相机接收；所述X轴方向为在水平面内与所述平台缝隙垂直的方向。

在一种具体实施方式中，

所述定标装置还包括覆盖所述平台缝隙的靶标板件，所述靶标板件设有镂空的矩形框，所述矩形框与所述平台缝隙位置相对，并且所述矩形框内设有用于确定分辨率的黑白线对。

在一种具体实施方式中，

所述矩形框的数量为多个，并且宽度相同，长度不同；各个所述矩形框平行设置，并且各个矩形框内设置不同规格的黑白线对。

在一种具体实施方式中，

所述定标装置还包括靶标固定块，所述靶标板件通过所述靶标固定块可拆装固定于所述靶标放置平台上。

在一种具体实施方式中，

所述固定架为内部中空长方体框架，所述长方体框架的顶壁形成所述靶标放置平台，所述传感器支撑于所述长方体框架的中空腔体中。

在一种具体实施方式中，

所述长方体框架的顶面开设有多条长度不等缝隙，所述缝隙形成所述靶标放置平台的平台缝隙。

在一种具体实施方式中，

所述长方体框架的侧壁上设有滑道，所述传感器的端部设有滑块，所述滑块可滑动设于所述滑道中，以便调节所述传感器运动至不同的平台缝隙的下方。

此外，为解决上述技术问题，本申请还提供一种用于线扫描成像的定标方法，所述定标方法应用于上文任一项所述的定标装置上；所述定标方法包括：

使得所述传感器切换至背光工作模式；

移动相机，使得背光源的背光通过所述平台缝隙照射到相机里；

确定此时相机相对于背光源在所述X轴上的相对位置。

在一种具体实施方式中，

所述定标方法包括：

使得所述传感器切换至传感器工作模式；

在所述X轴方向上移动线光源，使得所述线光源照射到所述传感器上；

通过所述传感器的读数确定所述线光源在所述X轴方向上相对于平台缝隙的位置。

在一种具体实施方式中，

当相机的相机靶面与所述X轴方向不垂直时，通过旋转所述相机靶面，直至采集到的图像为矩形时，完成对所述相机靶面的标定。

以下介绍本申请实施例的技术效果：

在一种实施例中，本申请提供一种用于线扫描成像的定标装置，所述定标装置包括载台，所述载台支撑有固定架，所述固定架上支撑有与所述载台高度的和水平度一致的靶标放置平台，所述靶标放置平台开设有用于透过光线的平台缝隙；所述固定架还支撑有设置于所述缝隙下方的传感器，以便当线光源照射到所述传感器时所述传感器能够显示所述线光源在X轴方向上的位置；所述传感器还集合有背光源，以便所述背光源通过所述平台缝隙被用于成像的相机接收；所述X轴方向为在水平面内与所述平台缝隙垂直的方向。具体的，所述定标装置还包括覆盖所述平台缝隙的靶标板件，所述靶标板件设有镂空的矩形框，所述矩形框与所述平台缝隙位置相对，并且所述矩形框内设有用于确定分辨率的黑白线对。具体的，所述矩形框的数量为多个，并且宽度相同，长度不同；各个所述矩形框平行设置，并且各个矩形框内设置不同规格的黑白线对。具体的，所述定标装置还包括靶标固定块，所述靶标板件通过所述靶标固定块可拆装固定于所述靶标放置平台上。

在现有技术中，我们会先使用水平量角仪调节好相机和光源的角度，但是由于光源和相机的前后相对位置不容易测量确定，会使得不同的光学系统调试的光学状态不一致。如图2和图3所示，线扫定标模块通过结构固定到载台上，放置靶标平台要求与载台高度、水平度完全一致。涉及背光源及传感器部分，可以切换模式，当切换为背光模式时，背光通过平台狭缝照射到相机里，当相机的角度确定了以后，在x轴方向移动相机可以以该光源标定相机的前后位置；当切换为传感器模式时，在x轴方向移动光源，使得光源逐渐照射到传感器上，可以通过传感器的读数对线光源的位置进行标定。这样就可以将相机与光源的相对位置标定。

综上所述，本申请所提供的定标装置一方面能够实现线扫描成像系统调试的一致性，另一方面调试效率高，能够显著降低调整成本。

此外，在一种具体实施方式中，所述定标装置还包括覆盖所述平台缝隙的靶标板件，所述靶标板件设有镂空的矩形框，所述矩形框与所述平台缝隙位置相对，并且所述矩形框内设有用于确定分辨率的黑白线对。所述矩形框的数量为多个，并且宽度相同，长度不同；各个所述矩形框平行设置，并且各个矩形框内设置不同规格的黑白线对。

在上述技术方案中，根据缺陷检测领域常用到的分辨率，将靶标设计了8组(举例)不同规格的黑白线对以及外侧宽度一样长度不一的8组矩形框。矩形框的长度值可以协助标定分辨率，因为分辨率＝矩形框长度值/相机像素数，所以知道了矩形框长度以后，可以将分辨率转化到相机像素数上：将相机对矩形框成像，逐步调焦使得相机得到想要的像素数(分辨率)。内部对应的黑白线对可以结合传递函数测试软件的数值标定清晰度。图7为各组线对对应的分辨率调节、矩形框长度以及相机像素数(相机像素数＝靶标矩形框长度/分辨率)，假设我们的系统分辨率为10um，依据传递函数测试规则，我们需要选择2倍分辨率的线对规格，即20um的线对组进入相机视野，通过调节镜头高度及调焦，使矩形框长度成像像素为7000个，然后观察线对部分传递函数的值，即可以将成像分辨率和清晰度标定。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为线光源成像原理图；

图2为本申请一种实施例中一种用于线扫描成像的定标装置的结构示意图；

图3为图2中定标装置的俯视图；

图4为图2中定标装置配合光源、相机及载台后的结构示意图；

图5为图2中的定标装置的实体结构示意图；

图6为图2中定标装置的靶标板件的结构示意图；

图7为图6中的靶标板件的规格参数示意图；

图8为相机靶面异常采图示意图。

其中图1至图8中部件名称与附图标记之间的对应关系为：

载台101；固定架102；

靶标放置平台103、平台缝隙1031；

传感器104、滑块1041；

线光源201；

相机202；

靶标板件105；

矩形框1051；

黑白线对1052；

靶标固定块106；

滑道107。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

在本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的描述的一些流程中，包含了按照特定顺序出现的多个操作，但是应该清楚了解，这些操作可以不按照其在本文中出现的顺序来执行或并行执行，操作的序号如101、102等，仅仅是用于区分开各个不同的操作，序号本身不代表任何的执行顺序。另外，这些流程可以包括更多或更少的操作，并且这些操作可以按顺序执行或并行执行。需要说明的是，本文中的“第一”、“第二”等描述，是用于区分不同的消息、设备、模块等，不代表先后顺序，也不限定“第一”和“第二”是不同的类型。

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

请参考图2至图5，图2为本申请一种实施例中一种用于线扫描成像的定标装置的结构示意图；图3为图2中定标装置的俯视图；图4为图2中定标装置配合光源、相机及载台后的结构示意图；图5为图2中的定标装置的实体结构示意图。

在一种实施例中，本申请提供的定标装置包括载台101，载台101支撑有固定架102，固定架102上支撑有与载台101高度的和水平度一致的靶标放置平台103，靶标放置平台103开设有用于透过光线的平台缝隙1031。

此外，如图2和图3所示，固定架102还支撑有设置于缝隙下方的传感器104，以便当线光源201照射到传感器104时传感器104能够显示线光源201在X轴方向上的位置；传感器104还集合有背光源，以便背光源通过平台缝隙1031被用于成像的相机202接收；X轴方向为在水平面内与平台缝隙1031垂直的方向。

在现有技术中，我们会先使用水平量角仪调节好相机202和光源的角度，但是由于光源和相机202的前后相对位置不容易测量确定，会使得不同的光学系统调试的光学状态不一致。如图2和图3所示，线扫定标模块通过结构固定到载台101上，放置靶标平台要求与载台101高度、水平度完全一致。涉及背光源及传感器104部分，可以切换模式，当切换为背光模式时，背光通过平台狭缝照射到相机202里，当相机202的角度确定了以后，在x轴方向移动相机202可以以该光源标定相机202的前后位置；当切换为传感器104模式时，在x轴方向移动光源，使得光源逐渐照射到传感器104上，可以通过传感器104的读数对线光源201的位置进行标定。这样就可以将相机202与光源的相对位置标定。

综上，本申请所提供的定标装置一方面能够实现线扫描成像系统调试的一致性，另一方面调试效率高，能够显著降低调整成本。

在上述实施例中的基础上，可以做出进一步改进。比如，请参考图6和图7，图6为图2中定标装置的靶标板件的结构示意图；图7为图6中的靶标板件的规格参数示意图。

如图5所示，定标装置还包括覆盖平台缝隙1031的靶标板件105，靶标板件105设有镂空的矩形框1051，矩形框1051与平台缝隙1031位置相对，并且矩形框1051内设有用于确定分辨率的黑白线对1052。

进一步的，如图6所示，矩形框1051的数量为多个，并且宽度相同，长度不同；各个矩形框1051平行设置，并且各个矩形框1051内设置不同规格的黑白线对1052。

进一步的，如图5所示，定标装置还包括靶标固定块106，靶标板件105通过靶标固定块106可拆装固定于靶标放置平台103上。

在上述方案中，另外，该定标系统设计了专用靶标，可以协助调试分辨率、清晰度、以及相机202靶面。靶标通过靶标固定块106来固定，使它正好放置在相机202中心视场。

如图6所示，根据缺陷检测领域常用到的分辨率，将靶标设计了8组不同规格的黑白线对1052以及外侧宽度一样长度不一的8组矩形框1051。矩形框1051的长度值可以协助标定分辨率，因为分辨率＝矩形框1051长度值/相机202像素数，所以知道了矩形框1051长度以后，可以将分辨率转化到相机202像素数上：将相机202对矩形框1051成像，逐步调焦使得相机202得到想要的像素数(分辨率)。内部对应的黑白线对1052可以结合传递函数测试软件的数值标定清晰度。图7为各组线对对应的分辨率调节、矩形框1051长度以及相机202像素数(相机202像素数＝靶标矩形框1051长度/分辨率)，假设我们的系统分辨率为10um，依据传递函数测试规则，我们需要选择2倍分辨率的线对规格，即20um的线对组进入相机202视野，通过调节镜头高度及调焦，使矩形框1051长度成像像素为7000个，然后观察线对部分传递函数的值，即可以将成像分辨率和清晰度标定。

在上述任一种实施例的基础上，还可以做出进一步改进。

比如，请参考图5，固定架102为内部中空长方体框架，长方体框架的顶壁形成靶标放置平台103，传感器104支撑于长方体框架的中空腔体中。长方体框架的顶面开设有多条长度不等缝隙，缝隙形成靶标放置平台103的平台缝隙1031。该种中空框架的结构，一方面提供了良好的支撑，另一方面内部的中空结构可以放置传感器104，再者，其顶面易于形成靶标放置平台103。

进一步的，如图5所示，长方体框架的侧壁上设有滑道107，传感器104的端部设有滑块1041，滑块1041可滑动设于滑道107中，以便调节传感器104运动至不同的平台缝隙1031的下方。在该种结构中，通过传感器104的滑块1041在滑道107中滑动，可以使得传感器104滑动，从而配合不同的靶标板件105的矩形框1051及其黑白线对1052，从而实现成像系统不同成像规格的切换。

此外，本申请还提供一种用于线扫描成像的定标方法，定标方法应用于上述任一种实施例中的定标装置上；定标方法包括：

使得传感器104切换至背光工作模式；

移动相机202，使得背光源的背光通过平台缝隙1031照射到相机202里；

确定此时相机202相对于背光源在X轴上的相对位置。

此外，定标方法还包括：

使得传感器104切换至传感器104工作模式；

在X轴方向上移动线光源201，使得线光源201照射到传感器104上；

通过传感器104的读数确定线光源201在X轴方向上相对于平台缝隙1031的位置。

需要说明的是，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述方法具体工作过程和技术效果，可以参考前述装置实施例中的对应过程和技术效果，在此不再赘述。

再者，请参考图8，图8为相机靶面异常采图示意图。

在上述定标方法中，当相机202的相机202靶面与X轴方向不垂直时，通过旋转相机202靶面，直至采集到的图像为矩形时，完成对相机202靶面的标定。

具体的，可以通过矩形框1051成像是否规则来调节相机202靶面的旋转倾斜度。如图8所示，如果相机202靶面与运动方向(x轴方向)完全垂直，则采集到的图像为规则的矩形，如果采集到的图像为平行四边形，则说明相机202靶面与运动垂直方向有夹角，需要旋转相机202靶面方向，直至采集图像为矩形为止，通过此方法可以对相机202的旋转靶面进行标定。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

本说明书通篇提及的“多个实施例”、“一些实施例”、“一个实施例”或“实施例”等，意味着结合该实施例描述的具体特征、部件或特性包括在至少一个实施例中。因此，本说明书通篇出现的短语“在多个实施例中”、“在一些实施例中”、“在至少另一个实施例中”或“在实施例中”等并不一定都指相同的实施例。此外，在一个或多个实施例中，具体特征、部件或特性可以任何合适的方式进行组合。因此，在无限制的情形下，结合一个实施例示出或描述的具体特征、部件或特性可全部或部分地与一个或多个其他实施例的特征、部件或特性进行组合。这种修改和变型旨在包括在本申请的范围之内。

此外，本领域技术人员可以理解，本申请的各方面可以通过若干具有可专利性的种类或情况进行说明和描述，包括任何新的和有用的工序、机器、产品或物质的组合，或对他们的任何新的和有用的改进。相应地，本申请的各个方面可以完全由硬件执行、可以完全由软件(包括固件、常驻软件、微码等)执行、也可以由硬件和软件组合执行。以上硬件或软件均可被称为“数据块”、“模块”、“引擎”、“终端”、“组件”或“系统”。此外，本申请的各方面可能表现为位于一个或多个计算机可读介质中的计算机产品，该产品包括计算机可读程序编码。

需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种用于线扫描成像的定标装置，其特征在于，所述定标装置包括载台，所述载台支撑有固定架，所述固定架上支撑有与所述载台高度和水平度一致的靶标放置平台，所述靶标放置平台开设有用于透过光线的平台缝隙；所述固定架还支撑有设置于所述缝隙下方的传感器，以便当线光源照射到所述传感器时所述传感器能够显示所述线光源在X轴方向上的位置；所述传感器还集合有背光源，以便所述背光源通过所述平台缝隙被用于成像的相机接收；所述X轴方向为在水平面内与所述平台缝隙垂直的方向。

2.如权利要求1所述的一种用于线扫描成像的定标装置，其特征在于，所述定标装置还包括覆盖所述平台缝隙的靶标板件，所述靶标板件设有镂空的矩形框，所述矩形框与所述平台缝隙位置相对，并且所述矩形框内设有用于确定分辨率的黑白线对。

3.如权利要求2所述的一种用于线扫描成像的定标装置，其特征在于，所述矩形框的数量为多个，并且宽度相同，长度不同；各个所述矩形框平行设置，并且各个矩形框内设置不同规格的黑白线对。

4.如权利要求3所述的一种用于线扫描成像的定标装置，其特征在于，所述定标装置还包括靶标固定块，所述靶标板件通过所述靶标固定块可拆装固定于所述靶标放置平台上。

5.如权利要求1-4任一项所述的一种用于线扫描成像的定标装置，其特征在于，所述固定架为内部中空长方体框架，所述长方体框架的顶壁形成所述靶标放置平台，所述传感器支撑于所述长方体框架的中空腔体中。

6.如权利要求5所述的一种用于线扫描成像的定标装置，其特征在于，所述长方体框架的顶面开设有多条长度不等的 缝隙，所述缝隙形成所述靶标放置平台的平台缝隙。

7.如权利要求5所述的一种用于线扫描成像的定标装置，其特征在于，所述长方体框架的侧壁上设有滑道，所述传感器的端部设有滑块，所述滑块可滑动设于所述滑道中，以便调节所述传感器运动至不同的平台缝隙的下方。

8.一种用于线扫描成像的定标方法，其特征在于，所述定标方法应用于如权利要求1-7任一项所述的定标装置上；所述定标方法包括：

使得所述传感器切换至背光工作模式；

移动相机，使得背光源的背光通过所述平台缝隙照射到相机里；

确定此时相机相对于背光源在所述X轴上的相对位置。

9.如权利要求8所述的一种用于线扫描成像的定标方法，其特征在于，所述定标方法包括：

使得所述传感器切换至传感器工作模式；

在所述X轴方向上移动线光源，使得所述线光源照射到所述传感器上；

通过所述传感器的读数确定所述线光源在所述X轴方向上相对于平台缝隙的位置。

10.如权利要求8所述的一种用于线扫描成像的定标方法，其特征在于，

当相机的相机靶面与所述X轴方向不垂直时，通过旋转所述相机靶面，直至采集到的图像为矩形时，完成对所述相机靶面的标定。

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