CN210120599U - 一种用于卷帘快门相机的光学快门系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种用于卷帘快门相机的光学快门系统，包括卷帘快门相机、光快门触发开关、LED驱动器、LED光源和滤光片；卷帘快门相机和LED驱动器均与光快门触发开关连接；LED光源与LED驱动器连接，滤光片设置于卷帘快门相机的镜头前方。在卷帘快门相机的基础上，通过控制曝光的开启和关闭，让卷帘式快门相机提升移动成像能力，接近或达到全局快门相机的成像水平；解决了传统卷帘快门机械结构运动速度较慢导致的逐行曝光滞后的问题，在保障了各行同步曝光的基础上，通过控制光照明时间解决了曝光时间过长导致的移动物体成像拖尾问题，为工业机器视觉技术的推广提供了更具性价比的选择。
Description
技术领域
本实用新型属于移动物体曝光成像技术领域，具体涉及一种用于卷帘快门相机的光学快门系统。
背景技术
现代工业技术发展迅速，全自动化的无人工厂越来越成为工业技术进步的潮流趋势。在生产线的运转中，许多工位的自动化和智能化完全依赖于机器视觉技术，目前机器视觉的主流离不开工业相机的大量使用。目前工业相机的快门选择主要分为卷帘式快门和全局快门，卷帘式快门相机的价格便宜，性价比突出；全局快门相机的价格高昂，但对与移动物体拍照具有先天的优势。在目前的应用中，全局快门相机在移动物体成像的高端应用中效果突出；卷帘快门相机则在中低端应用中大量使用。而现有的卷帘式快门机械结构运动速度过慢导致了逐行曝光滞后问题。而在机器视觉产业深入推进的过程中，既需要价格便宜又需要解决移动物体成像的矛盾越来越突出，如何利用卷帘快门相机，探索通过各种辅助方法提升其移动物体成像能力就成为了必然。
实用新型内容
针对现有技术中的上述不足，本实用新型提供的用于卷帘快门相机的光学快门系统解决了传统的卷帘式快门机械结构运动速度较慢导致的逐行曝光滞后的问题。
为了达到上述实用新型目的，本实用新型采用的技术方案为：一种用于卷帘快门相机的光学快门系统，包括卷帘快门相机、光快门触发开关、LED驱动器、LED光源和滤光片；
所述LED驱动器与所述光快门触发开关连接；
所述LED光源与所述LED驱动器连接，所述滤光片设置于卷帘快门相机的镜头前方。
进一步地，所述光学快门系统还包括镜头和半反半透镜；
所述镜头设置于LED光源的发光方向的正前方；
所述半透半反镜设置于滤光片的前方；且其设置方向与所述滤光片的设置方向及镜头的设置方向均具有夹角。
进一步地，所述半透半反镜与滤光片之间的夹角和半透半反镜与镜头之间的夹角满足的条件为：
所述卷帘快门相机的镜头透过滤光片及半透半反镜后的成像目标区域小于LED光源发出的光透过镜头及半透半反镜后形成的照明区域。
进一步地，所述半透半反镜与滤光片在垂直方向上的夹角为45°。
本实用新型的有益效果为：本实用新型提供的用于卷帘快门相机的光学快门系统，在卷帘快门相机的基础上，通过控制曝光的开启和关闭，让卷帘式快门相机提升移动成像能力，接近或达到全局快门相机的成像水平；解决了传统卷帘快门机械结构运动速度较慢导致的逐行曝光滞后的问题，在保障了各行同步曝光的基础上，通过控制光照明时间解决了曝光时间过长导致的移动物体成像拖尾问题，为工业机器视觉技术的推广提供了更具性价比的选择。
附图说明
图1为本实用新型中用于卷帘快门相机的光学快门系统结构图。
图2为本实用新型中用于卷帘快门相机的光学快门系统的成像方法实现流程图。
图3为利用本实用新型的光学快门成像系统成像时的成像时序图。
其中：1、卷帘快门相机；2、光快门触发开关；3、LED驱动器；4、滤光片；5、半透半反镜；6、镜头；7、LED光源；8、成像目标区域；9、照明区域。
具体实施方式
下面对本实用新型的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本实用新型，但应该清楚，本实用新型不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本实用新型的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本实用新型构思的实用新型创造均在保护之列。
如图1所示，一种用于卷帘快门相机的光学快门系统，包括卷帘快门相机1、光快门触发开关2、LED驱动器3、LED光源7和滤光片4；
LED驱动器3均与光快门触发开关2连接；LED光源7与LED驱动器3连接，滤光片4设置于卷帘快门相机1的镜头前方。
上述光学快门系统还包括镜头6和半反半透镜5；镜头6设置于LED光源7的发光方向的正前方；半透半反镜5设置于滤光片4的前方；且其设置方向与滤光片4的设置方向及镜头6的设置方向均具有夹角。
其中的卷帘快门相机1是一种性价比优良的相机，但是由于其快门开启使用的是卷帘式、像素读出采用逐行读出的方式，导致其成像时间不一致，且成像速度低，对移动物体成像过程易产生畸变和拖尾限制了其使用范围；
光快门触发开关2是该系统的核心控制单元，其在拍照触发信号的触发下开始工作，控制LED驱动器的工作使LED光源启动，进而实现准确成像；
LED驱动器3在光快门触发开关的控制下驱动或关闭LED光源的发光，进而控制是否形成照明区域；其中，LED驱动器输出电源信号，控制LED光源的闪光时间；由于LED是特性敏感的半导体器件，又具有负温度特性，因而在应用过程中需要对其进行稳定工作状态和保护，因此需要LED驱动器对LED光源进行驱动。
滤光片4用于对卷帘快门成像的光进行过滤，滤除环境对光线的影响；
镜头6对LED光源7发出的光进行光分布调节，使得光线经过半透半反镜后能形成照明区域，为良好成像提供条件；
半透半反镜5对LED光源7发出的光可实现半透半反，在保障用LED光源7经过其反射后与卷帘快门相机市场同轴的同时，有能确保照明区域能有足够的照明光强，其对卷帘快门相机1成像光线半透半反，确保不影响成像质量。
为了有良好的成像质量，上述半透半反镜5与滤光片4之间的夹角和半透半反镜5与镜头6之间的夹角满足的条件为：卷帘快门相机1的镜头透过滤光片4及半透半反镜5后的成像目标区域小于LED光源7发出的光透过镜头6及半透半反镜5后形成的照明区域。其中的成像目标区域8是卷帘快门相机1的成像目标；照明区域9为LED光源发出的光线进过镜头6整形后再经过半透半反镜5反射后，在检测目标面上形成照明范围，其能覆盖成像目标区域。
在本实用新型中，半透半反镜5与滤光片4在垂直方向上的夹角为45°。
在本实用新型的一个实施例中，提供了一种用于卷帘快门相机的光学快门系统的成像方法，如图2所示，包括以下步骤：
S1、将拍摄信号发送至卷帘快门相机；
S2、在拍摄信号的控制下，通过卷帘快门相机开始逐行曝光拍摄成像目标区域内的图像；
其中，成像目标区域内的图像被卷帘快门相机自动划分成N行；
S3、当成像目标区域内的图像中的第N行开始被曝光拍摄后，通过光快门触发开关控制LED驱动器控制LED光源发光，形成的照明区域为成像目标区域照明；
S4、当成像目标区域内的图像的第1行被曝光拍摄结束前，通过光快门触发开关控制LED驱动器控制LED光源停止发光，停止为成像目标区域照明；
S5、当成像目标区域内的图像的第1行被曝光拍摄结束后，经过总读出时间后，读取每行图像的成像数据，并在卷帘快门相机内形成目标成像区域内的图像，完成光学快门系统的成像。
其中的总读出时间为图像的传感器读出时间与图像的后处理时间之和。其也为从第一行图像像素曝光过程结束之后，到卷帘快门相机完成一次拍照结束之间的时间间隔；
图像的传感器读出时间为每行图像的行读出时间的总和；该时间长度反映了卷帘快门相机完成逐行曝光拍摄后读出图像信息所花费的时间；
每行图像的行读出时间为该行图像从曝光拍摄结束到完成该行图像数据读取的时间；其反映了卷帘快门相机的行处理电路的图像信号读取能力；
图像的后处理时间为第N行图像完成数据读取到整个图像完成数据读取的时间；其反映了卷帘快门相机的行图像信息拼接及读出的快慢。
为了更好地理解该系统的成像过程，图3中展示了用该系统进行成像时的成像时序；除了上述三个时间外，还包括光照明时间、复位重置时间、行间滞后时间和总运行时间；其中的光照明时间为从照明开启触发至照明关闭触发止，在光照明时间内有光线进入卷帘快门相机，在其长度以外，没有光线进入卷帘快门相机，因此卷帘快门相机成像曝光时间完全取决于光照明时间；复位重置时间为第1行开始曝光开始，至第N行开始曝光所经历的时间，其反映了卷帘快门相机的曝光复位能力；行间滞后时间从上一行图像开始曝光拍摄到相邻的下一行开始包括曝光拍摄的时间间隔，其反映了卷帘快门相机的行间曝光快慢；总运行时间为从开始曝光拍摄到完成图像拍摄所经历的时间，其反映了卷帘快门相机完成一次拍摄运行的总的时间快慢。
在本实用新型的一个实施例中，利用880nm的LED光源、880nm的滤光片及880nm的半透半反镜组成的光学快门系统对移动的物体进行拍摄时，在拍摄过程中880nmLED光源的出射光经过镜头进行空间分布调节后，再经过880nm半透半反镜的反射，完成对照明区域的照明，该区域完全覆盖成像目标区域，从而形成对成像目标的良好照明。由于使用了近红外880nm波长的光照明和滤波成像，因此可以有效减小外界环境光对目标区域成像的影响；另一方面，虽然低成本的卷帘快门相机在曝光时间上为逐行曝光，导致了在拍摄移动物体时图像其拖尾和形变严重，但是利用实用新型提出的光学快门系统，不仅则可以让所有行的曝光时间一致克服图像畸变，而且可以通过缩短光照明时间减少和降低移动物体成像的拖尾现象。
本实用新型的有益效果为：本实用新型提供的用于卷帘快门相机的光学快门系统，在卷帘快门相机的基础上，通过控制曝光的开启和关闭，让卷帘式快门相机提升移动成像能力，接近或达到全局快门相机的成像水平；解决了传统卷帘快门机械结构运动速度较慢导致的逐行曝光滞后的问题，在保障了各行同步曝光的基础上，通过控制光照明时间解决了曝光时间过长导致的移动物体成像拖尾问题，为工业机器视觉技术的推广提供了更具性价比的选择。
Claims (5)
1.一种用于卷帘快门相机的光学快门系统，其特征在于，包括卷帘快门相机(1)、光快门触发开关(2)、LED驱动器(3)、LED光源(7)和滤光片(4)；
所述LED驱动器(3)与所述光快门触发开关(2)连接；
所述LED光源(7)与所述LED驱动器(3)连接，所述滤光片(4)设置于卷帘快门相机(1)的镜头前方。
2.根据权利要求1所述的用于卷帘快门相机的光学快门系统，其特征在于，所述光学快门系统还包括镜头(6)；
所述镜头(6)设置于LED光源(7)的发光方向的正前方。
3.根据权利要求1所述的用于卷帘快门相机的光学快门系统，其特征在于，所述光学快门系统还包括半透半反镜(5)；
所述半透半反镜(5)设置于滤光片(4)的前方；且其设置方向与所述滤光片(4)的设置方向及镜头(6)的设置方向均具有夹角。
4.根据权利要求3所述的用于卷帘快门相机的光学快门系统，其特征在于，所述半透半反镜(5)与滤光片(4)之间的夹角和半透半反镜(5)与镜头(6)之间的夹角满足的条件为：
所述卷帘快门相机(1)的镜头透过滤光片(4)及半透半反镜(5)后的成像目标区域(8)小于LED光源(7)发出的光透过镜头(6)及半透半反镜(5)后形成的照明区域(9)。
5.根据权利要求3所述的用于卷帘快门相机的光学快门系统，其特征在于，所述
半透半反镜(5)与滤光片(4)在垂直方向上的夹角为45°。
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|---|---|---|---|
| CN201921002544.6U CN210120599U (zh) | 2019-06-28 | 2019-06-28 | 一种用于卷帘快门相机的光学快门系统 |
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| CN201921002544.6U CN210120599U (zh) | 2019-06-28 | 2019-06-28 | 一种用于卷帘快门相机的光学快门系统 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110121021A (zh) * | 2019-06-28 | 2019-08-13 | 四川极智朗润科技有限公司 | 一种适用于卷帘快门相机的光学快门系统及其成像方法 |
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2019
- 2019-06-28 CN CN201921002544.6U patent/CN210120599U/zh active Active
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