專利名稱：一種工業(yè)線掃描智能相機的制作方法
一種:Dlk線掃描智能相機
駄領域
本發(fā)明涉及一種x^掃描智能相機，屬于xiW幾^^見^ite^術(shù)令頁域。
目前，常用的iik機Ml覺檢測產(chǎn)品按照傳麟的分類有面陣和線掃描兩大類，前者屬于二 維圖像傳感器，后者屬于一維圖像傳感器，兩類傳 均可用于二維圖像，視 測，區(qū)別在 于前者一7^K像即可獲得二維圖像，后者必須M31S描后搬fc維圖像。在^lt定鵬領域， 如高精度幾何量測量、高速在線實鵬測(生產(chǎn)線鵬2彩秒至10浙秒)，面陣傳離因固有的 鵬低、^f,率低的缺陷無法滿足視離測要求而只有采用線掃描鄉(xiāng)雜測，線掃描傳SI^E
這些場合具有^fJI率高(掃描圖像^fJI率可達5000萬像素以上)，速度高(行掃描頻率可達lOOKHz
以上)、性價比高的優(yōu)點而被大穀用。基^H掃描:rik機翻離測產(chǎn)品傳統(tǒng)的系統(tǒng)配置包J織 掃描:oik相機、光源和后端處麟統(tǒng)鄉(xiāng)賊，國內(nèi)多數(shù)產(chǎn)品的后端采用傳統(tǒng)的pc系統(tǒng)，以純軟件算
法進行處理，隨著生產(chǎn)線走速的提高和圖像^^率的提高，PC系統(tǒng)已無法滿足在線實時處理的要
求；另一類后端采用專用的數(shù)對言號處理板，這類后端對產(chǎn)品用戶艘需要非常高的技術(shù)門檻， 荊又適用^Ft寺定檢測類型，而且多數(shù)用戶企業(yè)不具備二次開發(fā)能力或難以負擔昂貴的開發(fā)費用。 因此，具備通用性、高性價比并可實現(xiàn)智能化圖形編程的工業(yè)線掃描智能相機具有廣闊的市場前景。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有線掃描機掛見覺產(chǎn)品的二次開發(fā)費用高、難度旭開發(fā)周期長的 問題，麟一種用于:oik機ML覺檢測的高性價比的、f頓簡單可靠的、高速智能型線掃描工業(yè) 相機，可廣泛應用于^Iik在線視雜測應用領域。
本發(fā)明,的:oik線掃描智能相+;ii要包括 成像鏡頭用于對產(chǎn)品或待測物進行成像；
線掃描CCD光電傳^^:將鄉(xiāng)S1鏡頭成像后的光學信號轉(zhuǎn)換為電信號；
3末級驅(qū)動模塊用于線掃描CCD光電傳自的驅(qū)動；
模擬綱及數(shù)靴微包括模擬綱激、數(shù)柳莫塊和時序勝微， 數(shù)報號處理擻央包括數(shù)雜號處理器、輸入輸出接口模塊和參數(shù)保^mt央，
電源及接口t穀央包括電源a^:管理徵央、接口驅(qū)動模塊和接口，
其中末級驅(qū)動模i央根據(jù)時序發(fā)生模塊的時序?qū)Ⅱ?qū)動脈沖轉(zhuǎn)化為可供線掃描CCD光電傳自
驅(qū)動的電ffis時序脈沖，ccD輸出信號^ai莫擬驅(qū)動豐勢刺輸至模擬fr^模塊。
模擬鵬包括CDS相^5^樣功能，可編程增益調(diào)^E力能和可編程偏翻整功能，CDS采 樣對輸出模擬信"^S行2次相^5樣并輸出難以消除背景噪聲，可編程增益功會樹CCD輸出模 擬信^ift行一定比例的放大，可編程偏置調(diào)整功會樹CCD輸出的暗場信號進行艦。增微偏置 參數(shù)均保存在參數(shù)保碟塊中。
數(shù)靴模塊將模擬前端徵央處理后的模擬信號進行數(shù)靴荊輸至數(shù)字信號處理模塊。
數(shù)字信號處理模iM數(shù)對七后的圖像i^進fi^頁處理后，預處理包括f象場M、畸變校正、 CCD像素不均勻性艦等功能，預處理后的數(shù)灘^tA核心處理模塊中依據(jù)設定的參數(shù)，選擇 相應的固化算法，按照設定的算法流禾，圖像進行處理，實現(xiàn)圖像的硬件處理。之后由輸入輸出 模塊將繊^f輸?shù)浇涌谀K。參數(shù)保存模塊中保存了相機增益值、偏置值、積分時間值、圖像預 處理模,擇、算法調(diào)用^7Xa",、多相機荊亍同步參數(shù)等可設參數(shù)以及一些固定相機參數(shù)。
電源^^管理模塊負責 ^$制其他各模塊的電源。接口驅(qū)動模i央實現(xiàn)相機與上位機的
通m^,的^lr，并完細機狀態(tài)的控制和J標。接口用于電源、上位機等硬件連接。
本發(fā)明的優(yōu)點和積極'皿
本發(fā)明對現(xiàn)有線掃描視覺產(chǎn)品的各類常用算法庫進行了集成，其中預處理算&^括光源校正 算法、《鈔ll校正算法、畸變M算法固化在相機內(nèi)部，用戶可艦接口軟件選翻應的預處理模
±央，同時在數(shù)字信號處理模塊內(nèi)誠了多種視覺檢測算法，包手Si^提取算法、細分算法、圖像
增強算法、圖像變換算法、M檢測算法、RGBfef級原算法，用戶iffilg口軟件以圖形化的方 式對這些算法庫進行搭配，每種算法均皿簡單和可預覽的參數(shù)配置，算法組合可通過以太網(wǎng)接 口下載至相機內(nèi)部的數(shù)對七處理單元中并保存，從而實現(xiàn)硬件實時圖像處理功能以適應不同的工鵬用場合，大彌短了x^機翻離測的開鍋期和斷氐了《頓離，具有智能化、高誠
度、高性價比、f頓簡單可靠的一系列優(yōu)點。
除以上標準算法庫以外，本發(fā)明同時支持底層二次開發(fā)功能，有經(jīng)驗的用戶可以ffl3i高級編
程語言編寫稱的圖像雌算法并下輕相機內(nèi)部，從而進一步提高了產(chǎn)品的翻范圍。

圖1為本發(fā)明的相機內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖； 圖2為本發(fā)明的相機原理框其中l(wèi)為機殼，2為鏡頭接口， 3為成像鏡頭，4為 驅(qū)動模塊，5為模擬辦器及數(shù)對七模 ±央，6為數(shù)字信號艦豐勢央，7為電源及接口t穀央，8為線掃描CCD光電傳繊，9為模擬辦辭莫 塊，10為CDS相關(guān)^^樣模i央，11為可編程增^J文大模塊，12為偏置艦豐對央，13為數(shù)對七模 塊，14為時j^M模塊，15為數(shù)^f言號處^H， 16為圖f象預處理豐莫塊，17為數(shù)字圖像核心處理 模塊，18為輸入輸出接口模塊，19為參數(shù)保#^莫塊，20為電源發(fā)^管理模塊，21為接口驅(qū)動 模塊，22為接口， 23為以太網(wǎng)接口， 24為電源接口， 25為通用輸入輸出接口， 26為LEDj際燈。具體 方式
實施例l、
如圖1和圖2所示，X^掃描智能相l(xiāng)fli機設備由機殼l、鏡頭接口2、成像鏡頭3和內(nèi)部 軒電路模土央4、 5、 6、 7構(gòu)成，機^fflL型支架設計，上部加有護罩(圖l中虛線部分)，機 殼M開有一代條狀狹縫，機殼前端安親鏡對妾口 2，成像鏡頭3與鏡頭接口 2 ffiiU定針口 互連，光學劇鬆圣鏡頭后通過機^Jl的狹會i^像于線掃描CCD傳感器8表面。CCD傳自8與 末級驅(qū)動模塊4連接并緊貼在機殼內(nèi)側(cè)，CCD傳繊8的光敏表面與狹纟鍾合，可以有效消除干 擾光線。末級驅(qū)動模塊4、 t^5(前端及數(shù)^f七模塊5、圖像處理模塊6和電源及接口模塊7相鄰之 間ffl^高密度f言號連接ll連接，用于傳iH言號、！^和電源。各線路fei:均開有一致的機械安裝
孔，從電源及接口板后^l各護戰(zhàn)n各線路板同LM^架緊固連接。
末級驅(qū)動模塊4上用于離供CCD正常工作的脈沖腿轉(zhuǎn)換和電源偏移。模擬綱及數(shù)靴 模塊5用于將CCD傳,8輸出的模擬信號預處理和數(shù)判七^ 可控的驅(qū)動脈沖,模擬信號預處理包括CDS相^X^樹穀央10用于消除CCD輸出的暗電^M象素不均勻性、可編程增M^: 模塊11用于對CCD輸出信號做可設置的模擬增^^大、偏置^IE模決12用于^IE輸出的黑場平 衡，數(shù)對七模塊13^tCCD輸出模擬信號的數(shù)判七轉(zhuǎn)換，時序發(fā)生徵央14產(chǎn)生CCD傳繊 8工作所需的基準脈沖信號。圖像處理模塊6上M數(shù)^ft號處理器15、輸入輸出接口模塊18和 參數(shù)保存模塊19，數(shù)字信號處理器15^^t成像圖像的數(shù)字處SX作，其中包括圖像預處理模土央 16和圖像核A處理t莫決17，圖像預處理模塊16對原始圖像的信^iS行校正，包樹鈔湯不均性校 正、成像畸變艦等，圖像核心處理模塊17^jW艦后圖像的處理，包 Si^提取、細分、圖 像增強、圖像變換、被檢測、RGB fe^效原對壬獻(,的組合，參數(shù)保存擻央19用于保存相 機的MS2皿，包括曝光時間、積分時間、增 黑場設置值、圖像預處理參數(shù)、圖《象核心處理 參數(shù)等，這些參數(shù)經(jīng)圖像核心處理豐對央17運算后產(chǎn)生或接受一系列可用輸入輸出結(jié)果傳MM輸入 輸出接口模塊18用于麟相豐臟機設備與外界的麟。電源及接口模塊7上安駭電源a^管 理模塊20、接口驅(qū)動模塊21、接口22和LEDJ際燈26，電源及管理模塊20用于產(chǎn)^i機設備 工作所需的，電源及完成電源fW1、電源HSe等功能，接口驅(qū)動模塊21用于將輸入輸出接口模 塊18所使用的接口信號轉(zhuǎn)換為IQlk接口標準，接口20包括以太網(wǎng)接口23、電源接口24和通用輸 入輸出接口 25， LED m^燈26用于t標相1fli機的工作狀態(tài)。
實施例2、
根據(jù)^ffi例i設計的xim掃描智能相機，用于手機面板在線視:t^測，配置如下
成像鏡頭6001111。.8:0^線掃描刑繊視覺鏡頭；
線掃描CCD傳麟TCD1705D， 7450有效像素，4. 7umX4. 7ixm像素尺寸；
相機尺寸65咖(寬)X&5mm (高)X80咖(長)(不含鏡頭、鏡 口及連接器)；
相禾;1JIjS:驅(qū)動頻率40MHz，行掃描頻率5.2KHz，手機面板在^3150mm/秒；
^fJI率系統(tǒng)^DI率0.01mm，檢測最小缺陷精度0. 05mm。每幅手機面板掃描圖像5500萬像素。
檢測內(nèi)容手機面板表面的微小劃痕、賺、桔點等缺陷。
權(quán)利要求
1、一種工業(yè)線掃描智能相機，其特征在于，該相機由以下部分組成成像鏡頭用于對產(chǎn)品或待測物進行成像；線掃描CCD光電傳感器將經(jīng)過鏡頭成像后的光學信號轉(zhuǎn)換為電信號；末級驅(qū)動模塊用于線掃描CCD光電傳感器的驅(qū)動；模擬前端及數(shù)字化模塊包括模擬前端模塊、數(shù)字化模塊和時序發(fā)生模塊；由時序發(fā)生模塊提供驅(qū)動時序，并傳輸由CCD光電傳感器輸出的圖像模擬信號，該模擬信號經(jīng)由模擬前端模塊處理后進入數(shù)字化模塊轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像并傳遞至后繼的數(shù)字信號處理模塊；其中模擬前端模塊包括CDS相關(guān)雙采樣功能，可編程增益調(diào)整功能和可編程偏置調(diào)整功能；數(shù)字信號處理模塊包括數(shù)字信號處理器、輸入輸出接口模塊和參數(shù)保存模塊；該模塊首先對轉(zhuǎn)換后的數(shù)字圖像進行像場不均勻校正等預處理，再由數(shù)字信號處理器按照參數(shù)保存模塊中設定的參數(shù)對圖像進行運算和處理，結(jié)果由輸入輸出接口模塊傳遞至下級；電源及接口模塊包括電源發(fā)生及管理模塊、接口驅(qū)動模塊和接口；電源發(fā)生及管理模塊生成并控制其他各模塊的電源；接口驅(qū)動模塊將處理后的數(shù)字圖像輸出，并完成于上位機的通訊和參數(shù)設置等功能。
2、 根據(jù)權(quán)利要求i戶腿的:oik線掃描智能相機，欺寺征在于待測物圖f鬆圣成像、光電轉(zhuǎn)換、數(shù)字化、圖像預處理和算法、流程可選的硬件化圖像處理，再由接口模塊輸出。
3、 根據(jù)權(quán)利要求i或2臓的:Qlk^掃描智能相機，賺征在于臓的數(shù)字信號處理器包括圖像預處理模i央和數(shù)字圖像核心處理f對央；核心處理?！?照參數(shù)設定模塊中的參數(shù)，選 擇不同的算法及》舒就預處理后的數(shù)字圖像的進行處理。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或2戶腿的X^掃描智能相機，其特征在于硬fH七多種圖像處理算法， 并且算法和繊可選。
全文摘要
一種工業(yè)線掃描智能相機，該相機包括成像鏡頭、線掃描CCD光電傳感器、模擬前端及數(shù)字化模塊、數(shù)字信號處理模塊和電源及接口模塊等組成部分。相機安裝到工業(yè)生產(chǎn)線上獨立運行，接口模塊用于與PC機通訊并設置其特有的功能。該相機不僅外形小巧、成本低廉、安裝使用方便，還具有很強的通用性，它提供了現(xiàn)有線掃描工業(yè)機器視覺檢測范疇內(nèi)的若干標準處理模塊，用戶僅通過圖形化的接口軟件進行設置后即可適應于各類線掃描工業(yè)視覺檢測應用。檢測應用包括幾何量的非接觸測量、條形碼識別、在線表面缺陷檢測、色選、特征識別和篩選、灰度識別等機器視覺檢測方案，可自動輸出用于缺陷及反饋控制的信號，并提供多臺相機并行實時工作的接口信號。
文檔編號H04N3/15GK101514966SQ20091006819
公開日2009年8月26日 申請日期2009年3月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月20日
發(fā)明者流 何, 鵬 徐, 鳳 杜 申請人:流 何