光源照度自適應控制裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種光源照度自適應控制裝置及方法，該裝置包括：照度傳感器，該照度傳感器鄰近該相機設置，用于對光源照射帶鋼表面后反射光的照度進行檢測；光源照度控制器，該光源照度控制器與該照度傳感器相連接，用于接收該照度傳感器檢測到的實際照度值，并和預定的目標照度值進行對比，輸出光源照度控制信號；電流控制器，該電流控制器分別與該光源照度控制器和該光源相連接，用于接收該光源照度控制信號，并根據(jù)該光源照度控制信號，對輸送給該光源的控制電流進行調整。本發(fā)明的光源照度自適應控制裝置及方法，可準確有效地實現(xiàn)對生產(chǎn)過程中帶鋼產(chǎn)品的表面檢測。
【專利說明】光源照度自適應控制裝置及方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及視覺光源檢測，具體地，是一種光源照度自適應控制裝置及方法。
【背景技術】
[0002] 在工業(yè)應用中，一種典型的視覺檢測系統(tǒng)主要由光源、相機、鏡頭和計算機系統(tǒng)組 成。容易理解，成功的視覺檢測系統(tǒng)離不開合適的光源的設計。好的光源設計可以使被檢 測對象的特征明確區(qū)別于背景的圖像特征，得到高對比度圖像數(shù)據(jù)。另外，好的光源應具有 合適照度，過高或過低的照度都會對成像質量造成影響，因此，設計一種適合于應用系統(tǒng)的 光源至關重要。
[0003] 申請?zhí)枮?00510051429. 4的中國發(fā)明專利申請公開了一種自動調節(jié)照明設備照 度的方法，其利用照度傳感器測得照明設備的光源照度，并將測得的照度值與目標照度值 進行對比，然后調節(jié)設備電源，使照度值達到目標值。
[0004] 申請?zhí)枮?01010539240. 0的中國發(fā)明專利申請公開了一種照亮照明場的設備， 該設備可接收照明場的實際照度值，并根據(jù)實際照度值進行照明設備的照度控制。
[0005] 上述公開文獻雖然提出了對照度值進行調節(jié)的方案，但是，在針對不同的照明對 象時，由于照明對象的表面狀況未被考慮在內，而是直接通過獲取光源的照度值來進行光 源照度控制，因此，在針對視覺檢測系統(tǒng)中具有不同表面狀況的多種材質進行視覺檢測時， 例如，在對不同材質和不同表面狀況的帶鋼進行視覺檢測時，利用上述手段不能達到精確 的視覺檢測效果。
【發(fā)明內容】
[0006] 本發(fā)明的目的，在于解決現(xiàn)有的視覺檢測系統(tǒng)中照度調整手段不能很好地應用于 帶鋼表面檢測這一缺陷，從而提供了一種創(chuàng)新的光源照度自適應控制裝置及方法。
[0007] 本發(fā)明的光源照度自適應控制裝置，用于對帶鋼表面檢測系統(tǒng)內的光源照度進行 控制，該檢測系統(tǒng)包括光源和相機，該相機用于采集該光源照射的帶鋼表面的圖像以用于 灰度分析，該光源照度自適應控制裝置包括：
[0008] 照度傳感器，該照度傳感器鄰近該相機設置，用于對光源照射帶鋼表面后反射光 的照度進行檢測；
[0009] 光源照度控制器，該光源照度控制器與該照度傳感器相連接，用于接收該照度傳 感器檢測到的實際照度值，并和預定的目標照度值進行對比，輸出光源照度控制信號； [0010] 電流控制器，該電流控制器分別與該光源照度控制器和該光源相連接，用于接收 該光源照度控制信號，并根據(jù)該光源照度控制信號，對輸送給該光源的控制電流進行調整。 [0011] 優(yōu)選地，所述光源照度自適應控制裝置包括多個所述照度傳感器，并且所述實際 照度值為所述多個照度傳感器檢測到的照度的平均值。
[0012] 優(yōu)選地，所述多個照度傳感器以及所述相機均固定設置在一個安裝底板上。
[0013] 優(yōu)選地，所述電流控制器為恒流源控制電路。
[0014] 本發(fā)明還公開了一種利用上述的光源照度自適應控制裝置對光源照度進行自適 應控制的方法，該方法包括如下步驟：
[0015] 步驟S100,根據(jù)所述相機檢測圖像的目標灰度值，設定與該目標灰度值相對應的 目標照度值，并將該目標照度值存儲在所述光源照度控制器內；
[0016] 步驟S200,利用所述照度傳感器對光源照射帶鋼表面后反射光的照度進行檢測；
[0017] 步驟S300,利用所述光源照度控制器接收該照度傳感器檢測到的實際照度值，并 和該目標照度值進行對比，輸出光源照度控制信號；
[0018] 步驟S400,利用所述電流控制器接收該光源照度控制信號，并根據(jù)該光源照度控 制信號，對輸送給該光源的控制電流進行調整。
[0019] 優(yōu)選地，所述光源照度自適應控制裝置包括多個所述照度傳感器，并且在所述步 驟S300中，所述實際照度值為所述多個照度傳感器檢測到的照度的平均值。
[0020] 本發(fā)明的光源照度自適應控制裝置及方法，能夠根據(jù)帶鋼的表面反射狀況，對光 源照度進行自適應調整，使檢測系統(tǒng)得到灰度一致的檢測圖像，從而增加成像質量，提高了 系統(tǒng)對帶鋼表面的分析精度。因此，本發(fā)明的光源照度自適應控制裝置及方法，可準確有效 地實現(xiàn)對生產(chǎn)過程中帶鋼產(chǎn)品的表面檢測。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021] 圖1為本發(fā)明的光源照度自適應控制裝置的組成框圖；
[0022] 圖2為本發(fā)明的光源照度自適應控制裝置所應用的帶鋼表面檢測系統(tǒng)的工作原 理示意圖；
[0023] 圖3是本發(fā)明的光源照度自適應控制裝置在一個方式中的照度傳感器裝配示意 圖；
[0024] 圖4是利用本發(fā)明的光源照度自適應控制裝置進行光源照度控制的流程示意圖；
[0025] 圖5是在一個示例中，控制電流和照度的關系示意圖；
[0026] 圖6是在一個示例中，控制電流和圖像平均灰度的關系示意圖。
【具體實施方式】
[0027] 以下結合附圖和【具體實施方式】，對本發(fā)明的光源照度自適應控制裝置和方法的組 成、步驟以及工作原理進行詳細說明。
[0028] 總體而言，本發(fā)明的光源照度自適應控制裝置，可用于對帶鋼表面檢測系統(tǒng)內的 光源照度進行控制。如圖1、2所示，常規(guī)地，帶鋼表面檢測系統(tǒng)包括一個光源1和相機2， 光源1對帶鋼4進行照射，然后相機2對經(jīng)照射的帶鋼表面進行檢測，得到帶鋼表面圖像數(shù) 據(jù)，該數(shù)據(jù)進一步輸送到灰度處理分析系統(tǒng)3中進行灰度分析，從而得出帶鋼表面的物理 屬性信息，如表面是否有劃傷、夾雜、斑跡、孔洞、裂紋等質量缺陷，從而對帶鋼表面質量進 行評價。
[0029] 進一步結合圖1，本發(fā)明的光源照度自適應控制裝置，包括照度傳感器10、光源照 度控制器20和電流控制器30。本發(fā)明的創(chuàng)新之處在于，通過照度傳感器10對相機2接收 的光線的照度進行檢測得出實際照度，利用光源照度控制器20將實際照度和目標照度進 行對比，并輸出控制信號對電流控制器30的輸出電流進行調節(jié)，從而最終將光源的反射照 度值調整至與目標照度相等，以使得相機2獲取的圖像灰度保持穩(wěn)定，從而提高對帶鋼表 面檢測的精確性。
[0030] 參考圖1、2,更具體地，照度傳感器10可以是一個，也可以優(yōu)選地為多個，它由常 規(guī)的能夠對照度進行檢測的傳感器組成。照度傳感器10鄰近相機1設置，它用于對光源1 照射帶鋼表面后反射光的照度進行檢測。照度傳感器10輸出測量值至后續(xù)的光源照度控 制器20。在一個優(yōu)選的實施方式中，本發(fā)明的光源照度自適應控制裝置包括多個照度傳感 器，并且光源照度控制器20接收到的實際照度值為多個照度傳感器檢測到的照度的平均 值。具體地，如圖3所示，示出了本發(fā)明設置有兩個照度傳感器11、12的情形，并且多個照 度傳感器11、12和相機均固定設置在一個安裝底板6上。在圖3中，兩個照度傳感器11、 12分別設置于相機2兩側，此時光源照度控制器20接收到的實際照度值為多個照度傳感器 11、12所測量的照度值的平均值，從而使該實際照度值最接近于相機接收到的光線的照度。
[0031] 繼續(xù)參照圖1，光源照度控制器20和照度傳感器10相連接，用于接收該照度傳感 器10檢測到的實際照度值，如上所述，當照度傳感器為多個時，實際照度值為各照度傳感 器檢測到的照度值的平均值。該實際照度值和預訂的目標照度值進行對比，輸出光源照度 控制信號。目標照度值根據(jù)預定的相機檢測圖像的目標灰度值進行設定。該目標灰度值是 指在圖像的平均灰度值。設定目標灰度值，是為了克服現(xiàn)場出現(xiàn)的各種不確定因素，包括帶 鋼類型、溫度等，從而得到灰度一致的檢測圖像。
[0032] 電流控制器30分別與光源照度控制器20和光源1相連接，用于接收光源照度控 制信號，并根據(jù)光源照度控制信號，對輸送給光源的控制電流進行調整。
[0033] 在上述的相機檢測到圖像的灰度、其對應的照度以及光源控制電流之間存在著近 似的線性關系。因此，在進行調整時，依照實際照度值和目標照度值的比值，輸出一個比例 數(shù)形式的光源照度控制信號至電流控制器30,并對控制電流按照該比值進行相應調整，即 可使得光源的反射照度（即調整后檢測到的實際照度值）調整為預定的目標照度，從而達到 將相機采集到的圖像平均灰度調整為設定值的目的。
[0034] 例如，在一個本發(fā)明的一個示例中，帶鋼表面檢測系統(tǒng)中的相機采用線陣相機，行 頻30kHZ，曝光時間25 μ s，當對光源采用不同的控制電流時，照度傳感器所檢測到的照度 值和相機檢測到的圖像的平均灰度值的關系如下表所示。
[0035] 表1電流與照度、圖像灰度倌測試
[0036]
【權利要求】
1. 一種光源照度自適應控制裝置，用于對帶鋼表面檢測系統(tǒng)內的光源照度進行控制， 該檢測系統(tǒng)包括光源和相機，該相機用于采集該光源照射的帶鋼表面的圖像以用于灰度分 析，其特征在于，該光源照度自適應控制裝置包括： 照度傳感器，該照度傳感器鄰近該相機設置，用于對光源照射帶鋼表面后反射光的照 度進行檢測； 光源照度控制器，該光源照度控制器與該照度傳感器相連接，用于接收該照度傳感器 檢測到的實際照度值，并和預定的目標照度值進行對比，輸出光源照度控制信號； 電流控制器，該電流控制器分別與該光源照度控制器和該光源相連接，用于接收該光 源照度控制信號，并根據(jù)該光源照度控制信號，對輸送給該光源的控制電流進行調整。
2. 根據(jù)權利要求1所述的光源照度自適應控制裝置，其特征在于，所述光源照度自適 應控制裝置包括多個所述照度傳感器，并且所述實際照度值為所述多個照度傳感器檢測到 的照度的平均值。
3. 根據(jù)權利要求2所述的光源照度自適應控制裝置，其特征在于，所述多個照度傳感 器以及所述相機均固定設置在一個安裝底板上。
4. 根據(jù)權利要求1所述的光源照度自適應控制裝置，其特征在于，所述電流控制器為 恒流源控制電路。
5. -種利用如權利要求1所述的光源照度自適應控制裝置對光源照度進行自適應控 制的方法，其特征在于，該方法包括如下步驟： 步驟S100,根據(jù)所述相機檢測圖像的目標灰度值，設定與該目標灰度值相對應的目標 照度值，并將該目標照度值存儲在所述光源照度控制器內； 步驟S200,利用所述照度傳感器對光源照射帶鋼表面后反射光的照度進行檢測； 步驟S300,利用所述光源照度控制器接收該照度傳感器檢測到的實際照度值，并和該 目標照度值進行對比，輸出光源照度控制信號； 步驟S400,利用所述電流控制器接收該光源照度控制信號，并根據(jù)該光源照度控制信 號，對輸送給該光源的控制電流進行調整。
6. 根據(jù)權利要求5所述的對光源照度進行自適應控制的方法，其特征在于，所述光源 照度自適應控制裝置包括多個所述照度傳感器，并且在所述步驟S300中，所述實際照度值 為所述多個照度傳感器檢測到的照度的平均值。
【文檔編號】H05B37/02GK104113946SQ201310058080
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2013年4月17日 優(yōu)先權日:2013年4月17日
【發(fā)明者】何永輝, 彭鐵根, 宗德祥, 楊水山, 石桂芬, 梁爽 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司