厚度检测方法和装置、以及厚度图像传感器转让专利

申请号 : CN201711326813.X

文献号 : CN108413881B

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相似专利:

发明人 : 戚务昌张凯曲传伟杜忺峰

申请人 : 威海华菱光电股份有限公司

摘要 :

本发明公开了一种厚度检测方法和装置、以及厚度图像传感器。其中,该方法包括:获取厚度图像传感器中每个感应电极素子感应待测物的电信号值,其中,厚度图像传感器包括多个感应电极素子;获取每个感应电极素子的校正参数值,其中,每个感应电极素子的校正参数值与对应感应电极素子的感度值相关;通过每个感应电极素子的校正参数值对对应感应电极素子感应待测物的电信号值进行校正,得到每个感应电极素子的厚度像素值。本发明解决了相关技术中的厚度图像传感器的检测误差较大的技术问题。

权利要求 :

1.一种厚度检测方法,其特征在于,所述厚度检测方法包括:

获取厚度图像传感器中每个感应电极素子感应待测物的电信号值,其中,所述厚度图像传感器包括多个感应电极素子;

获取每个感应电极素子的校正参数值,其中,每个感应电极素子的校正参数值与对应感应电极素子的感度值相关,不同厚度的胶带得到的所述校正参数值不同;

分别计算每个感应电极素子的无胶带图像数据Vn(i,j)、有胶带图像数据的Vt(i,j)的均值AveVn(j)、AveVt(j);对所述有胶带图像数据的均值与所述无胶带图像数据均值做差,得到感度AveDev(j)=AveVt(j)-AveVn(j),其中,i为图像数据的行数,j为图像数据的列数;

通过如下公式计算每个感应电极素子的校正参数值K(j):K(j)=AveDev(q)/AveDev(j),或,K(j)=预设目标值/AveDev(j),其中,AveDev(q)为所有感应电极素子感度值的最大值,q表示最大值发生对应感应电极素子所处的列数;

通过每个感应电极素子的校正参数值对对应感应电极素子感应所述待测物的电信号值进行校正,得到每个感应电极素子的厚度像素值;

通过以下方式根据所述厚度像素值计算所述待测物的厚度D:

D=F(x)·D(λ)/预设目标值,

其中,F(x)为所述厚度像素值,D(λ)为标准胶带厚度,λ=1,2,3,...n,n为大于或等于1的整数。

2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,获取每个感应电极素子的校正参数值包括:获取每个感应电极素子感应第一厚度的样本得到的第一电信号值;

获取每个感应电极素子感应第二厚度的样本得到的第二电信号值;

计算每个感应电极素子的所述第一电信号值和所述第二电信号值之差,得到每个感应电极素子的感度值;

对所述多个感应电极素子的感度值进行归一化,得到每个感应电极素子的校正参数值。

3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,对所述多个感应电极素子的感度值进行归一化包括:通过归一化数值对所述多个感应电极素子的感度进行归一化,其中,所述归一化数值为所述多个感应电极素子的感度值中的最大值或者预设数值。

4.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,获取每个感应电极素子感应目标厚度的样本得到的电信号值包括:通过所述厚度图像传感器检测多次所述目标厚度的样本;

确定每个感应电极素子每次感应所述目标厚度的样本得到的电信号值,得到每个感应电极素子的多个电信号值;

计算每个感应电极素子的多个电信号值的平均值,得到每个感应电极素子感应所述目标厚度的样本的电信号值。

5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,通过每个感应电极素子的校正参数值对对应感应电极素子感应所述待测物的电信号值进行校正包括:根据所述厚度图像传感器在空扫情况下每个感应电极素子的电信号值确定对应感应电极素子的空扫电信号值;

将每个感应电极素子感应所述待测物的电信号值与所述空扫电信号值相减,得到每个感应电极素子的待校正电信号值;

通过每个感应电极素子的校正参数值对对应感应电极素子的待校正电信号值进行校正,得到每个感应电极素子的厚度像素值。

6.一种厚度检测装置,其特征在于,所述厚度检测装置包括:

第一获取单元,用于获取厚度图像传感器中每个感应电极素子感应待测物的电信号值,其中,所述厚度图像传感器包括多个感应电极素子;

第二获取单元,用于获取每个感应电极素子的校正参数值,其中,每个感应电极素子的校正参数值与对应感应电极素子的感度值相关,不同厚度的胶带得到的所述校正参数值不同;

校正单元,用于分别计算每个感应电极素子的无胶带图像数据Vn(i,j)、有胶带图像数据的Vt(i,j)的均值AveVn(j)、AveVt(j);对所述有胶带图像数据的均值与所述无胶带图像数据均值做差,得到感度AveDev(j)=AveVt(j)-AveVn(j),其中,i为图像数据的行数,j为图像数据的列数;

通过如下公式计算每个感应电极素子的校正参数值K(j):K(j)=AveDev(q)/AveDev(j),或,K(j)=预设目标值/AveDev(j),其中,AveDev(q)为所有感应电极素子感度值的最大值,q表示最大值发生对应感应电极素子所处的列数;

通过每个感应电极素子的校正参数值对对应感应电极素子感应所述待测物的电信号值进行校正,得到每个感应电极素子的厚度像素值;

通过以下方式根据所述厚度像素值计算所述待测物的厚度D:

D=F(x)·D(λ)/预设目标值,

其中,F(x)为所述厚度像素值,D(λ)为标准胶带厚度,λ=1,2,3,...n,n为大于或等于1的整数。

7.根据权利要求6所述的装置,其特征在于,所述第二获取单元包括:第一获取模块,用于获取每个感应电极素子感应第一厚度的样本得到的第一电信号值;

第二获取模块,用于获取每个感应电极素子感应第二厚度的样本得到的第二电信号值;

第一计算模块,用于计算每个感应电极素子的所述第一电信号值和所述第二电信号值之差,得到每个感应电极素子的感度值;

第二计算模块,用于对所述多个感应电极素子的感度值进行归一化,得到每个感应电极素子的校正参数值。

8.根据权利要求7所述的装置,其特征在于,所述第二计算模块包括:计算子模块,用于通过归一化数值对所述多个感应电极素子的感度进行归一化,其中,所述归一化数值为所述多个感应电极素子的感度值中的最大值或者预设数值。

9.根据权利要求7所述的装置,其特征在于,所述第一获取模块和所述第二获取模块获取每个感应电极素子感应目标厚度的样本得到的电信号值包括:通过所述厚度图像传感器检测多次所述目标厚度的样本;

确定每个感应电极素子每次感应所述目标厚度的样本得到的电信号值,得到每个感应电极素子的多个电信号值;

计算每个感应电极素子的多个电信号值的平均值,得到每个感应电极素子感应所述目标厚度的样本的电信号值。

10.根据权利要求6所述的装置,其特征在于,所述校正单元包括:第三获取模块,用于根据所述厚度图像传感器在空扫情况下每个感应电极素子的电信号值确定对应感应电极素子的空扫电信号值;

第三计算模块,用于将每个感应电极素子感应所述待测物的电信号值与所述空扫电信号值相减,得到每个感应电极素子的待校正电信号值;

校正模块,用于通过每个感应电极素子的校正参数值对对应感应电极素子的待校正电信号值进行校正,得到每个感应电极素子的厚度像素值。

11.一种厚度图像传感器,其特征在于,所述厚度图像传感器包括:检测部件,包括相对间隔设置的公共电极和检测电极,所述公共电极和所述检测电极之间形成待测物的传输通道,所述检测电极包括沿所述传输通道依次排列的至少一个检测电极芯片,每个检测电极芯片上设置有至少一个感应电极素子;

存储器,用于存储每个感应电极素子的校正参数值,其中,每个感应电极素子的校正参数值与对应感应电极素子的感度值相关,不同厚度的胶带得到的所述校正参数值不同;

处理器,与所述检测部件和所述存储器连接,用于分别计算每个感应电极素子的无胶带图像数据Vn(i,j)、有胶带图像数据的Vt(i,j)的均值AveVn(j)、AveVt(j);对所述有胶带图像数据的均值与所述无胶带图像数据均值做差,得到感度AveDev(j)=AveVt(j)-AveVn(j),其中,i为图像数据的行数,j为图像数据的列数;

通过如下公式计算每个感应电极素子的校正参数值K(j):K(j)=AveDev(q)/AveDev(j),或,K(j)=预设目标值/AveDev(j),其中,AveDev(q)为所有感应电极素子感度值的最大值,q表示最大值发生对应感应电极素子所处的列数;

通过每个感应电极素子的校正参数值对对应的感应电极素子感应的电信号值进行校正,得到厚度像素值;

通过以下方式根据所述厚度像素值计算所述待测物的厚度D:

D=F(x)·D(λ)/预设目标值,

其中,F(x)为所述厚度像素值,D(λ)为标准胶带厚度,λ=1,2,3,...n,n为大于或等于1的整数。

12.根据权利要求11所述的厚度图像传感器,其特征在于,所述厚度图像传感器还包括:采样模块,连接在所述检测部件和所述处理器之间,用于对每个感应电极素子感应到的电信号值进行采样并发送给所述处理器。

13.根据权利要求11所述的厚度图像传感器,其特征在于,所述存储器还用于存储每个感应电极素子的空扫电信号值,其中,所述空扫电信号值为所述厚度图像传感器在空扫情况下对应感应电极素子的电信号值,所述处理器还用于将每个感应电极素子感应所述待测物的电信号值与所述空扫电信号值相减,得到每个感应电极素子的待校正电信号值,并通过每个感应电极素子的校正参数值对对应感应电极素子的待校正电信号值进行校正,得到每个感应电极素子的厚度像素值。

说明书 :

厚度检测方法和装置、以及厚度图像传感器

技术领域

[0001] 本发明涉及图像传感器领域,具体而言,涉及一种厚度检测方法和装置、以及厚度图像传感器。

背景技术

[0002] 薄片状物品,如纸张、票据、塑料薄膜、纺织物品等的在线连续厚度测量,在其产品的生产、检测过程中处于越来越重要的地位。目前,各行业使用的厚度检测技术主要包括使用霍尔器件、反射型超声波、透射型超声、电磁感应式、涡流式等技术来测试薄片式物品的厚度。此外在纸币鉴伪领域,点验钞机、清分机、ATM机也通过对纸币的厚度检测来对纸币真伪进行鉴别,而金融领域大多也都采用压轮的检测方式,通过测量压轮间隙来判断纸币厚度。但是,上述的厚度检测技术作为在线检测技术使用时,其检测装置体积结构大、成本高及精度低的主要缺点限制了这些技术的应用。
[0003] 为了解决检测装置体积结构过大、成本高及精度低等的问题,目前研发出一种分辨率高、体积小、非接触式的厚度图像传感器,主要包括相对设置的公共电极和检测电极,其中,公共电极与检测电极之间的间隔为待检测物的传输通道,并通过与检测电极相连接的检测电路检测待检测物品经过传输通道过程中检测电极的感应电信号。由于该新研发出的厚度图像传感器的检测电极的检测部件主要为首尾相接一字排列的厚度检测芯片,因此,在减小体积的同时,降低了成本,并能够保证精度,还可以根据精度的需求设计检测部件的芯片数量。但是,由于每个厚度检测芯片上均匀分布有感应电场的微小感应电极素子,每个感应素子的响应速度不可能完全一致,具有系统误差,其感度可能具有很大的差异,因此,当厚度图像传感器在检测均匀厚度物体时,各个素子响应速度的非均匀性会直接影响厚度图像传感器所采集图像的质量。
[0004] 针对相关技术中的厚度图像传感器的检测误差较大的技术问题,目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

[0005] 本发明实施例提供了一种厚度检测方法和装置、以及厚度图像传感器,以至少解决相关技术中的厚度图像传感器的检测误差较大的技术问题。
[0006] 根据本发明实施例的一个方面,提供了一种厚度检测方法,该方法包括:获取厚度图像传感器中每个感应电极素子感应待测物的电信号值,其中,厚度图像传感器包括多个感应电极素子;获取每个感应电极素子的校正参数值,其中,每个感应电极素子的校正参数值与对应感应电极素子的感度值相关;通过每个感应电极素子的校正参数值对对应感应电极素子感应待测物的电信号值进行校正,得到每个感应电极素子的厚度像素值。
[0007] 进一步地,获取每个感应电极素子的校正参数值包括:获取每个感应电极素子感应第一厚度的样本得到的第一电信号值;获取每个感应电极素子感应第二厚度的样本得到的第二电信号值;计算每个感应电极素子的第一电信号值和第二电信号值之差,得到每个感应电极素子的感度值;对多个感应电极素子的感度值进行归一化,得到每个感应电极素子的校正参数值。
[0008] 进一步地,对多个感应电极素子的感度值进行归一化包括:通过归一化数值对多个感应电极素子的感度进行归一化,其中,归一化数值为多个感应电极素子的感度值中的最大值或者预设数值。
[0009] 进一步地,获取每个感应电极素子感应目标厚度的样本得到的电信号值包括:通过厚度图像传感器检测多次目标厚度的样本;确定每个感应电极素子每次感应目标厚度的样本得到的电信号值,得到每个感应电极素子的多个电信号值;计算每个感应电极素子的多个电信号值的平均值,得到每个感应电极素子感应目标厚度的样本的电信号值。
[0010] 进一步地,通过每个感应电极素子的校正参数值对对应感应电极素子感应待测物的电信号值进行校正包括:根据厚度图像传感器在空扫情况下每个感应电极素子的电信号值确定对应感应电极素子的空扫电信号值;将每个感应电极素子感应待测物的电信号值与空扫电信号值相减,得到每个感应电极素子的待校正电信号值;通过每个感应电极素子的校正参数值对对应感应电极素子的待校正电信号值进行校正,得到每个感应电极素子的厚度像素值。
[0011] 根据本发明实施例的另一方面,还提供了一种厚度检测装置,该厚度检测装置包括:第一获取单元,用于获取厚度图像传感器中每个感应电极素子感应待测物的电信号值,其中,厚度图像传感器包括多个感应电极素子;第二获取单元,用于获取每个感应电极素子的校正参数值,其中,每个感应电极素子的校正参数值与对应感应电极素子的感度值相关;校正单元,用于通过每个感应电极素子的校正参数值对对应感应电极素子感应待测物的电信号值进行校正,得到每个感应电极素子的厚度像素值。
[0012] 进一步地,第二获取单元包括:第一获取模块,用于获取每个感应电极素子感应第一厚度的样本得到的第一电信号值;第二获取模块,用于获取每个感应电极素子感应第二厚度的样本得到的第二电信号值;第一计算模块,用于计算每个感应电极素子的第一电信号值和第二电信号值之差,得到每个感应电极素子的感度值;第二计算模块,用于对多个感应电极素子的感度值进行归一化,得到每个感应电极素子的校正参数值。
[0013] 进一步地,第二计算模块包括:计算子模块,用于通过归一化数值对多个感应电极素子的感度进行归一化,其中,归一化数值为多个感应电极素子的感度值中的最大值或者预设数值。
[0014] 进一步地,第一获取模块和第二获取模块获取每个感应电极素子感应目标厚度的样本得到的电信号值包括:通过厚度图像传感器检测多次目标厚度的样本;确定每个感应电极素子每次感应目标厚度的样本得到的电信号值,得到每个感应电极素子的多个电信号值;计算每个感应电极素子的多个电信号值的平均值,得到每个感应电极素子感应目标厚度的样本的电信号值。
[0015] 进一步地,校正单元包括:第三获取模块,用于根据厚度图像传感器在空扫情况下每个感应电极素子的电信号值确定对应感应电极素子的空扫电信号值;第三计算模块,用于将每个感应电极素子感应待测物的电信号值与空扫电信号值相减,得到每个感应电极素子的待校正电信号值;校正模块,用于通过每个感应电极素子的校正参数值对对应感应电极素子的待校正电信号值进行校正,得到每个感应电极素子的厚度像素值。
[0016] 根据本发明实施例的另一方面,还提供了一种厚度图像传感器,该厚度图像传感器包括:检测部件,包括相对间隔设置的公共电极和检测电极,公共电极和检测电极之间形成待测物的传输通道,检测电极包括沿传输通道依次排列的至少一个检测电极芯片,每个检测电极芯片上设置有至少一个感应电极素子;存储器,用于存储每个感应电极素子的校正参数值,其中,每个感应电极素子的校正参数值与对应感应电极素子的感度值相关;处理器,与检测部件和存储器连接,用于通过每个感应电极素子的校正参数值对对应的感应电极素子感应的电信号值进行校正,得到厚度像素值。
[0017] 进一步地,该厚度图像传感器还包括:采样模块,连接在检测部件和处理器之间,用于对每个感应电极素子感应到的电信号值进行采样并发送给处理器。
[0018] 进一步地,存储器还用于存储每个感应电极素子的空扫电信号值,其中,空扫电信号值为厚度图像传感器在空扫情况下对应感应电极素子的电信号值,处理器还用于将每个感应电极素子感应待测物的电信号值与空扫电信号值相减,得到每个感应电极素子的待校正电信号值,并通过每个感应电极素子的校正参数值对对应感应电极素子的待校正电信号值进行校正,得到每个感应电极素子的厚度像素值。
[0019] 在本发明实施例中,通过获取厚度图像传感器中每个感应电极素子感应待测物的电信号值,其中,厚度图像传感器包括多个感应电极素子;获取每个感应电极素子的校正参数值,其中,每个感应电极素子的校正参数值与对应感应电极素子的感度值相关;通过每个感应电极素子的校正参数值对对应感应电极素子感应待测物的电信号值进行校正,得到每个感应电极素子的厚度像素值,解决了相关技术中的厚度图像传感器的检测误差较大的技术问题,进而实现了能够降低厚度图像传感器的检测误差的技术效果。

附图说明

[0020] 此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解,构成本申请的一部分,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
[0021] 图1是根据本发明实施例的一种可选的厚度检测方法的流程图;
[0022] 图2是根据本发明实施例的一种可选的厚度检测方法采用的样本的示意图;
[0023] 图3是根据本发明实施例的另一种可选的厚度检测方法的流程图;
[0024] 图4是根据本发明实施例的另一种可选的厚度检测方法的流程图;
[0025] 图5是根据本发明实施例的另一种可选的厚度检测方法的流程图;
[0026] 图6是根据本发明实施例的另一种可选的厚度检测方法的流程图;
[0027] 图7是根据本发明实施例的一种可选的厚度检测装置的示意图;
[0028] 图8是根据本发明实施例的一种可选的厚度图像传感器的示意图;
[0029] 图9是根据本发明实施例的另一种可选的厚度图像传感器的示意图。

具体实施方式

[0030] 为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明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发明一部分的实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都应当属于本发明保护的范围。
[0031] 需要说明的是,本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换,以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外,术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含,例如,包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元,而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
[0032] 本申请提供了一种厚度检测方法的实施例。
[0033] 图1是根据本发明实施例的一种可选的厚度检测方法的流程图,如图1所示,该方法包括如下步骤:
[0034] 步骤S101,获取厚度图像传感器中每个感应电极素子感应待测物的电信号值,其中,厚度图像传感器包括多个感应电极素子;
[0035] 步骤S102,获取每个感应电极素子的校正参数值,其中,每个感应电极素子的校正参数值与对应感应电极素子的感度值相关;
[0036] 步骤S103,通过每个感应电极素子的校正参数值对对应感应电极素子感应待测物的电信号值进行校正,得到每个感应电极素子的厚度像素值。
[0037] 感应电极素子,也称为感应素子、素子,用于感应待测物并生成电信号,电信号值的大小与待测物的厚度相关。
[0038] 在步骤S102提供的方案中,获取每个感应电极素子的校正参数值的步骤包括:获取每个感应电极素子感应第一厚度的样本得到的第一电信号值;获取每个感应电极素子感应第二厚度的样本得到的第二电信号值;计算每个感应电极素子的第一电信号值和第二电信号值之差,得到每个感应电极素子的感度值;对多个感应电极素子的感度值进行归一化,得到每个感应电极素子的校正参数值。
[0039] 需要说明的是,每个感应电极素子的第一电信号值可以是对应感应电极素子对第一厚度的样本进行多次感应的电信号值的均值,每个感应电极素子的第二电信号值可以是对应感应电极素子对第二厚度的样本进行多次感应的电信号值的均值。在第一厚度大于第二厚度的情况下,计算每个感应电极素子的第一电信号值和第二电信号值之差为计算每个感应电极素子的第一电信号值减去第二电信号值。在第二厚度大于第一厚度的情况下,计算每个感应电极素子的第一电信号值和第二电信号值之差为计算每个感应电极素子的第二电信号值减去第一电信号值。
[0040] 其中,对多个感应电极素子的感度值进行归一化可以包括:通过归一化数值对多个感应电极素子的感度进行归一化,其中,归一化数值为多个感应电极素子的感度值中的最大值或者预设数值。
[0041] 可选的,获取每个感应电极素子感应目标厚度的样本得到的电信号值可以包括:通过厚度图像传感器检测多次目标厚度的样本;确定每个感应电极素子每次感应目标厚度的样本得到的电信号值,得到每个感应电极素子的多个电信号值;计算每个感应电极素子的多个电信号值的平均值,得到每个感应电极素子感应目标厚度的样本的电信号值。
[0042] 在步骤S103提供的方案中,通过每个感应电极素子的校正参数值对对应感应电极素子感应待测物的电信号值进行校正包括:根据厚度图像传感器在空扫情况下每个感应电极素子的电信号值确定对应感应电极素子的空扫电信号值,具体的,每个感应电极素子的空扫电信号值可以是通过多次空扫得到的电信号值的平均值。将每个感应电极素子感应待测物的电信号值与空扫电信号值相减,得到每个感应电极素子的待校正电信号值;通过每个感应电极素子的校正参数值对对应感应电极素子的待校正电信号值进行校正,得到每个感应电极素子的厚度像素值。
[0043] 在通过步骤S103得到厚度像素值之后,可以通过厚度像素值作为图像数据显示厚度图像,厚度图像能够根据像素值的大小表现出待测物的厚薄,直观地表现出待测物的厚度变化。
[0044] 下面结合一种具体实施方式对该实施例提供的厚度检测方法进行进一步地解释说明如下:
[0045] 制作一种如图2所示的厚度图像传感器数据校正样张用于作为两个厚度的样本,该样张具体有如下特征及作用:
[0046] (1)采用均匀厚度的实验纸,以使感度一致的感应电极素子在理论上能够检测获得相同的感应电信号;
[0047] (2)在实验纸上间隔粘贴厚度均匀的n条标准胶带,每条胶带的厚度均不相同;
[0048] (3)由于有的场合对待检测物品上黏着胶带或异物的检测要求比较低,甚至不要求胶带异物检测,只检测破损,如纺织物品检测;有的检测场合对此要求比较高,如票据、纸币检测等,其检测标准要求可以检测出数微米级别胶带异物;该样张针对不同的检测需求,采用不同的胶带进行校正。
[0049] 利用不同厚度的胶带,会得到不同的校正系数(校正参数值),采用的胶带越薄,得到的校正系数越大。
[0050] 该实施例提供的厚度检测方法如图3至图6所示,具体而言:
[0051] 如图3所示,在步骤S201中,分别采集M行校正样张无胶带(第一厚度)区域的图像数据(第一电信号值)Vn(i,j)及有胶带(第二厚度)区域的图像数据(第二电信号值)Vt(i,j),其中,i=1,2,3,...M,j=1,2,3,...N,i为图像数据的行数,j为图像数据的列数。N为厚度图像传感器中包括的感应电极素子的个数。为了消除随机噪音的影响,建议M的取值较大一些,例如,取M≥4。
[0052] 如图3所示,在步骤S202中,通过厚度图像传感器进行空扫,其中,空扫是指传输通道中没有任何待检测的物体,得到厚度图像传感器在空扫情况下每个感应电极素子扫描M行的空扫数据(空扫电信号值),得到第j个感应电极素子在扫描第i行的空扫数据Vd(i,j),其中,i=1,2,3,...M,j=1,2,3,...N。计算每个感应电极素子的空扫数据均值AveVd(j)。
[0053] 如图3所示,在步骤S203中,计算厚度图像传感器每一感应电极素子的校正系数K(j),具体的,如图4所示,步骤S203包括:
[0054] 步骤S301,分别计算每个素子的无胶带图像数据Vn(i,j)、有胶带图像数据的Vt(i,j)的均值AveVn(j)、AveVt(j);对有胶带均值与无胶带数据均值做差,得到感度AveDev(j)=AveVt(j)-AveVn(j),并寻找该差值的最大值AveDev(q),其中q表示最大值发生对应感应电极素子所处的列数;
[0055] 步骤S302,通过如下公式计算厚度图像传感器每一感应电极素子的校正系数K(j):K(j)=AveDev(q)/AveDev(j),或,K(j)=预设目标值/AveDev(j)。其中,AveDev(q)为所有感应电极素子感度值的最大值,在采用公式K(j)=AveDev(q)/AveDev(j)时,其意义为对厚度图像传感器各个感应电极素子的感度值依照最大感度值进行归一化,q点对应素子的感度并未调整,可以直接的显示出厚度图像的原始数据。预设目标值(预设数值)可以是根据实际情况确定的值,在本发明实施例提供的厚度检测方法中,图像数据可以是灰度图像,图像明暗信息是通过灰度值的大小显示出来的,对8位的灰度图像,其像素值就是其灰度值,灰度值从黑到白的灰度范围为(0-255),也是预设目标值的范围。一般而言,预设目标值根据在确定的公共电极脉冲电压下,检测一定厚度的标准样张(标准样张的厚度可相应较大一些)时选取一个合适实验结果的预期值,也可以根据实际情况,将预设目标数值设定为最大值255,但为了保证一定的厚度检测余量,一般取接近于255的数值,例如,217。在采用预设目标值进行归一化时,其归一化的意义为对厚度图像传感器各个感应电极素子的感度值依照预设目标值进行归一化,此时厚度图像传感器每个感应素子的感度均会得到调整。
[0056] 该实施例提供的厚度检测方法在通过校正样张上不同厚度的胶带进行校正时,会得到不同的校正系数。例如,通过如图2所示的校正样张上厚度不同的标准胶带1和标准胶带2作为有胶带区域得到的校正系数是不同的。采用的校正样张上的胶带厚度越薄,得到的校正系数就会越大。以厚度图像传感器第p个感应素子为例来说明,采用的校正胶带越薄,其得到的AveDev(p)就会越小。根据校正系数K(j)计算公式可知,此时该感应素子的校正系数K(p)就会越大,厚度检测就会越敏感。
[0057] 如图3所示,在执行步骤S203之后,执行步骤S204,根据各感应素子校正系数,对获取的图像数据进行校正。具体而言,如图5所示,校正的步骤包括:
[0058] 步骤S401,厚度图像传感器进行待校正图像数据采集,假设厚度图像传感器的第x个感应电极素子采集到的采样数值为f(x)。
[0059] 步骤S402,计算Ud(x)=f(x)-AveVd(x),也即,每扫描一行,每个感应电极素子的采样数据都要减去其空扫数据均值,以消除相应偏差;
[0060] 步骤S403,对待校正图像数据按照感应电极素子列数根据公式F(x)=Ud(x)×K(x)进行校正,得到图像校正后的最终像素数据值F(x)。
[0061] 以选择预设目标值作为归一化数值为例,该实施例提供的厚度检测方法计算厚度的过程如图6所示,包括:
[0062] 步骤S501,根据采用的标准胶带厚度D(λ)和预设目标值计算检测的厚度系数γ=D(λ)/预设目标值,其中,λ=1,2,3,...n。
[0063] 步骤S502,利用校正后图像数据F(x),计算具体检测物厚度D=γ×F(x)。
[0064] 需要说明的是,在附图的流程图虽然示出了逻辑顺序,但是在某些情况下,可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
[0065] 本申请还提供了一种厚度检测装置的实施例。
[0066] 图7是根据本发明实施例的一种可选的厚度检测装置的示意图,如图7所示,该装置包括第一获取单元10,第二获取单元20和校正单元30,其中,第一获取单元用于获取厚度图像传感器中每个感应电极素子感应待测物的电信号值,其中,厚度图像传感器包括多个感应电极素子;第二获取单元用于获取每个感应电极素子的校正参数值,其中,每个感应电极素子的校正参数值与对应感应电极素子的感度值相关;校正单元用于通过每个感应电极素子的校正参数值对对应感应电极素子感应待测物的电信号值进行校正,得到每个感应电极素子的厚度像素值。
[0067] 作为一种可选的实施方式,第二获取单元包括:第一获取模块,用于获取每个感应电极素子感应第一厚度的样本得到的第一电信号值;第二获取模块,用于获取每个感应电极素子感应第二厚度的样本得到的第二电信号值;第一计算模块,用于计算每个感应电极素子的第一电信号值和第二电信号值之差,得到每个感应电极素子的感度值;第二计算模块,用于对多个感应电极素子的感度值进行归一化,得到每个感应电极素子的校正参数值。
[0068] 作为一种可选的实施方式,第二计算模块包括:计算子模块,用于通过归一化数值对多个感应电极素子的感度进行归一化,其中,归一化数值为多个感应电极素子的感度值中的最大值或者预设数值。
[0069] 作为一种可选的实施方式,第一获取模块和第二获取模块获取每个感应电极素子感应目标厚度的样本得到的电信号值包括:通过厚度图像传感器检测多次目标厚度的样本;确定每个感应电极素子每次感应目标厚度的样本得到的电信号值,得到每个感应电极素子的多个电信号值;计算每个感应电极素子的多个电信号值的平均值,得到每个感应电极素子感应目标厚度的样本的电信号值。
[0070] 作为一种可选的实施方式,校正单元包括:第三获取模块,用于根据厚度图像传感器在空扫情况下每个感应电极素子的电信号值确定对应感应电极素子的空扫电信号值;第三计算模块,用于将每个感应电极素子感应待测物的电信号值与空扫电信号值相减,得到每个感应电极素子的待校正电信号值;校正模块,用于通过每个感应电极素子的校正参数值对对应感应电极素子的待校正电信号值进行校正,得到每个感应电极素子的厚度像素值。
[0071] 上述的装置可以包括处理器和存储器,上述单元均可以作为程序单元存储在存储器中,由处理器执行存储在存储器中的上述程序单元来实现相应的功能。
[0072] 存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器,随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式,如只读存储器(ROM)或闪存(flashRAM),存储器包括至少一个存储芯片。
[0073] 本申请还提供了一种厚度图像传感器的实施例。
[0074] 图8是根据本发明实施例的一种可选的厚度图像传感器的示意图,如图8所示,该厚度图像传感器包括检测部件100,存储器200和处理器300,其中,检测部件100包括相对间隔设置的公共电极101和检测电极102,公共电极101和检测电极102之间形成待测物的传输通道,检测电极102包括沿传输通道依次排列的至少一个检测电极芯片,每个检测电极芯片上设置有至少一个感应电极素子,具体的,至少一个检测电极芯片的排列方向与待测物的传输方向垂直;存储器200用于存储每个感应电极素子的校正参数值,其中,每个感应电极素子的校正参数值与对应感应电极素子的感度值相关;处理器300与检测部件100和存储器200连接,用于通过每个感应电极素子的校正参数值对对应的感应电极素子感应的电信号值进行校正,得到厚度像素值。
[0075] 进一步地,该厚度图像传感器还包括采样模块,连接在检测部件和处理器之间,用于对每个感应电极素子感应到的电信号值进行采样并发送给处理器。
[0076] 进一步地,存储器还用于存储每个感应电极素子的空扫电信号值,其中,空扫电信号值为厚度图像传感器在空扫情况下对应感应电极素子的电信号值,处理器还用于将每个感应电极素子感应待测物的电信号值与空扫电信号值相减,得到每个感应电极素子的待校正电信号值,并通过每个感应电极素子的校正参数值对对应感应电极素子的待校正电信号值进行校正,得到每个感应电极素子的厚度像素值。
[0077] 图9是根据本发明实施例的另一种可选的厚度图像传感器的示意图,如图9所示,该厚度图像传感器包括检测单元601(检测部件),采集单元602(采样模块),计算单元603(处理器),存储单元604(存储器),控制及执行单元605,图像处理单元606,接口单元607,其中:
[0078] 检测单元601主要包括公共电极和检测电极,检测单元601的每个感应电极素子通过所检测的校正样张等初始电压信号作为校正依据;采集单元602用于采集校正样张数据、空扫数据(空扫电信号值)及待校正图像数据,该部分包含了模数(A/D)转换部分,即将初始模拟电压信号转换为数字信号;计算单元603用于计算检测电极每个感应电极素子的校正系数(校正参数值);存储单元604用于存储空扫数据均值、有无胶带均值差的最大值以及校正系数;控制及执行单元605为各个单元提供时钟等信号,控制操作指令并执行相关程序;图像处理单元606利用所查找的校正系数、空扫数据对待校正图像数据进行校正;接口单元
607传输数据并与其它的外部设备608进行通信。
[0079] 采用该实施例提供的厚度图像传感器执行厚度检测的方法步骤如下:
[0080] 利用检测单元601分别检测如图2所示的M行校正样张的无胶带区域、有胶带区域以及空扫等,得到各感应素子对应扫描条件下的模拟电压信号数据;校正标准胶带的选择可根据检测要求确定。
[0081] 利用采集单元602,其包括A/D转换电路,通过采样、量化及编码等过程,将上述无胶带区域、有胶带区域以及空扫对应的模拟电压信号转换为数字信号数据Vn(i,j)、Vt(i,j)、Vd(i,j),其中i=1,2,3,...M,j=1,2,3,...N,i为图像数据的行数,j为图像数据的列数,最大值为厚度图像传感器的点数N。
[0082] 计算单元603,根据采集单元传送过来的数据进行校正系数等各项数据的计算;其首先对M行数据Vn(i,j)、Vt(i,j)、Vd(i,j)取行平均值,得到每一感应素子的三组均值数据AveVn(j)、AveVt(j)、AveVd(j),并计算AveDev(j)=AveVt(j)-AveVn(j),并寻找该差值的最大值AveDev(q);其次,再根据控制及执行单元605的指令,给定预设目标值数据,分别按照校正系数计算公式K(j)=AveDev(q)/AveDev(j)及K(j)=预设目标值/AveDev(j),得到各个感应素子的两组校正系数。
[0083] 在本实施列中,通常记录图像明暗信息的图像即为灰度图像。对于一张8位灰度图像,其像素值就是其灰度值,灰度值从黑到白的灰度范围为(0-255),也就是预设目标值的范围。该预设目标数值可以通过软件设定,即通过接口单元607从外部设备608处获得。一般而言,预设目标值根据在确定的公共电极脉冲电压下,检测一定厚度的标准样张时选取一个合适实验结果的预期值,也可以根据实际情况,将预设目标数值设定为最大值255,但为了保证一定的厚度检测余量,一般取接近于白色的217。
[0084] 存储单元604用于存储计算单元603所得到各感应素子的两组校正系数、各素子空扫数据均值及有无胶带均值差的最大值AveDev(q),将这些数据按照一定的规律存储起来,防止这些数据的丢失,方便后续使用。该存储单元一般采用可擦写的存储器,如EEPROM,FLASH等。而采用可擦写的存储器的目的是为防止产品在使用过程中发生应用环境的变化而导致产品性能的改变,例如温度变化可能导致温漂使得感应素子的输出数据发生一定改变等不可抗力因素导致的变化,此时可以通过重新校正,以方便新的校正相关数据的写入,保证厚度图像传感器的精度。
[0085] 控制及执行单元605是该厚度图像传感器的核心部分,可以控制来自操作单元等其它在结构图中未示出单元的操作指令,协调其它各单元的通信和工作。读取ROM中的程序并以RAM为工作区执行相关程序;基于主频率,该主频率可以由晶体振荡器产生,也可以通过接口单元607来自于外部设备,以该频率为基准,产生单元所需的各种时钟信号、定时信号;在图像校正方面,该单元的主要功能还包括根据扫描行的时钟个数对每个感应素子空扫数据均值及对应校正系数进行寻址,以提供给图像处理单元606正确的数据。对于选取那一组校正系数,其可以通过操作软件设定,即通过该接口单元607从外部设备608处获得。
[0086] 图像处理单元606的主要功能是对待校正图像数据利用存储单元604传递过来的校正系数等相关数据进行校正。当完成校正样张数据读取、校正系数计算及相关数据存储等操作后,该厚度图像传感器便可以进行正常检测,由采集单元602提供给图像处理单元606待校正图像的数据,假设厚度图像传感器的第x个感应素子采集到的信号经A/D转换后得到数值为f(x)。图像处理单元606首先计算Ud(x)=f(x)-AveVd(x),即每扫描一行,每个感应素子的对应数据都要减去其空扫数据均值,以消除相应偏差;然后对得到数据按照感应素子列数根据公式F(x)=Ud(x)×K(x)进行校正,得到图像校正后最终数据F(x)。
[0087] 接口单元607的功能主要是负责向外围设备传输图像数据,并负责厚度图像传感器与外部设备进行通信,比如图像读取命令、扫描命令、校正命令及校正系数选取命令等。
[0088] 通过该实施例提供的厚度图像传感器进行检测时,一旦进行校正后,相应的校正数据变便会被保存,根据校正所用标准胶带的厚度,校正后以及预设目标值,通过软件处理,很容易得到待检测物的具体精确厚度,具体步骤如下:
[0089] 首先,根据补正采用的标准胶带厚度D(λ)(λ=1,2,3,...n)、预设目标值计算检测的厚度系数γ=D(λ)/预设目标值;
[0090] 其次,利用校正后图像数据F(x),计算具体检测物厚度D=γ×F(x)。
[0091] 上述本申请实施例的顺序不代表实施例的优劣。
[0092] 在本申请的上述实施例中,对各个实施例的描述都各有侧重,某个实施例中没有详述的部分,可以参见其他实施例的相关描述。在本申请所提供的几个实施例中,应该理解到,所揭露的技术内容,可通过其它的方式实现。
[0093] 其中,以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的,例如所述单元的划分,可以为一种逻辑功能划分,实际实现时可以有另外的划分方式,例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统,或一些特征可以忽略,或不执行。另一点,所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口,单元或模块的间接耦合或通信连接,可以是电性或其它的形式。
[0094] 另外,在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中,也可以是各个单元单独物理存在,也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现,也可以采用软件功能单元的形式实现。
[0095] 所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时,可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解,本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品存储在一个存储介质中,包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括:U盘、只读存储器(ROM,Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM,Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0096] 以上所述仅是本申请的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本申请原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。