外部触发的线性相机检测系统及其影像均匀度处理方法转让专利
申请号 : CN201811003796.0
文献号 : CN110876055B
文献日 : 2021-04-09
发明人 : 许立诚 , 陈建龙
申请人 : 菱光科技股份有限公司
摘要 :
权利要求 :
1.一种外部触发的线性相机检测系统,其特征在于,该线性相机检测系统包含一输送装置、一控制单元、一线性相机以及一光源单元;
该输送装置包含一马达与一输送带;
该马达,具有一编码器,该编码器连接于该马达的一旋转轴上;其中该编码器根据该旋转轴的位置提供一位置信号;及
该输送带,由该马达驱动,以输送一待检测物;
该控制单元,接收该位置信号,且根据该位置信号提供一相机控制信号;
该线性相机,接收该相机控制信号,对每一条影像提供该相机控制信号的触发时间,其中该线性相机包含一影像感测器与一影像处理器;
该影像感测器,根据该相机控制信号,对该待检测物提供曝光取像的时间;及该影像处理器,连接该影像感测器;及该光源单元,对该待检测物提供足够的光源;
其中,该影像感测器产生每一条影像的像素数据,且传送至该影像处理器;该影像处理器根据一基准触发时间长度与该相机控制信号的触发时间长度的一比例值,补偿每一条影像的像素数据的亮度值。
2.如权利要求1所述的外部触发的线性相机检测系统,其特征在于,补偿后影像的像素数据的亮度值等于补偿前影像的像素数据的亮度值与该比例值的乘积。
3.如权利要求1所述的外部触发的线性相机检测系统,其特征在于,该相机控制信号的触发时间长度根据相应该位置信号的该马达的转速所设定。
4.如权利要求3所述的外部触发的线性相机检测系统,其特征在于,该基准触发时间长度根据该马达的一基准转速所设定,且该基准转速为该马达稳定运转时使得每一条影像的像素数据的亮度值为目标亮度时的转速。
5.如权利要求1所述的外部触发的线性相机检测系统,其特征在于,该控制单元为现场可编程门阵列单元、数字信号处理器、微控制器、可编程系统单晶片的任一者。
6.如权利要求5所述的外部触发的线性相机检测系统,其特征在于,该控制单元设置于一工业电脑内。
7.如权利要求1所述的外部触发的线性相机检测系统,其特征在于,当该相机控制信号的电平发生转变后,在一有效时间内电平再发生转变时,该相机控制信号则为无效的控制信号。
8.如权利要求1所述的外部触发的线性相机检测系统,其特征在于,该影像感测器为电荷耦合元件的影像感测器、互补式金属氧化半导体的影像感测器、接触式影像感测器的任一者。
9.一种外部触发的线性相机检测系统的影像均匀度处理方法,其特征在于,该外部触发的线性相机检测系统包含一控制单元、具有一影像感测器与一影像处理器的一线性相机以及一光源单元,该影像均匀度处理方法包含:(a)、该控制单元提供一相机控制信号至该线性相机,该线性相机对每一条影像提供该相机控制信号的触发时间;
(b)、该线性相机的该影像感测器接收该相机控制信号,且根据该相机控制信号对一待检测物提供曝光取像的时间;及
(c)、该影像感测器产生每一条影像的像素数据,且传送至该线性相机的该影像处理器;该影像处理器根据一基准触发时间长度与该相机控制信号的触发时间长度的比例值,补偿每一条影像的像素数据的亮度值。
10.如权利要求9所述的外部触发的线性相机检测系统的影像均匀度处理方法,其特征在于,在步骤(c)中包含:
将补偿前影像的像素数据的亮度值乘上该比例值以获得补偿后影像的像素数据的亮度值。
11.如权利要求9所述的外部触发的线性相机检测系统的影像均匀度处理方法,其特征在于,该外部触发的线性相机检测系统更包含一马达以及连接于该马达的一旋转轴上的一编码器,该编码器根据该旋转轴的位置提供一位置信号;其中该相机控制信号的触发时间长度根据相应该位置信号的该马达的转速所设定。
12.如权利要求11所述的外部触发的线性相机检测系统的影像均匀度处理方法,其特征在于,该基准触发时间长度根据该马达的一基准转速所设定,且该基准转速为该马达稳定运转时使得每一条影像的像素数据的亮度值为目标亮度值时的转速。
13.如权利要求9所述的外部触发的线性相机检测系统的影像均匀度处理方法,其特征在于,在步骤(a)中包含:
当该相机控制信号的电平发生转变后,在一有效时间内电平再发生转变时,该相机控制信号则为无效的控制信号。
14.如权利要求9所述的外部触发的线性相机检测系统的影像均匀度处理方法,其特征在于,该控制单元为现场可编程门阵列单元、数字信号处理器、微控制器、可编程系统单晶片的任一者。
说明书 :
外部触发的线性相机检测系统及其影像均匀度处理方法
技术领域
背景技术
行检测的缺点。
动光学检测由光学检测机台的运作来进行,在检测过程中,以光线照射待测物件,再通过影
像感测器单元撷取待测物件照射后的影像来进行瑕疵的判断。
摄。然而,面扫描摄影装置的影像解析度受限于镜头和摄影机的解析度,故当视野范围愈
大,影像解析度愈差,且尚具有取像速度慢的缺点,故难以满足产业需求。
扫描有利于高速移动或大宽度的待测物体的扫描;4、对于高解析度影像处理的应用,线扫
描摄影机的成本较低;5、线扫描摄影机所撷取到的影像,具备较佳的动态取像范围。
得扫描平台加、减速的运作导致马达转动的不稳定,而造成每一条影像曝光时间不完全相
等,导致水平方向影像亮度不均匀。
(与基准转速相较为负值),使得扫描平台的水平移动速度增加,因此曝光时间变得相对比
较短,而产生相对较暗的影像;反之,当马达相对转速较慢(与基准转速相较为正值),使得
扫描平台的水平移动速度降低,因此曝光时间变得相对比较长,而产生相对较亮的影像。故
此,所产生的水平方向影像将呈现暗亮不均匀的状况,因此增加待测物检测的误判机会。
通过对影像像素进行补偿,以达到对水平影像均匀度的处理,乃为本案发明人所欲行克服
并加以解决的一大课题。
发明内容
马达的旋转轴上;其中编码器根据旋转轴的位置提供位置信号。输送带由马达驱动,以输送
待检测物。控制单元接收位置信号,且根据位置信号提供相机控制信号。线性相机接收相机
控制信号,对每一条影像提供相机控制信号的触发时间。线性相机包含影像感测器与影像
处理器。影像感测器根据相机控制信号,对待检测物提供曝光取像的时间。影像处理器连接
影像感测器。光源单元对待检测物提供足够的光源。影像感测器产生每一条影像的像素数
据,且传送至影像处理器。影像处理器根据基准触发时间长度与相机控制信号的触发时间
长度的比例值,补偿每一条影像的像素数据的亮度值。
的线性相机以及光源单元,所述影像均匀度处理方法包含:(a)、控制单元提供相机控制信
号至线性相机,线性相机对每一条影像提供相机控制信号的触发时间;(b)、线性相机的影
像感测器接收相机控制信号,且根据相机控制信号对待检测物提供曝光取像的时间;以及
(c)、影像感测器产生每一条影像的像素数据,且传送至线性相机的影像处理器;影像处理
器根据基准触发时间长度与相机控制信号的触发时间长度的比例值,补偿每一条影像的像
素数据的亮度值。
度根据相应位置信号的马达的转速所设定。
具体的了解,然而所附图式仅提供参考与说明用,并非用来对本发明加以限制者。
附图说明
具体实施方式
40。输送装置10主要包含马达11、输送带12以及滚轮13。其中马达11可为步进马达、伺服马
达…等,但不以此为限制。马达11具有编码器111,编码器111装设于马达11的旋转轴112上。
其中编码器111可为绝对型编码器、增量型编码器…等,但不以此为限制,用以输出旋转轴
112的位置,以决定旋转轴112的旋转角度。因此,编码器111根据旋转轴112的位置提供位置
信号Sp。输送带12由马达11所驱动往特定的方向移动,并且通过多个滚轮13提供承载,使待
检测物100往特定的方向输送。
微控制器(MCU)、可编程系统单晶片(SoC)…等具有运算处理功能的处理器或集成电路,但
不以此为限制。再者,上述该些处理器或集成电路可装设于工业电脑(industrial PC,IPC)
内,作为专属工业控制使用的个人电脑。控制单元20接收位置信号Sp后,可得知旋转轴112
即时的位置,亦即可得知马达11旋转速度快慢的状况,例如速度、加速度的信息。因此,控制
单元20根据位置信号Sp,即根据马达11旋转速度快慢的状况提供相机控制信号Sc1。
机控制信号的控制波形示意图。承前所述,由于相机控制信号Sc1的多条影像的触发信号取
决于马达11旋转速度快慢,因此,图4所示相机控制信号Sc1的每一条影像的触发时间长度
会有所差异,即触发时间TN、TN+1、TN+2…的时间长度不同。其中N表示第N条影像,N+1表示第N
+1条影像,N+2表示第N+2条影像…依此类推。若以相机控制信号Sc1直接提供线性相机30的
影像感测器31进行曝光取像,将会造成曝光时间长短的不同(由于马达11转速的影响),导
致水平方向影像将呈现暗亮不均匀的状况。
转变为低电平后,又在极短的时间内再由低电平转变为高电平,或者连续的高、低电平变
化,在此状况下,系统将这样的相机控制信号Sc1视为受到干扰的噪声,因此将其滤除,则为
无效的控制信号。换言之,当相机控制信号Sc1的触发时间TN、TN+1、TN+2的时间长度异常短
时,例如小于五分之一或十分之一,这样的相机控制信号Sc1视为噪声,因此不以相机控制
信号Sc1为有效的控制信号。直到下一个正确触发时间长度的相机控制信号Sc1,再提供相
机控制信号Sc1对后续影像提供曝光时间。
马达11旋转速度快慢的影响,能够达到目标亮度值,具体说明如下。
31对待检测物100提供每一条影像的曝光取像的曝光时间也不相同,故此线性相机30通过
影像感测器31所撷取到水平方向影像的亮度是不均匀的,而使得待检测物100检测的准确
度降低。其中影像感测器31可为电荷耦合元件(charge coupled device,CCD)的影像感测
器、互补式金属氧化半导体(complementary metal oxide semiconductor,CMOS)的影像感
测器、接触式影像感测器(contact image sensor,CIS)的任一者,然不以此为限制。
后者(图2)使用两个光源单元40分别设置于影像感测器31接收影像的法线方向的两侧;而
前者(图3)使用一个光源单元40设置于影像感测器31接收影像的法线方向的其中一侧,藉
此可达成不同的打光效果。由于图3所示线性相机检测系统的操作方式与图2所示线性相机
检测系统的操作方式相同,因此可参见相应的说明,在此不再赘述。
测物100的检测影像。
理器的线性相机以及光源单元。由于外部触发的线性相机检测系统具体说明已记载于前,
因此在此不再赘述。影像均匀度处理方法的步骤包含:首先,控制单元提供相机控制信号至
线性相机,线性相机对每一条影像提供相机控制信号的触发时间(S10)。其中控制单元根据
位置信号,即根据马达旋转速度快慢的状况提供相机控制信号。然后,线性相机的影像感测
器接收相机控制信号,且根据相机控制信号对待检测物提供曝光取像的时间(S20)。由于相
机控制信号的每一条影像的曝光时间长度不同,因此光源单元对待检测物提供每一条影像
的曝光取像的曝光时间也不相同,故此线性相机所撷取到水平方向影像的亮度是不均匀
的,而使得待检测物检测的准确度降低。基于此,影像感测器产生每一条影像的像素数据,
且传送至线性相机的影像处理器;影像处理器根据基准触发时间长度与相机控制信号的触
发时间长度的比例值,补偿每一条影像的像素数据的亮度值(S30)。通过对每一条影像的像
素数据的亮度值的补偿(而非通过对曝光时间的调整),使水平方向影像的亮度达到均匀,
进而提高待检测物检测的准确度。
基准转速设定基准触发时间长度。亦即若马达稳定运转在基准转速时,以基准触发时间长
度曝光取像所得到每一条影像的像素数据的亮度值则为正确的目标亮度值。惟由于马达的
转速非为固定,因此,若马达的实际转速偏离基准转速时,则相机控制信号的触发时间长度
也相应地偏离基准触发时间长度。
发时间长度(Tm)也为100%。因此,通过除法运算基准触发时间长度(Ts)与相机控制信号的
触发时间长度(Tm)的比例值为1,即Ts/Tm=1,因此,将补偿前的影像像素数据的亮度值
(Pin)乘上该比例值,则可得到的补偿后的影像像素数据的亮度值(Pout)。由于比例值为1,
因此补偿后的影像像素数据的亮度值(Pout)等于补偿前的影像像素数据的亮度值(Pin),
换言之,由于马达实际运转在基准转速,因此曝光取像所得到每一条影像的像素数据的亮
度值为目标亮度值,而得到等效于不需要亮度值补偿的效果。
与相机控制信号的触发时间长度(Tm)的比例值为1.25,即Ts/Tm=1.25,因此,将补偿前的
影像像素数据的亮度值(Pin)乘上该比例值,则可得到的补偿后的影像像素数据的亮度值
(Pout)为补偿前的影像像素数据的亮度值(Pin)的1.25倍。换言之,由于马达实际运转偏
快,曝光取像时间变短,因此通过将影像像素数据的亮度值补偿1.25倍(变亮),以达到等效
于马达运转在基准转速时曝光取像所得到每一条影像的像素数据的目标亮度值。
与相机控制信号的触发时间长度(Tm)的比例值为0.8,即Ts/Tm=0.8,因此,将补偿前的影
像像素数据的亮度值(Pin)乘上该比例值,则可得到的补偿后的影像像素数据的亮度值
(Pout)为补偿前的影像像素数据的亮度值(Pin)的0.8倍。换言之,由于马达实际运转偏慢,
曝光取像时间变长,因此通过将影像像素数据的亮度值补偿0.8倍(变暗),以达到等效于马
达运转在基准转速时曝光取像所得到每一条影像的像素数据的目标亮度值。
的像素为例,其亮度阶数(level)为2 =256,换言之,该像素最大亮度值为256阶。因此,为
避免在补偿亮度值的运算发生算术溢位(overflow)而超过该像素的最大亮度所导致的错
误补偿,则导入修正比例值的乘积,即将补偿后的影像像素数据的亮度值(Pout)再乘上修
正比例值。亦即当补偿后的影像像素数据的亮度值(Pout)未超过该像素最大亮度值,则修
正比例值为1;当补偿后的影像像素数据的亮度值(Pout)超过该像素最大亮度值,则修正比
例值为小于1的数值,使得维持补偿后的影像像素数据的亮度值(Pout)在该像素最大亮度
值之内。
发生算术溢位,补偿后的影像像素数据的亮度值(Pout)仍能维持在该像素最大亮度值。
进而提高待检测物检测的准确度。
度值在该像素最大亮度值。
本发明申请专利范围的精神与其类似变化的实施例,皆应包含于本发明的范畴中,任何熟
悉该项技艺者在本发明的领域内,可轻易思及的变化或修饰皆可涵盖在以下本案的专利范
围。