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一種多光源線陣成像系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種多光源線陣成像系統(tǒng)和方法。本發(fā)明的多光源線陣成像系統(tǒng)用于對(duì)被檢產(chǎn)品進(jìn)行多角度成像，該多光源線陣成像系統(tǒng)包括：多個(gè)光源、線陣成像裝置、頻閃控制模塊、圖像采集處理裝置。本發(fā)明的多光源線陣成像系統(tǒng)采用多個(gè)光源從不同角度依次對(duì)被檢產(chǎn)品進(jìn)行照明，而采用同一線陣成像裝置對(duì)不同照明條件下的圖像進(jìn)行采集，然后對(duì)所述圖像進(jìn)行抽行和拼接處理以獲得不同照明條件下的被檢產(chǎn)品的圖像。本發(fā)明涉及的裝置和方法，不但能夠充分發(fā)揮線陣檢測(cè)系統(tǒng)的高速、高分辨率的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)還能在一個(gè)工位、采用單個(gè)成像裝置實(shí)現(xiàn)多個(gè)照明方式下的圖像采集，大大節(jié)約了成本和現(xiàn)場(chǎng)空間要求。
【專利說(shuō)明】一種多光源線陣成像系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)領(lǐng)域，具體涉及一種多光源線陣成像系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在現(xiàn)代企業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程中，隨著機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)領(lǐng)域的發(fā)展，越來(lái)越多的檢測(cè)過(guò)程依賴于自動(dòng)檢測(cè)裝置，而不再采用人工進(jìn)行檢測(cè)。
[0003]在目前的機(jī)器視覺(jué)領(lǐng)域，面陣系統(tǒng)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)頻閃控制光源采圖，即一個(gè)面陣相機(jī)配合一個(gè)或多個(gè)照明光源，當(dāng)被檢測(cè)工件抵達(dá)設(shè)定位置時(shí)系統(tǒng)觸發(fā)相機(jī)和光源采集圖像，如果有多個(gè)光源，在相機(jī)連續(xù)采集的同時(shí)，不同光源按指定次序同步點(diǎn)亮，這樣可以利用同一個(gè)相機(jī)配合不同照明光源得到的多幅圖像；但是這種技術(shù)只能用在低速、低幅面、低精度的檢測(cè)環(huán)境中，不能適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)越來(lái)越高的生產(chǎn)效率和高精度檢測(cè)要求。
[0004]對(duì)于線陣系統(tǒng)，目前結(jié)構(gòu)均是采用一個(gè)或若干個(gè)線陣相機(jī)配合一個(gè)線陣光源的結(jié)構(gòu)，即線陣相機(jī)連續(xù)采圖，配合光源常亮，這樣雖然實(shí)現(xiàn)了高速高精度，但是線陣系統(tǒng)造價(jià)昂貴，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，每增加一個(gè)相機(jī)工位都是對(duì)市場(chǎng)承受能力和現(xiàn)場(chǎng)安裝空間的考驗(yàn)，因此有時(shí)不得不為此做出妥協(xié)，使得系統(tǒng)的檢測(cè)效果受到影響；雖然市面上也有4CCD集成的線陣相機(jī)，但是CCD感光芯片的性能和結(jié)構(gòu)固定，因此線陣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)還是受到限制，總體來(lái)說(shuō)依然停留在單或多相機(jī)對(duì)同一照明方式的階段。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種多光源線陣成像系統(tǒng)，用于對(duì)被檢產(chǎn)品進(jìn)行多角度成像，所述多光源線陣成像系統(tǒng)包括:多組光源、線陣成像裝置、頻閃控制模塊、圖像采集處理裝置，其特征在于，
[0006]所述多組光源設(shè)置于所述被檢產(chǎn)品的周圍，每組光源從不同角度照向所述被檢產(chǎn)品;
[0007]所述線陣成像裝置位于所述被檢產(chǎn)品的側(cè)部，對(duì)向所述被檢產(chǎn)品；
[0008]所述頻閃控制模塊分別與所述多組光源和所述線陣成像裝置相連接，用于控制所述多組光源輪流點(diǎn)亮以對(duì)所述被檢產(chǎn)品進(jìn)行照明，并且控制所述線陣成像裝置對(duì)所述被檢產(chǎn)品進(jìn)行成像，其中，在成像期間，所述被檢產(chǎn)品與所述線陣成像裝置之間發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)；
[0009]所述圖像采集處理裝置與所述線陣成像裝置相連接，用以從所述線陣成像裝置接收所采集的圖像并對(duì)所述圖像進(jìn)行抽行和拼接處理。
[0010]進(jìn)一步地，所述抽行和拼接處理包括從所述圖像抽取出在每組光源照明下所采集到的各行圖像并且將針對(duì)每組光源所采集到的各行圖像拼接成與相應(yīng)光源對(duì)應(yīng)的被檢產(chǎn)品的圖像。
[0011]進(jìn)一步地，所述多組光源包括第一組光源、第二組光源和第三組光源，所述第一組光源位于被檢產(chǎn)品的上方，以第一角度朝向所述被檢產(chǎn)品進(jìn)行照射；所述第二組光源位于所述被檢產(chǎn)品下方，以第二角度朝向所述被檢產(chǎn)品進(jìn)行照射；所述第三組光源位于所述被檢產(chǎn)品的上方，以第三角度朝向所述被檢產(chǎn)品進(jìn)行照射；所述線陣成像裝置在所述被檢產(chǎn)品上方，對(duì)所述被檢產(chǎn)品進(jìn)行拍攝。
[0012]進(jìn)一步地，所述第一角度為所述第一組光源的光軸與被檢產(chǎn)品的物面法線的夾角，所述第一組光源和所述成像裝置分別位于所述被檢產(chǎn)品的物面法線的兩側(cè)；所述第二角度為所述第二組光源與所述被檢產(chǎn)品的物面法線的夾角；所述第三角度為所述第三組光源的光軸與所述被檢產(chǎn)品的物面法線的夾角，所述第三角度不等于所述第一角度，其中，所述第一角度等于第四角度，所述第四角度為所述成像裝置的光軸與所述被檢產(chǎn)品的物面法線的夾角。
[0013]進(jìn)一步地，所述頻閃控制模塊控制所述線陣成像裝置以使得所述多組光源中的任意一個(gè)點(diǎn)亮?xí)r，所述線陣成像裝置進(jìn)行一次圖像采集以獲得一行圖像數(shù)據(jù)。
[0014]進(jìn)一步地，所述多光源線陣成像系統(tǒng)還包括傳送裝置，所述傳送裝置承載所述被檢產(chǎn)品，并且傳送所述被檢產(chǎn)品通過(guò)所述多光源線陣成像系統(tǒng)的成像區(qū)域。
[0015]另一方面，本發(fā)明提供一種多光源線陣成像方法，其特征在于，所述方法包括下列步驟:
[0016]步驟a)傳送被檢產(chǎn)品通過(guò)成像區(qū)域；
[0017]步驟b)在所述被檢產(chǎn)品的第一邊緣進(jìn)入所述成像區(qū)域時(shí)，啟動(dòng)線陣成像裝置；
[0018]步驟c)依次輪流開啟多組光源對(duì)所述被檢產(chǎn)品進(jìn)行照射，并且每一時(shí)刻僅開啟一組光源；
[0019]步驟d)每當(dāng)有一組光源開啟時(shí)，控制所述線陣成像裝置進(jìn)行一次圖像拍攝，以拍攝一行線陣圖像；
[0020]步驟e)重復(fù)上述步驟c_d，直到所述被檢產(chǎn)品的第二邊緣離開所述成像區(qū)域，獲得相應(yīng)的二維圖像；
[0021]步驟f)根據(jù)所述多組光源的開啟順序，逐行地從所述二維圖像中抽取針對(duì)每組光源的線陣圖像；
[0022]步驟g)將所抽取出的針對(duì)每組光源的線陣圖像進(jìn)行拼接組合，獲得針對(duì)每組光源的二維圖像。
[0023]進(jìn)一步地，所述多組光源包括第一組光源、第二組光源和第三組光源，所述第一組光源位于被檢產(chǎn)品的上方，以第一角度朝向所述被檢產(chǎn)品進(jìn)行照射；所述第二組光源位于所述被檢產(chǎn)品的下方，以第二角度朝向所述被檢產(chǎn)品進(jìn)行照射；所述第三組光源位于所述被檢產(chǎn)品上方，以第三角度朝向所述被檢產(chǎn)品進(jìn)行照射；所述線陣成像裝置在所述被檢產(chǎn)品上方，對(duì)所述被檢產(chǎn)品進(jìn)行拍攝。
[0024]本發(fā)明中所提到的相對(duì)運(yùn)動(dòng)并不一定指位置的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，線陣成像裝置相對(duì)于被檢產(chǎn)品的視場(chǎng)的改變也可以認(rèn)為是相對(duì)運(yùn)動(dòng)。本發(fā)明所提到的第一邊緣為首先進(jìn)入檢測(cè)區(qū)域的邊緣。
[0025]進(jìn)一步地，本發(fā)明的多光源線陣成像系統(tǒng)的頻閃控制模塊包括頻閃增亮模塊，所述頻閃增亮模塊控制所述多組光源采用頻閃增亮模式對(duì)所述被檢產(chǎn)品進(jìn)行照明。在常規(guī)的成像系統(tǒng)中，光源往往采用持續(xù)工作的方式進(jìn)行照明，而這種狀況下，LED的使用壽命會(huì)大大縮短。由于本發(fā)明采用多光源交替照明的方式，更適用于采用頻閃增亮模式，不但可以明顯延長(zhǎng)LED顆粒壽命，同時(shí)照度的瞬間提高非常利于系統(tǒng)的整體性能提高。[0026]本發(fā)明的系統(tǒng)和方法可以通過(guò)一臺(tái)線陣成像裝置同時(shí)采集多個(gè)照明方式下的圖像，并通過(guò)抽行和拼接的方式獲得不同照明方式下的獨(dú)立圖像。對(duì)于采用不同照明方式獲得的圖像，可以進(jìn)行分別處理和分析。
[0027]本發(fā)明涉及的裝置和方法，不但能夠充分發(fā)揮線陣檢測(cè)系統(tǒng)的高速、高分辨率的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)還能在一個(gè)工位實(shí)現(xiàn)一個(gè)相機(jī)對(duì)多個(gè)照明方式下的圖像采集，大大節(jié)約了成本和現(xiàn)場(chǎng)空間要求，降低了系統(tǒng)難度。
[0028]此外，采用本發(fā)明的系統(tǒng)和方法，圍繞一個(gè)成像裝置即可實(shí)現(xiàn)多種光照模型的搭建，使得系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，適合流水線上的有限空間安裝；使用本發(fā)明的技術(shù)，通過(guò)線陣成像裝置配合LED光源使用可采用頻閃增亮模式實(shí)現(xiàn)照明的瞬間增亮，延長(zhǎng)了 LED光源的使用壽命，同時(shí)提升了系統(tǒng)性能.采用本發(fā)明的系統(tǒng)和方法可得到同一產(chǎn)品相同位置的不同光照模式下的信息，可直接提升檢測(cè)系統(tǒng)的速度性能，同時(shí)為缺陷分類提供準(zhǔn)確依據(jù)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0029]下面結(jié)合本發(fā)明的附圖，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述:
[0030]圖1為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的多光源線陣成像系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖2為圖1所示實(shí)施例中各光源的照射角度示意圖；
[0032]圖3為采用本發(fā)明的多光源線陣成像系統(tǒng)所采集到的圖像以及對(duì)所采集到的圖像進(jìn)行抽取和拼接之后所獲得的圖像；
[0033]圖4為根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的光源線陣成像系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)景圖；
[0034]圖5為采用圖4中的光源線陣成像系統(tǒng)所采集到的圖像；
[0035]圖6為對(duì)圖5中所采集到的圖像進(jìn)行抽取和拼接所獲得的紅外光照明情況下的圖像；
[0036]圖7為對(duì)圖5中所采集到的圖像進(jìn)行抽取和拼接所獲得的白光照明情況下的圖像；
[0037]圖8為對(duì)圖5中所采集到的圖像進(jìn)行抽取和拼接所獲得的藍(lán)光照明情況下的圖像。
【具體實(shí)施方式】
[0038]如圖1所示，該實(shí)施例中的多光源線陣成像系統(tǒng)包括:多組光源201-203 (在本實(shí)施例中，每組光源僅包括一個(gè)光源，但是，在其他實(shí)施例中每組光源可以包括若干光源或光源陣列)、線陣成像裝置301、頻閃控制模塊501、圖像采集處理裝置401。
[0039]如圖1和2所示，第一光源201位于被檢產(chǎn)品左上方、與被檢產(chǎn)品的物面法線呈α度夾角，用作正向明場(chǎng)照明光源；第二光源202位于被檢產(chǎn)品的下方、垂直于被檢產(chǎn)品，用作背光照明光源；第三光源203位于被檢產(chǎn)品101的右上方與被檢產(chǎn)品之間成β度的夾角，用作暗場(chǎng)照明光源。
[0040]在本實(shí)施例中，線陣成像裝置301采用線陣相機(jī)，通常情況下，線陣相機(jī)采用黑白相機(jī)，不過(guò)，根據(jù)成像需要也可以采用彩色CCD線陣相機(jī)。線陣成像裝置位于被檢產(chǎn)品的側(cè)部(圖中為右上方)，對(duì)向被檢產(chǎn)品，與被檢產(chǎn)品的物面法線的夾角為Θ，優(yōu)選地，該夾角Θ與夾角α相等。本文中所提到的側(cè)部指的是不在被檢產(chǎn)品的運(yùn)動(dòng)路徑中，即被檢產(chǎn)品的運(yùn)動(dòng)方向側(cè)部。線陣成像裝置301的線陣方向優(yōu)選地大體垂直于被檢產(chǎn)品相對(duì)于線陣成像裝置301的運(yùn)動(dòng)方向。
[0041]在本實(shí)施例中，被檢產(chǎn)品101設(shè)置于傳送帶上，傳送帶從左向右運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)被檢產(chǎn)品101通過(guò)檢測(cè)區(qū)域(也可以稱為成像區(qū)域)。被檢產(chǎn)品101可以是復(fù)卷或者單張形式的紙質(zhì)產(chǎn)品、印刷品、布匹、玻璃、金屬帶材、無(wú)紡布等，也可以為其他產(chǎn)品。
[0042]雖然在本實(shí)施例中，采用了三組光源進(jìn)行照明，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，本發(fā)明可以采用任意數(shù)目的光源組。具體而言，本發(fā)明可以采用2至N組光源，N為大于2的正整數(shù)，例如，4組、5組、6組等。各組光源的波長(zhǎng)或照明方式可以彼此不同。光源組的數(shù)量可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的需求、系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、產(chǎn)品傳輸速度及檢測(cè)精度等確定。在本實(shí)施例中采用的是3個(gè)光源。多個(gè)光源可以位于檢測(cè)位置(或稱為成像位置)的不同位置處，這里所提到的檢測(cè)位置是各個(gè)光源所對(duì)向的位置，也是成像裝置所對(duì)向的位置，該檢測(cè)位置位于被檢產(chǎn)品的運(yùn)動(dòng)路徑中。
[0043]多個(gè)光源可以采用彼此不同的波長(zhǎng)和照明方向，優(yōu)選地，所采用的光源為L(zhǎng)ED光源。在本實(shí)施例中所采用的正向明場(chǎng)照明光源201、背光照明光源202和暗場(chǎng)照明光源203均為L(zhǎng)ED光源。多個(gè)光源可以是不同波長(zhǎng)的組合，如紅外光源、紫外光源、紅綠藍(lán)單色光源、白光等；也可以采用多種照明形式，如正向光、背光、明場(chǎng)、暗場(chǎng)。就相機(jī)與光源的位置關(guān)系而言，可以采用漫射工位或光澤度工位等，漫射工位指的是用于對(duì)漫射材料進(jìn)行拍攝時(shí)所采用的相機(jī)、光源和被檢產(chǎn)品的設(shè)置方式，光澤度工位指的是對(duì)具有光澤度的材質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)時(shí)所采用的相機(jī)、光源和被檢產(chǎn)品的設(shè)置方式，這些設(shè)置方式對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員是公知的，在此不再詳述。在形狀方面，光源可以采用高亮匯聚透鏡形式的線光源也可以采用條光或拱形光等。
[0044]本發(fā)明的多光源線陣成像系統(tǒng)還可以包括傳送裝置，傳送裝置用于承載被檢產(chǎn)品，并且將被檢產(chǎn)品傳送通過(guò)檢測(cè)位置。此外，該成像系統(tǒng)還可以包括機(jī)械支架，負(fù)責(zé)提供對(duì)上述器件的支撐等。
[0045]頻閃控制模塊501可以包括信號(hào)控制卡和頻閃控制器，或者二者可以集成在一起。頻閃控制模塊501分別與多個(gè)光源201-203、線陣成像裝置301和圖像采集處理裝置相連接(圖中為了簡(jiǎn)化，并未畫出全部連接線)，用于控制多個(gè)光源和線陣成像裝置，使得多個(gè)光源輪流點(diǎn)亮以對(duì)被檢產(chǎn)品進(jìn)行依次照明。頻閃控制模塊控制線陣成像裝置以使得多個(gè)光源中的任意一個(gè)點(diǎn)亮?xí)r，線陣成像裝置進(jìn)行一次圖像采集。頻閃控制模塊負(fù)責(zé)發(fā)出行信號(hào)觸發(fā)成像裝置采圖并且控制光源的照明，并且負(fù)責(zé)每組光源的頻閃增亮控制。圖像采集處理系統(tǒng)一般由圖像處理器實(shí)現(xiàn)(例如，圖像采集卡)，負(fù)責(zé)圖像信號(hào)的采集和處理。
[0046]下面以圖1所示實(shí)施例中的成像系統(tǒng)為例，結(jié)合圖2來(lái)說(shuō)明采用該系統(tǒng)進(jìn)行圖像米集的過(guò)程。
[0047]首先可以利用傳送裝置(圖中未示出)承載被檢產(chǎn)品101通過(guò)檢測(cè)工位(或檢測(cè)位置)，當(dāng)被檢產(chǎn)品101的一側(cè)邊緣進(jìn)入到采集區(qū)域內(nèi)時(shí)，成像系統(tǒng)的觸發(fā)裝置發(fā)出觸發(fā)指令，觸發(fā)本發(fā)明的成像系統(tǒng)開始照明和圖像采集。需要說(shuō)明的是，該步驟是可選的，因?yàn)楸粰z產(chǎn)品可以預(yù)先放置在檢測(cè)工位處，系統(tǒng)的啟動(dòng)也可以手動(dòng)進(jìn)行。
[0048]具體而言，觸發(fā)圖像采集之后，頻閃控制模塊501發(fā)出行信號(hào)，控制光源201開啟(按照設(shè)定好的延遲時(shí)間、電流/電壓強(qiáng)度、脈沖寬度點(diǎn)亮)以對(duì)被檢產(chǎn)品進(jìn)行正向照明，與此同時(shí)，頻閃控制模塊501控制成像裝置301進(jìn)行第一輪成像；然后，頻閃控制模塊501控制光源201關(guān)閉、光源202開啟(按照設(shè)定好的延遲時(shí)間、電流/電壓強(qiáng)度、脈沖寬度點(diǎn)亮)以對(duì)被檢產(chǎn)品進(jìn)行背向照明，與此同時(shí)，控制成像裝置301進(jìn)行第二輪成像；此后，頻閃控制模塊501控制光源202關(guān)閉、光源203開啟以對(duì)被檢產(chǎn)品進(jìn)行小角度照明，并控制成像裝置301進(jìn)行第三輪成像，依次類推，然后再開啟光源201。
[0049]在不同光源的切換過(guò)程中，被檢產(chǎn)品相對(duì)于成像裝置發(fā)生運(yùn)動(dòng)，只是被檢產(chǎn)品的運(yùn)動(dòng)速度相對(duì)于成像裝置的掃描速度小得多，所以在每行圖像的成像(掃描)過(guò)程中，可以近似認(rèn)為被檢產(chǎn)品是相對(duì)靜止的。 [0050]因?yàn)?，本發(fā)明采用的是線陣成像裝置，所以，每一輪成像采集一行圖像或者幾行圖像(通常為一行)。每一輪成像之后，成像裝置將所成圖像輸出至圖像采集和處理裝置。因此，在進(jìn)行若干輪成像直至對(duì)整個(gè)被檢產(chǎn)品完成掃描之后，圖像采集處理裝置所得到的圖像包含采用三種不同光源進(jìn)行照明時(shí)所得的圖像。在該實(shí)施例中，所得到的圖像第一行為正向照明圖像，第二行為背向照明圖像，第三行為小角度照明圖像。也就是說(shuō)，相機(jī)采集的圖像按照第 1、2、3、4、5、6......行分別對(duì)應(yīng)光源 201、202、203、201、202、203......。
[0051]因此，需要圖像采集處理裝置對(duì)所獲得的圖像進(jìn)行抽行和拼接處理。具體而言，圖像采集處理裝置抽取出光源201所對(duì)應(yīng)的各行圖像(B卩，第1、4、7…行的圖像)，光源202所對(duì)應(yīng)的各行圖像(即，第2、5、8…行的圖像)，以及光源203所對(duì)應(yīng)的各行圖像(第3、6、9...行的圖像)。然后，對(duì)各個(gè)光源所對(duì)應(yīng)的圖像進(jìn)行組合以獲得對(duì)應(yīng)于每個(gè)光源的一幅圖像，總計(jì)三幅圖像(圖3中的A、B和C)。
[0052]此三幅圖像是通過(guò)同一個(gè)相機(jī)得到的被檢產(chǎn)品的圖像，盡管所采用的照明方式不同，由于所拍攝到的圖像信息的相對(duì)位置和尺寸不變，圖像檢測(cè)模塊可根據(jù)不同照明下的圖像效果及特征進(jìn)行產(chǎn)品的質(zhì)量檢測(cè)或OCR識(shí)別等。因?yàn)檎彰鞯姆绞蕉鄻?，所獲得的信息更豐富，所以檢測(cè)的項(xiàng)目和準(zhǔn)確度大大提升。
[0053]換言之，本發(fā)明采用同一相機(jī)在相對(duì)相機(jī)固定的位置得到不同照明效果下的被檢產(chǎn)品的特征的圖像，綜合各種照明方式下所得到的效果圖，可以對(duì)被檢產(chǎn)品特征的位置有更好的判斷。
[0054]例如，如果被檢測(cè)的產(chǎn)品為玻璃制品，玻璃上的黑道(不是缺陷)和劃傷(是缺陷)，這兩種特征在背光下可能都是深色的，但是在暗場(chǎng)下劃傷是亮的而黑道還是黑的，這樣同時(shí)結(jié)合兩幅圖信息對(duì)照，就能判斷出玻璃制品上的這個(gè)特征是黑道還是劃傷，如果是黑道，則不將其視為不合格產(chǎn)品，否則如果為劃傷，則認(rèn)定被檢產(chǎn)品為不合格產(chǎn)品。這樣，不會(huì)造成誤檢。
[0055]傳統(tǒng)的線陣檢測(cè)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)，需要至少三臺(tái)相機(jī)及三個(gè)光源方能實(shí)現(xiàn)以上功能，同時(shí)采集和處理裝置的數(shù)量也要成倍增加。而且如果采用兩臺(tái)或三臺(tái)相機(jī)分別進(jìn)行圖像采集(例如，分別搭建背光和暗場(chǎng)工位)，由于相機(jī)之間需要非常準(zhǔn)確的標(biāo)定才能將位置信息彼此對(duì)準(zhǔn)上，對(duì)機(jī)械和標(biāo)定過(guò)程有很高要求，因此很難實(shí)現(xiàn)。
[0056]而采用本系統(tǒng)只要一臺(tái)相機(jī)配合三個(gè)光源即可實(shí)現(xiàn)，采集和處理裝置只要滿足一臺(tái)相機(jī)和的處理要求即可。同時(shí)，由于采用線陣相機(jī)逐行地進(jìn)行圖像采集，采集任意兩行相鄰圖像(對(duì)應(yīng)于不同的照明光源)之間的時(shí)間差和位置差可以忽略不計(jì)，這樣對(duì)不同照明方式下的圖像進(jìn)行拼接后，所得到的圖像之間不會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)位。因此，不同照明方式的圖像之間也不需要坐標(biāo)標(biāo)定和校正，大大降低了系統(tǒng)的復(fù)雜度和成本。
[0057]也就是說(shuō)，采用本發(fā)明的方法對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行檢測(cè)，既節(jié)省了工位、采用了更少的相機(jī)，同時(shí)，還不需要對(duì)不同圖像之間進(jìn)行彼此對(duì)準(zhǔn)，使檢測(cè)更加準(zhǔn)確，處理更加方便。
[0058]在上述實(shí)施例中，成像裝置僅在光源點(diǎn)亮?xí)r進(jìn)行圖像采集。在另一種實(shí)現(xiàn)方式中，成像裝置可以保持持續(xù)工作，各個(gè)光源依次點(diǎn)亮，只要保證設(shè)置的參數(shù)不影響采圖的速度，以及不同行之間的光源照明沒(méi)有干擾即可。
[0059]圖4示出了本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的應(yīng)用實(shí)例。如圖4所示，在該實(shí)施例中，依然采用3種照明方式進(jìn)行照明，只是第二光源(在本實(shí)施例中，采用紅外波長(zhǎng)光源)是從被檢產(chǎn)品的正上方進(jìn)行照明，而不是像上一實(shí)施例那樣，從被檢產(chǎn)品的背面進(jìn)行照明。在本實(shí)施例中，所采用的成像裝置的角度與圖1所示類似。在本實(shí)施例中，第一光源(左)采用藍(lán)光光源，第三光源(右)采用白光光源。
[0060]采用圖4所示的結(jié)構(gòu)對(duì)一個(gè)示例樣品進(jìn)行圖像采集所得到的圖像如圖5所示。該圖像是采用三種光源輪流打光并采用同一成像裝置進(jìn)行圖像采集所得到的。在本實(shí)施例中，線陣成像裝置采用3倍掃描頻率(相對(duì)于線陣成像裝置的正常采集頻率而言)對(duì)被檢產(chǎn)品進(jìn)行成像，因此，所成圖像的長(zhǎng)度是被檢產(chǎn)品的三倍。換言之，線陣成像裝置的采樣頻率=3*被檢產(chǎn)品的運(yùn)動(dòng)速度/每行圖像的采樣寬度。對(duì)于采用的光源組數(shù)目為N的情況，則線陣成像裝置的采樣頻率=N*被檢產(chǎn)品的運(yùn)動(dòng)速度/每行圖像的采樣寬度。這樣，相同光源相鄰的兩次對(duì)被檢產(chǎn)品進(jìn)行照明期間，被檢產(chǎn)品所移動(dòng)的距離基本等于線陣成像裝置的采樣寬度。針對(duì)同一光源所成的圖像進(jìn)行拼接后，圖像之間不會(huì)存在間隙。
[0061]獲得該圖像之后，通過(guò)圖像采集處理裝置中的處理模塊對(duì)所得圖像進(jìn)行抽行和拼接處理，分別得到3種光源所對(duì)應(yīng)的圖像。所得圖像在圖6-8中示出，其中，圖6對(duì)應(yīng)于垂直紅外光、圖7對(duì)應(yīng)于白光、圖8對(duì)應(yīng)于藍(lán)光。
[0062]從圖中可以看出，雖然是對(duì)一個(gè)產(chǎn)品一次性拍照(從被檢產(chǎn)品的一側(cè)逐行掃描到另一側(cè))所得到的圖像，但是經(jīng)過(guò)抽行和拼接處理后卻得到了三種不同的效果圖。對(duì)于圖像檢測(cè)系統(tǒng)而言，不同的光照條件下可突出不同的檢測(cè)信息，比如紅外正向光可以檢測(cè)可見光下不易發(fā)覺(jué)的印刷缺陷，漫射(不符合反射定律的位置)的白光可以檢測(cè)一般印刷缺陷(如臟點(diǎn)、套印偏差、露底)，反射位置(與相機(jī)關(guān)于被檢產(chǎn)品的物面法線對(duì)稱)的藍(lán)光可檢測(cè)廣品表面的劃傷等等。
[0063]在具體應(yīng)用中，如果利用所成圖像進(jìn)行產(chǎn)品的檢測(cè)，則需要對(duì)所得到的圖像進(jìn)行處理。具體而言，在對(duì)被檢產(chǎn)品進(jìn)行檢測(cè)之前，需要采集標(biāo)準(zhǔn)圖像。首先開啟傳送裝置，使一個(gè)或若干個(gè)標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品勻速、平穩(wěn)的穿過(guò)檢測(cè)位置，線陣掃描相機(jī)采集印刷產(chǎn)品表面的圖像。對(duì)所采集的圖像同樣進(jìn)行抽行和拼接處理，獲得每種光源下的標(biāo)準(zhǔn)印刷產(chǎn)品的圖像信息，以此數(shù)據(jù)作為標(biāo)準(zhǔn)模板。
[0064]開啟傳送帶，使被檢產(chǎn)品表面勻速、平穩(wěn)的穿過(guò)檢測(cè)位置，線陣相機(jī)采集被檢產(chǎn)品的圖像并將采集圖案抽行分別拼接，將最終拼接所得到的在每種光照條件下的圖像與相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)模板進(jìn)行對(duì)比，判斷被檢區(qū)域是否有異常區(qū)域，并對(duì)異常區(qū)域的形態(tài)、聚類等特點(diǎn)進(jìn)行分析，給出印刷質(zhì)量的檢測(cè)結(jié)果。
[0065]在實(shí)際應(yīng)用中，如果需要檢測(cè)出既有透光缺陷(如有小洞)又有印刷缺陷的產(chǎn)品，可以設(shè)計(jì)成這樣3個(gè)工位:透射光(如采用光源202) +反射光(光源201) +漫射光(光源203)。如果只需要檢測(cè)白紙，可以只啟用2個(gè)工位:透光工位(光源202) +漫射工位(光源203)。如果需要對(duì)新產(chǎn)品進(jìn)行檢測(cè)，還可以對(duì)光源的形式進(jìn)行調(diào)整，例如將條形光更換為拱形光，相機(jī)也可能會(huì)傾斜另一個(gè)角度拍圖。
[0066]需要說(shuō)明的是，本發(fā)明的附圖中的各個(gè)部件的形狀均是示意性的，不排除與其真實(shí)形狀存在一定差異，附圖僅用于對(duì)本發(fā)明的原理進(jìn)行說(shuō)明，圖中所示部件的具體細(xì)節(jié)并非對(duì)發(fā)明保護(hù)范圍的限定。本領(lǐng)域技術(shù)人員也應(yīng)該理解，上述實(shí)施例也僅僅是對(duì)本發(fā)明的示意性實(shí)現(xiàn)方式的解釋，并非對(duì)本發(fā)明范圍的限定。
【權(quán)利要求】
1.一種多光源線陣成像系統(tǒng)，用于對(duì)被檢產(chǎn)品進(jìn)行多角度成像，所述多光源線陣成像系統(tǒng)包括:多組光源、線陣成像裝置、頻閃控制模塊、圖像采集處理裝置，其特征在于， 所述多組光源設(shè)置于所述被檢產(chǎn)品的周圍，每組光源從不同角度照向所述被檢產(chǎn)品； 所述線陣成像裝置位于所述被檢產(chǎn)品的側(cè)部，對(duì)向所述被檢產(chǎn)品； 所述頻閃控制模塊分別與所述多組光源和所述線陣成像裝置相連接，用于控制所述多組光源輪流點(diǎn)亮以對(duì)所述被檢產(chǎn)品進(jìn)行照明，并且控制所述線陣成像裝置對(duì)所述被檢產(chǎn)品進(jìn)行成像，其中，在成像期間，所述被檢產(chǎn)品與所述線陣成像裝置之間發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)； 所述圖像采集處理裝置與所述線陣成像裝置相連接，用以從所述線陣成像裝置接收所采集的圖像并對(duì)所述圖像進(jìn)行抽行和拼接處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多光源線陣成像系統(tǒng)，其特征在于，所述抽行和拼接處理包括從所述圖像抽取出在每組光源照明下所采集到的各行圖像并且將針對(duì)每組光源所采集到的各行圖像拼接成與相應(yīng)光源對(duì)應(yīng)的被檢產(chǎn)品的圖像。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多光源線陣成像系統(tǒng)，其特征在于，所述多組光源包括第一組光源、第二組光源和第三組光源，所述第一組光源位于所述被檢產(chǎn)品的上方，以第一角度朝向所述被檢產(chǎn)品進(jìn)行照射；所述第二組光源位于所述被檢產(chǎn)品下方，以第二角度朝向所述被檢產(chǎn)品進(jìn)行照射；所述第三組光源位于所述被檢產(chǎn)品的上方，以第三角度朝向所述被檢產(chǎn)品進(jìn)行照射；所述線陣成像裝置在所述被檢產(chǎn)品上方，對(duì)所述被檢產(chǎn)品進(jìn)行拍攝。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的多光源線陣成像系統(tǒng)，其特征在于，所述第一角度為所述第一組光源的光軸與被檢產(chǎn)品的物面法線的夾角，所述第一組光源和所述成像裝置分別位于所述被檢產(chǎn)品的物面法線的兩側(cè)；所述第二角度為所述第二組光源與所述被檢產(chǎn)品的物面法線的夾角；所述第三角度為所述第三組光源的光軸與所述被檢產(chǎn)品的物面法線的夾角，所述第三角度不等于所述第一角度，其中，所述第一角度等于第四角度，所述第四角度為所述成像裝置的光軸與所述被檢產(chǎn)品的物面法線的夾角。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多光源線陣成像系統(tǒng)，其特征在于，所述頻閃控制模塊控制所述線陣成像裝置以使得所述多組光源 中的任意一個(gè)點(diǎn)亮?xí)r，所述線陣成像裝置進(jìn)行一次圖像采集以獲得一行圖像數(shù)據(jù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多光源線陣成像系統(tǒng)，其特征在于，所述多光源線陣成像系統(tǒng)還包括傳送裝置，所述傳送裝置承載所述被檢產(chǎn)品，并且傳送所述被檢產(chǎn)品通過(guò)所述多光源線陣成像系統(tǒng)的成像區(qū)域。
7.一種多光源線陣成像方法，其特征在于，所述方法包括下列步驟: 步驟a)傳送被檢產(chǎn)品通過(guò)成像區(qū)域； 步驟b)在被檢產(chǎn)品的第一邊緣進(jìn)入成像區(qū)域時(shí)，啟動(dòng)線陣成像裝置； 步驟c)依次輪流開啟多組光源對(duì)所述被檢產(chǎn)品進(jìn)行照射，并且每一時(shí)刻僅開啟一組光源； 步驟d)每當(dāng)有一組光源開啟時(shí)，控制線陣成像裝置進(jìn)行一次圖像拍攝，以拍攝一行線陣圖像； 步驟e)重復(fù)上述步驟c_d，直到所述被檢產(chǎn)品的第二邊緣離開所述成像區(qū)域，獲得相應(yīng)的二維圖像； 步驟f)根據(jù)所述多組光源的開啟順序 ，逐行地從所述二維圖像中抽取針對(duì)每組光源的線陣圖像； 步驟g)將所抽取出的針對(duì)每組光源的線陣圖像進(jìn)行拼接組合，獲得針對(duì)每組光源的二維圖像。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的多光源線陣成像方法，其特征在于，所述多組光源包括第一組光源、第二組光源和第三組光源，所述第一組光源位于被檢產(chǎn)品的上方，以第一角度朝向所述被檢產(chǎn)品進(jìn)行照射；所述第二組光源位于所述被檢產(chǎn)品的下方，以第二角度朝向所述被檢產(chǎn)品進(jìn)行照射；所述第三組光源位于所述被檢產(chǎn)品上方，以第三角度朝向所述被檢產(chǎn)品進(jìn)行照射；所述線陣成像裝置在所述被檢產(chǎn)品上方，對(duì)所述被檢產(chǎn)品進(jìn)行拍攝。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的多光源線陣成像方法，其特征在于，其采用根據(jù)權(quán)利要求1-6中任意一項(xiàng)所述的多光 源線陣成像系統(tǒng)對(duì)被檢產(chǎn)品進(jìn)行檢測(cè)。
【文檔編號(hào)】G01N21/88GK103884650SQ201410124089
【公開日】2014年6月25日 申請(qǐng)日期:2014年3月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月28日
【發(fā)明者】劉婕宇, 陳湘潤(rùn), 李慶梅, 潘津, 田立勛, 商豐瑞 申請(qǐng)人:北京大恒圖像視覺(jué)有限公司