[發(fā)明專利]線陣掃描系統(tǒng)焦點(diǎn)的獲取方法、裝置和線陣掃描系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210235220.3
• 申請(qǐng)日: 2012-07-09
• 公開（公告）號(hào): CN102752511A
• 公開（公告）日: 2012-10-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉炳憲;謝菊元;王焱輝;丁宇鐘
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 寧波江豐生物信息技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): H04N5/232
• 分類號(hào): H04N5/232;G01B11/00
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 駱蘇華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及掃描成像技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種線陣掃描系統(tǒng)焦點(diǎn)的獲取方法、裝置和線陣掃描系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著機(jī)器視覺(jué)的大規(guī)模普及與工業(yè)流水線速度、精度的提高，線陣掃描系統(tǒng)越來(lái)越被視覺(jué)工程師和最終用戶所認(rèn)可。由于線陣掃描系統(tǒng)中的線陣CCD(Charge?Coupled?Device)掃描器件具有空間分辨率高的特點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)量，所以利用線陣掃描系統(tǒng)進(jìn)行無(wú)接觸一維測(cè)量已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。隨著掃描成像成本控制的需要、復(fù)雜目標(biāo)表面清晰成像的要求及精細(xì)移動(dòng)平臺(tái)移動(dòng)定位精度的提高，線陣掃描相機(jī)被大量用于對(duì)指定的目標(biāo)表面進(jìn)行掃描拍攝。

線陣掃描系統(tǒng)用于被測(cè)物體和相機(jī)之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的場(chǎng)合，通過(guò)線陣掃描相機(jī)高速采集，每次采集完一條線后正好運(yùn)動(dòng)到下一個(gè)單位長(zhǎng)度，繼續(xù)下一條線的采集，這樣一段時(shí)間下來(lái)就拼成了一張二維的圖片，也就類似于面陣相機(jī)采集到的圖片，不同之處是高度可以無(wú)限長(zhǎng)。接下來(lái)通過(guò)軟件把這幅“無(wú)限長(zhǎng)”的圖片截成一定高度的圖片，進(jìn)行實(shí)時(shí)處理或放入緩存稍后進(jìn)行處理。

線陣掃描系統(tǒng)除了機(jī)械結(jié)構(gòu)之外,其主要組成部分還包括機(jī)器視覺(jué)和運(yùn)動(dòng)控制。視覺(jué)部分，包括:線陣掃描相機(jī)，鏡頭，光源，圖像采集卡和視覺(jué)軟件；運(yùn)動(dòng)控制部分，包括:馬達(dá)，馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器，運(yùn)動(dòng)控制卡或可編程邏輯控制器（PLC,Programmable?Logic?Controller）。由于線陣掃描信息量大，所以還需要一臺(tái)高性能的工控機(jī)，配置大容量的內(nèi)存和硬盤。

在現(xiàn)有的以線陣掃描相機(jī)為主體的掃描系統(tǒng)中，由于掃描對(duì)象表面的凹凸不平,故需要對(duì)掃描區(qū)域進(jìn)行對(duì)焦，而現(xiàn)有的對(duì)焦方法均很費(fèi)時(shí)間,不適合線陣掃描相機(jī)高速拍攝的要求。

下面結(jié)合圖1對(duì)現(xiàn)有的線陣掃描系統(tǒng)對(duì)焦方法進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹。現(xiàn)有的線陣相機(jī)掃描系統(tǒng)對(duì)焦方法采用的是面對(duì)焦法，即在對(duì)焦過(guò)程中用的是面陣相機(jī)來(lái)對(duì)焦，對(duì)焦結(jié)束后在用線陣相機(jī)對(duì)目標(biāo)物體進(jìn)行線陣掃描拍攝。具體面對(duì)焦的過(guò)程是：移動(dòng)面陣相機(jī)物鏡到一個(gè)固定位置并停止移動(dòng)，對(duì)目標(biāo)物體面掃描形成第一對(duì)焦面11，存儲(chǔ)第一對(duì)焦面11的圖像信息；再移動(dòng)面陣相機(jī)鏡頭到另一個(gè)固定位置并停止移動(dòng)，再次對(duì)目標(biāo)物體面掃描形成第二對(duì)焦面12，存儲(chǔ)第二對(duì)焦面12的圖像信息；重復(fù)上述兩個(gè)步驟多次，對(duì)比獲得的圖像信息，計(jì)算出最清晰的圖像，查出最清晰圖像對(duì)應(yīng)對(duì)焦面的位置即對(duì)焦點(diǎn)。現(xiàn)有的線陣相機(jī)掃描系統(tǒng)對(duì)焦方法在對(duì)目標(biāo)物體掃描過(guò)程中，要先用面陣相機(jī)對(duì)目標(biāo)物體進(jìn)行面對(duì)焦，找到焦點(diǎn)之后再對(duì)目標(biāo)物體進(jìn)行線陣掃描。這種對(duì)焦方法不僅浪費(fèi)時(shí)間，不適應(yīng)線陣掃描相機(jī)高速拍攝的要求；而且還需要另外提供一個(gè)面掃描相機(jī)來(lái)對(duì)焦，成本較高。

其他有關(guān)面對(duì)焦的方法還可以參考申請(qǐng)?zhí)枮?00810306476.2的中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)，其公開了一種采用多重表面對(duì)焦對(duì)待測(cè)物體表面進(jìn)行對(duì)焦的方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明技術(shù)方案要解決是現(xiàn)有技術(shù)線陣掃描系統(tǒng)對(duì)焦過(guò)程時(shí)間長(zhǎng)，對(duì)焦過(guò)程中需要先用面陣相機(jī)對(duì)目標(biāo)物體進(jìn)行面對(duì)焦的不足。

為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明技術(shù)方案提供了一種線陣掃描系統(tǒng)焦點(diǎn)的獲取方法，包括：

將成像部件以預(yù)定速度從第一位置勻速移動(dòng)到第二位置，所述成像部件包括物鏡和線陣掃描相機(jī)，所述第一位置和第二位置分別對(duì)應(yīng)物鏡的對(duì)焦上限位置和對(duì)焦下限位置；

在移動(dòng)過(guò)程中所述線陣掃描相機(jī)以預(yù)定頻率拍攝目標(biāo)表面，以獲得多條掃描線；

根據(jù)所述對(duì)焦上限/下限位置、預(yù)定頻率、預(yù)定速度和掃描線的清晰度確定線陣掃描系統(tǒng)焦點(diǎn)的位置。

為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明技術(shù)方案提供了一種線陣掃描系統(tǒng)焦點(diǎn)的獲取裝置，包括：

移動(dòng)控制單元，用于控制所述成像部件以預(yù)定速度從第一位置勻速移動(dòng)到第二位置，所述成像部件包括物鏡和線陣掃描相機(jī)，所述第一位置和第二位置分別對(duì)應(yīng)物鏡的對(duì)焦上限位置和對(duì)焦下限位置；

掃描控制單元，用于控制所述線陣掃描相機(jī)在移動(dòng)過(guò)程中以預(yù)定頻率拍攝目標(biāo)表面，以獲得多條掃描線；

焦點(diǎn)確定單元，用于根據(jù)所述對(duì)焦上限/下限位置、預(yù)定頻率、預(yù)定速度和掃描線的清晰度確定線陣掃描系統(tǒng)焦點(diǎn)的位置。

為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明技術(shù)方案提供了一種線陣掃描系統(tǒng)，包括成像部件和所述的線陣掃描系統(tǒng)焦點(diǎn)的獲取裝置。

與現(xiàn)有技術(shù)面對(duì)焦方法相比，本發(fā)明技術(shù)方案縮短了對(duì)焦所需的時(shí)間、不需要加入另外一個(gè)面掃描相機(jī)來(lái)對(duì)目標(biāo)物體進(jìn)行對(duì)焦過(guò)程中的面掃描。

附圖說(shuō)明

圖1為現(xiàn)有的技術(shù)中線陣掃描系統(tǒng)焦點(diǎn)的獲取方法的示意圖；