[發明專利]一種線陣相機自動對焦裝置及方法

有效

• 申請號: 201610423336.8
• 申請日: 2016-06-15
• 公開（公告）號: CN105892003B
• 公開（公告）日: 2018-03-06
• 發明（設計）人: 夏曉華;方素平;梁佳;于國明
• 申請（專利權）人: 長安大學
• 主分類號: G02B7/09
• 分類號: G02B7/09;G02B7/28;G03B13/36
• 代理公司: 西安創知專利事務所61213
• 代理人: 譚文琰

技術領域

本發明屬于相機自動對焦技術領域，具體涉及一種線陣相機自動對焦裝置及方法。

背景技術

線陣相機在非接觸測量、視覺檢測等領域應用廣泛。對焦是線陣相機獲取物體清晰圖像的必要步驟。對焦分為手動對焦和自動對焦，自動對焦具有速度快、準確度高、不受主觀因素的影響等優點，在線陣相機的實際測量和檢測應用中使用廣泛。目前自動對焦一般通過移動鏡頭的方式實現，該方式在自動對焦的過程中會引起像距的改變，導致不同對焦結果成像系統的放大率不一致，在多個物體的測量或檢測過程中需要重新標定相機，工作量增大，測量效率降低。

在線陣相機的應用中，自動對焦的對焦精度是影響測量和檢測結果的重要因素，如何實現線陣相機的精密自動對焦，是目前線陣相機應用中研發人員關注的重要問題。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中的不足，提供一種結構簡單、設計新穎合理、實現方便且成本低、自動化程度高、使用操作便捷、工作可靠性高、能夠實現不同物體對焦后成像放大率一致、實用性強，使用效果好，便于推廣使用的線陣相機自動對焦裝置。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：一種線陣相機自動對焦裝置，其特征在于：包括內部設置有線陣相機、鏡頭和對焦環的成像暗箱，以及計算機、成像暗箱運動動力機構、成像暗箱支撐運動機構和用于對成像暗箱的運動位置進行實時檢測的光柵尺；所述鏡頭通過所述對焦環與線陣相機連接，所述光柵尺上設置有光柵讀數頭，所述光柵讀數頭通過第一連接板與成像暗箱固定連接；

所述成像暗箱運動動力機構包括電機系統、與電機系統的輸出軸固定連接的絲杠和螺紋連接在絲杠上的絲杠螺母；

所述成像暗箱支撐運動機構包括分別設置在成像暗箱兩側的兩根導軌，所述導軌上滑動連接有滑塊，所述滑塊上固定連接有第二連接板，所述第二連接板通過轉接板與所述絲杠螺母連接，所述成像暗箱通過支撐板與第二連接板連接；

所述線陣相機、電機系統和光柵尺均與計算機連接。

上述的一種線陣相機自動對焦裝置，其特征在于：所述絲杠通過聯軸器與電機系統的輸出軸固定連接。

上述的一種線陣相機自動對焦裝置，其特征在于：所述成像暗箱運動動力機構還包括上絲杠支撐座和下絲杠支撐座，所述絲杠的上部軸端支撐安裝在上絲杠支撐座上，所述絲杠的下部軸端支撐安裝在下絲杠支撐座上。

上述的一種線陣相機自動對焦裝置，其特征在于：所述電機系統包括步進電機和與步進電機的輸出軸固定連接的減速器，以及用于驅動步進電機的步進電機驅動器，所述步進電機驅動器通過運動控制卡與計算機連接，所述步進電機與步進電機驅動器的輸出端連接，所述減速器的輸出軸為電機系統的輸出軸。

上述的一種線陣相機自動對焦裝置，其特征在于：每根所述導軌上滑動連接有兩塊滑塊，所述第二連接板均通過螺栓與滑塊固定連接，所述絲杠螺母通過螺栓與轉接板固定連接，所述轉接板通過角件與第二連接板固定連接。

上述的一種線陣相機自動對焦裝置，其特征在于：位于所述成像暗箱一側的支撐板的數量為兩塊，且兩塊支撐板分別位于轉接板的上方和下方，所述成像暗箱通過螺栓與支撐板固定連接，所述支撐板通過螺栓與第二連接板固定連接。

本發明還公開了一種方法步驟簡單、實現方便、對焦精度高、能夠提高線陣相機測量和檢測的效率、實用性強的線陣相機自動對焦方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

步驟一、操作計算機，輸入自動對焦起始控制信號；

步驟二、計算機根據輸入的自動對焦起始控制信號，控制電機系統帶動絲杠轉動，絲杠通過螺紋連接在其上的絲杠螺母帶動成像暗箱在導軌的導向作用下以速度v運動；成像暗箱運動過程中，光柵尺對成像暗箱的運動位置進行實時檢測并將檢測到的信號實時輸出給計算機；其中，v的取值為0.02m/s～0.2m/s；

步驟三、計算機對成像暗箱的運動位置信號和線陣相機采集的圖像進行周期性采樣，并調用圖像聚焦評價函數計算模塊計算每次采樣得到的線陣相機采集圖像的聚焦評價函數值；