CN103237153A

CN103237153A - 用于涂装试板表面质量观测的扫描型光学成像系统

Info

Publication number: CN103237153A
Application number: CN2013101738102A
Authority: CN
Inventors: 缪建军; 缪逸; 肖红卫
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-05-13
Filing date: 2013-05-13
Publication date: 2013-08-07

Abstract

本发明涉及基于CCD和PMT技术开发的适用于涂装试板表面质量观测的扫描型光学成像系统，本发明采用多镜头的连接技术，将CCD所捕获的工作图像转换成数字信号，然后对该信号进行各种数字运算，从而提取工件的特性，照明单元采用多种照明模式，各照明器之间灵活切换。对于反光强的物体，根据算法去除反光，可更鲜明的显示希望观察的部分。有益效果是提高照明传输速度，精确显示、测量涂装行业试板表面质量状况，为表面处理技术研发和质量改进提供依据。

Description

用于涂装试板表面质量观测的扫描型光学成像系统

技术领域

本发明涉及扫描技术领域，具体涉及一种基于CCD和PMT技术开发的适用于涂装试板表面质量观测的扫描型光学成像系统。

背景技术

扫描仪是一种计算机外部仪器设备，通过捕获图像并将之转换成计算机可以显示、编辑、存储和输出的数字化输入设备。对照片、文本页面、图纸、美术图画、照相底片、菲林软片，甚至纺织品、标牌面板、印制板样品等三维对象都可作为扫描对象，提取和将原始的线条、图形、文字、照片、平面实物转换成可以编辑及加入文件中的装置。是一种被广泛应用于计算机的输入设备，作为光电、机械一体化的高科技产品，自问世以来以其独特的数字化“图像”采集能力，低廉的价格以及优良的性能，得到了迅速的发展和广泛的普及。传统的扫描仪都是采用一个CCD控制的视觉系统，原有扫描仪中灯管都是横向排列的单一模式。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在精确显示、测量涂装行业试板表面质量状况，为表面处理技术研发和质量改进提供依据的基于CCD和PMT技术开发的适用于涂装试板表面质量观测的扫描型光学成像系统。

本发明所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

一种基于CCD和PMT技术开发的适用于涂装试板表面质量观测的扫描型光学成像系统，

包括用于放置扫描原稿的原稿台，在原稿台四周设有标尺线以方便原稿放置，并能及时确定原稿扫描尺寸，原稿台中间设有稿台玻璃，所述原稿台上设有将要扫描的原稿压紧，以防止扫描灯光线泄露的上盖，所述原稿台内设有图像信息读取的光学成像部分、以及带动光学成像部分运动的机械传动部分及用于控制机械传动部分和光学成像部分的光电转化部分，其特征在于：

所述光学成像部分包括CCD摄像元件、照明单元、镜头，所述CCD摄像元件设有一组以上，各CCD摄像元件之间并列设置，所述CCD摄像元件通过彩色图像处理引擎连接到图像处理器，经图像处理器进行输出。

所述图像处理器包括并联设置的两个数字信号处理器及一个CPU，图像处理器是将CCD摄像元件所捕获的工作图像转换成数字信号，然后对该信号进行各种数字运算，提取工件的色彩、形状和粗糙度，最后根据预设的容差极限输出微分结果。

所述的照明单元的照明光由工件反射，反射光通过镜头汇聚，工件图像聚焦在CCD摄像元件上，与亮度成比例的图象数据从CCD摄像元件发送到控制器，CCD摄像元件可以在物体表面进行成像，具有一定的景深，能够扫描凹凸不平的物体，控制器根据模/数核换后的数据检测工件表面的色彩、形状和粗糙度。

所述控制器首先对图象数据进行预处理，然后再提取特性、区分，最后进行输出。

所述照明单元包括环形照明装置、方形照明装置、圆顶照明装置、背光照明装置、同轴照明装置、低角度照明装置和点照明装置，各种不同的照明装置配备有不同的照明支架，两个照明装置可以与单个控制器连接，在两个照明装置之间进行切换，实现多路检验和双路检验，每个照明装置配备有光调节微调电容器，可以精细的调整光强度，以获取最佳的照射量。

本发明的有益效果是：

1增加两个使用于图像处理的数字信号处理器，总共三个处理器，通过将通常有一个CPU完成的工作分配给三个处理器，这样便提高了速度，三个处理器将速度提升至传统型号的10倍。

2 多种灯管排列模式可以提供均匀的照明、通过CCD看到LED反射/印记、识别闪亮的表面。

3 去除反光的功能，可以更全面的评估试板的质量。

附图说明

图1为本发明光学成像部分原理框图；

图2为本发明图象数据处理原理图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

如图1、图2所示，一种基于CCD和PMT技术开发的适用于涂装试板表面质量观测的扫描型光学成像系统，包括用于放置扫描原稿的原稿台，在原稿台四周设有标尺线以方便原稿放置，并能及时确定原稿扫描尺寸，原稿台中间设有稿台玻璃，原稿台上设有将要扫描的原稿压紧，以防止扫描灯光线泄露的上盖，原稿台内设有图像信息读取的光学成像部分、以及带动光学成像部分运动的机械传动部分及用于控制机械传动部分和光学成像部分的光电转化部分，光学成像部分的光源采用LED倍增光电管，镜头是把扫描信息传送到CCD处理的最后一关，扫描精度主要是由镜头的质量和CCD的数量决定，该系统采用多镜头和多CCD连接，提高图像传输速度，光电转换部分光电转换部分是指扫描仪内部的主板。

光学成像部分包括CCD摄像元件、照明单元、镜头，CCD摄像元件设有三个，各CCD摄像元件之间并列设置，CCD摄像元件通过彩色图像处理引擎连接到图像处理器，经图像处理器进行输出。

图像处理器包括并联设置的两个数字信号处理器（DSP）及一个CPU，图像处理器是将CCD摄像元件所捕获的工作图像转换成数字信号，然后对该信号进行各种数字运算，提取工件的色彩、形状和粗糙度，最后根据预设的容差极限输出微分结果。

照明单元的照明光由工件反射，反射光通过镜头汇聚，工件图像聚焦在CCD摄像元件上，与亮度成比例的图象数据从CCD摄像元件发送到控制器，CCD摄像元件可以在物体表面进行成像，具有一定的景深，能够扫描凹凸不平的物体，控制器根据模/数核换后的数据检测工件表面的特性，如色彩、形状和粗糙度，控制器首先对图象数据进行预处理，然后再提取特性、区分，最后进行输出。

照明单元包括环形照明装置、方形照明装置、圆顶照明装置、背光照明装置、同轴照明装置、低角度照明装置和点照明装置，各种不同的照明装置配备有不同的照明支架，两个照明装置可以与单个控制器连接，在两个照明装置之间进行切换，实现多路检验和双路检验，每个照明装置配备有光调节微调电容器，可以精细的调整光强度，以获取最佳的照射量。

对于反光强的物体，因带有反光使观察难以进行。根据算法去除反光，可更鲜明的显示希望观察的部分。并且光的调整时间也大幅度缩短。去除光晕可以采取两种A.B.S.算法和L.C.I.算法。A.B.S.算法可以观察画面全体的观察状态，并对这种状态进行最佳亮度调整。L.C.I.算法不仅是可以改变亮度，也以像素为单位进行对比度的改善。

系统的工作过程：

1、本系统将CCD所捕获的工作图像转换成数字信号，然后对该信号进行各种数字运算，从而提取工件的特性，如色彩、形状和粗糙度，最后根据预设的容差极限输出微分结果。系统的照明光由工件反射，反射光通过镜头汇聚，工件图像聚焦在2DCCD镜头元件上。与亮度成比例的图象数据从CCD摄像元件发送到控制器，控制器根据模/数核换后的数据检测工件表面的色彩、形状和粗糙度。

2、反映工件图像的光信号转变为计算机能够接受的二进制数字电子信号，最后通过 USB等接口送至计算机，视觉显微系统将工件全部扫描。经扫描得到的图像数据被暂存在缓冲器中，然后按照先后顺序把图像数据传输到计算机并存储起来。

3、数字信息被送入计算机的相关处理程序，在此数据以图像应用程序能使用的格式存在，最后通过软件处理再现到计算机屏幕上。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims

1.一种用于涂装试板表面质量观测的扫描型光学成像系统，包括用于放置扫描原稿的原稿台，在原稿台四周设有标尺线以方便原稿放置，并能及时确定原稿扫描尺寸，原稿台中间设有稿台玻璃，所述原稿台上设有将要扫描的原稿压紧，以防止扫描灯光线泄露的上盖，所述原稿台内设有图像信息读取的光学成像部分、以及带动光学成像部分运动的机械传动部分及用于控制机械传动部分和光学成像部分的光电转化部分，其特征在于：

2.根据权利要求1所述的用于涂装试板表面质量观测的扫描型光学成像系统，其特征在于：所述图像处理器包括并联设置的两个数字信号处理器及一个CPU，图像处理器是将CCD摄像元件所捕获的工作图像转换成数字信号，然后对该信号进行各种数字运算，提取工件的色彩、形状和粗糙度，最后根据预设的容差极限输出微分结果。

3.根据权利要求1所述的用于涂装试板表面质量观测的扫描型光学成像系统，其特征在于：所述的照明单元的照明光由工件反射，反射光通过镜头汇聚，工件图像聚焦在CCD摄像元件上，与亮度成比例的图象数据从CCD摄像元件发送到控制器，CCD摄像元件可以在物体表面进行成像，具有一定的景深，能够扫描凹凸不平的物体，控制器根据模/数核换后的数据检测工件表面的色彩、形状和粗糙度。

4.根据权利要求3所述的用于涂装试板表面质量观测的扫描型光学成像系统，其特征在于：所述控制器首先对图象数据进行预处理，然后再提取特性、区分，最后进行输出。

5.根据权利要求1所述的用于涂装试板表面质量观测的扫描型光学成像系统，其特征在于：所述照明单元包括环形照明装置、方形照明装置、圆顶照明装置、背光照明装置、同轴照明装置、低角度照明装置和点照明装置，各种不同的照明装置配备有不同的照明支架，两个照明装置可以与单个控制器连接，在两个照明装置之间进行切换，实现多路检验和双路检验，每个照明装置配备有光调节微调电容器，可以精细的调整光强度，以获取最佳的照射量。