[发明专利]一种多线阵CCD相机共面共线成像联合调试方法有效

专利信息
申请号: 201910480255.5 申请日: 2019-06-04
公开(公告)号: CN110166766B 公开(公告)日: 2020-09-08
发明(设计)人: 胡海兵;徐东建;张波 申请(专利权)人: 合肥工业大学
主分类号: H04N17/00 分类号: H04N17/00
代理公司: 北京轻创知识产权代理有限公司 11212 代理人: 沈尚林
地址: 230000 *** 国省代码: 安徽;34
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摘要:
搜索关键词: 一种 多线阵 ccd 相机 共线 成像 联合 调试 方法
【权利要求书】:

1.一种多线阵CCD相机共面共线成像联合调试方法,其特征在于,包括以下步骤:

(一)首先调节相机高度与相机位置;

(二)再调节相机前后位置与平行问题;

(三)最后调节相机俯仰角;

步骤(一)所述调节相机高度与相机位置,具体包括以下步骤:

(1)建立成像系统空间坐标系用于描述成像系统的空间位置信息,设Lx、Ly、Lz分别为成像系统空间坐标系的三维基准线;Lx为检测对象TFT-LCD玻璃基板的左侧边缘,Ly为光源调节时描绘的水平基准线,Lz为经过直线Lx、Ly交叉点且垂直于检测对象所在基准面的一条垂直基准线;

(2)在镜头标准放大倍率为n时,镜头工作距离为h毫米,即检测基准面T到镜头下端的距离为h毫米,由此可以确定高度基准线Lh位置;调节整体相机支架,在支架水平的条件下使相机1达到高度基准位置;此时以相机1上某一特征位置,记录相机1与支架的高度差参数h1;以h1为基准,通过调节相机底座,使另外3个相机与支架间的高度差参数等于h1;当h1=h2=h3=h4时,可以认为相机等高且符合镜头成像工作距离要求,每个相机的拍摄区域整体上相互分离,边缘区域两两交接;

(3)以检测面两侧边界为基准,通过铅锤线方法在相机支架上标记等高检测宽度范围OE,单个相机成像的相机视场宽度yv为w1毫米,检测区域宽度为lOE长度为w2毫米,成像系统的4个相机的视场范围完整覆盖OE;相机相互之间的位置间隔Δd设置为一个相同的数值,在玻璃基板检测平面T上,4个相机拍摄区域的三处视场重叠区域宽度v相等且相机视场宽度yv、重叠区域宽度v、相机安装位置间隔Δd间的关系式为:

yv=Δd+v (1)

此时,O表示支架起点,E表示支架终点,di表示相机i到O点的距离,de表示相机4到E点的距离,Δd表示相机i与相机i+1之间的间距;P1~P4点分别表示相机1~4投影到OE上的位置,相机i的位置Pi的Ly轴坐标值可以表示为:di=d1+(i-1)Δd或di=lOE-de-(4-i)Δd,其中i=1,2,3,4;此时等高检测宽度范围OE与相机间隔Δd间存在以下关系:

lOE=d1+3Δd+de (2)

为方便后续图像处理,应保证每个相机的有效视场宽度相等,而当相机1和相机4有效视场宽度相同时显然有:则由公式(2)可得此时相机1~4在相机支架上的具体位置坐标就可以确定了,之后再按照标记位置平移相机即可;

检测范围内视场重叠区域宽度:v=w1-Δd,由于相机成像系统具有对称性,每个相机都应在视场左右区域舍弃的视场宽度;

步骤(二)所述调节相机前后位置与平行问题,具体包括以下步骤:

(1)各个相机分别置于用于调节相机倾角和俯仰角的相机底座上,成像区域是否平行与光照基准线作为调节相机平行的依据,调节相机的前后位置,使相机拍摄区域处于光照范围内;

(2)当被检测物体经过光电传感器触发位置S时,相机开始拍摄图像,设此时相机的倾斜角为θ,则拍摄区域所在直线l与光照基准线Ly间的夹角也为θ;当玻璃基板运动距离为Δs时,由于相机扫描速度恒定,因此在成像系统坐标系中,拍摄的图像区域I可通过平移直线l获得,平移距离为Δs;显然成像系统坐标系中,被检测物体的边界与图像起始边界夹角为θ;根据相机成像原理,在图像I中,被检测物体起始边界与图像边界夹角也为θ;通过不断调节相机的左右夹角,当:

θ=0 (3)

时,当前相机则已与相机支架平行;将以上步骤分别用于各个相机,使各相机均与相机支架平行;

(3)任意取相机1上某一特征点作为参考点,以其到相机支架的距离s1作为依据调节其他相机到相机支架的距离满足:

s1=s2=s3=s4 (4)

则此时各个相机每帧拍摄的图片处于平行状态;

步骤(三)所述调节相机俯仰角,具体包括以下步骤:

(1)以各相机成像亮度为参考,当相机光轴接近垂直方向,则拍摄区域接近光照基准线,图像亮度增强,先用此标准初略调节相机俯仰角度,由于条形光源光照区域在一个矩形范围内亮度均匀,当调节相机俯仰角,使相机拍摄位置在该矩形区域内移动时,图像均为高亮且亮度变化不明显;

(2)通过运动成像的方式对俯仰角进行进一步精确判别:通过调节相机1俯仰角,记录亮度高且无明显亮度变化的俯仰角范围θ1~θn,取中间值作为相机1的角度准确值,即:

θm=(θ1n)/2

将此时相机1的拍摄位置看做光照基准线所在位置;然后通过运动平台让4台相机同时对被检测物体成像;当被检测物体经过光电传感器触发位置S时,触发相机开始采集;被检测物体运动Δs时,以相机1拍摄得到的图像中的空白区域宽度x1为基准,当相机i的采集位置低于相机1采集位置时,其拍摄得到的图像中空白区域宽度xi>x1,反之当相机i的采集位置高于相机1采集位置时xi<x1;因此,当:

x1=x2=x3=x4

时可使各相机成像位置处于十分接近且平行于光照基准线的同一直线上。

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