选通脉冲照明制造技术

提供了一种通过调节各相应光源的相应光脉冲图形来调节在希望的一致光强度所选通的多个光源中的每一个的相应光强度。在整个选通脉冲持续时间周期上控制所有光源来照明一对象。光脉冲图形可以是用各种方法形成的微选通光脉冲图形。该照明技术可用于保存对象的边光强度曲线的整个形状，并允许精确的边位置测量，不论该对象在图象获取期间是否正在移动。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及选通脉冲照明。
技术介绍
成像系统广泛地用于在工件经过制作处理时检查它们。诸如机器视觉检查系统之类的设备经常用例如照相器来拍摄工件的图象并对拍摄的图象进行处理以通过识别图象中相关特征的边缘来验证各种工件的尺寸。在图象数据的阵列中检测到的边缘的位置高度依赖于图象拍摄过程中工件的照明。由工件的不正确的照明引起的特定照明投影可以产生边伪像或边偏移。为了提高生产力，甚至在图象拍摄期间工件也常常保持移动。这给照明系统增加了使由移动引起的模糊最小化的负担。这些因素常常限制了可以将特征的边缘定位在图象中的准确度和/或拍摄期间可以忍受的速度。因此，非常希望改进工件的照明技术。
技术实现思路
选通脉冲照明可以用于将图象拍摄期间工件的移动所引起的模糊最小化。短选通脉冲持续时间产生一个工件移动“凝固”效果且照明机可以例如每一选通脉冲拍摄一幅图象。可以让照明工件的光源以它们最大的允许强度工作以使照相机CCD积分次数，或至少由照明所确定的有效图象曝光次数最小化。然而，通常不是所有照明系统的光源都能以它们的最大强度工作，因为所上所述，工件的不正确的照明可以产生边伪像或边偏移。工件的不正确照明可包括来自用于照明工件的各种光源的光强度的不正确混合。因此，必须维持光强度的正确混合以减少(如果不消除的话)伪像。不幸的是，光源以小于它们的最大强度工作会带来不希望的光源行为。例如，以0和最大强度中间的特定强度来选通脉冲光源很困难。另外，诸如发出的频谱之类的其它光源特征会根据它们的工作强度而改变。与检查系统一起使用的光学系统常具有一个显著的频率敏感度，特别是有关一些精密机器视觉检查系统的额定精度。因此，频谱输出的变化会引起不希望的伪像、成像错误和/或测量错误。另外，由选通脉冲照明完成的工件移动“凝固”在工件移动速度越高及选通脉冲持续时间越长时就越不理想。这在要以子像素精确度的精确水平确定在图象中边位置时特别重要。另外，在许多应用中，希望得到尽可能靠近相对成像系统不移动的工件的图象获得的选通脉冲图象相同的边位置测量结果。因此，设定一个实际选通脉冲的最短持续时间和向越来越高的工件速度的趋势，希望以可能补偿由选通脉冲的图象中的任何残留模糊引起的任何残留边缘偏移的方式实施选通脉冲照明。考虑到这些环境，提供了一种工件照明技术，通过调节两个可控强度之间选通的相应的光源(选通开和关状态之间的光源)的光脉冲图形来调节相应光源的相应时间平均光强度。根据本专利技术的一个方面，在整个脉冲选通时间周期内控制所有的光源以统一的方式照明工件。为了在整个脉冲选通时间周期内实现各种光源的时间平均光强度的正确混合，通过控制每一相应光源的相应时间平均光强度的微选通来控制光源的光强度。根据本专利技术的又一方面，通过设置一个相应的微选通光脉冲图形来控制相应光源的时间平均光强度。根据本专利技术的又一方面，在整个选通脉冲时间周期中每一相应光源的微选通光脉冲图形是一致的。根据本专利技术的又一方面，通过设置一个相应的微选通占空比来设置微选通光脉冲图形。根据本专利技术的又一方面，通过设置与规定脉冲持续时间一起使用的相应的微选择重复率来设置微选通光脉冲图形。根据本专利技术的另一方面，在图象曝光期间，希望相应的时间平均光强度来自各种光源中的每一个。通过使用相应的最大强度光脉冲图形来操作希望产生最高相应时间平均光强度的相应光源来管理选通脉冲持续时间周期。然后分别用较低强度光脉冲图形来操作其它各光源，以在同一选通脉冲持续时间周期上提供它们相应希望的时间平均光强度。根据本专利技术的又一方面，各光源的时间平均光强度在同一选通脉冲持续时间周期内大致不变。根据本专利技术的另一方面，在图象曝光期间，希望相应的整个照明能量来自各种光源中的每一个。通过使用相应的最大强度光脉冲图形来操作希望产生最高相应时间平均光强度的相应光源来管理最小选通脉冲持续时间周期。然后分别以较低强度光脉冲图形来操作其它各光源，以在同一选通脉冲持续时间周期上分配它们相应总的照明能量。根据本专利技术的又一方面，在整个与之相同的选通脉冲持续时间周期内以相应一致的方式分配每一相应光源的总照明能量。根据本专利技术的另一方面，为了补偿与一图象相关联的锁定位置值将等于选通脉冲持续时间周期的一部分的时间与选通图象期间的运行的工件速度一起使用。将锁定的位置值与该图象中模糊的边位置一起用于确定工件上相应边的整个测量的坐标值。附图说明下面参照附图详细说明各种示例实施例，其中图1示出一照明系统的示例图；图2示出用光电检测器看示例工件的顶视图和相应的光强度曲线；图3-5示出工件移动的模糊效果；图6-8示出一示例选通脉冲照明；图9-12示出一种用于为了设置相互相关的光源的时间平均光强度而调节光选通脉冲时间的相对持续时间的技术；图13-16示出一处为光源的选通脉冲次数定中心技术以提高边缘检测的准确度；图17-20示出提高边缘检测的准确度的微选通光源；图21示出包含微选通的视觉系统的示例图；图22示出图21所示的照明同步和定时单元的详细示例图；图23为用于建立和执行包含微选通操作的自动视频图象拍摄和检查处理的示例流程图；和图24为用于包含一微选通处理的工件成像次序的示例流程图。具体实施例方式可以将微选通应用于任何机器视觉照明系统以实现希望的、准确度提高的照明特征。例如，图1示出应用微选通技术的示例照明系统。将工件140放置在诸如透明台102之类的移动机构上。透明台102可包括X-Y台的透明部分、透明传送带等。台灯150、环形灯110和同轴灯130与半镀银的旋转镜120一起照明工件140。诸如丹麦哥本哈根的JAI制造的CV-A1-20CCD照相机之类的光电检测器100拍摄从工件140反射的光形成一种像素的阵列形式的图象，例如可以对该图象进行处理以验证和检查工件140的相关特征。为了说明，在图1中沿x轴示出了工件相关照明和成像元件的标称动力方向104。图2示出工件140的侧视图141和顶视图142。在此图中顶视图142示出由工件140沿不透明梯形块的宽的顶角所形成的至少两条边144和146。在此例中，通过工件140的顶面和成角侧面将由环形灯110和同轴灯130产生的光反射，或漫射向着光电检测器100，同时工件140阻挡台灯150所发出的光。由光电检测器100检测到的光强度具有一个沿将边144和146显示为光强度级A和B之间的强度级的x轴方向上的标称的光强度曲线148。例如，如果光电检测器100为具有沿图2所示的x轴方向和移动方向104的行的CCD阵列，则对位于边144左边和边146的右边的区域成像的像素接收比边144和146之间的区域成像的像素低的光强度。如上所述，在图象拍摄期间台102将工件140沿移动方向104移动使光电检测器100接收到与光强度曲线148不同的光强度曲线。在台102移动期间，边144和146扫过光电检测器100引起模糊影响。图3-5示出一个由有效曝光时间期间的移动引起的边144的图象的示例模糊影响。图5示出以恒定速度沿曝光时间增量n+1至n+41之间的x轴移动的工件140。然而，为了讨论使用了时间和空间增量。为了便于讨论，工件140沿x轴的增量的移动距离对应于光电检测器100(例如光电检测器100包括像素的二维阵列)的一个像素。图5示出与时间增量n+1，n+11，n+本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于获取对象的图象的选通脉冲照明的方法，其特征在于，包括：在获取图象时根据包括至少一个光脉冲的第一相应光脉冲图形来操作第一相应光源，所述第一相应光脉冲图形具有一个定义在第一光脉冲图形的第一光脉冲的开始和第一光脉冲图形的最后光脉冲的结束之间的整个选通脉冲持续时间周期；和在获取图象时根据第二相应光脉冲图形至少来操作第二相应光源，所述第二相应光脉冲图形包括至少比第一光脉冲图形多一个光脉冲，所述第二相应光脉冲图形的光脉冲分布在整个选通脉冲持续时间周期的一部分上；在所述获取图象时，所述相应第一和第二光脉冲图形至少部分管理由所述相应第一和第二光源提供的相应时间平均光强度。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：PG格兰德尼克，R韦瑟曼，
申请(专利权)人：株式会社三丰，
类型：发明
国别省市：JP[日本]