專利名稱：機器視覺測量系統(tǒng)中的自適應(yīng)調(diào)整光強的照明光源裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于機器視覺精密測量系統(tǒng)中的自適應(yīng)調(diào)整光強的照明光源裝置，這種光源根據(jù)被測工件表面的照度主動調(diào)整光源輻射光強，使得被測工件在測量過程中始終處于最佳照明狀態(tài)。
背景技術(shù)：
對于被動式機器視覺測量系統(tǒng)，主要依靠環(huán)境光或常規(guī)光學(xué)系統(tǒng)附帶的光源進行照明，照明質(zhì)量對系統(tǒng)的測量精度影響很大，測量中往往因照明質(zhì)量不高，使視覺圖像測量的準(zhǔn)確度降低，給測量結(jié)果帶來很大的誤差。目前機器視覺測量系統(tǒng)使用的光源都是由測量人員根據(jù)對圖像質(zhì)量的主觀判斷來調(diào)節(jié)照明光強，雖然這種方法一定程度上滿足測量要求，但調(diào)節(jié)費時，且操作人員的主觀判斷會影響測量的精度，而且不可能在實時在線測量系統(tǒng)中使用。為了解決以上問題，有必要研究一種客觀判斷圖像質(zhì)量，主動調(diào)節(jié)光強的照明光源裝置。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決已有技術(shù)只能依靠人的主觀判斷來調(diào)節(jié)照明光源的光強，而使圖像測量準(zhǔn)確度較低的缺陷，提供一種自適應(yīng)調(diào)節(jié)光強的光源，從而使工件始終處于最佳照明狀態(tài)，保證視覺圖像的測量準(zhǔn)確度。本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種機器視覺測量系統(tǒng)中的自適應(yīng)調(diào)整光強的照明光源裝置，它由圖像卡1、計算機2、PWM控制電路3、LED光源6和光源主電路5組成，圖像卡1的數(shù)據(jù)輸出端連接計算機2的數(shù)據(jù)輸入端，計算機2的輸出端連接PWM控制電路3的輸入端，PWM控制電路3的輸出端連接光源主電路5的控制端，光源主電路5的輸出端連接LED光源6的輸入端。計算機2中的運算模塊由根據(jù)圖像卡1輸入的信號計算圖像灰度標(biāo)準(zhǔn)差函數(shù)S和圖像方差函數(shù)V的圖像質(zhì)量量化處理單元2-1和根據(jù)圖像灰度標(biāo)準(zhǔn)差函數(shù)S和圖像方差函數(shù)V求得最佳電源電流對應(yīng)值M的極大值尋優(yōu)單元2-2組成，極大值尋優(yōu)單元2-2的輸出端連接PWM控制電路3的輸入端。本發(fā)明提出一種如圖1所示的自適應(yīng)照明光源裝置。視覺測量系統(tǒng)中的攝像機采集被光源照明的被測工件的圖像，圖像經(jīng)由圖像卡1送入計算機2，計算機通過程序用圖像灰度標(biāo)準(zhǔn)差函數(shù)S和圖像方差函數(shù)V評價圖像的質(zhì)量，從而能夠?qū)で笞顑?yōu)質(zhì)量所對應(yīng)的電源電流值M，而后決策調(diào)整光源的電流強弱，最后發(fā)送電流數(shù)字量給光源的PWM控制電路3，通過功率開關(guān)5-4實現(xiàn)電流占空比的調(diào)節(jié)，調(diào)整發(fā)光二極管的電流使光源增亮或變暗，使當(dāng)前被測工件表面的照度達(dá)到最佳，保證在整個測量過程中被測工件表面的輻照度都處最佳狀態(tài)。本發(fā)明的有益效果是，視覺測量系統(tǒng)可以依據(jù)采集的圖像質(zhì)量自適應(yīng)調(diào)整照明光源的輻射光強，可大大提高視覺測量系統(tǒng)的重復(fù)性和實時性，避免了操作人員主觀判斷誤差，同時又減少了人為調(diào)節(jié)的繁瑣操作，提高了檢測效率。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是實施方式一中的計算機2的運算模塊結(jié)構(gòu)示意圖，圖3是實施方式二中光源主電路5的結(jié)構(gòu)示意圖，圖4是實施方式三的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式具體實施方式
一下面結(jié)合圖1和圖2具體說明本實施方式。它由圖像卡1、計算機2、PWM控制電路3、LED光源6和光源主電路5組成，圖像卡1的數(shù)據(jù)輸出端連接計算機2的數(shù)據(jù)輸入端，計算機2的輸出端連接PWM控制電路3的輸入端，PWM控制電路3的輸出端連接光源主電路5的控制端，光源主電路5的輸出端連接LED光源6的輸入端。計算機2中的運算模塊由根據(jù)圖像卡1輸入的信號計算圖像灰度標(biāo)準(zhǔn)差函數(shù)S和圖像方差函數(shù)V的圖像質(zhì)量量化處理單元2-1和根據(jù)圖像灰度標(biāo)準(zhǔn)差函數(shù)S和圖像方差函數(shù)V求得最佳電源電流對應(yīng)值M的極大值尋優(yōu)單元2-2組成，極大值尋優(yōu)單元2-2的輸出端連接PWM控制電路3的輸入端。
圖像質(zhì)量量化處理單元2-1用于求取圖像灰度標(biāo)準(zhǔn)差函數(shù)S和圖像方差函數(shù)V，圖像灰度標(biāo)準(zhǔn)差函數(shù)S和圖像方差函數(shù)V的表達(dá)式分別為S(x,y,I)=Σg=0L-1(g-g‾)2p(g)]]>和V(x,y,I)=ΣΣ[f(x,y)-g‾]2]]>式中g(shù)—圖像的灰度等級；P＝{P(0)，p(1)，…，p(g)，…，p(L-1)}是圖像的一階直方圖概率；g—圖像的灰度平均值；f(x，y)—圖像在像素位置(x，y)處的灰度值；I—電源電流大小。對可調(diào)范圍內(nèi)均勻變化光源的電流，采集N幅圖像。分別對N幅圖像使用前面兩個圖像質(zhì)量評價函數(shù)進行計算，將結(jié)果存入數(shù)組。然后在極大值尋優(yōu)單元2-2中使用遺傳算法，即把數(shù)組中的數(shù)據(jù)的適應(yīng)度函數(shù)X求出并兩兩比對，進行極大值尋優(yōu)，遺傳算法的適應(yīng)度函數(shù)如下式所示X(I)=max(S(I)2+V(I)1192)]]>式中S(I)—圖像灰度標(biāo)準(zhǔn)差函數(shù)；V(I)—圖像方差函數(shù)。找到最大值后就可得到相應(yīng)的電源電流值，然后發(fā)送該值給PWM電路3即可使被測工件處于最佳照明狀態(tài)。PWM控制電路3為脈沖寬度調(diào)制電路，它控制功率開關(guān)5-4，從而調(diào)節(jié)電流脈沖占空比，改變電流大小。PWM的輸出通過功率開關(guān)控制LED光源發(fā)光的強弱。
具體實施方式
二下面結(jié)合圖3具體說明本實施方式。本實施方式與實施方式一的不同點是，光源主電路5由變壓器5-1、整流濾波電路5-2、輸出整流濾波電路5-3和功率開關(guān)5-4組成，變壓器5-1的輸入端接220V交流市電，變壓器5-1的輸出端接整流濾波電路5-2的輸入端，整流濾波電路5-2的輸出端接功率開關(guān)5-4的一端，功率開關(guān)5-4的另一端接輸出整流濾波電路5-3的輸入端，輸出整流濾波電路5-3的輸出端連接LED光源6的輸入端。其它組成和連接關(guān)系與實施方式一相同。
具體實施方式
三下面結(jié)合圖4具體說明本實施方式。本實施方式與實施方式一的不同點是，所述LED光源6為若干個發(fā)光二極管VL排列成的若干圈環(huán)形陣列，發(fā)光二極管VL設(shè)置在聚光罩6-1的內(nèi)表面上。如此設(shè)置可以節(jié)電，而且是冷光源。
權(quán)利要求
1.一種機器視覺測量系統(tǒng)中的自適應(yīng)調(diào)整光強的照明光源裝置，其特征是它由圖像卡(1)、計算機(2)、PWM控制電路(3)、LED光源(6)和光源主電路(5)組成，圖像卡(1)的數(shù)據(jù)輸出端連接計算機(2)的數(shù)據(jù)輸入端，計算機(2)的輸出端連接PWM控制電路(3)的輸入端，PWM控制電路(3)的輸出端連接光源主電路(5)的控制端，光源主電路(5)的輸出端連接LED光源(6)的輸入端，計算機(2)中的運算模塊由根據(jù)圖像卡(1)輸入的信號計算圖像灰度標(biāo)準(zhǔn)差函數(shù)(S)和圖像方差函數(shù)(V)的圖像質(zhì)量量化處理單元(2-1)和根據(jù)圖像灰度標(biāo)準(zhǔn)差函數(shù)(S)和圖像方差函數(shù)(V)求得最佳電源電流對應(yīng)值(M)的極大值尋優(yōu)單元(2-2)組成，極大值尋優(yōu)單元(2-2)的輸出端連接PWM控制電路(3)的輸入端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機器視覺測量系統(tǒng)中的自適應(yīng)調(diào)整光強的照明光源裝置，其特征是所述LED光源(6)為若干個發(fā)光二極管(VL)排列成的若干圈環(huán)形陣列，發(fā)光二極管(VL)設(shè)置在聚光罩(6-1)的內(nèi)表面上。
全文摘要
本發(fā)明公開一種用于機器視覺測量系統(tǒng)中的自適應(yīng)調(diào)整光強的照明光源裝置。它由圖像卡(1)、計算機(2)、PWM控制電路(3)、LED光源(6)和光源主電路(5)組成，圖像卡(1)的數(shù)據(jù)輸出端連接計算機(2)的數(shù)據(jù)輸入端，計算機(2)的輸出端連接PWM控制電路(3)的輸入端，PWM控制電路(3)的輸出端連接(5)的控制端，(5)的輸出端連接(6)的輸入端，計算機(2)中的運算模塊由根據(jù)圖像卡(1)輸入的信號計算圖像灰度標(biāo)準(zhǔn)差函數(shù)(S)和圖像方差函數(shù)(V)的圖像質(zhì)量量化處理單元(2－1)和根據(jù)圖像灰度標(biāo)準(zhǔn)差函數(shù)(S)和圖像方差函數(shù)(V)求得最佳電源電流對應(yīng)值(M)的極大值尋優(yōu)單元(2－2)組成。本發(fā)明依據(jù)采集的圖像質(zhì)量自適應(yīng)調(diào)整照明光源的輻射光強，避免了操作人員主觀判斷的影響。
文檔編號H05B37/02GK1599533SQ20041004375
公開日2005年3月23日 申請日期2004年7月28日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月28日
發(fā)明者浦昭邦, 屈玉福, 劉國棟 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)