一种正视和侧视自动对焦系统的制作方法

本发明涉及工业镜头自动对焦技术领域，具体涉及一种正视和侧视自动对焦系统。

背景技术：

原有屏幕工业镜头调整焦距均采用人工操作完成，调整时要求较高，耗时较长，技术门槛较高，极度容易出现主观因素导致的成像质量差异。以及目前显示屏幕产品行业屏幕瑕疵检测设备调试成像时仍采用人手操作的问题，并在aoi检测行业中，调试相机及镜头成像技术门槛较高，调试要求比正视主检相机及镜头还要高，成像调试有较多的影响因素直接影响成像效果，如屏幕发光亮度、取图位置、摩尔纹、曝光时间、焦距位置、旋转角度等，不能够实现人力操作强度的降低和提高生产效率及品质。

为了解决上述技术问题，特提出一种新的技术方案。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种正视和侧视自动对焦系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种正视和侧视自动对焦系统，包含设备机架和设置在设备机架上的定位平台、工业ccd相机a、工业ccd相机b和多方向位移机构，所述工业ccd相机a和工业ccd相机b的拍摄方向分别朝向定位平台，所述工业ccd相机a和工业ccd相机b分别通过多方向位移机构可改变拍摄角度的设置在检测设备上。

优选地，所述多方向位移机构包含x轴位移机构、y轴位移机构、z轴位移机构和r角旋转机构。

优选地，该正视和侧视自动对焦系统还包括对焦驱动装置，所述工业ccd相机a和工业ccd相机b的焦卷上分别安装正视和侧视自动对焦系统，用于在相机需要对不同的位置的屏幕抓拍清晰、低摩尔纹以及高分辨率的图片的情况下对镜头的焦距进行自动调整。

优选地，所述工业ccd相机a正视朝向定位平台，所述工业ccd相机b侧视朝向定位平台。

优选地，所述工业ccd相机a的像素为2900万像素，所述工业ccd相机b的像素为500万像素。

优选地，所述定位平台上卡设lcd屏幕，所述工业ccd相机a用于实现lcd屏幕画面检测设备的主检对焦功能，所述工业ccd相机b用于实现lcd屏幕画面检测设备的侧视对焦功能。

优选地，所述工业ccd相机a和工业ccd相机b分别为具备单独调焦环的变焦工业镜头。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)节省人力：通过pc软件简单操作即可实现自动成像调整；

(2)提升成像质量：通过伺服装置、图像处理算法及软件控制系统实现高精度的位置控制以及成像质量；

(3)提升成像一致性：通过稳定的算法和伺服控制，大大缩小多套检测系统间的误差，保证成像的一致性；

(4)解决调整成像需要高门槛的技术问题，通过简单操作即可实现；

(5)填补目前工业相机及镜头自动对焦的空白。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅说明书附图，本发明提供一种技术方案：一种正视和侧视自动对焦系统，包含设备机架8和设置在设备机架8上的定位平台1、工业ccd相机a2、工业ccd相机b3和多方向位移机构(图中未示出)，工业ccd相机a2和工业ccd相机b3的拍摄方向分别朝向定位平台1，工业ccd相机a2和工业ccd相机b3分别通过多方向位移机构可改变拍摄角度的设置在检测设备上。

优选地，多方向位移机构包含x轴位移机构4、y轴位移机构5、z轴位移机构6和r角旋转机构7。

优选地，该正视和侧视自动对焦系统还包括对焦驱动装置，工业ccd相机a2和工业ccd相机b3的焦卷上分别安装正视和侧视自动对焦系统，用于在相机需要对不同的位置的屏幕抓拍清晰、低摩尔纹以及高分辨率的图片的情况下对镜头的焦距进行自动调整。

优选地，工业ccd相机a2正视朝向定位平台1，工业ccd相机b3侧视朝向定位平台1。

优选地，工业ccd相机a2的像素为2900万像素，工业ccd相机b3的像素为500万像素。

优选地，定位平台1上卡设lcd屏幕，工业ccd相机a2用于实现lcd屏幕画面检测设备的主检对焦功能，工业ccd相机b3用于实现lcd屏幕画面检测设备的侧视对焦功能。

优选地，工业ccd相机a2和工业ccd相机b3分别为具备单独调焦环的变焦工业镜头。

本发明主要采用500万像素ccd成像系统、自动伺服位置调整装置、自动调焦装置并结合仿真学模拟人工操作方式实现自动调整成像效果；具有较广的兼容生产范围，可实现lcd屏幕画面检测设备的侧视对焦功能。

工业镜头安装在屏幕画面检测设备的主检或辅助工业ccd相机的芯片前端，在屏幕画面检测设备抓拍液晶屏幕显示画面的瑕疵以及像素的情况下，提供清晰的成像环境，保证工业ccd相机能够取得优质的图片数据。

对焦驱动装置安装在工业镜头的焦卷上，用于在相机需要对不同的位置的屏幕抓拍清晰、低摩尔纹以及高分辨率的图片的情况下对镜头的焦距进行自动调整，其中对焦驱动装置和工作镜头有连接关系，具体为对焦驱动装置是安装于镜头上，几乎全部嵌到镜头本体上。

自动对焦控制软件在工业ccd相机需要对新的液晶屏幕进行焦距以及位置调整的情况下分别控制工业ccd相机、自动对焦驱动装置以及x\y\z自动位置调整模组进行x/y/z位置调整、镜头焦距完成对焦、相机拍照取图、与算法进行数据交互、控制用户界面显示等。

自动对焦控制软件可以对焦距以及图像摩尔纹的进行处理，在焦距方面，通过驱动马达对工业ccd相机a2和工业ccd相机b3的相机镜头距离做相应范围的调整，分别对调整后的位置进行图像采集，然后将所获取的图片放入算法中进行数据分析，从而得出图像效果最高的焦距。在图像摩尔纹方面，则是通过对相机垂直高度进行调整，每提升一次高度就进行对焦处理，将对焦后的图像放入算法中求出摩尔纹强度值，最后求出摩尔纹强度值最小的高。这一软件的工作步骤：该软件主要有对焦操作和摩尔纹强度判断操作，在软件启动后先将相机移动至较低的高度，移动过程结束后，进行对焦操作，对当前高度对焦后的图像进行摩尔纹强度判断，随之不断往上移动若干的位置，分别进行前面叙述的步骤，最后当总行程完结或者相机无法找寻到焦距，则移动目前寻找的最佳高度，随后进行对焦操作即可。

自动对焦图像处理算法用于检测设备调试及产品换型时对当前x/y/z/r位置下抓拍图像进行计算，得出当前x/y/z/r位置是否需要调整以及调整目标位置x/y/z/r坐标；自动对焦图像处理算法具体为对构造图像滤波器对抓拍图像进行模糊处理模拟虚焦模糊效果，计算原始抓拍图像中屏幕检测区位置坐标和模糊处理前后图像像数值总体差异，根据屏幕检测区位置坐标和模糊处理前后图像差异大小确定是否需要进行x/y/z/r位置调整以及调整目标位置x/y/z/r坐标，这一算法与现有技术相比的特点在于在屏幕aoi检测场景下实现快速精准的成像调整达到适于aoi检测的理想状态，保证对焦准确图像清晰，检测区域位于视野中心且ccd利用率高,避免出现明显摩尔纹。

自动位置调整装置用于工业ccd相机和工业镜头在新的显示屏幕需要抓拍图片的情况下进行x/y/z/r四个方向的调整，实现液晶屏幕完全位于相机视野中心位置，并且实现相机像素的最大使用率。

ccd成像抓拍装置用于在液晶屏幕检测设备切换检测屏幕的型号的情况下对液晶屏幕画面进行抓拍从而为自动调焦算法提供原始数据；其中ccd成像抓拍装置与自动位置调整装置、焦驱动装置和工作镜头是否有位置关系和/或连接关系，具体为ccd成像抓拍装置包含工业ccd相机、工业镜头、工控机、显示器以及相关通讯模块，安装于自动位置调整装置的z轴和r角旋转轴上。

屏幕点亮装置用于液晶屏幕检测设备在未经检测过的液晶屏幕需要检测的情况下将液晶屏幕的btb/金手指连接器与设备的探针一端进行完美连接，探针的另一端则与液晶屏幕的图像发生器进行连接，从而实现液晶屏幕的点亮；其中屏幕点亮装置与自动位置调整装置的y轴方向有位置关系，具体为屏幕点亮装置位于自动位置调整装置y轴模组的上方，跟随着模组进行上下料切换。

工业镜头、对焦驱动装置、自动对焦图像处理算法、自动对焦控制软件、自动位置调整装置、ccd成像抓拍装置和屏幕点亮装置之间的位置关系和连接关系具体为对焦驱动装置安装于工业镜头上，工业镜头安装与工业ccd相机前端，ccd成像抓拍装置包含工业ccd相机、工业镜头、工控机等，ccd成像抓拍装置安装于自动位置调整装置z轴或r角轴上，屏幕点亮装置安装于自动位置调整装置y轴上,自动对焦图像处理算法嵌入到自动对焦控制软件中，自动对焦控制软件安装于工控机内。

工业镜头、对焦驱动装置、自动对焦图像处理算法、自动对焦控制软件、自动位置调整装置、ccd成像抓拍装置和屏幕点亮装置之间的工作原理或工作步骤为：

步骤1，当液晶屏幕画面检测设备需要切换未经设备检测的屏幕型号时，先将屏幕装于屏幕点亮装置上，并实现屏幕点亮；

步骤2，屏幕稳定点亮后通过自动位置调整装置的y轴将屏幕送进固定位置的工业相机拍照位；

步骤3，主检和辅助工业相机进行曝光设置并拍照，并进行当前位置自动对焦，取得清晰的图片数据，经算法分析后输出x/y/z/r的运动位置；

步骤4，每次位置移动后都会进行一次自动对焦拍照和算法判定，直到所得的图片数据达到要求后完成对焦；

步骤5，对当前x/y/z/r以及焦距的位置数据均进行单独保存，并建立独立的型号识别，以备用其他型号切换回当前型号，节省对焦时间；

步骤6，若液晶屏幕画面检测设备需要切换设备已检测过的屏幕型号时，先将屏幕装于屏幕点亮装置上，并实现屏幕点亮；

步骤7，通过软件控制将原先储存的x/y/z/r以及焦距的位置数据执行，再进行步骤3、4、5。

对焦驱动装置包含镜头本体、闭环驱动电机、闭环电机控制板、通讯板、主从动齿轮及相关固定件，这些部件之间的位置关系和连接关系为主动齿轮安装于闭环电机上，从动齿轮安装于镜头本体调焦环上，相关固定件将闭环驱动电机、控制板、通讯板固定在镜头本体上，其中，通讯板接收到自动对焦软件的信号后，与控制板通讯，驱动电机进行转动，通过齿轮加大扭矩实现焦圈精准转动。

自动位置调整装置包含x轴方向的直线模组及相关驱动配件、y轴方向的直线模组及相关驱动配件、z轴方向的直线模组及相关驱动配件、r角旋转方向的直线模组及相关驱动配件，x/y/z方向均采用直线模组进行位移，r采用dd马达，通过plc对驱动电机和马达进行控制，移动的位置由自动对焦软件发出具体参数。

ccd成像抓拍装置包含ccd相机、相机采集卡、工业镜头、工控机及显示器，这些部件之间的位置关系和连接关系为采集卡安装于工控机内，工业镜头安装于相机上，相机与采集卡进行数据传输，通过自动对焦软件通过工控机经采集卡控制相机拍照，进行取图。

屏幕点亮装置包含图像信号发生器、探针载具，图形信号发生器通过信号线与探针载具连接，实现信号传输，其中，屏幕安装在载具上，屏幕的btb/金手指与探针一端连接，探针另一端则与图形信号发生器连接，当给图形信号发生器发送信号时，屏幕实现点亮。

本发明工作原理或步骤为：

1当液晶屏幕画面检测设备需要切换未经设备检测的屏幕型号时，先将屏幕装于探针载具上，并下压探针载具，保证完美连接，通过设备外触发按钮给信号plc后传给对焦软件进而控制图形信号发生器实现屏幕点亮；

2、屏幕稳定点亮后图形信号发生器反馈点亮ok信号给对焦软件，对焦软件继续给信号plc执行自动位置调整装置的y轴将屏幕送进固定位置的工业相机拍照位；

3、屏幕到达拍照位后plc反馈信号给对焦软件，对焦软件控制主检和辅助工业相机进行曝光设置并拍照，并进行当前位置自动对焦，取得清晰的图片数据，经算法分析后输出x/y/z/r的运动位置；

4、每次位置移动后都会进行一次自动对焦拍照和算法判定，直到所得的图片数据达到要求后完成对焦；

5、对当前x/y/z/r以及焦距的位置数据均进行单独保存，并建立独立的型号识别，以备用其他型号切换回当前型号，节省对焦时间；

6、若液晶屏幕画面检测设备需要切换设备已检测过的屏幕型号时，先将屏幕装于屏幕点亮装置上，并实现屏幕点亮；

7、通过软件控制将原先储存的x/y/z/r以及焦距的位置数据执行，再进行步骤3、4、5。

本设计要说明的是：本设计中，涉及的控制电路，以来控制各组件动作以及相应的控制程序都是现有技术。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“同轴”、“底部”、“一端”、“顶部”、“中部”、“另一端”、“上”、“一侧”、“顶部”、“内”、“前部”、“中央”、“两端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”、“固定”、“旋接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。