专利名称：面向线阵ccd的自动调焦系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及自动检测技术领域，尤其涉及一种面向线阵CCD的自动调焦系统。
背景技术：
目前，面向线阵CCD的自动调焦系统在光学检测领域里运用广泛，但是，国内的光学技术还不够成熟，漏检率高、检测效率低，而这些都是与拍摄相片时使用的CCD相机有关，而且现有的光学仪器是进行手动调焦的，其调节过程长、调焦精度很容易受主观因素的影响，从而影响了 PCB板的缺陷识别、光学检测的精度、测量速度及自动化程度。上述问题困扰着光学检测行业的健康发展，因此，提高我国光学检测行业的发展水平，缩小与国际先进水平的差距，提高调焦系统的自动化程度已经成为迫在眉睫的问题。
实用新型内容针对上述技术中存在的不足之处，本实用新型提供一种可以快速实现镜头的自动对焦、测量速度快、测量精度高、自动化程度高及人工劳动强度低的面向线阵CCD的自动调焦系统。为实现上述目的，本实用新型提供一种面向线阵CCD的自动调焦系统，包括计算机、图像处理模块、C⑶成像模块、光学照明模块、PCB位置检测模块、运动控制模块、图像采集模块、伺服驱动模块、XYZ工作模块和气动模块；所述计算机上设有两个输入端和三个输出端，所述计算机的第一输出端顺次通过所述光学照明模块、所述CCD成像模块和所述图像处理模块与所述计算机的第一输入端连接，所述计算机的第二输入端与所述气动模块连接，所述计算机的第二输出端与所述运动控制模块连接，所述计算机的第三输出端与所述气动模块连接，所述伺服驱动模块上设有两个输出端和一个输入端，所述伺服驱动模块的第一输出端顺次通过所述XYZ工作模块、所述PCB位置检测模块与所述运动控制模块与所述伺服驱动模块的输入端连接，所述伺服驱动模块的第二输出端与所述图像采集模块连接。其中，调焦系统还包括人机交互界面模块、显示模块和输入模块、所述计算上还设有两个输入端和两个输出端；所述计算机的第三输入端和第五输出端均与所述人机交互界面模块连接，所述计算机的第四输入端与所述输入模块连接，所述计算机的第四输出端与所述显示模块连接。其中，所述图像处理模块包括图像质量评价单元和调焦判断单元。本实用新型的有益效果是与现有技术相比，本实用新型提供的面向线阵CCD的自动调焦系统，包括计算机、图像处理模块、CXD成像模块、光学照明模块、PCB位置检测模块、运动控制模块、图像采集模块、伺服驱动模块、XYZ工作模块和气动模块，计算机的第一输出端顺次通过光学照明模块、CXD成像模块和图像处理模块与计算机的第一输入端连接，计算机的第二输入端与气动模块连接，计算机的第二输出端与运动控制模块连接，计算机的第三输出端与气动模块连接，伺服驱动模块的第一输出端顺次通过XYZ工作模块、PCB位置检测模块与运动控制模块与伺服驱动模块的输入端连接，伺服驱动模块的第二输出端与图像采集模块连接，图像处理模块还包括图像质量评价单元和调焦判断单元，图像处理模块收集到的数据由计算机进行处理，根据计算机的处理数据控制相机镜头移动(物距变化)找出最大清晰度对应的物距值；通过改进，可以快速实现镜头的自动对焦、提高了准确聚焦的灵敏度、测量速度快、测量精度高、自动化程度高及有效减轻了人员的劳动强度。
图I为本实用新型的面向线阵CCD的自动调焦系统的结构图；图2为本实用新型的面向线阵CCD的自动调焦系统的图像处理模块的工作流程图；图3为本实用新型的面向线阵CXD的自动调焦系统的逐步逼近登山式原理图。主要元件符号说明如下I、光学照明模块计算机 2、C⑶成像模块3、图像处理模块4、计算机5、XYZ工作模块6、运动控制模块7、图像采集模块8、PCB位置检测模块9、伺服驱动模块10、气动模块11、人机交互界面模块12、输入模块13、显示模块41、计算机的第一输入端42、计算机的第二输入端43、计算机的第一输出端44、计算机的第二输出端45、计算机的第三输出端[0021 ]46、计算机的第三输入端 47、计算机的第四输入端48、计算机的第四输出端49、计算机的第五输出端91、伺服驱动模块的第一输出端92、伺服驱动模块的第二输出端93、伺服驱动模块的输入端
具体实施方式
为了更清楚地表述本实用新型，
以下结合附图对本实用新型作进一步地描述。请参阅图1，本实用新型提供的面向线阵CCD的自动调焦系统包括计算机4、图像处理模块3、(XD成像模块2、光学照明模块1、PCB位置检测模块8、运动控制模块6、图像采集模块7、伺服驱动模块9、XYZ工作模块5和气动模块10 ;计算机上设有两个输入端和三个输出端，计算机的第一输出端43顺次通过光学照明模块1、(XD成像模块3和图像处理模块3与计算机的第一输入端41连接，计算机的第二输入端42与气动模块10连接，计算机的第二输出端44与运动控制模块6连接，计算机的第三输出端45与气动模块10连接，伺服驱动模块上设有两个输出端和一个输入端，伺服驱动模块的第一输出端91顺次通过XYZ工作模块5、PCB位置检测模块8与运动控制模块6与伺服驱动模块的输入端93连接，伺服驱动模块的第二输出端92与图像采集模块7连接。计算机4通过控制运动控制模块6和伺服驱动模块9来驱动调焦过程的进行，在调焦开始时，PCB板在XZY工作模块5上，PCB位置检测模块8对PCB板的位置进行检测，CCD相机对光学照明模块I采集到的光源进行拍成像，图像处理模块3对其进行处理，图像处理模块3、光学照明模块I、运动控制模块6和气动模块10的工作均由计算机I控制。相较于现有技术的情况，本实用新型提供的面向线阵CCD的自动调焦系统，包括计算机、图像处理模块、CCD成像模块、光学照明模块、PCB位置检测模块、运动控制模块、图像采集模块、伺服驱动模块、XYZ工作模块和气动模块，图像处理模块还包括图像质量评价单元和调焦判断单元，图像处理模块收集到的数据由计算机进行处理，根据计算机的处理数据控制相机镜头移动(物距变化)找出最大清晰度对应的物距值；通过改进，可以快速实现镜头的自动对焦、提高了准确聚焦的灵敏度、 测量速度快、测量精度高、自动化程度高及有效减轻了人员的劳动强度。其中，调焦系统还包括人机交互界面模块11、显示模块13和输入模块12、计算上还设有两个输入端和两个输出端；计算机的第三输入端46和第五输出端49均与人机交互界面模块11连接，计算机的第四输入端47与输入模块12连接，计算机的第四输出端48与显示模块13连接。其中，图像处理模块3包括图像质量评价单元(图未示)和调焦判断单元(图未示)O图像质量评价单元(图未示)利用四邻域灰度差绝对值之和的评价函数作为计算整幅扫描图像的清晰度综合评价值，评价函数的公式为F(i) = Σ (χ, y) {I fi (x, y) -fi (x, y-1) I +1 fi (χ y) -fi (χ-1 y) +1 fi (χ, y) -fi (χ+1,y) + |fi (χ, y)-fi (χ, y+1)} i = (O, I,当图像聚集时，F(i)取最大值。其实四邻域灰度差分法是一种微分方法，即对图像进行梯度变换，也就是利用了图像的边缘增强处理，使焦距评价函数的特征曲线更加陡峭，即聚焦图像与离焦图像的评价函数值更加分明，提高了准确聚焦的灵敏度。针对AOI系统采用四邻域灰度差分法能实现快速、实时和有效测量要求；调焦判断单元(图未示)，利用逐步逼近登山式自动调焦原理，用于根据清晰度综合评价值找出最大清晰度对应的物距值。请进一步参阅图2，调焦开始时，对计算机中采集到的数据，图像质量评价单元(图未示)利用四邻域灰度差绝对值之和的评价函数F(i) = Σ (χ, y) {I fi (x, y) -fi (χ, y-1) I +1 f (χ y) -f (χ-1 y) +1 fi (χ, y) -fi (χ+1,y) + |fi (x,y) -fi (x,y+l)}i = (O, I,,m)计算出扫描图像的清晰度值a,与F(i)的最大值相比，没有达到最大清晰度；进入微调状态，运动控制模块6和伺服驱动模块9共同驱动调焦机构进行微调，对于计算机中采集到的信息利用评价函数再进行处理，得到清晰度b，将清晰度a、b和最大值F (i)进行比较，看是否需要再进行调焦，如果已经取得最佳清晰度值，就结束调焦过程，如果没有达到最佳清晰度值，将清晰度a与b对比，来确定调焦的方向，直至达到最佳清晰度值。请进一步参阅图3，是利用逐步逼近登山式实现自动调焦过程所对应图像的清晰度值曲线如图3中的实线所示，χ坐标表示PCB板位置，y坐标表示相应位置图像所对应的清晰度值，曲线上P点对应于聚焦位置视频图像的最佳清晰度值。调焦的目的就是使PCB位置检测模块8自动寻找并停留在最佳清晰度值P点处。在自动调焦的控制过程中，引入变步长的思想，并将调焦过程分为三个状态a、大步长快速调焦；b、渐小步长聚焦；c、微动扫描。首先控制系统进入大步长快速调焦过程，假定此时PCB板位于点M处，首先确定搜索方向，在每次退出AOI系统时，调焦系统都会自动回原点，因此，在每次打开AOI系统自动调焦前，都会从M向N方向行进，直到越过最大值P到达Pl为止，即路径为M-N-P-PlJfM过程中最大清晰度值P,暂存，进入渐小步长聚焦过程。由Pl开始，向山顶P运动，直到P2为止，将此次搜索过程中最大清晰度值P"暂存。如此反复，每搜索一次，步距相应减小，并将相邻两次搜索中所获得的两个最大清晰度值进行对比，当对比值小于一定域值时，表示调焦机构已经位于很接近点P的位置，进入微动扫描状态。本实用新型的优势在于I、在图像质量评价单元中将图像的四邻域灰度差绝对值之和作为评价函数，用于计算整幅扫描图像的清晰度综合评价值，可以有效的看出图像是否聚焦，使得聚焦图像 与离焦图像的评价值更加分明，提高了准确聚焦的灵敏度，实现快速、实时和有效的测量要 求，有效实现镜头的自动对焦；2、在调焦判断单元利用改进的逐步逼近登山式自动调焦原理，根据计算的清晰度综合评价值控制相机镜头移动(物距变化)找出最大清晰度对应的物距值，这个过程准确又快速，使调焦机构能过自动寻找并停留在最佳清晰度值上； 3、结合改进，调焦系统可以快速实现镜头的自动对焦、提高了准确聚焦的灵敏度、测量速度快、测量精度高、自动化程度高及有效减轻了人员的劳动强度。 以上公开的仅为本实用新型的几个具体实施例，但是本实用新型并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种面向线阵CCD的自动调焦系统，其特征在于，包括计算机、图像处理模块、CCD成像模块、光学照明模块、PCB位置检测模块、运动控制模块、图像采集模块、伺服驱动模块、XYZ工作模块和气动模块；所述计算机上设有两个输入端和三个输出端，所述计算机的第一输出端顺次通过所述光学照明模块、所述CCD成像模块和所述图像处理模块与所述计算机的第一输入端连接，所述计算机的第二输入端与所述气动模块连接，所述计算机的第二输出端与所述运动控制模块连接，所述计算机的第三输出端与所述气动模块连接，所述伺服驱动模块上设有两个输出端和一个输入端，所述伺服驱动模块的第一输出端顺次通过所述XYZ工作模块、所述PCB位置检测模块与所述运动控制模块与所述伺服驱动模块的输入端连接，所述伺服驱动模块的第二输出端与所述图像采集模块连接。
2.根据权利要求I所述的面向线阵CCD的自动调焦系统，其特征在于，调焦系统还包括人机交互界面模块、显示模块和输入模块、所述计算上还设有两个输入端和两个输出端；所述计算机的第三输入端和第五输出端均与所述人机交互界面模块连接，所述计算机的第四输入端与所述输入模块连接，所述计算机的第四输出端与所述显示模块连接。
3.根据权利要求I所述的面向线阵CCD的自动调焦系统，其特征在于，所述图像处理模块包括图像质量评价单元和调焦判断单元。
专利摘要本实用新型公开了一种面向线阵CCD的自动调焦系统，包括计算机、图像处理模块、CCD成像模块、光学照明模块、PCB位置检测模块、运动控制模块、图像采集模块、伺服驱动模块、XYZ工作模块和气动模块；本实用新型提供的自动调焦系统，图像处理模块还包括图像质量评价单元和调焦判断单元，在计算机与图像处理模块相连接的作用下，根据计算机的处理数据控制相机镜头移动(物距变化)找出最大清晰度对应的物距值；通过改进，可以快速实现镜头的自动对焦、提高了准确聚焦的灵敏度、测量速度快、测量精度高、自动化程度高及有效减轻了人员的劳动强度。
文档编号G03B13/36GK202602795SQ20122026002
公开日2012年12月12日 申请日期2012年6月4日 优先权日2012年6月4日
发明者徐刚, 冯平, 程涛, 彭小波, 彭历山, 刘树成 申请人:深圳市强华科技发展有限公司