一种多相机自动对焦检测系统以及检测方法与流程

本发明属于机器视觉检测领域，更具体地，涉及一种多相机自动对焦检测系统以及检测方法。

背景技术：

1、在精密视觉光学测量系统中，光机系统景深一般只有几微米到几十微米，受载台平坦度、待检产品翘曲等因素影响，容易出现取像虚焦的问题。现行技术方案通常采用加入自动对焦的方法解决检测取像虚焦的问题。待检产品尺寸越大，越容易发生因翘曲导致取像虚。此外，在实际应用中，大尺寸产品检测中为了缩短生产时间，往往会采用2个以上的相机组合方式。这就涉及到多相机自动对焦检测装置以及检测方法，如何快速实现多相机自动对焦并执行检测，是目前亟待需要关注的问题。

技术实现思路

1、针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供多相机自动对焦检测系统以及检测方法，旨在解决现有大尺寸产品检测时多相机组合存在的自动对焦速度不够快，检测效率不够高的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种多相机自动对焦检测系统，其包括检测光机、位移计、z轴补偿规划模块和伺服控制模块，其中，检测光机和位移计均具有多套，位移计的数量小于检测光机的数量，位移计连接z轴补偿规划模块，其用于检测待检产品表面z向的高度并将高度信息反馈给z轴补偿规划模块，z轴补偿规划模块连接伺服控制模块，伺服控制模块接受z轴补偿规划模块提供的z向高度调节信息后能控制检测光机按照预期调节z向高度，实现自动对焦。

3、以上发明构思中，每一套检测光机均有自己对应的位移计，一套位移计对应一套或者多套检测光机，比如在待检产品局部高度波动较小的区域，可以设置一套位移计，这一套位移计测量的高度信息分享给多套检测光机。位移计在z向上固定不动，其可以沿着x向、y向方向移动，位移计连接z轴补偿规划模块，z轴补偿规划模块连接伺服控制模块，伺服控制模块控制控制检测光机按照预期调节z向高度。

4、进一步的，其还包括z向位移轴，每套检测光机均对应设置在一个独立的z向位移轴上，z向位移轴连接伺服控制模块。

5、以上发明构思中，伺服控制模块与z向位移轴相连，每套检测光机均对应设置在一个独立的z向位移轴上，伺服控制模块控制z向位移轴发生z向上的移动，进而实现检测光机沿z向微调，实现自动对焦。

6、进一步的，存在至少两套检测光机根据一套位移计检测获得的高度信息进行z向高度高度调节。所述至少两套检测光机和所述至少一套位移计悬置于待检产品中央位置处上方。位移计为激光位移检测计，待检产品边缘处悬置有检测光机和位移计，位于边缘处的检测光机和位移计为一一对应关系，一套检测光机根据一套位移计检测获得的高度信息进行z向高度高度调节。

7、以上发明构思中，对于大尺寸的待检产品，比如g4.5世代线及以上世代线，长×宽为730mm×920mm的产品可以称为大尺寸产品，其一般边角翘曲大，中间翘曲小，也即，待检产品边角处高度波动很大，中央处高度波动较小，两侧位置可以采用一个移位计对应一套检测光机，中间位置一个激光移位计探头对应两套检测光机，这样的设计能从实际出发，大幅度减少了测距探头的数量，采用更少的测距探头数量，协助更多个相机的自动快速对焦，节省了探头的数量，减少了系统成本，同时也简化了装置或者系统的结构。

8、进一步的，伺服控制模块和z轴补偿规划模块均为plc模块，检测光机具有比如四套至十套，移位计具有比如三套至八套，移位计在z向固定不动，检测光机能沿x、y和z三个方向移动。

9、以上发明构思给出了多相机自动对焦检测的集成规模，并不限定其具体的集成规模，在实际工程实践中，可以根据工程需要，灵活调节集成的数量、结构和类型。

10、按照本发明的第二个方面，还提供一种多相机自动对焦检测方法，首先，单独标定每一套位移计与对应的位于初始位置的检测光机在x向、y向上的间距，并测量每一套位移计与待检样品之间的初始高度，获得每一套检测光机实现清晰对焦时需要调节的x向距离δx，y向距离δy以及z向位移轴高度z0，将δx、δy和z0作为示教值，接着，多个检测光机相对待检样品沿x轴往复扫描，多个位移计实时持续采集待检产品表面高度信息并反馈给各自对应的检测光机，根据各自的示教值和实时采集的待检产品的高度调整z向位移轴高度，补偿待检产品表面的高度波动，实现自动对焦。

11、进一步的，位移计在z向固定不动，检测光机能沿x向往复移动，其包括如下更为详细的几个步骤：

12、s1：标定位移计和与该位移计对应的检测光机分别沿x向、y向上的间距δx和δy，

13、s2：位移计测量待检产品初始高度h0，

14、s3：标定检测光机清晰对焦时，z向位移轴的高度z0，

15、s4：将δx、δy、h0和z0作为示教值写入z轴补偿规划模块，

16、s5：重复以上步骤s1至s5，获得所有位移计和与该位移计对应的检测光机的示教值，

17、s6：多套检测光机均沿x轴往复扫描，多套位移计均实时检测自身下方的待检样品高度hi，z轴补偿规划模块根据各个不同的示教值和对应的待检样品高度hi，通过伺服控制模块控制不同的z向位移轴高度变化，以补偿待检产品表面的高度波动，实现自动对焦。

18、进一步的，步骤s1具体为：

19、s1：选择具有mark标记的标定板固定在载物台上，先将标定板移动到位移计探头下方，观察位移计探头的光斑对准mark标记，记录x和y轴坐标为(x1，y1)，再将标定板移动到改位移计对应的检测光机下方，使标定板mark标记成像在检测光机的视野中心，记录此时x和y轴坐标(x2，y2)，则位移计探头与检测光机沿x和y轴方向上间距分别为：δx＝x1-x2，δy＝y1-y2。

20、进一步的，步骤s6具体为：

21、待检产品设置在载物台上，检测光机沿x轴方向往复扫描运动或者载物台带动待检样品沿x轴方向往复运动，当检测光机沿x向运动δx距离时，位移计的探头持续采集待检产品的高度hi并将其输入到z轴补偿规划模块，根据采集的高度hi获得z轴运动补偿高度zi，zi＝z0+h0-hi，并将z轴高度调节轨迹输出至伺服控制模块，z向位移轴受伺服控制模块控制驱动z向位移轴而携带对应的检测光机运动到相应的高度zi，实现检测过程的实时自动对焦。

22、总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下

23、有益效果：

24、本发明申请中，针对大尺寸样品，采用多相机进行组合检测，布置多套检测光机和多套位移计，位移计的数量小于检测光机的数量，在高度波动较大的地方，采用一套位移计对应一套检测光机，在高度波动小的区域，采用一套位移计对应多套检测光机，能实现多相机同步检测的同时减少了位移计探头的数量，不仅能大大缩短了大尺寸产品检测时间，更能简化系统，节约成本。

25、此外，多相机组合中的每台检测光机对应一套位移计，根据各套位移计检测的高度，调节各自对应的检测光机在z向上的高度，实现高速自动对焦，大大缩短了分布在大尺寸产品表面上方的各个相机的对焦时间。和之前的先位移计扫描一遍待检产品获取整体高度波动数据，再检测光机扫描一遍待检产品进行聚焦拍照的方案相比较，本发明申请只需要多个检测光机和位移计同步执行一次扫描，检测时间会提升大概40％以上，这样能大幅度满足工业自动高速检测需求。