專利名稱：控制閃光照明的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過使用瞬時光源為精密機(jī)器視覺檢查而選擇光源通道并控制光強(qiáng)和方向的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
通常，用于操作機(jī)器視覺檢查系統(tǒng)的方法是已知的，該系統(tǒng)具有照相機(jī)和工作臺，它們可以彼此相對移動以便聚焦并檢查工作臺上工件的選定特征。精密機(jī)器視覺檢查系統(tǒng)可以用于獲取被檢查物體的精確尺寸測量結(jié)果并用于檢查各種其它的工件特征。
這種系統(tǒng)可以包括計(jì)算機(jī)、照相機(jī)和/或光學(xué)系統(tǒng)以及精密工作臺，該工作臺可以在多個方向上移動以允許照相機(jī)掃描正被檢查的工件的特征。一個示例性的現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)是商用的Quick VisionTM系列視覺檢查機(jī)器和QVPak軟件，它們可以從Illinois州Aurora市的Mitutoyo America公司(MAC)獲得，該系統(tǒng)的類型特征可以是通用“離線”精密視覺系統(tǒng)。
這種通用“離線”精密視覺系統(tǒng)通常包括可編程的照明系統(tǒng)和帶有各種放大透鏡以增大圖像系統(tǒng)多用性的透鏡旋轉(zhuǎn)盤，并且該系統(tǒng)能夠迅速改變用于該視覺系統(tǒng)的配置和成像參數(shù)以執(zhí)行種類廣泛的檢查任務(wù)。普遍需要用各種放大和可編程照明設(shè)置的組合來檢查各種類型的物體或工件或單個工件的各種方面。
像Quick VisionTM系統(tǒng)這樣的通用精密機(jī)器視覺檢查系統(tǒng)一般也是可編程的并且是可操作的，以提供自動的視頻檢查。這種系統(tǒng)可以包括使該系統(tǒng)的編程和操作簡單化的特征和工具，使得操作和編程可以由“非專業(yè)的”操作人員來可靠地執(zhí)行。例如，美國專利6,542,180示出了一種使用自動視頻檢查的視覺系統(tǒng)，該專利整體引用在此作為參考?；谔卣鲌D像的多個選定區(qū)域，該系統(tǒng)執(zhí)行操作以調(diào)節(jié)用于照明工件特征的發(fā)光。
成像系統(tǒng)廣泛用于檢查通過制造過程傳送過來的工件。像機(jī)器視覺檢查系統(tǒng)這樣的設(shè)備通常用照相機(jī)拍下工件的圖像，并且通過識別圖像中相關(guān)特征的邊緣來處理拍下的圖像以驗(yàn)證各種工件尺寸。

發(fā)明內(nèi)容
在圖像中檢測邊緣的精確定位和可重復(fù)性取決于圖像拍攝期間工件的照明。因工件照明的次最佳方向?qū)е碌奶囟ㄕ彰魍队翱赡軙a(chǎn)生邊贗像或邊移動。過分曝光或曝光不足可能會減弱精確檢測邊緣的能力，并且減小測量的可重復(fù)性。為增大產(chǎn)量，可能要使工件保持移動，即使在圖像拍攝期間。為使因移動所引起的模糊最小化，這對照明系統(tǒng)增加了額外的負(fù)擔(dān)。這些因素常常限制特征邊緣在圖像內(nèi)定位的精確度，和/或圖像拍攝期間能夠容忍的速度。由此，非常期望工件照明控制技術(shù)中將會有改進(jìn)。
各種示例性的實(shí)施例提供了用于使工件成像的閃光照明所對應(yīng)的系統(tǒng)和方法。示例性的系統(tǒng)可以包括照明源、圖像獲取設(shè)備和控制系統(tǒng)。作為工件的瞬時閃光或脈沖，照明源可以發(fā)出適合使工件成像的一種或多種可見或非可見輻射波長的光。瞬時閃光或脈沖可以響應(yīng)于燈觸發(fā)而出現(xiàn)。照明源可以按某一照明強(qiáng)度發(fā)光，在一次閃光持續(xù)期間，該照明強(qiáng)度從開始閾值上升到峰值，之后減小到結(jié)束閾值。圖像獲取設(shè)備可以俘獲曝光持續(xù)期間內(nèi)與工件相關(guān)聯(lián)的光線，該曝光持續(xù)期間開始于對曝光觸發(fā)的響應(yīng)?？刂葡到y(tǒng)可以控制照明源和圖像獲取設(shè)備以在曝光持續(xù)時間和閃光持續(xù)時間之間提供期望的重疊。曝光持續(xù)時間的開始可以比燈觸發(fā)提前一個燈滯后周期。可以設(shè)置燈觸發(fā)以同步或調(diào)節(jié)曝光持續(xù)時間結(jié)束和閃光照明強(qiáng)度分布之間的定時關(guān)系。
在各種示例性的實(shí)施例中，曝光觸發(fā)可能對應(yīng)于工件相對于機(jī)器視覺檢查系統(tǒng)所用的坐標(biāo)空間的預(yù)定位置。
在各種示例性的實(shí)施例中，這種系統(tǒng)可以進(jìn)一步包括空間光調(diào)制器(SLM)，它形成一個陣列以控制和/或分配來自一個或多個照明源的光線。該陣列可以包括用來選擇性地阻擋光線、朝著各自的發(fā)光通道(比如，各個光纖束)部分透射或透射光線的多種元件。各個發(fā)光通道可以引導(dǎo)光線沿著通路從各自的位置和/或相對于工件的入射角投射出受控的照明。


參照附圖，各種細(xì)節(jié)描述如下圖1示出了示例性的通用機(jī)器視覺檢查系統(tǒng)；圖2更為詳細(xì)地示出了該示例性機(jī)器視覺檢查系統(tǒng)的控制系統(tǒng)、視覺組件系統(tǒng)和光源系統(tǒng)的方框圖；圖3更為詳細(xì)地示出了光源系統(tǒng)和發(fā)光控制接口的方框圖；圖4示出了用于空間光調(diào)制器控制的示例性圖形用戶界面；圖5示出了包括空間光調(diào)制器的示例性發(fā)光系統(tǒng)的示意性布局圖；圖6示出了當(dāng)使各種材料按不同放大倍數(shù)成像時所獲得的示例性相對灰度級強(qiáng)度的條形統(tǒng)計(jì)圖表；圖7示出了與閃光照明和曝光控制相關(guān)聯(lián)的示例性照相機(jī)和閃光觸發(fā)的時序圖；圖8示出了與光發(fā)生器和視覺測量機(jī)器相關(guān)聯(lián)的示例性控制器信號的方框圖；圖9示出了示例性的光通道的示意性布局圖，它包括結(jié)構(gòu)化的光通道和空間光調(diào)制器；圖10示出了功率設(shè)置和相應(yīng)的閃光持續(xù)時間之間的示例性類屬關(guān)系；并且圖11是示出了使用閃光光源和空間光調(diào)制器為一個或多個光源提供多級照明度的一種示例性方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式
下面的詳細(xì)描述提到了用于放大圖像獲取的多通道閃光照明。閃光照明源可以是氙氣閃光燈。不過，此處所描述的原理可以同樣應(yīng)用于任何已知的或隨后開發(fā)出的瞬時照明源，超越此處所討論的示例。
此處所提供的用于機(jī)器視覺檢查的示例性系統(tǒng)和方法可以與下列專利文獻(xiàn)中所揭示的系統(tǒng)和方法結(jié)合使用以提高機(jī)器視覺檢查的處理量，下列所引用的專利其全部內(nèi)容被包括在此作為參考2003年11月24日提交的申請?zhí)枮?0/719,210(代理標(biāo)簽116523)的美國專利，涉及自動聚焦；和/或2004年7月29日提交申請的申請?zhí)枮?0/901,355(代理標(biāo)簽119793)的美國專利，涉及閃光照明；和/或2003年5月7日提交申請的申請?zhí)枮?0/435,625的美國專利，涉及提高機(jī)器視覺檢查系統(tǒng)的處理量。
美國專利6,542,180和6,239,554中揭示了可用于確定最佳光線設(shè)置的各種方法和GUI，用于確定估算最佳聚焦位置的快速自動聚焦系統(tǒng)和相關(guān)聯(lián)的光線調(diào)節(jié)系統(tǒng)可使用該方法和GUI，這些專利以其整體內(nèi)容引用在此作為參考。另外，美國專利6,690,474揭示了用于測量表面輪廓的技術(shù)，其整體內(nèi)容引用在此作為參考。
圖1是根據(jù)本發(fā)明的通用可編程機(jī)器視覺檢查系統(tǒng)10的示例性實(shí)施例的方框圖。機(jī)器視覺檢查系統(tǒng)10可以包括視覺測量機(jī)器200，視覺測量機(jī)器200可以可操作地被安排與控制系統(tǒng)部分120交換數(shù)據(jù)和控制信號。
控制系統(tǒng)部分120可以進(jìn)一步可操作地被安排與監(jiān)視器136a、打印機(jī)136b、操縱桿138a、鍵盤138b和鼠標(biāo)138c中的至少一個交換數(shù)據(jù)和控制信號。視覺測量機(jī)器200可以包括可移動的工件工作臺210和光學(xué)成像系統(tǒng)205，光學(xué)成像系統(tǒng)205可以包括變焦透鏡或大量的可互換鏡頭。變焦透鏡或可互換鏡頭通?？梢詾楣鈱W(xué)成像系統(tǒng)205所產(chǎn)生的圖像提供各種放大。
操縱桿138a可以用于控制可移動的工件工作臺210在x和y軸水平方向上的移動，這種移動通常平行于焦平面并垂直于光學(xué)成像系統(tǒng)34的z軸移動方向。Z軸移動常常受控于操縱桿138a的把手或球形門把手的可旋轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)組件。操縱桿138a可以不是圖示的樣子，比如，監(jiān)視器136a上的任何視覺表示或窗口小部件，它們可以旨在充當(dāng)機(jī)器視覺檢查系統(tǒng)10的“虛擬移動控制設(shè)備”并且可通過任何電腦輸入設(shè)備(比如，鼠標(biāo)138c或其它類似設(shè)備)來控制。
圖2示出了機(jī)器視覺檢查系統(tǒng)10’的詳細(xì)方框圖，它是機(jī)器視覺檢查系統(tǒng)10的示例性實(shí)施例，它包括控制系統(tǒng)部分120、視覺測量機(jī)器200，另外還包括可控制的光發(fā)生系統(tǒng)300?？刂葡到y(tǒng)部分120可以被安排與視覺測量機(jī)器200和光發(fā)生系統(tǒng)300交換數(shù)據(jù)和控制信號。
控制系統(tǒng)部分120可以包括控制器125，控制器125可以與下列傳遞信息或連接輸入/輸出接口130、存儲器140、工件程序發(fā)生器和執(zhí)行器170、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)文件特征提取器180和電源部分190。控制系統(tǒng)部分120也可以被安排通過輸入/輸出接口130與顯示設(shè)備136和輸入設(shè)備138交換數(shù)據(jù)和控制信號。
輸入/輸出接口130可以包括成像控制接口131、移動控制接口132、發(fā)光控制接口133和透鏡控制接口134。移動控制接口132可以包括位置部分132a和速度及加速部分132b。發(fā)光控制接口133可以包括發(fā)光通道曝光和控制部分135。
控制系統(tǒng)部分120的各種元件通?？梢园ㄓ膊季€電路、軟件電路、子例程、對象、操作、應(yīng)用編程接口、管理程序、應(yīng)用程序、或者任何其它已知的或隨后開發(fā)的硬件或軟件結(jié)構(gòu)。顯示設(shè)備136可以包括監(jiān)視器136a和打印機(jī)136b(圖1)。輸入設(shè)備138可以包括操縱桿138a、鍵盤138b和鼠標(biāo)138c(圖1)。通常，通過任何適合的已知的或隨后開發(fā)的電源和/或信號總線、無線通信信號和/或應(yīng)用編程接口等，控制系統(tǒng)部分120的各種元件可以可操作地彼此相連并連接到外部設(shè)備。在整個控制系統(tǒng)部分120中，在僅作示例而非限制的互連排布中，這種互連通常是由各種互連線路195來表示的。
光發(fā)生系統(tǒng)300可以包括一個或多個光發(fā)生器310和空間光調(diào)制器(SLM)350以控制光線從光發(fā)生器310到多個光通道的分布，這在下文中進(jìn)一步描述。光發(fā)生器310和SLM350可以被安排通過各自的電源和信號線311、351與光通道曝光和控制部分135交換數(shù)據(jù)和控制信號。光發(fā)生器310的多個燈(未示出)中的至少一個可以用在閃光照明操作模式中，以使非?？斓墓獍l(fā)生器響應(yīng)時間(在微秒或納秒范圍中)與合適的光功率等級結(jié)合起來。在各種示例性的實(shí)施例中，光發(fā)生器310可以包括高強(qiáng)度氙(Xe)閃光燈。不過，通常，可以使用其發(fā)出的波長在照相機(jī)260的檢測范圍之內(nèi)的任何光發(fā)生器。下面進(jìn)一步描述光發(fā)生系統(tǒng)300的各種特征。
視覺測量機(jī)器200可以包括光學(xué)組件205、光源，光源包括工作臺光源220、共軸光源230和可編程環(huán)形光(PRL)光源240。工件工作臺210可以包括中心透明部分212，光線從工作臺光源220中穿過該中心透明部分212。工作臺210可以沿x和y軸受控地移動，x和y軸所處的平面基本上與工作臺210的表面平行，工件或目標(biāo)20可能就位于該表面上。
工作臺光源220可以通過光纜221接收來自SLM 350各個通道的光線，以通過透明部分212發(fā)送光線222。提供光線222的各組件可以被視為機(jī)器視覺檢查系統(tǒng)10’的第一光通道。共軸光源230可以通過光纜231接收來自SLM350各個通道的光線，以將光線232發(fā)送給配備共軸鏡233的分束器，而共軸鏡233可引導(dǎo)被發(fā)送的光線232通過物鏡250。提供光線232的各組件可以被視為機(jī)器視覺檢查系統(tǒng)10’的第二光通道?？删幊痰沫h(huán)形光(PRL)光源240可以在工件20上方和周圍形成環(huán)形以便按可控的角度向工件20發(fā)出光線242。PRL光源240的一種示例性結(jié)構(gòu)可以包括在環(huán)形光四周各個四分之一圓周上排列的四個環(huán)形光光源240a到240d。四個光源240a到240d可以通過各個光纜241a到241d接收來自SLM350的各個通道的光線。各種光纜可以包括光纖束等。PRL光源240可以構(gòu)成單獨(dú)可控的多個光源的組合。提供光線242的各個部分的各組件可以被視為機(jī)器視覺檢查系統(tǒng)10’的四個附加光通道。
可以按已知的或被告知的位置將工件20放置在工作臺210上。通過探測工作臺210和/或工件20的宏觀的位置，控制系統(tǒng)部分120可以精確地確定在哪兒拍攝工件圖像從而執(zhí)行各種工件特征的檢測。
存儲器140可以包括圖像文件存儲器部分141、工件程序存儲器部分142和視頻工具部分143。視頻工具部分143可以包括興趣范圍發(fā)生器143x和各種單獨(dú)的視頻工具143a到143m，它們可以包括各自的GUI接口、圖像處理操作等，用于輔助用戶執(zhí)行各種檢查操作和/或?yàn)楦鞣N檢查操作編程。興趣范圍發(fā)生器143x提供了各種操作，它們可以輔助用戶定義要被分析或被操作的興趣范圍，它們是’180專利中所描述的各種視頻工具143a-143m。
存儲器140可以存儲數(shù)據(jù)和/或“工具”，它們可用于操作機(jī)器視覺檢查系統(tǒng)10來拍攝或獲取具有期望圖像特征的工件20的圖像。存儲器140可以進(jìn)一步存儲數(shù)據(jù)和/或視頻工具，它們可用于操作機(jī)器視覺檢查系統(tǒng)10來人工地或自動地對所獲取的圖像進(jìn)行各種檢查和測量操作，并通過輸入/輸出接口130和數(shù)據(jù)和/或控制總線和/或控制器125來輸出結(jié)果。存儲器140也可以包含利用數(shù)據(jù)和/或控制總線和/或控制器125來定義通過輸入/輸出接口130可操作的GUI的數(shù)據(jù)。
光學(xué)組件205可以包括照相機(jī)或圖像獲取設(shè)備260、可互換的物鏡250、透鏡旋轉(zhuǎn)盤組件280和共軸光源230。物鏡250和照相機(jī)260可以沿照相機(jī)軸對齊。通過使用可控的馬達(dá)294，光學(xué)組件205可以沿與x和y軸正交的z軸受控地移動。機(jī)器視覺檢查系統(tǒng)10的x、y、z軸中的每一個都可以用各自的x、y、z軸位置編碼器(未示出)來裝備，這些編碼器通過適當(dāng)?shù)男盘柡?或控制線路(未示出)將空間位置信息提供給控制系統(tǒng)部分120。照相機(jī)260可以包括電荷耦合二極管(CCD)陣列或CMOS陣列或任何其它合適的探測器陣列以便基于從工件20處接收到的光線來提供圖像。
透鏡旋轉(zhuǎn)盤組件280可以包括兩個或多個單獨(dú)的透鏡286、288，它們可以繞旋轉(zhuǎn)軸284旋轉(zhuǎn)以分別定位于照相機(jī)260和物鏡250之間的光路中從而與物鏡250組合在一起提供各自的圖像放大。控制系統(tǒng)部分120可以旋轉(zhuǎn)透鏡旋轉(zhuǎn)盤組件280以提供期望的圖像放大。通過電源和信號線或總線262、281、296，輸入/輸出接口130可以與照相機(jī)260、透鏡旋轉(zhuǎn)盤組件280和馬達(dá)194交換數(shù)據(jù)和控制信號。x、y、z軸位置編碼器(未示出)的各個信號和/或控制線路也可以與輸入/輸出接口130進(jìn)行信息傳遞。除了傳送圖像數(shù)據(jù)以外，信號線262可以傳送來自控制器125的各種信號，這些信號為照相機(jī)260設(shè)置了圖像獲取像素范圍，信號線262還可以啟動圖像獲取照相機(jī)操作序列和/或相似的操作。
除了之前討論的組件以外，機(jī)器視覺檢查系統(tǒng)10的光學(xué)組件205可以包括其它透鏡和/或其它光學(xué)元件，比如光闌、分束器以及其它類似設(shè)備，比如可能需要提供期望的機(jī)器視覺檢查系統(tǒng)特征。
要用機(jī)器視覺檢查系統(tǒng)10對其成像并檢查的工件20可以放置在工作臺210上。一個或多個光源220、230、240可以發(fā)出光線222、232、242，這些光線可以照射工件20。光線可以被工件20反射回來或從工件20中透射過去成為工件光線255，工件光線255穿過可互換的物鏡250和透鏡旋轉(zhuǎn)盤組件280中透鏡286、288之一而被照相機(jī)260接收。由照相機(jī)260拍攝的工件20的圖像可以通過信號線262輸出到控制系統(tǒng)部分120。
可以調(diào)節(jié)工作臺210和光學(xué)組件205之間的距離以改變由照相機(jī)260所拍攝的工件20的圖像的聚焦。例如，通過使用可控馬達(dá)294(它可以驅(qū)動致動器、連接纜線或其它類似設(shè)備以使光學(xué)組件205沿z軸移動)，光學(xué)組件205可以在與工作臺32垂直的方向上(z軸)移動。此處所講的術(shù)語z軸是指用于聚焦由光學(xué)組件205所獲得的圖像的軸?？煽伛R達(dá)294當(dāng)被使用時可以通過信號線296與控制系統(tǒng)部分120進(jìn)行通信。
控制系統(tǒng)部分120可以用于確定圖像獲取設(shè)置或參數(shù)和/或用于獲取工件20的圖像，工件20的圖像具有興趣范圍內(nèi)的期望圖像特征，這些特征包括要被工件程序指令檢查的工件特征。這種工件成像指令可以被工件部件編程發(fā)生器和執(zhí)行器170編碼，并通過數(shù)據(jù)和/或控制總線和/或應(yīng)用程序接口195被發(fā)送給其它組件。顯示設(shè)備136和輸入設(shè)備138可以用于查看、創(chuàng)建和/或修改部件程序，以查看由照相機(jī)260所拍攝的圖像，和/或查看和/或修改用于監(jiān)視和/或控制機(jī)器視覺檢查系統(tǒng)10’的各種GUI特征。物理移動可以受控于移動控制接口132。
為實(shí)現(xiàn)對照相機(jī)260的物理移動的控制，移動控制接口132可以接收來自x、y、z軸位置編碼器的位置信息，并且可以通過數(shù)據(jù)和/或控制總線和/或應(yīng)用程序接口195發(fā)送位置改變控制信號。通常，這種指令可以使機(jī)器視覺檢查系統(tǒng)10’操縱工作臺210和/或照相機(jī)260，使得工件20的特定部分可以處于照相機(jī)260的視場之內(nèi)并可以提供期望的放大、期望的聚焦?fàn)顟B(tài)和適當(dāng)?shù)恼彰鳌ａ槍z查工件20的過程中要拍攝的一組圖像中的多個圖像中的每一個，可以重復(fù)該過程。
圖3詳細(xì)示出了包括光通道和曝光控制部分135的發(fā)光控制接口133以及光發(fā)生系統(tǒng)300的示例性方框圖。光通道和曝光控制部分135可以包括定時和同步化部分135a、SLM控制部分135b和光發(fā)生器控制部分135c。SLM控制部分135b可以通過信號線或信息轉(zhuǎn)移通路(buss)351連接到SLM350。光發(fā)生器控制部分135c可以通過電源和/或信號線或信息轉(zhuǎn)移通路311連接到光發(fā)生器310。
光發(fā)生器310可以發(fā)出光線314照明SLM350上的照明區(qū)域315。SLM 350一般可以透光、部分透光或阻擋光。SLM 350可以包括在照明區(qū)域315之內(nèi)多個各自可控的孔徑。一般，通過使光線314透射、部分透射到各個光通道或阻擋光線314，各個孔徑可以為機(jī)器視覺檢查系統(tǒng)的各個光通道提供照明控制。在圖3所示的示例中，這些孔徑包括工作臺光通道孔徑321、共軸光通道孔徑331和PRL光通道孔徑341a、341b、341c、341d。各個孔徑321、331、341a-341d可單獨(dú)控制被發(fā)送給各個光纜221、231、241a-241d(圖2)的光線314的量通過各個光源220、230、240a-240d被輸出。
SLM 350可以包括用于提供各個孔徑的快門排列。該快門可以是任何已知的或以后開發(fā)的類型，能夠按期望的圖案提供可控的光發(fā)射和光阻擋功能。在各種實(shí)施例中，如果該快門也可以用于部分透射光線則很有利。例如，這種SLM可以用于選擇性地透射、衰減和/或阻擋來自光發(fā)生器310的光線。這種SLM的一個示例可以是來自蘇格蘭Dunfermline地區(qū)CRL_Opto的微顯示圖形陣列，它包括一般可由常規(guī)視頻信號來控制(如果期望這樣的話)的LCD像素陣列，并且可以用于顯示以電子技術(shù)產(chǎn)生的8位灰度圖案，該圖案可以根據(jù)其灰度值來透射、部分透射或阻擋通過該圖案的任何給定像素的光線314。在這種情況下，各種孔徑可以構(gòu)成圖案的特征，并且可以按常規(guī)的視頻速率來控制該圖案。或者，在各種實(shí)施例中，可以使用包括定制的期望孔徑圖案的定制LCD。應(yīng)該理解，SLM 350允許一個光發(fā)生器310獨(dú)立地向多個光通道提供可控的發(fā)光，同時也允許來自多個光通道的光線完美地同步化，例如，就像在圖像獲取期間一個光發(fā)生器310進(jìn)行閃光那樣。與各個光通道單獨(dú)使用光發(fā)生器相比，使用一個光發(fā)生器310也可減小成本和尺寸。
或者，SLM 350可以包括任何已知的或以后開發(fā)的可控反射快門，它們可以按期望的圖案提供可控光偏移。在這種情況下，光發(fā)生器310可以安排得使光線314不到達(dá)各個光通道，除非可控反射快門或像素通過使光線按特定角度朝著各個光通道反射和/或偏移“透射”該光線。例如，與圖3成對比，反射SLM可以按規(guī)定沿相對于光線314成45度角的平面定向，并且反射陣列元件可以沿該平面對準(zhǔn)，通過按直角使光線314反射和/或偏移以到達(dá)各個光通道，從而朝著各個光通道發(fā)射光線。為了有效地“阻擋”光線314到達(dá)各個光通道，通過使用單獨(dú)可控的LCD阻擋元件來改變其單獨(dú)的角度或阻擋其各自反射的光路，可以禁止反射陣列元件或像素按直角反射光線314。可使用的可控反射快門陣列的示例包括蘇格蘭Dunfermline地區(qū)CRL Opto的硅上液晶(LCOS)微顯示產(chǎn)品以及得克薩斯州Plano地區(qū)得州儀器DLP產(chǎn)品的數(shù)字光投影儀(DSP)微鏡產(chǎn)品。在這種情況下，各個孔徑可以構(gòu)成反射圖案的特征，并且可以按常規(guī)的視頻速率來控制該圖案。盡管微鏡類型的設(shè)備可能不提供部分透射的像素，但是應(yīng)該理解，需要時可通過有效地減小其孔徑大小，使用微鏡設(shè)備實(shí)現(xiàn)的光通道孔徑可以可替換地使被發(fā)送給特定光通道的光線衰減。例如，通過改變用于形成孔徑的像素結(jié)構(gòu)，可以減小孔徑直徑。
如上所述，如果光發(fā)生器310的多個燈中的至少一個可以在閃光照明操作模式中用來提供非?？斓墓獍l(fā)生器響應(yīng)時間(在微秒或納秒范圍中)與適宜的光功率等級結(jié)合，則是有利的。這種照明特別利于在繼續(xù)移動工作臺210的同時允許工件的成像(圖2)，這可增大機(jī)器視覺系統(tǒng)10’的處理量。光發(fā)生器310的一個示例可以包括一個或多個高強(qiáng)度發(fā)光二極管(LED)，比如，從加州San Jose地區(qū)Lumileds Lighting有限公司中可以獲得的LuxeonTM產(chǎn)品線中的多種LED中的一種，它可以用于連續(xù)波(CW)和閃光照明，美國專利申請10/719,210中對此有過描述。在各種示例性的實(shí)施例中，CW光源可以包括高強(qiáng)度放電(HID)金屬鹵化物燈和/或石英鹵素?zé)簟?br> 在各種示例性實(shí)施例中，閃光發(fā)生器可以包括高強(qiáng)度氙(Xe)閃光燈，比如，加州PerkinElmerOptoelectronics of Fremont的CX-StrobeTM系列的CX-1500氙氣閃光燈。CX-1500氙氣閃光燈可以照明在250納米到多于1100納米之間的波長的電磁波譜。在各種實(shí)施例中，對來自閃光燈的光線進(jìn)行濾光可能是期望的，以減小熱和/或色散。例如，濾光片可以將390納米(紫色)到750納米(紅色)之間的可見光傳遞到光通道。不過，在各種實(shí)施例中，其它波長也是期望的。CX-1500氙氣閃光燈可能以16Hz到35Hz的重復(fù)頻率來循環(huán)，其脈沖持續(xù)時間在8到10微秒。在600VDC下，CX-1500氙氣閃光燈可以產(chǎn)生256毫焦的輻射測量輸出和205流明-秒的光度測定光輸出，該光輸出可以被導(dǎo)入0.9”(23毫米)直徑的光纖波導(dǎo)中。
應(yīng)該理解，通用機(jī)器視覺系統(tǒng)可以對許多種工件成像，其中某些可能具有低反射率表面。此外，可能需要放大圖像。此外，可能需要快速曝光，快速曝光能夠?qū)σ苿又墓ぜM(jìn)行成像。所有這些因素傾向于減小圖像曝光期間積累的光量，這在下文中會進(jìn)一步討論。由此，強(qiáng)度非常高的閃光燈可以有利于提供一種多功能的機(jī)器視覺檢查系統(tǒng)。
定時和同步化部分135a可以提供用于發(fā)送和接收控制信號的操作，該控制信號使SLM 350、光發(fā)生器310、照相機(jī)260與機(jī)器視覺檢查系統(tǒng)10’的定位同步。SLM控制部分135b可以為各個光通道提供控制，通過控制SLM 350的開關(guān)時序、對比度和孔徑圖案(如果適用的話)。光發(fā)生器控制部分135c可以提供用于光發(fā)生器310的一個或多個燈或LED等的功率等級、觸發(fā)信號和開關(guān)定時的控制。光發(fā)生器控制部分135c也可以對輔助光源(如果適用的話)作光路控制，下文會進(jìn)一步描述。
圖4示出了示例性的SLM設(shè)置和控制GUI 400，它包括SLM圖像域410和控制窗口420。SLM圖像域410示出了一個示例性的孔徑圖案，它包括工作臺光通道孔徑表示431、共軸光通道孔徑表示421以及PRL光通道孔徑表示441a、441b、441c、441d。各個孔徑表示可以對應(yīng)于SLM 350的孔徑321、331、341a-341d?？刂拼翱?20包括工作臺光通道孔徑控制531、共軸光通道孔徑控制521和PRL光通道孔徑控制541a、541b、541c、541d，它們控制著相似標(biāo)號的孔徑表示以及一組相對應(yīng)的控制信號，這組控制信號可被編成控制SLM 350。例如，當(dāng)SLM 350是LCD像素陣列時，可控制該像素陣列，使得用于控制像素陣列的灰度值對應(yīng)于在SLM圖像域410中所示的像素的灰度值。
如圖4所示的示例，雙交叉陰影背景表示SLM 350的阻光區(qū)域。工作臺光通道孔徑表示431示出了相似的雙交叉陰影，表示相應(yīng)控制531的顯著阻光設(shè)置。共軸光通道孔徑表示421示出了未填充的區(qū)域，表示相應(yīng)控制521的顯著透光設(shè)置。PRL光通道孔徑表示441a、441b、441c、441d示出了單交叉陰影，表示相應(yīng)控制541a、541b、541c、541d的部分透光設(shè)置。SLM圖像域410中孔徑表示421、431和441a-441d的布局可以直接對應(yīng)于SLM 350的孔徑321、331和341a-341d的物理布局，并對應(yīng)于光纜221、231、241a-241d的輸入端的物理布局(圖2)，它們可以保持在與SLM 350最近的固定位置中，使得它們可適當(dāng)對準(zhǔn)以接收從相應(yīng)孔徑中發(fā)送過來的光線。圖4所示的特定布局是示例性的而非限制性的。其它結(jié)構(gòu)也是可能的和預(yù)期的。將會理解，參照圖4所描述的孔徑控制的各個方面，也可能按人工、半自動或自動控制作為SLM控制135b的功能。因此，可以對孔徑321、331、341a-341d采取這些和其它人工、半自動或自動控制措施，以支持機(jī)器視覺檢查系統(tǒng)10’的各種學(xué)習(xí)模式和/或運(yùn)行模式操作。
控制窗口420可以包括具有“滑塊”控制的面板以及相應(yīng)的數(shù)字設(shè)置、其它滑塊控制、數(shù)字顯示和無線電按鈕以調(diào)節(jié)并顯示選定的參數(shù)，這些參數(shù)可能控制各個光通道的光強(qiáng)及其在SLM圖像域410中的表示。PRL面板可以包括“聯(lián)動”PRL無線電按鈕425，該無線電按鈕425表示PRL源240a到240d是否彼此聯(lián)動，即是否被調(diào)節(jié)到相同的設(shè)置，而非單獨(dú)被控制。
滑塊控制刻度可以表示要由相應(yīng)孔徑發(fā)射的強(qiáng)度的范圍(從沒有到滿度)?；瑝K控制指針和數(shù)字顯示器可以表示各個光源強(qiáng)度已經(jīng)設(shè)置好的選定值。數(shù)字顯示可以表示橫跨二進(jìn)制整數(shù)灰度范圍28的數(shù)字量，從255處的全照明到0處的沒有照明。在所示的示例中，工作臺控制面板531示出了71的低等級數(shù)值，共軸控制面板521示出了234的高等級數(shù)值，而所有的PRL控制面板541a-d示出了130的中等數(shù)值。PRL無線電按鈕425示出了PRL源在本示例中組合在一起了。
背景無線電按鈕426可以指示顯示背景的選擇，要么是白色要么是黑色，本示例中示出的是黑色(雙交叉陰影)。在運(yùn)行的設(shè)置模式中，“移動”刻度427V和427H的各個滑塊控制可以用來調(diào)節(jié)SLM圖像域410中所示孔徑圖案沿垂直(V)和水平(H)方向受限的范圍中的位置。SLM350的孔徑圖案的實(shí)際位置可以用相應(yīng)的方式來控制。SLM 350的實(shí)際孔徑圖案與光纜221、231、241a-d的輸入端物理布局相對的排列情況可以位于最接近SLM 350的一固定位置處，這種排列情況可以由直接的觀察來監(jiān)控，或通過監(jiān)控穿過各個光通道等的光傳輸信號，直到用“移動”控制使各個孔徑與各個光纜恰當(dāng)?shù)貙?zhǔn)。然后，相應(yīng)的“校正”設(shè)置可以存儲在SLM控制135b中，以便在機(jī)器視覺檢查系統(tǒng)10’正在運(yùn)行期間使用。
圖5示出了光發(fā)生系統(tǒng)300的示例性示意布局圖，該系統(tǒng)300包括光發(fā)生器310和空間光調(diào)制器350。準(zhǔn)直透鏡312可以接收來自CW燈316(比如，HID燈)或氙氣閃光燈317之一的光線314。它們可能基本上都具有橢圓鏡。旋轉(zhuǎn)式的鏡子313可以旋轉(zhuǎn)以使HID燈316或閃光燈317將光線透射過準(zhǔn)直透鏡312。在第一位置316b中，來自HID燈316的光線被鏡子313阻擋，氙氣閃光燈317可以直接照射到準(zhǔn)直透鏡312上。在第二個位置317b中，來自氙其閃光燈317的光線被鏡子313阻擋，并且來自HID燈316的光線可以被反射到準(zhǔn)直透鏡312中。
無論哪種情況，光線314可以穿過準(zhǔn)直透鏡312，并且作為被準(zhǔn)直或大致準(zhǔn)直的光線被引導(dǎo)至SLM 350。在圖5所示的示例中，光線314可以穿過孔徑317，孔徑317可以定義照明區(qū)域315(圖3)，并且光線314可以接著穿過濾光片318以阻擋可能帶來有害效應(yīng)(比如，不期望的發(fā)熱，或圖像模糊等)的那些波長。例如，在一些應(yīng)用中，與主成像波長相比，電磁波譜紫外部分波長的聚焦可能不同并使圖像惡化。該光線可能接著穿過之前討論過的SLM 350的各個孔徑并進(jìn)入光纜排列319中與各個孔徑對準(zhǔn)的各個光纜，而被發(fā)送到照明源220、230和240的各個位置。光纜排列319的光纜輸入端可以插入對準(zhǔn)與安裝盤(未示出)，該盤具有多個孔洞，可容納光纜的末端并按一種與SLM 350的孔徑圖案相匹配的對準(zhǔn)方式將它們固定。安裝盤可以按與SLM 350接近或齊平的方式來安裝，并且也可以在各孔徑輸出和光纜末端之間充當(dāng)光擋板或阻隔，以減少光通道之間雜散光的“串?dāng)_”。圖9示出了可選的結(jié)構(gòu)，下文會進(jìn)行描述。
圖6示出了針對特定放大情況下各種工件表面用典型的照相機(jī)和不變的照明所觀察到的相對平均灰度強(qiáng)度的示例性柱狀圖600。在1、2、6倍放大的情況下，沿橫坐標(biāo)610列出了若干種材料，這包括軟盤、褐色連接器、有紋理的金屬、半成品印刷電路板(PCB)、集成電路(IC)導(dǎo)線，白色連接器、金屬鏡和玻璃鏡。沿縱坐標(biāo)620的8位相對平均灰度強(qiáng)度的范圍為0到255，其中零是沒有強(qiáng)度而255代表照相機(jī)飽和或過分曝光。
從柱狀圖中可以看出，放大倍速的增大減小了聚焦的光線和照相曝光的量，并且一般將需要更多量的光以提供充分的照相曝光。此外，較暗的材料(比如，軟盤)可能比較亮的材料(比如，白色的連接器)或鏡面反射材料(比如，鏡子)需要更多的光量。各種材料所接收的曝光量和放大倍數(shù)的差異證明了，在通用機(jī)器視覺檢查系統(tǒng)中，各種放大表面的成像和檢查所需的光等級可能差異很大。事實(shí)上，如果要避免各種材料的低放大成像所對應(yīng)的飽和值，并且如果要將各種材料的更高放大成像所對應(yīng)的低照明值提高到可接受的成像水平，則可能要求在許多量級的范圍內(nèi)可以調(diào)節(jié)照明強(qiáng)度。因此，需要一種照明系統(tǒng)，它能夠提供異常寬的動態(tài)范圍和精確控制的有效照明。
為增大處理量，可能要在工作臺210仍然移動的同時對放置在工作臺210上的工件20進(jìn)行成像。在圖像放大和工作臺速度選定的條件下，可能需要高強(qiáng)度和短持續(xù)時間的閃光燈閃光以在足夠短的曝光時間中充分照明工件20，從而避免工件移動期間的圖像模糊。為了在短照明和/或曝光持續(xù)時間內(nèi)實(shí)現(xiàn)期望的照明動態(tài)范圍，極亮的閃光燈(比如，氙燈)可能是有利的。對于許多類型的燈(它們可能包括LED、激光器等，此處都使用術(shù)語“燈”)，在被觸發(fā)之后，閃光“分布”可以在光強(qiáng)方面隨時間而變化，開始是逐漸的初始上升，之后是快速增大，一段平穩(wěn)，快速減小以及更緩和的衰減。所期望的是，用這種閃光分布在很寬的動態(tài)范圍中提供一種可靠且一致的照明曝光。
圖7示出了成像所用的閃光脈沖觸發(fā)控制和照相機(jī)整合周期所對應(yīng)的示例性等時線圖。圖像的曝光等級可以由照相機(jī)在曝光持續(xù)期間整合在一起的瞬時光等級來確定。曝光持續(xù)時間通常由閃光持續(xù)時間限制，或者，當(dāng)使用CW照明或“很長的”照明脈沖時，由照相機(jī)整合周期來限制。不過，精密機(jī)器視覺檢查系統(tǒng)的目標(biāo)之一是提供不隨工件的不同而變化的高度一致的精密測量圖像，比如，邊測量等，它們構(gòu)成了精密檢查的基礎(chǔ)，除非工件真正改變，它們才隨工件的不同的而不同。因此，為了減輕從一個閃光到另一個閃光的衰減部分的有效持續(xù)時間中的變化(這種變化會導(dǎo)致總的圖像曝光照明中出現(xiàn)不可接受的變化)，可以期望通過在閃光周期內(nèi)一致的時間處終止照相機(jī)整合周期來縮短閃光的衰減部分。此外，應(yīng)該理解，使用氙燈時，改變閃光持續(xù)時間的能力可能是有限的，并且閃光持續(xù)時間可能固有地少于典型的最小照相機(jī)整合周期。因此，所期望的是在一致的控制情況下使閃光所提供的有效曝光照明減小若干量級。
圖700包括五條等時線。第一條等時線710表示圖像獲取觸發(fā)信號715，該信號715基于工作臺210的x、y、z軸坐標(biāo)(圖2)開始于Tpta這一位置觸發(fā)時刻，這些坐標(biāo)可能對應(yīng)于位于照相機(jī)260的視場中的工件特征。
第二等時線720表示照相機(jī)整合持續(xù)時間725，它可以具有可編程的持續(xù)時間(Tei-Tsi)，可短至數(shù)十個微秒，長至幾個毫秒。受控持續(xù)時間可以是基于高速時鐘而控制的，因而相對一致。照相機(jī)整合持續(xù)時間725可以始于整合開始時間Tei，并結(jié)束于整合結(jié)束時間Tsi。在一些實(shí)現(xiàn)方式中，整合開始時間可能出現(xiàn)在位置觸發(fā)時間Tpta已被用于啟動照相機(jī)整合周期之后的離散等待時間周期(Tsi-Tpta)處。不過，等待時間周期可能相對一致些。
第三等時線730表示閃光開始信號735，該信號735始于用來啟動閃光的脈沖觸發(fā)時間Tpt。在一些實(shí)現(xiàn)方式中，脈沖觸發(fā)時間Tpt可能基于相同的高速時鐘，該高速時鐘被用于確定照相機(jī)整合持續(xù)時間725。因此，脈沖觸發(fā)延遲周期(Tpt-Tsi)可以是可編程的，它基于高速時鐘并相對一致。脈沖觸發(fā)時間Tpt的開始可以啟動第四條等時線740所表示的閃光脈沖強(qiáng)度分布。該閃光強(qiáng)度可以呈現(xiàn)出瞬時的分布，在衰減之前上升到峰值745，這在下文中會進(jìn)一步描述。
第五條等時線750表示曝光相關(guān)的坐標(biāo)位置鎖存信號755，它始于鎖存時間Ttxyz，該時間Ttxyz可能與有效的或標(biāo)稱的曝光時間一致。在鎖存時間Ttxyz處，工作臺210或工件20的x、y、z坐標(biāo)可以與所獲得的圖像相關(guān)聯(lián)，可以存儲到存儲器140之中。在下面的表格1中總結(jié)了在圖像獲取周期內(nèi)按出現(xiàn)順序羅列的等時線事件的描述。
表格1

閃光脈沖強(qiáng)度分布始于脈沖觸發(fā)Tpt，它具有一個開始的逐漸上升，直到閃光在時刻Tsp有效開始。在快速上升到峰值745之后，閃光可能迅速下降到時刻Tep處閃光的有效結(jié)束點(diǎn)，再繼續(xù)衰減，很少提供附加照明能量，像圖7所示的那樣。對于特定的實(shí)現(xiàn)方式和特定的燈，脈沖觸發(fā)時間Tpt和有效脈沖開始時間Tsp之間的等待時間周期可以相對一致。此外，對于給定時間周期(Tep-Tsp)，特定燈的強(qiáng)度分布和在特定工作電壓下所提供的照明能量可以相對一致。
如上所述，使用氙燈時，改變閃光持續(xù)時間的能力可能是有限的，并且閃光持續(xù)時間可能固有地小于典型的最小照相機(jī)整合周期。因此，在一致的控制下，為使閃光所提供的有效曝光照明減小一定量級，所期望的是，照相機(jī)曝光在閃光的有效結(jié)束時間Tep之前一個可預(yù)計(jì)并一致的時刻結(jié)束。如上所述，脈沖觸發(fā)延遲周期(Tpt-Tsi)基于高速時鐘是可編程的并相對一致。相似的是，可編程的照相機(jī)整合持續(xù)時間(Tei-Tsi)基于相同的高速時鐘是可編程的并相對一致。此外，在脈沖觸發(fā)時間Tpt和有效脈沖開始時間Tsp之間的等待時間周期可能相對一致。因此，對于給定的閃光周期(Tep-Tsp)和相關(guān)聯(lián)的分布，可以通過選擇和/或編程該可編程的照相機(jī)整合持續(xù)時間(Tei-Tsi)和脈沖觸發(fā)延遲周期(Tpt-Tsi)來控制有效的曝光照明，使得照相機(jī)整合結(jié)束時間Tei在閃光分布期間一個可預(yù)計(jì)的時刻處結(jié)束，并且截短并確定有效的圖像曝光照明。即，為了在很寬的動態(tài)范圍內(nèi)控制有效的圖像照明，在閃光分布期間，有效的圖像曝光照明可能與閃光一起開始，即在照相機(jī)整合周期開始之后一小段時間，并且可能與照相機(jī)整合周期一起結(jié)束。當(dāng)然，通過設(shè)計(jì)和/或?qū)嶒?yàn)以及校正或存儲的結(jié)果，所有上述等待時間都可以針對特定的機(jī)器、燈、電壓電平等而被校正或被確定，可以很容易確定提供了期望的或校正的照明度的定時、工作電壓等的組合。
圖8示出了示例性的示意方框圖，它包括示例性的與控制系統(tǒng)部分120、視覺測量機(jī)器200和光發(fā)生系統(tǒng)300諸部分相關(guān)聯(lián)的控制器信號，就像圖2和3所示的那樣?？刂葡到y(tǒng)部分120包括成像控制接口131，它可以包括幀數(shù)據(jù)采集器、移動控制接口132和SLM控制部分135b(圖3)。移動控制接口132可以包括移動控制器。光發(fā)生系統(tǒng)300可以包括光發(fā)生器310、SLM 350和SLM接口部分135b’。定時和同步化部分135a可以與光發(fā)生系統(tǒng)300一起，或被光發(fā)生系統(tǒng)300包在其中，以便于改進(jìn)光發(fā)生系統(tǒng)300的應(yīng)用。
光發(fā)生系統(tǒng)300可以與SLM控制部分135b、定時與同步化部分135a(圖3)和視頻分路器810一起運(yùn)行。定時與同步化部分135a和SLM控制部分135b可以是光通道曝光和控制部分的組件(圖2)。視覺測量機(jī)器200(圖2)包括照相機(jī)260和光源220、230、240以照明工件20。共軸鏡子233將來自共軸光源230的光線朝著工件20引導(dǎo)。
照相機(jī)260可以接收來自成像控制接口131的信號，并且可以通過視頻輸入820經(jīng)成像控制接口131發(fā)送圖像數(shù)據(jù)。照相機(jī)260也可以在串行通信裝置830之間接收并發(fā)送信號。數(shù)字監(jiān)控器840和/或模擬監(jiān)控器850可以顯示與SLM 350相關(guān)的信息(例如，作為實(shí)現(xiàn)SLM設(shè)置和控制GUI 400的一種手段，參照圖4對其有描述)。SLM控制部分135b可以將SLM視頻信號提供給視頻分路器810和數(shù)字監(jiān)控器840。視頻分路器810可以將視頻信號提供給定時與同步部分135a、SLM接口部分135b’以及模擬監(jiān)控器850。例如，提供給SLM接口部分135b’的視頻信號可以是常規(guī)的視頻信號，并且SLM接口部分135b’可以接收視頻信號并將該視頻信號解碼為數(shù)字控制信號以便操作可能包括LCD像素陣列的SLM 350，以產(chǎn)生期望的孔徑結(jié)構(gòu)和運(yùn)行狀態(tài)。通常，這種SLM接口解碼器可以從LCD像素陣列顯示器的許多制造商那里獲得，比如，之前提到的LCD陣列的制造商。
定時與同步化部分135a可以接收來自移動控制接口132的位置觸發(fā)輸出信號(例如，參看圖7的715)(常規(guī)的移動控制器可以被編程為提供這種位置觸發(fā))，并且將相關(guān)信號轉(zhuǎn)發(fā)給成像控制接口131(圖8中的“OptoTRIG”)以保持參照圖7所描述的定時關(guān)系。成像控制接口131可以將曝光觸發(fā)信號提供給照相機(jī)260以啟動照相機(jī)整合周期的開始(例如，參看圖7的725)，并將脈沖觸發(fā)(例如，參看圖7的735)提供給光發(fā)生器310，光發(fā)生器310可以將光線提供給SLM 350以便分布到光源220、230、240?；诒话ㄔ诔上窨刂平涌?31中的高速時鐘，脈沖觸發(fā)信號可以相對于曝光觸發(fā)信號延遲一個可編程的量。該可編程的延遲與被編程的照相機(jī)260整合周期一起(有可能有各種一致的定時等待時間)可以被用來控制有效的圖像曝光照明，這在之前參照圖7描述過。高速時鐘和可編程整合周期和脈沖觸發(fā)信號延遲可以在各種商用幀數(shù)據(jù)采集器中得以實(shí)現(xiàn)。
定時與同步部分135a可以將位置鎖存觸發(fā)信號(例如，參看圖7中的755)提供給移動控制接口132，以在與有效圖像曝光時間相對應(yīng)的某一時刻鎖存工作臺210或工件20的x、y、z坐標(biāo)。例如，基于已知的脈沖觸發(fā)信號時間和已知的照相機(jī)整合周期，定時與同步化部分135a可以提供與有效的圖像曝光時間最佳對應(yīng)的鎖存時間，使有效的圖像曝光周期的定時(例如，參看圖7的Tei-Tsp)被人知道。例如，對于很短的有效圖像曝光周期，位置鎖存定時設(shè)置在周期(Tei-Tsp)的中間就夠了?；蛘?，對于更精確的有效圖像曝光時間，基于實(shí)驗(yàn)所確定的已知的閃光強(qiáng)度分布，可以在在周期(Tei-Tsp)的強(qiáng)度加權(quán)平均時間處設(shè)置位置鎖存時間。基于與提供給成像控制接口131(圖8中的“OptoTRIG)的信號相關(guān)的延遲，用來確定有效圖像曝光時間的脈沖觸發(fā)信號時間可以在定時與同步部分135a的內(nèi)部被確定，或者，當(dāng)它被發(fā)送到光發(fā)生器310時，基于與同步化部分135a平行地發(fā)送脈沖觸發(fā)信號，可以確定所使用的脈沖觸發(fā)信號時間。
此處描述了選定組件的示例。串行通信裝置830可以表示接口控制工具。控制系統(tǒng)部分120可以包括具有SLM控制部分135b的個人計(jì)算機(jī)底板，它是由Matrox雙視頻接口(DVI)子板和包括Corona II幀數(shù)據(jù)采集器的成像控制接口131提供的，這兩者可以從加拿大St-Régis Doral(魁北克)的Matrox ElectronicSystem有限公司獲得。視覺測量機(jī)器200可以使用Quick VisionTM控制來控制各種光源。來自蘇格蘭Dunfermline地區(qū)CRL-Opto的微型顯示圖形陣列和相關(guān)電子器件可以提供SLM接口部分135b’和SLM 350。移動控制接口132可以包括移動控制器，例如，可從加利福尼亞州Rocklin地區(qū)的Galil Motion Control獲得的DMC-XXXX系列移動控制卡之一，或者作為之前描述的Quick VisionTM系統(tǒng)一部分而提供的移動控制卡。
圖9示出了光發(fā)生系統(tǒng)300’的可選結(jié)構(gòu)的示意性布局圖，它包括用來提供結(jié)構(gòu)化的光源945的光源通道。通常，光發(fā)生系統(tǒng)300’與參照圖5所描述的光發(fā)生系統(tǒng)300相似，因此，將只描述重要的差別。在第一部分中，提供了光線314，就像之前參照圖5所描述的那樣。
光線314可以被引導(dǎo)通過光纖束光導(dǎo)管910，然后作為準(zhǔn)直光314’通過孔徑317、濾光片318和SLM 350，它們位于光發(fā)生系統(tǒng)300’的第二部分中。光發(fā)生系統(tǒng)300’的第二部分可以包括旋轉(zhuǎn)式鏡子920，它與旋轉(zhuǎn)式鏡子313相似。在第一部分912a中，光線314’可以直接照射到之前描述的光纜排列319中，以提供所有之前描述過的照明功能。
或者，除了上述示例性的孔徑圖案以外，SLM 350可以是可控元件，它可以包括或可被配置或可被編程來形成結(jié)構(gòu)化的光圖案。例如，結(jié)構(gòu)化的光圖案可以按期望節(jié)距包括普通的亮(透光的)和暗(阻光的)條紋圖案，并且可以用之前描述過的LCD像素陣列來形成。在這種情況下，通過SLM350的準(zhǔn)直光314’將可以提供平行光條紋的光場。在第二個位置921b中，旋轉(zhuǎn)鏡可以使平行的光條紋在被發(fā)射之前先通過聚焦和/或放大和/或準(zhǔn)直透鏡930，以提供結(jié)構(gòu)化的光源945，該光源945可以被用來照明工件20(圖2)。結(jié)構(gòu)化的光源945可以安裝在固定的和/或已知的位置沿著相對于機(jī)器視覺檢查系統(tǒng)10’的光軸成一已知角度排列的某一個軸朝著工件20發(fā)出平行光條紋。因此，工件20表面上的結(jié)構(gòu)化的光圖案的圖像可以與已知的結(jié)構(gòu)化的光三角測量技術(shù)相結(jié)合來使用，以確定工件20沿z軸方向剖面的相對大小。美國專利6,690,474中包括了與LCD陣列和結(jié)構(gòu)化的光技術(shù)有關(guān)的各種相關(guān)內(nèi)容，其整體內(nèi)容引用在此作為參考。
應(yīng)該理解，在可以實(shí)現(xiàn)SLM 350從而使得各個通道孔徑可以部分透射的實(shí)施例中，當(dāng)使用之前描述的LCD像素陣列時，SLM 350可以有利地用于增大有效圖像曝光照明的動態(tài)范圍。即，除了之前描述過的由用于控制照相機(jī)整合周期和閃光定時的措施所提供的動態(tài)范圍控制以外，LCD像素陣列或定制的LCD元件等的灰度控制都可以并行地與任何前述的技術(shù)一起使用，以提供附加的照明動態(tài)范圍。
表格2示出了各種因素，它們可以按各種組合來使用以提供期望的照明度，這包括部分透射型的SLM的使用。行1示出了LCD像素陣列可以提供可變的照明衰減，衰減由8位灰度等級命令控制。不過，在實(shí)踐中，在透射光中觀察到的實(shí)際變化等級大約限于150∶1。行2示出了LCD像素陣列可以提供對所有像素立刻有影響的可變的“亮度”衰減，并且可以提供在透射光中觀察到的實(shí)際變化等級，大約1.2∶1。行3示出了氙氣閃光燈可以提供可變的“亮度”，這取決于其工作電壓電平，并且氙氣閃光燈可以提供在所提供的透射光中觀察到的實(shí)際變化等級，大約17∶1。行4示出了氙氣閃光燈通常提供了比典型的最小照相機(jī)整合周期要短的有效的曝光時間，因此，對于閃光曝光，照相機(jī)曝光周期的全部持續(xù)時間都不用于影響該曝光。不過，如上所述，可以設(shè)置脈沖持續(xù)時間以便停止圖像曝光從而有效地截?cái)嚅W光分布的部分。行5示出了脈沖觸發(fā)延遲(例如，參看圖7的Tpt-Tsi)，它支配著照相機(jī)整合周期和閃光分布之間的相對定時，可以按40納秒時間步進(jìn)調(diào)節(jié)。即以40納秒時間步進(jìn)，閃光分布可以選擇性地從圖像曝光中去除。在實(shí)踐中，通過使用該控制措施而在透射光中觀察到的實(shí)際變化等級可以接近250∶1。行6和7示出了可能隨機(jī)器的不同和燈的不同而變化的因素。通常，對這些變化進(jìn)行校準(zhǔn)和/或補(bǔ)償是期望的。整體上，根據(jù)表格2，在一組相對精確控制和可重復(fù)的增量中，可以組合著使用所有這些技術(shù)，以提供有效的圖像曝光照明動態(tài)范圍(約765,000∶1)。
表格2

圖10是曲線圖1000，它示出了在連續(xù)照明期間的光設(shè)置(功率設(shè)置)(在參考或標(biāo)準(zhǔn)曝光時間期間它是令人滿意的)與由線條1010、1020、1030表示的許多閃光功率等級所對應(yīng)的各別閃光持續(xù)時間之間的示例性一般關(guān)系。當(dāng)使用上述光發(fā)生系統(tǒng)300或300’和各種系統(tǒng)與方法時，通過控制上文參照圖7和8所描述的各種定時關(guān)系便可以實(shí)現(xiàn)特定的閃光持續(xù)時間。
圖10的橫坐標(biāo)可以對應(yīng)于連續(xù)照明期間的光設(shè)置(功率設(shè)置)，該設(shè)置可以產(chǎn)生令人滿意的“靜止”工件圖像，該圖像可以在整個參考或標(biāo)準(zhǔn)曝光時間內(nèi)獲得，比如，常規(guī)照相機(jī)的幀速率。這種照明和曝光方法可以是常規(guī)的，并且可以很好地適用于人工操作和訓(xùn)練模式操作(牽涉機(jī)器操作人員)期間的視覺機(jī)器的操作。圖10的縱坐標(biāo)可以對應(yīng)于在給定閃光功率的情況下要實(shí)現(xiàn)與連續(xù)照明期間光設(shè)置(功率設(shè)置)相等價的圖像強(qiáng)度(即要對該光源實(shí)現(xiàn)相同的總曝光照明能量)所必需的閃光持續(xù)時間。
當(dāng)使用參考或標(biāo)準(zhǔn)曝光時間時，特定的總曝光照明能量可以被定義為對應(yīng)于特定的連續(xù)照明度。該能量可以被特定的閃光平均功率等級(它直接確定相應(yīng)的所需的閃光持續(xù)時間)分隔成第一近似。各個示例性的閃光功率曲線1010、1020、1030可以反映出與各曲線上各點(diǎn)相一致的各個閃光燈功率設(shè)置。因此，與沿較低功率曲線1020、1010上的相應(yīng)(垂直對準(zhǔn)的)點(diǎn)的操作相比，沿較高功率曲線1030上的任何點(diǎn)的操作可以允許更短的閃光持續(xù)時間。當(dāng)使用上述光發(fā)生系統(tǒng)300或300’和各種系統(tǒng)與方法時，更高的閃光功率等級可以對應(yīng)于更高的閃光燈工作電壓，和/或用于控制SLM 350所用的LCD像素陣列的像素使其完全透射。較低的閃光功率曲線可以對應(yīng)于較低的閃光燈工作電壓，和/或用于控制SLM 350所用的LCD像素陣列的像素使其部分透射。
為了提供最短的可能持續(xù)時間并產(chǎn)生其移動相關(guān)的模糊最少且上升距離中不確定性最小的圖像，在任何閃光功率曲線較低的左端運(yùn)行是有好處的。
在不考慮其它照相機(jī)響應(yīng)和其它類似設(shè)備的情況下，各閃光光源可以固有地具有最大可允許功率等級，該因素可以確定最快的被允許的閃光持續(xù)時間。較高的功率曲線1030一般表示這種最大的功率等級。對于最大的或選定的功率等級和期望的工作點(diǎn)，如線條1040所表示的那樣，可以接著確定相應(yīng)的閃光持續(xù)周期。
閃光持續(xù)周期可以提供所需的匹配的總曝光照明能量。線條1050、1060一般表示可選的設(shè)置，通過使用與各閃光功率等級相對應(yīng)的各閃光持續(xù)時間，這些設(shè)置可用于提供期望的照明度。此外，對于沿縱坐標(biāo)定義的期望的閃光持續(xù)時間，在圖1000中橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)數(shù)值交叉處可以確定相應(yīng)的所需的閃光燈功率。
操作人員可以輸入控制參數(shù)，比如，工件位置、光源強(qiáng)度混合等，以人工地、半自動地或自動地檢查一個或多個工件。下面的表格3示出了可以被輸入的參數(shù)類型示例。可以提供的參數(shù)有工件圖像獲取位置、工作臺速度、放大倍數(shù)、光強(qiáng)等。
表格3

表格3中的參數(shù)只是示例，在特別的情況下，更多或更少或可替換的參數(shù)是與不同設(shè)備設(shè)計(jì)相兼容所必需的。
控制參數(shù)可由操作人員來確定，該操作人員將樣品工件20(圖2)放置在工作臺210上(圖2)并確定最佳的位置、放大倍數(shù)、發(fā)光等，以便用這些參數(shù)來執(zhí)行圖像拍攝從而獲得最佳結(jié)果。操作人員可以用各種參數(shù)組合來使樣品工件20成像，并觀察照相機(jī)260(圖2)所拍攝的圖像，并評估是否恰當(dāng)?shù)卮_定了邊緣。在獲得一組可操作的參數(shù)之后，操作人員可以輸入作為編程后的控制參數(shù)的那些參數(shù)值。
控制系統(tǒng)部分120可以處理由操作人員設(shè)立的控制參數(shù)(該參數(shù)可以在訓(xùn)練模式的靜態(tài)成像條件下獲得)，并在自動檢查模式的連續(xù)移動條件下將它們轉(zhuǎn)變?yōu)橛糜趧討B(tài)圖像拍攝的適當(dāng)?shù)目刂泼?。例如，為了在自動檢查程序執(zhí)行期間實(shí)現(xiàn)最高的處理量或最佳的精確度等，連續(xù)的圖像獲取位置和各光源要提供的相關(guān)的總照明能量可以由操作人員在訓(xùn)練模式中設(shè)立，測量路徑、速度、對應(yīng)于各光源的SLM設(shè)置、對應(yīng)于各光源的有效閃光持續(xù)周期等可以通過控制系統(tǒng)部分120(圖2)中的適當(dāng)處理和/或分析而達(dá)到最佳。在已經(jīng)產(chǎn)生用于自動檢查程序的動態(tài)圖像拍攝控制命令之后，該控制命令(和控制參數(shù))可以存儲在存儲器140中以便隨后檢索和使用。
在處理控制參數(shù)和/或從存儲器140(圖2)中檢索控制命令之后，控制系統(tǒng)部分120將圖像獲取位置參數(shù)、相關(guān)的光控制命令信息和任何其它合適的信息下載到發(fā)光控制接口133和/或光通道曝光與控制部分135和/或光發(fā)生系統(tǒng)300，并且可以控制其它系統(tǒng)組件執(zhí)行檢查過程。在各種應(yīng)用中，可以期望的是，使用光發(fā)生系統(tǒng)300的專門處理和確定性的定時，以在具有足夠精確度的情況下在高速移動路徑上期望的位置處同時控制多個光源的高速光脈沖圖案。例如，在接收到來自光發(fā)生系統(tǒng)300的位置信息之后，移動控制器132可以接收工作臺速度信息并命令工作臺210移動工件20，光發(fā)生系統(tǒng)300可以接收來自控制系統(tǒng)部分120的控制命令并將該控制命令處理成特定的數(shù)據(jù)以控制圖像拍攝操作。
所拍攝的圖像可以被視頻工具部分143處理。圖像拍攝周期可以不斷重復(fù)直到針對各工件20(圖1)完成了全部檢查圖像次數(shù)，并且控制系統(tǒng)部分120發(fā)出對應(yīng)于下一個(如果有的話)工件20的下一個位置信號。
圖11是一種示例性方法1100的流程圖，該方法針對機(jī)器視覺檢查系統(tǒng)中的一個或多個光源而使用了閃光光源和空間光調(diào)制器以提供期望的照明度。為了確定可用來在運(yùn)行模式操作期間提供閃光照明的各種光控制參數(shù)，在機(jī)器視覺檢查系統(tǒng)10’的學(xué)習(xí)模式操作期間，可以執(zhí)行圖11所示的操作。該方法始于步驟S1105并繼續(xù)到步驟S1110，其中可控的SLM的光通道孔徑可以被設(shè)置為對應(yīng)于由用戶選定來照明待檢查的工件特征的一個或多個光源。例如，對于用戶選定的光源，SLM可以被控制為將相應(yīng)的光通道孔徑設(shè)置為“關(guān)”狀態(tài)。選定的光通道孔徑可以暫時地被設(shè)置為“開”狀態(tài)。接著，該方法可以繼續(xù)到步驟S1120，其中機(jī)器視覺檢查系統(tǒng)輸入與各選定的光源相關(guān)聯(lián)的光功率或強(qiáng)度設(shè)置。光功率或強(qiáng)度設(shè)置可以由用戶基于實(shí)時圖像的觀察來人工確定，同時用戶在學(xué)習(xí)模式操作期間自動地或基于美國專利6,627,863(該專利整體引用在此作為參考)所示出的方法來調(diào)節(jié)光源。在一些實(shí)現(xiàn)方式中，光功率設(shè)置為零可以表示光源的“關(guān)”設(shè)置，并且步驟S1110和S1120可以合并或不可區(qū)分。
在步驟S1130中，機(jī)器視覺檢查系統(tǒng)可以分析步驟S1120中所輸入的光功率和強(qiáng)度設(shè)置，并基于該光功率或強(qiáng)度設(shè)置來確定閃光分布和照相機(jī)整合周期之間的定時關(guān)系和/或閃光燈工作電壓，使得在照相機(jī)整合周期期間被整合的閃光照明可提供對所有選定的光源通道而言與其光功率或強(qiáng)度設(shè)置相比都已足夠的照明度。對應(yīng)于已確定的定時和/或電壓等級的控制參數(shù)可以存儲在存儲器中和/或在適當(dāng)?shù)碾娐坊蚶讨械玫綄?shí)現(xiàn)。相對應(yīng)的閃光照明度可以超過某些或全部光源通道所對應(yīng)的各個光功率或強(qiáng)度設(shè)置，如果可控的SLM可用于使傳輸?shù)礁鱾€光源通道的光線衰減的話。在確定步驟S1140中，可以確定在步驟S1130中所確定的定時和/或電壓等級是否足夠?yàn)楦鬟x定光源提供所期望的光功率和/或強(qiáng)度設(shè)置。如果這樣，則操作可以跳到步驟S1160。否則，操作繼續(xù)到步驟S1150。在步驟S1150中，在SLM中調(diào)節(jié)各光通道孔徑以提供各自的部分透光設(shè)置和/或各自的孔徑大小，該孔徑大小可提供某一水平的光透射衰減，這種衰減可為各光通道提供期望的光功率和/或強(qiáng)度等級。應(yīng)該理解，可以在SLM中減小光通道孔徑大小而非調(diào)節(jié)像素灰度等級等，或除了調(diào)節(jié)像素灰度等級等以外還可以在SLM中減小光通道孔徑大小，以此使通過光源通道孔徑的光傳輸衰減。應(yīng)該理解，在步驟S1150中，可以單獨(dú)針對各個光源通道孔徑調(diào)節(jié)SLM，使得針對各個光源通道使一個閃光經(jīng)不同的衰減，以在單次閃光期間為多個光源提供期望的照明度組合。
在可選的步驟S1160中，通過用該設(shè)置來獲取并評估工件圖像，便可以測試步驟S1130-S1150中所確定的光控制設(shè)置。例如，在學(xué)習(xí)模式期間，用戶可以在機(jī)器視覺檢查系統(tǒng)的顯示器上觀察所得到的圖像，并接受或拒絕該圖像。如果該圖像被拒絕，可以對光控制設(shè)置進(jìn)行改進(jìn)并對其再進(jìn)行測試，直到可接受的圖像產(chǎn)生。不過，如果對特定的圖像而言圖像照明并不關(guān)鍵，和/或如果各種光控制設(shè)置足夠精確和/或被校準(zhǔn)后使得在無需確認(rèn)已確定的設(shè)置的情況下就可以獲得可靠的照明度，則步驟S1160可省略。在步驟S1170中，在步驟S1130-S1160中確定的最終光控制設(shè)置可以被應(yīng)用于獲取工件圖像，該工件圖像適合于學(xué)習(xí)模式檢查操作和/或被記錄在隨后可用于自動高速檢查的部分程序中。該過程接著可以結(jié)束于步驟S1175。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識到并會理解用于控制閃光照明的系統(tǒng)和方法的各種功能可以以任何方式在任何數(shù)量(例如，一個或多個)的硬件和/或軟件模塊或單元、計(jì)算機(jī)或處理系統(tǒng)或電路中得到執(zhí)行?？刂葡到y(tǒng)部分可以集成到孤立的系統(tǒng)之內(nèi)，或者可以單獨(dú)地被執(zhí)行并通過任何通信介質(zhì)(例如，網(wǎng)絡(luò)、調(diào)制解調(diào)器、直接連接、無線傳輸)耦合到任何數(shù)目的設(shè)備、工作站計(jì)算機(jī)、服務(wù)器計(jì)算機(jī)或數(shù)據(jù)存儲設(shè)備。
控制系統(tǒng)進(jìn)程可以由任何數(shù)目的設(shè)備或處理系統(tǒng)(例如，IBM兼容機(jī)、Apple、Palm Pilot、Blackberry)來實(shí)現(xiàn)。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可以包括市售的或定制的操作系統(tǒng)(例如，Windows、Macintosh、Unix、Linux、OS/2、DOS)以執(zhí)行任何市售的或定制的軟件(例如，Quick VisionTM)和任何類型的輸入設(shè)備(例如，鍵盤、鼠標(biāo)、麥克風(fēng)、I/O端口、無線接收機(jī))。要理解，閃光照明控制的軟件可以用任何期望的計(jì)算機(jī)語言(例如，C、C++、Java、Fortran、Lisp、SQL)來實(shí)現(xiàn)，并且可以基于此處所包含的功能描述用計(jì)算機(jī)和/或編程領(lǐng)域中普通技巧之一來開發(fā)。此外，這種軟件可以通過任何合適的介質(zhì)(例如，被存儲在磁的或光學(xué)設(shè)備上，比如CD-ROM或磁盤)來獲得或發(fā)布，(經(jīng)分組和/或載波信號)從互聯(lián)網(wǎng)或其它網(wǎng)絡(luò)中下載，(通過載波信號)從公告牌系統(tǒng)中下載，或通過其它常規(guī)的發(fā)布機(jī)制來獲得。
應(yīng)該理解，各種上述的和其它的特征與功能或其替換都可以組合到許多其它的不同系統(tǒng)或應(yīng)用中。此外，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可能接下來會做出各種目前未預(yù)見的或意料之外的替換、修改、變化或改進(jìn)，它們都旨在被權(quán)利要求書所包括。
權(quán)利要求
1.一種系統(tǒng)，用于控制由機(jī)器視覺系統(tǒng)中多個單獨(dú)光通道所提供的圖像曝光閃光照明，所述系統(tǒng)包括照相機(jī)；閃光照明源，所述閃光照明源發(fā)出可被所述照相機(jī)用來成像的輻射；可控空間光調(diào)制器，所述可控空間光調(diào)制器提供了多個可控的單獨(dú)光通道孔徑，這些孔徑定位成接收所發(fā)射的輻射；控制系統(tǒng)部分，用于控制所述空間光調(diào)制器；以及與所述多個單獨(dú)光通道相對應(yīng)的多個單獨(dú)光纜，所述多個單獨(dú)光纜定位成接收從各光通道孔徑中發(fā)出的輻射，其中，所述空間光調(diào)制器被控制成確定所述多個可控的單獨(dú)光通道孔徑中的哪一個將所發(fā)射的輻射發(fā)送到其相應(yīng)的光纜。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括至少一個結(jié)構(gòu)化的光通道，其中所述可控的空間光調(diào)制器被控制成提供一種結(jié)構(gòu)化的光圖案，這種結(jié)構(gòu)化的光圖案被定位成接收所發(fā)射的輻射，并按相應(yīng)的結(jié)構(gòu)化的光的形式將所發(fā)射的輻射發(fā)送到所述至少一個結(jié)構(gòu)化的光通道。
3.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述空間光調(diào)制器被進(jìn)一步控制成確定由所述各個光通道孔徑在將所發(fā)射的輻射發(fā)送到其相應(yīng)的各個光纜之前提供的各自的衰減，由此進(jìn)一步控制所述圖像曝光閃光照明。
4.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，由所述各個光通道孔徑的灰度控制和所述各個光通道孔徑的大小控制中的至少之一來確定所述各自的衰減。
5.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制系統(tǒng)部分進(jìn)一步控制在所述照相機(jī)的圖像整合周期與所述閃光照明源發(fā)射的輻射脈沖分布的時序之間的至少一種定時關(guān)系，以進(jìn)一步控制所述圖像曝光閃光照明。
6.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述定時關(guān)系使所述圖像整合周期在所述閃光照明源發(fā)射的輻射脈沖分布期間結(jié)束，使得所述脈沖分布的其余部分并不影響所述圖像曝光。
7.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制系統(tǒng)部分進(jìn)一步控制所述閃光照明源的工作電壓以進(jìn)一步控制所述圖像曝光閃光照明。
8.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述空間光調(diào)制器包括LCD像素陣列。
9.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述閃光照明源包括氙氣閃光燈。
10.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，使用軟件參數(shù)調(diào)節(jié)所述多個可控的各個光通道孔徑中至少某一個的位置，使得所述多個可控的各個光通道孔徑中所述的至少某一個按期望的程度與相應(yīng)的各個光纜對準(zhǔn)。
11.一種方法，用于控制由機(jī)器視覺系統(tǒng)中的多個光通道提供的圖像曝光閃光照明，所述方法包括從閃光照明源中發(fā)出輻射，所述輻射可被所述機(jī)器視覺系統(tǒng)的照相機(jī)用來成像；并且操作所述機(jī)器視覺檢查系統(tǒng)的控制系統(tǒng)部分以控制空間光調(diào)制器，所述空間光調(diào)制器提供了多個可控的光通道孔徑，這些孔徑被定位成接收所發(fā)射的輻射，其中所述機(jī)器視覺系統(tǒng)包括與所述多個發(fā)光通道相對應(yīng)的多個光纜；所述各個光纜被定位成接收從各個光通道孔徑中發(fā)射的輻射，并且操作所述機(jī)器視覺檢查系統(tǒng)的控制系統(tǒng)部分以控制所述空間光調(diào)制器這一步驟包括，確定所述多個可控的光通道孔徑中的哪一個將所發(fā)射的輻射發(fā)送到其相應(yīng)的各個光纜。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述機(jī)器視覺系統(tǒng)包括至少一個結(jié)構(gòu)化的光通道，并且所述方法進(jìn)一步包括操作所述機(jī)器視覺檢查系統(tǒng)的控制系統(tǒng)部分以控制所述空間光調(diào)制器從而提供結(jié)構(gòu)化的光圖案，所述結(jié)構(gòu)化的光圖案被定位成接收所發(fā)射的輻射并按相應(yīng)的結(jié)構(gòu)化的光的形式將所發(fā)射的輻射發(fā)送到所述至少一個結(jié)構(gòu)化的光通道。
13.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，操作所述機(jī)器視覺檢查系統(tǒng)的控制系統(tǒng)部分以控制所述空間光調(diào)制器這一步驟進(jìn)一步包括控制所述空間光調(diào)制器，以便在將所發(fā)射的輻射發(fā)送到其相應(yīng)的各個光纜之前確定由所述各個光通道孔徑所提供的各自的衰減，由此進(jìn)一步控制所述圖像曝光閃光照明。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，通過控制所述各個光通道孔徑的灰度和所述各個光通道孔徑的大小中的至少之一，來確定所述各自的衰減。
15.如權(quán)利要求13所述的方法，還包括操作所述機(jī)器視覺檢查系統(tǒng)的控制系統(tǒng)部分，以控制在所述照相機(jī)的圖像整合周期與所述閃光照明源所發(fā)射的輻射脈沖分布時序之間的至少一種定時關(guān)系，從而進(jìn)一步控制所述圖像曝光閃光照明。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，所述定時關(guān)系被控制成使所述圖像整合周期在所述閃光照明源所發(fā)射的輻射脈沖分布期間結(jié)束，從而所述脈沖分布的剩余部分不影響所述圖像曝光。
17.如權(quán)利要求13所述的方法，還包括操作所述機(jī)器視覺檢查系統(tǒng)的控制系統(tǒng)部分以控制所述閃光照明源的工作電壓，從而進(jìn)一步控制所述圖像曝光閃光照明。
18.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述空間光調(diào)制器包括LCD像素陣列。
19.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述閃光照明源包括氙氣閃光燈。
20.如權(quán)利要求11所述的方法，還包括操作所述機(jī)器視覺檢查系統(tǒng)的控制系統(tǒng)部分，以便用軟件參數(shù)調(diào)節(jié)所述多個可控單獨(dú)光通道孔徑中至少某個的位置，使得所述多個可控單獨(dú)光通道孔徑中的所述至少某個按期望的程度與相應(yīng)的各個光纜對準(zhǔn)。
全文摘要
各種示例性實(shí)施例可以提供用于工件閃光照明的系統(tǒng)與方法。該系統(tǒng)可以包括照明源、圖像獲取設(shè)備和控制系統(tǒng)。照明源可以發(fā)出可見光、UV或近紅外光作為對工件的瞬時閃光，該瞬時閃光響應(yīng)于燈觸發(fā)而出現(xiàn)。照明源可以按某一照明強(qiáng)度發(fā)出光線，在閃光持續(xù)時間期間，該照明強(qiáng)度從開始閾值上升到峰值，之后減小到末端閾值。圖像獲取設(shè)備可以捕獲從曝光觸發(fā)開始的一段曝光持續(xù)時間內(nèi)與工件相關(guān)聯(lián)的光線?？刂葡到y(tǒng)可以控制照明源和圖像獲取設(shè)備以使燈觸發(fā)同步化，所以曝光持續(xù)時間在閃光持續(xù)時間期間結(jié)束，使得閃光的剩余部分不影響圖像曝光。
文檔編號G03B15/02GK1905633SQ20061010864
公開日2007年1月31日 申請日期2006年7月26日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月29日
發(fā)明者P·G·格蘭德尼克, J·D·托比亞森 申請人:株式會社三豐