專利名稱：一種光學(xué)膜在線檢測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光學(xué)膜生產(chǎn)檢測(cè)裝置，特別是一種采用視覺(jué)檢測(cè)的多通道、高精度的光學(xué)膜在線檢測(cè)裝置。
背景技術(shù)：
在光學(xué)膜的制備過(guò)程中，由于薄膜厚度較薄生產(chǎn)工序多等原因，常會(huì)出現(xiàn)各種污漬、凝膠、劃傷、皺折、破損、涂布不均，氣泡等瑕疵，影響光學(xué)膜的光學(xué)性質(zhì)，因此在生產(chǎn)過(guò)程中須實(shí)時(shí)檢測(cè)薄膜品質(zhì)，以反饋給相應(yīng)控制單元對(duì)工藝參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。采用機(jī)器視覺(jué)缺陷檢測(cè)的方法具有非接觸、快速、高精度和智能化等獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，近年來(lái)得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。其過(guò)程為首先由多臺(tái)工業(yè)CCD相機(jī)實(shí)時(shí)采集薄膜灰度圖像，然后通過(guò)圖像處理模塊對(duì)圖像進(jìn)行比對(duì)分析，得到缺陷的形態(tài)、類(lèi)型，坐標(biāo)等信息，進(jìn)而根據(jù)檢測(cè)結(jié)果對(duì)缺陷位置進(jìn)行在線標(biāo)記，或反饋給控制單元以對(duì)工藝參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，達(dá)到穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量的目的。實(shí)際生產(chǎn)線上，薄膜卷繞在導(dǎo)輥上，并隨著導(dǎo)輥的轉(zhuǎn)動(dòng)而運(yùn)動(dòng)。與生產(chǎn)特點(diǎn)有關(guān)， 薄膜運(yùn)行速度可在一個(gè)較寬的范圍內(nèi)變動(dòng)，這種變動(dòng)既可源于人工調(diào)節(jié)，也可因薄膜張力變化而引起，因此瞬時(shí)膜速具有不可預(yù)知性。這給CCD相機(jī)采集圖像帶來(lái)了困難，為了不引起采集的運(yùn)動(dòng)圖像失真，CCD行掃描頻率必須嚴(yán)格與膜速同步，即無(wú)論膜速如何變化，CCD 的縱向圖像分辨率必須保持恒定，且多臺(tái)CCD相機(jī)同步性要求較高，當(dāng)檢測(cè)精度要求較高時(shí)，位置和速度信號(hào)分辨率必須足夠高。目前常用編碼器測(cè)量位置和速度，但是常用編碼器每圈線數(shù)有限，原始編碼器信號(hào)往往無(wú)法達(dá)到要求的檢測(cè)精度。中國(guó)專利公開(kāi)號(hào)CN101403704A公開(kāi)了一種氟塑料薄膜在線疵點(diǎn)檢測(cè)系統(tǒng)和方法，此在線檢測(cè)系統(tǒng)包括多個(gè)高分辨率線陣CCD相機(jī)、多臺(tái)工控機(jī)和一個(gè)觸摸屏、圖像傳輸和處理裝置。此系統(tǒng)通過(guò)每一個(gè)工控機(jī)控制兩個(gè)CXD相機(jī)采集圖像數(shù)據(jù)，同時(shí)采用總線結(jié)構(gòu)由一個(gè)總工控機(jī)對(duì)多個(gè)線陣CCD相機(jī)采集來(lái)的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行融合和處理，實(shí)現(xiàn)多個(gè)線陣CXD相機(jī)圖像的融合，恢復(fù)出整個(gè)圖像。此系統(tǒng)由多臺(tái)工控機(jī)和觸摸屏構(gòu)成CCD相機(jī)陣列控制裝置，同時(shí)對(duì)多個(gè)線陣CCD 相機(jī)實(shí)現(xiàn)同步控制，獲得同一被測(cè)物在不同位置的線陣圖像以滿足線陣CCD相機(jī)的圖像融合，實(shí)現(xiàn)帶狀材料的動(dòng)態(tài)視覺(jué)在線質(zhì)量監(jiān)控，由于使用多臺(tái)工控機(jī)分別對(duì)多個(gè)線陣CCD相機(jī)進(jìn)行控制(每個(gè)工控機(jī)控制兩臺(tái)線陣CCD相機(jī))，各線陣CCD相機(jī)采集的圖形數(shù)據(jù)同步性不高，即使在圖像處理模塊經(jīng)過(guò)二次差分方法處理后圖像還會(huì)有所失真，在后續(xù)與標(biāo)準(zhǔn)圖像對(duì)比中可能出現(xiàn)誤判的問(wèn)題，主要是確定的疵點(diǎn)位置不準(zhǔn)確。光學(xué)膜是利用光的干涉現(xiàn)象以改變其光學(xué)特性來(lái)產(chǎn)生增透、反射、分光、分色、帶通或截止等光學(xué)現(xiàn)象來(lái)實(shí)現(xiàn)其功能，所以對(duì)薄膜的品質(zhì)要求較高，若有任何瑕疵都將影響薄膜的光學(xué)特性，所以對(duì)光學(xué)膜實(shí)時(shí)在線檢測(cè)和對(duì)瑕疵進(jìn)行準(zhǔn)確定位至關(guān)重要。

發(fā)明內(nèi)容
3
本發(fā)明旨在提供一種高精度，多通道的光學(xué)膜在線檢測(cè)裝置，可解決多臺(tái)線陣CCD 相機(jī)采集圖像數(shù)據(jù)同步性差，定位不準(zhǔn)確，導(dǎo)致圖像失真的問(wèn)題。本發(fā)明所述的光學(xué)膜在線檢測(cè)裝置包括用于采集位置信號(hào)的編碼器、用于電平轉(zhuǎn)換的信號(hào)前置處理模塊、FPGA信號(hào)處理模塊、兩個(gè)以上的驅(qū)動(dòng)模塊、兩臺(tái)以上的用于采集圖像信號(hào)的線陣CCD相機(jī)，所述FPGA信號(hào)處理模塊包括同步檢測(cè)電路和信號(hào)選擇電路；編碼器輸出的信號(hào)經(jīng)前置信號(hào)處理模塊后，送入FPGA信號(hào)處理模塊，在FPGA信號(hào)處理模塊中經(jīng)同步檢測(cè)電路和信號(hào)選擇電路后，送入多路驅(qū)動(dòng)模塊，一個(gè)驅(qū)動(dòng)模塊連接一臺(tái)線陣CCD 相機(jī)，同時(shí)驅(qū)動(dòng)多臺(tái)CCD相機(jī)工作。本發(fā)明所述的光學(xué)膜在線檢測(cè)裝置，從編碼器輸出的信號(hào)經(jīng)信號(hào)前置處理模塊進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換后，送入FPGA信號(hào)處理模塊進(jìn)行信號(hào)同步細(xì)分和信號(hào)選擇，然后分配給多路驅(qū)動(dòng)電路，同時(shí)驅(qū)動(dòng)多臺(tái)線陣CCD相機(jī)工作，采集圖像數(shù)據(jù)。因?yàn)槎嗯_(tái)線陣CCD相機(jī)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)來(lái)自同一個(gè)編碼器，解決了控制信號(hào)的信號(hào)源一致性問(wèn)題，信號(hào)同步性高，由編碼器輸出的位置信號(hào)，在信號(hào)前置處理模塊處理后進(jìn)入 FPGA信號(hào)處理模塊，在FPGA模塊中經(jīng)過(guò)同步檢測(cè)電路進(jìn)行信號(hào)同步細(xì)分，進(jìn)一步提高信號(hào)同步性，然后輸送給信號(hào)選擇電路進(jìn)行信號(hào)再分配，在信號(hào)選擇電路，信號(hào)被分配給多個(gè)通道，輸出給多路驅(qū)動(dòng)電路，控制多臺(tái)線陣CCD相機(jī)同時(shí)開(kāi)始拍攝工作，多臺(tái)線陣CCD相機(jī)由同步性很高的信號(hào)驅(qū)動(dòng)，其采集的圖像信號(hào)一致性好，可為圖像處理模塊提供同步性高的灰度圖像，減少圖像失真，來(lái)自同一編碼器的信號(hào)在FPGA信號(hào)處理模塊，還經(jīng)過(guò)同步監(jiān)測(cè)電路提高了信號(hào)精度，可準(zhǔn)確定位圖像位置。


圖1為本發(fā)明的連接框圖。圖2為本發(fā)明的信號(hào)前置處理模塊的一種電路結(jié)構(gòu)圖。圖3為本發(fā)明的有源晶振電路的一種結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式如圖1所示的光學(xué)膜在線檢測(cè)裝置包括編碼器0、信號(hào)前置處理模塊1、FPGA (現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列)信號(hào)處理模塊2、十六個(gè)驅(qū)動(dòng)模塊301至316、十六臺(tái)線陣C⑶相機(jī)401至 416，信號(hào)前置處理模塊1中包括電平轉(zhuǎn)換電路11，光耦合電路12和信號(hào)整形電路13，由編碼器0輸出的位置信號(hào)進(jìn)入信號(hào)前置處理模塊1，在前置處理模塊1中經(jīng)電平轉(zhuǎn)換電路11 轉(zhuǎn)換為T(mén)TL電平，然后送入光耦合電路12對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行信號(hào)隔離，實(shí)現(xiàn)分配器與外部電路的電氣絕緣隔離，起到抗干擾的作用，然后再送入信號(hào)整形電路13進(jìn)行信號(hào)整形，進(jìn)一步消除噪聲提高信號(hào)質(zhì)量，后送入FPGA信號(hào)處理模塊2 ;FPGA信號(hào)處理模塊2中有用硬件描述語(yǔ)言(Verilog或VHDL)集成的同步檢測(cè)電路21、濾波器22、信號(hào)選擇器23，進(jìn)入FPGA 信號(hào)處理模塊2的信號(hào)經(jīng)同步檢測(cè)電路21，進(jìn)行信號(hào)同步細(xì)分，進(jìn)一步提高信號(hào)同步性，然后送入濾波器22濾波去除噪聲，然后進(jìn)入信號(hào)選擇器23，將信號(hào)分配給多個(gè)通道，輸出給多路驅(qū)動(dòng)模塊301至316，每個(gè)驅(qū)動(dòng)模塊連接一臺(tái)CCD相機(jī)，同時(shí)驅(qū)動(dòng)與多路驅(qū)動(dòng)模塊分別連接的CXD相機(jī)401至416開(kāi)始工作。為提高本裝置信號(hào)的同步性和精度在FPGA信號(hào)控制模塊2外部設(shè)置有獨(dú)立的有源晶振電路5，為整個(gè)裝置提供快速時(shí)鐘信號(hào)，在FPGA內(nèi)部
4集成有用硬件描述語(yǔ)言(Verilog或VHDL)設(shè)計(jì)的信號(hào)同步檢測(cè)電路13、信號(hào)同步檢測(cè)電路由全局快速時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)，時(shí)鐘頻率比編碼器信號(hào)頻率高出3個(gè)數(shù)量級(jí)，以此保證信號(hào)的同步精度。來(lái)自同一編碼器O的差分信號(hào)，在前置處理模塊1進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換，信號(hào)隔離和信號(hào)整形后，送入FPGA信號(hào)處理模塊2，在FPGA信號(hào)處理模塊中，使用外部快速時(shí)鐘信號(hào)驅(qū)動(dòng)的高精度同步檢測(cè)電路對(duì)信號(hào)進(jìn)行信號(hào)細(xì)分同步，然后經(jīng)濾波去除噪聲后送入信號(hào)選擇器 23，將信號(hào)送入FPGA信號(hào)模塊1的多個(gè)通道，進(jìn)行信號(hào)分配，同時(shí)驅(qū)動(dòng)多臺(tái)C⑶相機(jī)401至 416同時(shí)工作，因?yàn)槎嗯_(tái)線陣CCD相機(jī)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)來(lái)自同一個(gè)編碼器，解決了控制信號(hào)的信號(hào)源一致性問(wèn)題，信號(hào)同步性高，而且在FPGA信號(hào)處理模塊中經(jīng)過(guò)同步檢測(cè)電路進(jìn)行信號(hào)同步細(xì)分，進(jìn)一步提高信號(hào)同步性，然后輸送給信號(hào)選擇電路進(jìn)行信號(hào)再分配，可為圖像處理模塊提供同步性高的灰度圖像，減少圖像失真，可準(zhǔn)確定位圖像位置。而且根據(jù)外部控制命令可隨時(shí)開(kāi)啟和關(guān)閉通道，提高本裝置的工作靈活性。如圖2所示，給出了所述信號(hào)前置處理模塊1的電路結(jié)構(gòu)，編碼器0輸出的原始差分信號(hào)有A，B, Z相，圖2只給出了 A相差分信號(hào)的電路結(jié)構(gòu)，B相、Z相電路與之相似。從編碼器輸出的差分信號(hào)經(jīng)RS422-TTL轉(zhuǎn)換器101實(shí)現(xiàn)差分信號(hào)到TTL電平的轉(zhuǎn)換，然后送入施密特觸發(fā)器102進(jìn)行信號(hào)整形，整形后的信號(hào)送入光耦合器103進(jìn)行信號(hào)隔離，以去除外界干擾，實(shí)現(xiàn)控制裝置與信號(hào)采集裝置的電氣隔離，經(jīng)過(guò)隔離的信號(hào)再送入施密特觸發(fā)器104信號(hào)整形電路進(jìn)一步提高信號(hào)完整度，消除噪聲干擾，然后進(jìn)入外掛電阻105，電阻 106分壓后輸出。如圖3所示，給出了外接在FPGA信號(hào)處理模塊2外部的有源晶振電路5的電路結(jié)構(gòu)，電感線圈504的一端連接電源及電容器501，其另外一端與晶振振蕩器506的輸入端連接，在晶振振蕩器506與電感線圈504之間還并聯(lián)有電容器502及電容器503，電容器501、 電容器502、電容器503共同接地，晶振振蕩器506的輸出端連接電阻器505后輸出。所述晶振振蕩器506時(shí)鐘頻率比采集信號(hào)的編碼器0信號(hào)頻率高出3個(gè)數(shù)量級(jí)。整個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)輸入由有源晶振電路5提供，并經(jīng)過(guò)集成在FPGA信號(hào)處理模塊2內(nèi)部的鎖相環(huán)(PLL) 時(shí)鐘調(diào)整電路進(jìn)行倍頻、鎖相，時(shí)鐘脈沖精度進(jìn)一步提高。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)膜在線檢測(cè)裝置，其特征在于包括用于采集位置信號(hào)的編碼器、用于電平轉(zhuǎn)換的信號(hào)前置處理模塊、FPGA信號(hào)處理模塊、兩個(gè)以上的驅(qū)動(dòng)模塊、兩臺(tái)以上的用于采集圖像信號(hào)的線陣CCD相機(jī)，所述FPGA信號(hào)處理模塊包括同步檢測(cè)電路和信號(hào)選擇電路； 編碼器輸出的信號(hào)經(jīng)前置信號(hào)處理模塊后，送入FPGA信號(hào)處理模塊，在FPGA信號(hào)處理模塊中經(jīng)同步檢測(cè)電路和信號(hào)選擇電路后，送入多路驅(qū)動(dòng)模塊，一個(gè)驅(qū)動(dòng)模塊連接一臺(tái)線陣CCD 相機(jī)，同時(shí)驅(qū)動(dòng)多臺(tái)CCD相機(jī)工作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)膜在線檢測(cè)裝置，其特征在于，所述的FPGA信號(hào)處理模塊還包括濾波器；進(jìn)入FPGA信號(hào)處理模塊的信號(hào)經(jīng)同步檢測(cè)電路后，進(jìn)入濾波器，后通過(guò)信號(hào)選擇器，輸出給多路驅(qū)動(dòng)模塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光學(xué)膜在線檢測(cè)裝置，其特征在于，所述的信號(hào)前置處理模塊包括電平轉(zhuǎn)換電路、光耦合電路和信號(hào)整形模塊；編碼器輸出的信號(hào)經(jīng)電平轉(zhuǎn)換電路后，進(jìn)入光耦合電路，后經(jīng)信號(hào)整形模塊，最后送入FPGA信號(hào)處理模塊。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光學(xué)膜在線檢測(cè)裝置，其特征在于，在所述的FPAG信號(hào)處理模塊外部還包括有源晶振電路。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種光學(xué)膜在線檢測(cè)裝置，包括編碼器、信號(hào)前置處理模塊、FPGA信號(hào)處理模塊、兩個(gè)以上的驅(qū)動(dòng)模塊及線陣CCD相機(jī)，F(xiàn)PGA信號(hào)處理模塊包括同步檢測(cè)電路和信號(hào)選擇電路；編碼器輸出的信號(hào)經(jīng)前置信號(hào)處理模塊后，在FPGA信號(hào)處理模塊經(jīng)同步檢測(cè)和信號(hào)選擇后，將信號(hào)分配給多路驅(qū)動(dòng)模塊，控制該驅(qū)動(dòng)模塊連接的線陣CCD相機(jī)工作，因多臺(tái)線陣CCD相機(jī)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)來(lái)自同一個(gè)編碼器，解決了控制信號(hào)的信號(hào)源一致性問(wèn)題，信號(hào)同步性高，在FPGA信號(hào)處理模塊中經(jīng)過(guò)同步檢測(cè)電路進(jìn)行信號(hào)同步細(xì)分，進(jìn)一步提高信號(hào)同步性，為圖像處理模塊提供同步性高的灰度圖像減少圖像失真。
文檔編號(hào)G01N21/88GK102445450SQ20111029177
公開(kāi)日2012年5月9日 申請(qǐng)日期2011年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月29日
發(fā)明者李兆輝, 胡廣華 申請(qǐng)人:廣州南沙華卓化工有限公司