工業(yè)生產(chǎn)線上拍攝物件影像的方法
【專利摘要】一種在工業(yè)生產(chǎn)線上拍攝物件影像的方法，包含下列步驟。提供一取像裝置，其中取像裝置內(nèi)建一燈源控制器與一相機單元。提供一燈源，連結(jié)于取像裝置，并接受燈源控制器的驅(qū)動而發(fā)光。相機單元開啟快門進行一曝光程序，并在曝光程序結(jié)束時關(guān)閉快門。燈源控制器驅(qū)動燈源進行一發(fā)光程序，提供相機單元所需的曝光亮度，并在發(fā)光程序結(jié)束時關(guān)閉燈源，其中發(fā)光程序基本上同步于曝光程序。
【專利說明】工業(yè)生產(chǎn)線上拍攝物件影像的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是有關(guān)于一種工業(yè)生產(chǎn)線上拍攝物件影像的方法，特別是一種控制燈源發(fā)光程序與相機快門曝光程序使其同步化，以有效拍攝物件影像的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]在當今的工業(yè)生產(chǎn)過程中，影像檢測技術(shù)大量的應(yīng)用于自動化生產(chǎn)線上，進行諸如物件檢驗、自動定位、尺寸量測、甚至元件搜尋等用途。其中，透過對生產(chǎn)線上物件進行影像拍攝，并分析所擷取的影像數(shù)據(jù)，可檢查所制作生產(chǎn)的物件是否符合規(guī)格需求。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中，在對生產(chǎn)線上的物件進行影像檢測時，除了會在生產(chǎn)線或工具機臺上架設(shè)相機，對準所欲檢測的物件進行拍攝外，也會在相機旁邊，另外架設(shè)一組燈源，提供相機拍攝時所需的光線。
[0004]為了確保相機能順利的拍攝出清晰的物件影像，所架設(shè)的燈源會采用高亮度的燈泡，持續(xù)的照射光線于物件上，方便相機鏡頭隨時補捉影像。但是，以高亮度的燈泡持續(xù)的照明，往往會消耗相當可觀的電力，而增加了物件生產(chǎn)的碳成本。因此，近來相關(guān)的影像檢測，大多改用了發(fā)光二極管燈源，來取代傳統(tǒng)的高亮度燈泡。
[0005]雖然發(fā)光二極管燈源也能提供拍攝物件影像時所需的高亮度光線，但是當發(fā)光二極管燈源長時間持續(xù)不斷的以高亮度光線照明時，很容易因為溫度過高而損毀。
[0006]此外，在部份的生產(chǎn)線上，由于產(chǎn)線流程的設(shè)計較為緊湊，因此在進行影像檢測時，需要對動態(tài)中的物件進行拍攝。亦即，物件在通過相機鏡頭時，并不會暫時停留以供相機拍攝，而是會以一定的速度直接穿越鏡頭下方。此時，若相機快門曝光的時間過長，所拍攝的物件影像便容易出現(xiàn)殘影，而無法清楚辨識。當然，對操作者而言，可借著調(diào)整相機快門的曝光時間來避免出現(xiàn)殘影。但是，當物件通過相機鏡頭的速度非常快的時候，受限于相機鏡頭快門的硬體規(guī)格，可能無法以更短的曝光時間來照像，而使得所拍攝的影像仍然會發(fā)生殘影的問題。
[0007]由于現(xiàn)有技術(shù)中，在生產(chǎn)線上進行影像檢測時，仍有上述諸多不便與問題，有鑒于此，本案發(fā)明人乃希望能提供一種新的設(shè)計，以期有效解決上述問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明提供一種在工業(yè)生產(chǎn)線上拍攝物件影像的方法，包含下列步驟:提供一取像裝置，其中取像裝置內(nèi)建一燈源控制器與一相機單元。提供一燈源，連結(jié)于取像裝置，并接受燈源控制器的驅(qū)動而發(fā)光。相機單元開啟快門進行一曝光程序，并在曝光程序結(jié)束時關(guān)閉快門。燈源控制器驅(qū)動燈源進行一發(fā)光程序，提供相機單元所需的曝光亮度，并在發(fā)光程序結(jié)束時關(guān)閉燈源，其中發(fā)光程序基本上同步于曝光程序。
[0009]在第一實施例中，發(fā)光程序持續(xù)的時間，短于曝光程序持續(xù)的時間。其中，發(fā)光程序結(jié)束的時間，可早于曝光程序結(jié)束的時間。至于，發(fā)光程序開始的時間，可晚于曝光程序開始的時間。由于相機單元只有在發(fā)光程序持續(xù)的時間中，才能藉由燈源所提供的亮度，進行有效的曝光，因此透過控制發(fā)光程序持續(xù)的時間，使其短于曝光程序持續(xù)的時間，可進一步調(diào)整相機單元真正有效曝光的時間，而能補捉生產(chǎn)線上高速移動的物件影像，避免殘影的產(chǎn)生。
[0010]在第二實施例中，發(fā)光程序持續(xù)的時間，則稍長于曝光程序持續(xù)的時間。其中，發(fā)光程序開始的時間，可稍早于曝光程序開始的時間。至于，發(fā)光程序結(jié)束的時間，可稍晚于曝光程序結(jié)束的時間。基本上，借著讓整個發(fā)光程序持續(xù)的時間，稍長于整個曝光程序持續(xù)的時間，可控制燈源只在相機單元曝光時才進行照明，并且在曝光程序結(jié)束后便立即關(guān)閉燈源，防止燈源因為長時間不間斷的照明，而容易發(fā)生燒毀等問題。
[0011]關(guān)于本發(fā)明所述在工業(yè)生產(chǎn)線上拍攝物件影像的方法，可以藉由以下發(fā)明詳述及所附圖示，得到進一步的了解。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1顯示本發(fā)明所提供一種在工業(yè)生產(chǎn)線上拍攝物件影像的方法流程圖；
[0013]圖2顯示本發(fā)明所提供的取像裝置其內(nèi)部構(gòu)件以及與外部周邊設(shè)備的連結(jié)關(guān)系；
[0014]圖3顯示本發(fā)明第一實施例中相機單元的曝光程序與燈源的發(fā)光程序之間的同步關(guān)系；
[0015]圖4顯示本發(fā)明第二實施例中相機單元的曝光程序與燈源的發(fā)光程序之間的同步關(guān)系；及
[0016]圖5顯示本發(fā)明第二實施例透過一觸發(fā)信號驅(qū)動燈源與相機單元的相關(guān)時序圖。
[0017]符號說明:
[0018]步驟:S10、S20、S25、S30與 S40
[0019]取像裝置I外殼10
[0020]相機單元12燈源控制器14
[0021]外界電源2燈源3
[0022]電腦4
[0023]曝光程序的時間T1發(fā)光程序的時間T2
[0024]觸發(fā)信號N發(fā)光準備時間Tp
[0025]觸發(fā)過濾時間Tf曝光領(lǐng)先時間?Υ

【具體實施方式】
[0026]請參照圖1，此圖顯示本發(fā)明所提供一種在工業(yè)生產(chǎn)線上拍攝物件影像的方法流程圖。其主要步驟包括了:
[0027]S10:提供一取像裝置，取像裝置內(nèi)建一燈源控制器與一相機單元。
[0028]S20:提供一燈源，連結(jié)于取像裝置，受燈源控制器驅(qū)動而發(fā)光。
[0029]S25:提供一電腦，連結(jié)于取像裝置，以進行數(shù)據(jù)或指令的傳輸。
[0030]S30:相機單元開啟快門進行一曝光程序，并在曝光程序結(jié)束時關(guān)閉快門。
[0031]S40:燈源控制器驅(qū)動燈源進行一發(fā)光程序，提供相機單元所需的曝光亮度，并在發(fā)光程序結(jié)束時關(guān)閉燈源，其中發(fā)光程序基本上(substantially)同步于曝光程序。
[0032]為了避免對相機單元進行曝光成像的程序造成干擾，取像裝置的環(huán)境亮度會控制使其低于相機單元曝光所需的亮度。如此一來，只有在燈源發(fā)光時，相機單元才能成功的曝光成像。操作者可以藉由控制燈源的發(fā)光程序，使其基本上同步于相機單元的曝光程序，而順利的拍攝物件影像。特別是，當相機單元受限于快門的硬體規(guī)格，無法提供更短的曝光時間時，操作者還可借著縮短燈源其發(fā)光程序的持續(xù)時間，而達到控制有效曝光時間的效果。
[0033]為了能準確控制相機單元進行曝光程序以及燈源進行發(fā)光程序的時間點，如步驟SlO所示，本發(fā)明特別提供了一取像裝置，此取像裝置內(nèi)建了一燈源控制器與一相機單元。
[0034]請同時參照圖2，此圖顯示了本發(fā)明所提供的取像裝置I其內(nèi)部構(gòu)件以及與外部周邊設(shè)備的連結(jié)關(guān)系。此取像裝置I具有一外殼10，用來容納包覆一相機單元12與一燈源控制器14。相機單元12具有一鏡頭，凸出于外殼10表面，用以攝取生產(chǎn)線上的物件影像。燈源控制器14，可經(jīng)由一電源線，接收外界電源2所提供的電力，并將電力調(diào)變后向外輸送至一燈源3，以控制燈源3發(fā)光的時間與亮度。此外，相機單元12與燈源控制器14亦連結(jié)至外部的一電腦4，可接受由電腦4所傳送的指令或訊息。
[0035]參照圖1中的步驟S20以及圖2中所顯示的連結(jié)關(guān)系，本發(fā)明提供了一燈源3，連結(jié)于取像裝置I，并接受燈源控制器14的驅(qū)動而發(fā)光。在一較佳實施例中，燈源3可為一發(fā)光二極管燈源。
[0036]此外，為了能即時擷取并分析生產(chǎn)線上物件的影像，或是傳送指令至取像裝置I以控制相機單元12與燈源控制器14，請參照圖1的步驟S25，可提供一電腦4，連結(jié)于取像裝置1，以進行數(shù)據(jù)或指令的傳輸。
[0037]在完成取像裝置1、燈源3以及電腦4的設(shè)置與連結(jié)后，接著可進行步驟S30，讓相機單元12開啟快門進行一曝光程序，并在曝光程序結(jié)束時關(guān)閉快門。并且，進行步驟S40，由燈源控制器14驅(qū)動燈源3進行一發(fā)光程序，提供相機單元12所需的曝光亮度，并在發(fā)光程序結(jié)束時關(guān)閉燈源3，其中發(fā)光程序基本上(substantially)同步于曝光程序。亦即，發(fā)光程序所持續(xù)的時間，基本上會重迭于曝光程序所持續(xù)的時間。
[0038]請參照圖3，此圖顯示本發(fā)明第一實施例中，相機單元12其曝光程序與燈源3的發(fā)光程序之間的時序關(guān)系。其中，發(fā)光程序開始的時間點，稍早于曝光程序開始的時間點。至于，發(fā)光程序結(jié)束的時間點，則稍晚于曝光程序結(jié)束的時間點。亦即，整個發(fā)光程序持續(xù)的時間T2，會稍長于整個曝光程序所持續(xù)的時間1\。如此一來，燈源3基本上只會在相機單元12其快門進行曝光時，才提供所需的曝光照明，因此可避免現(xiàn)有技術(shù)中燈源3長時間持續(xù)照明，所導(dǎo)致容易過熱燒毀的問題。
[0039]請參照圖4，此圖則顯示本發(fā)明第二實施例中，相機單元12其曝光程序與燈源3的發(fā)光程序之間的時序關(guān)系。其中，發(fā)光程序開始的時間點，明顯晚于曝光程序開始的時間點。至于，發(fā)光程序結(jié)束的時間點，則早于曝光程序結(jié)束的時間點。亦即，整個發(fā)光程序持續(xù)的時間T2，會短于整個曝光程序所持續(xù)的時間1\。
[0040]由于相機單元12基本上只會在燈源3提供照明時，才能進行有效的曝光，因此盡管整個曝光程序持續(xù)的時間T1較長，但是其真正有效的曝光時間，只有燈源3發(fā)光程序所持續(xù)的時間T2而已。
[0041]如此一來，對操作者而言，只要藉由設(shè)定相機單元12其曝光程序的時間T1，并且設(shè)定燈源3發(fā)光程序的時間T2，便可調(diào)整使發(fā)光程序的時間T2短于曝光程序的時間T1，并且讓發(fā)光程序的時間T2介于曝光程序的時間T1中。
[0042]如同前述，由于相機單元12的快門速度會受限于其硬體規(guī)格，因此即便已經(jīng)將相機單元12設(shè)定成最短的曝光時間，可能依舊無法補捉生產(chǎn)線上移動物件的影像。此時，操作者便可借著控制燈源3發(fā)光程序的時間T2，進而達到控制相機單元12的有效曝光時間，以順利的拍攝物件影像。
[0043]要特別說明的是，盡管透過操作者輸入的指令，可在預(yù)定的時間點，觸發(fā)燈源控制器14驅(qū)動燈源3發(fā)光，或是觸發(fā)相機單元12開啟快門曝光。但是，在實際操作中，燈源控制器14調(diào)整電力與供給電力所需的準備時間，以及相機單元12操作機件所需的準備時間，都可能使燈源3實際發(fā)光的時間或是相機單元12快門真實啟動的時間向后遞延。因此，在設(shè)定燈源控制器14與相機單元12快門的觸發(fā)時點時，尚需考慮上述的準備時間。
[0044]請參照圖5，此圖顯示了上述第二實施例，在實際應(yīng)用時，透過外界一觸發(fā)信號，驅(qū)動取像裝置I內(nèi)部的燈源3與相機單元12的相關(guān)時序圖。
[0045]藉由前述步驟S25，提供一電腦4連結(jié)于取像裝置1，可傳送觸發(fā)信號N至取像裝置1，以驅(qū)動相機單元12進行曝光程序，并且控制燈源控制器14驅(qū)動燈源3進行發(fā)光程序。
[0046]值得注意的是，從觸發(fā)信號N傳送至取像裝置1，觸發(fā)燈源控制器14驅(qū)動燈源3發(fā)光，到燈源3實際發(fā)光，會間隔一發(fā)光準備時間TP。此發(fā)光準備時間ΤΡ，是因為燈源控制器14需要調(diào)整電力大小，再輸出電力至燈源3以驅(qū)動其發(fā)光，因此會產(chǎn)生時間上的遞延。
[0047]另一方面，取像裝置I在接收觸發(fā)信號N后，也會先進行一過濾觸發(fā)信號N的步驟，以確定信號正確無誤。接著，才會驅(qū)動相機單元12實際開啟快門進行曝光。
[0048]此外，相機單元12并會根據(jù)前述燈源的發(fā)光準備時間ΤΡ，進一步的延后其曝光程序的開始時間點，以便控制發(fā)光程序能同步于曝光程序。其中，相機單元12過濾觸發(fā)信號N所耗費的時間，為圖中的觸發(fā)過濾時間TF，至于延后曝光程序開始的時間，則為圖中的曝光領(lǐng)先時間IV。
[0049]燈源控制器14驅(qū)動燈源3所耗費的發(fā)光準備時間TP，受制于相關(guān)機件的規(guī)格，因此無法加以調(diào)整。至于相機單元12過濾觸發(fā)信號N所耗費的過濾時間TF，以及相機單元12延后曝光程序的曝光領(lǐng)先時間?Υ，則皆屬于操作者可調(diào)整的參數(shù)。
[0050]換言之，操作者可借著調(diào)整圖5中的過濾時間Tf以及曝光領(lǐng)先時間?Υ，控制相機單元12進行曝光程序的時間點，以達成使曝光程序與發(fā)光程序同步化的效果，并且讓發(fā)光程序持續(xù)的時間T2位于曝光程序持續(xù)時間T1之內(nèi)。如此一來，只有在燈源3進行發(fā)光程序的時間T2中，相機單元12才能進行有效的曝光。因此，即使相機單元12受制于其硬體規(guī)格，曝光程序最短仍需持續(xù)時間T1，但是仍然可以藉由控制過濾時間Tf與曝光領(lǐng)先時間?Υ，縮短相機單元12的有效曝光時間，使其等于發(fā)光程序的時間T2，而順利的拍攝高速移動的物件影像。
[0051]本發(fā)明透過結(jié)合取像裝置1、燈源3與電腦4來進行生產(chǎn)線上物件影像的拍攝，具有相當?shù)膬?yōu)點。
[0052]首先，由于本發(fā)明中控制了燈源3的發(fā)光程序，使其與相機單元12的曝光程序同步化，因此燈源3基本上只會在快門曝光的瞬間才發(fā)光，而不會一直持續(xù)的提供照明，因此相較于現(xiàn)有技術(shù)中燈源需要不間斷持續(xù)發(fā)光的方式，可大幅提升燈源3的使用壽命。特別是，對于以發(fā)光二極管所構(gòu)成的燈源3來說，由于只在曝光成像的瞬間發(fā)光，因此可避免發(fā)光二極管燈源容易燒毀的問題。
[0053]其次，由于本發(fā)明利用了發(fā)光程序持續(xù)時間T2所提供的曝光亮度，縮短相機單元12進行有效曝光的時間，因此即使相機單元12受限于其快門的硬體規(guī)格，無法提供更短的曝光時間，操作者仍然可以藉由控制燈源發(fā)光程序的時間T2，而順利的拍攝高速移動的物件影像，并解決因快門速度過慢而產(chǎn)生的殘影問題。
[0054]本發(fā)明雖以較佳實例闡明如上，然其并非用以限定本發(fā)明的精神與發(fā)明實體僅止于上述實施例爾。是以，在不脫離本發(fā)明的精神與范圍內(nèi)所作的修改，均應(yīng)包括在本發(fā)明權(quán)利要求范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種在工業(yè)生產(chǎn)線上拍攝物件影像的方法，其特征在于，所述的在工業(yè)生產(chǎn)線上拍攝物件影像的方法包含下列步驟: 提供一取像裝置，其中所述的取像裝置內(nèi)建一燈源控制器與一相機單元； 提供一燈源，連結(jié)于所述的取像裝置，并接受所述的燈源控制器的驅(qū)動而發(fā)光； 所述的相機單元開啟快門進行一曝光程序，并在所述的曝光程序結(jié)束時關(guān)閉所述的快門； 所述的燈源控制器驅(qū)動所述的燈源進行一發(fā)光程序，提供所述的相機單元所需的曝光亮度，并在所述的發(fā)光程序結(jié)束時關(guān)閉所述的燈源，其中所述的發(fā)光程序基本上同步于所述的曝光程序。
2.如權(quán)利要求1所述的在工業(yè)生產(chǎn)線上拍攝物件影像的方法，其特征在于，所述的發(fā)光程序結(jié)束的時間，早于所述的曝光程序結(jié)束的時間。
3.如權(quán)利要求1所述的在工業(yè)生產(chǎn)線上拍攝物件影像的方法，其特征在于，所述的發(fā)光程序開始的時間，晚于所述的曝光程序開始的時間。
4.如權(quán)利要求1所述的在工業(yè)生產(chǎn)線上拍攝物件影像的方法，其特征在于，所述的發(fā)光程序持續(xù)的時間，短于所述的曝光程序持續(xù)的時間。
5.如權(quán)利要求1所述的在工業(yè)生產(chǎn)線上拍攝物件影像的方法，其特征在于，所述的發(fā)光程序結(jié)束的時間，稍晚于所述的曝光程序結(jié)束的時間。
6.如權(quán)利要求1所述的在工業(yè)生產(chǎn)線上拍攝物件影像的方法，其特征在于，所述的發(fā)光程序開始的時間，稍早于所述的曝光程序開始的時間。
7.如權(quán)利要求1所述的在工業(yè)生產(chǎn)線上拍攝物件影像的方法，其特征在于，所述的發(fā)光程序持續(xù)的時間，稍長于所述的曝光程序持續(xù)的時間。
8.如權(quán)利要求1所述的在工業(yè)生產(chǎn)線上拍攝物件影像的方法，其特征在于，所述的方法更包括下列步驟: 提供一電腦，連結(jié)于所述的取像裝置，傳送一觸發(fā)信號至所述的取像裝置，驅(qū)動所述的相機單元開啟快門進行所述的曝光程序，并且控制所述的燈源控制器驅(qū)動所述的燈源進行所述的發(fā)光程序。
9.如權(quán)利要求8所述的在工業(yè)生產(chǎn)線上拍攝物件影像的方法，其特征在于，從所述的燈源控制器驅(qū)動所述的燈源發(fā)光，到所述的燈源實際發(fā)光之間，間隔一發(fā)光準備時間。
10.如權(quán)利要求9所述的在工業(yè)生產(chǎn)線上拍攝物件影像的方法，其特征在于，所述的取像裝置在接收所述的觸發(fā)信號到實際開啟快門曝光之間，更包括下列步驟: 過濾所述的觸發(fā)信號，以確定信號正確無誤；且 根據(jù)所述的發(fā)光準備時間，延后所述的曝光程序開始的時間點，使所述的發(fā)光程序與所述的曝光程序基本上同步。
【文檔編號】G03B15/05GK104184951SQ201310196771
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2013年5月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月23日
【發(fā)明者】李正道 申請人:光道視覺科技股份有限公司