线扫描机器视觉系统主要由相机、巧头、光源、三维直线运动机构构成。其中X轴平行于线阵CCD阵列方向,在其维度上的直线运动是为实现相机多次采集图像进行拼接;Y轴为线扫描系统的扫描运动方向,通过Y轴的运动与图像采集系统的精确同步即可实现二维图像信息的获取;Z轴为系统物象距离的调节,以实现不同放大倍率的光学成像。图2.1所示为以色列Orbotech(奥宝)生产的Fusion系列自动光学检测仪[1]。
图2.1 以色列Orbotech(奥宝)的Fusion系列自动光学检测仪
线阵扫描AOI系统,主要由相机及镜头、光源、传感器、图像采集卡、PC、应用软件、运动控制单元和运动机构组成。
(1)相机及镜头。
主要作用:将光学图像投影到镜头焦平面的图像传感器上;将图像传感器接收到的光信号转换为电平信号。
(2)光源。
对被检测物体进行主动照片,根据本测物体需检测的特征进行设计,调整光学照片方式,控制进入镜头的光线。
(3)触发传感器。
对于线扫描系统,触发传感器主要使用帧触发与行触发传感器,帧触发传感器一般采用光电传感器(激光或LED),行触发传感器一般采用编码器信号(光栅尺、旋转编码器等)。
(4)图像采集卡。(www.xing528.com)
图像采集卡主要将相机转换的电平信号转换为PC可识别的数据格式。图像采集卡与PC之间的接口一般为PCI/PCIE/PCIX等接口。对于一些视觉系统,相机与PC之间直接通过PC已有的数据接口进行通信(USB、以太网、1394等),因此在这些系统里,就无须图像采集卡这一部分。
(5)PC。
PC是进行图像数据处理、运动控制、主控通信、功能软件运行的平台,在某些视觉系统里,上述功能可在DSP/ARM/FPGA的嵌入式平台上实现,但对绝大多数的线阵扫描AOI系统而言,PC都是主要的计算处理平台。
(6)应用软件。
应用软件包括图像处理算法、UI交互、运动控制算法、数据库、数据处理模块等软件模块,对于系统而言,应用软件是决定系统能力与水平的核心。
(7)运动控制单元。
对于线阵扫描AOI系统,相机与被测物之间的相对运动是成像的必备条件,对于运动机构的传动控制是系统成像效果的基础保障。常规的运动控制方式有PC-base运动控制卡、PLC等。
(8)运动机构。
对整个系统,机械部分是必备的基础结构。对线扫描视觉系统而言,扫描的运动机构大体有直线运动、旋转运动等方式,采用的传动机构主要是各类电机与运动组件的组合,如直线平移台、同步带传动、滚筒旋转等。
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