CN109900720B - 一种适应不同网板光学检测光源亮度自动调整方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种适应不同网板光学检测光源亮度自动调整方法，包括如下步骤：在开启线阵相机扫描前，根据待测网板的目数和面积率设置线性光源的初始亮度，使线性光源的亮度达到成像要求；打开线阵相机对待测网板所处待检测区以外的阻墨区进行扫描，通过对取样成像的灰度值进行分析与计算，匹配出最佳的光源亮度，从光源的亮度档位测试曲线中找出对应的光源档位；在线阵相机扫描待测网板所处检测区域前，根据确定的光源档位调控线性光源的亮度，使光源的亮度达到所述最佳的光源亮度。本发明可以在对网板进行检测前匹配出最佳的光源亮度，从而实现不同网板光学检测的光源自动调整。
Description
技术领域
本发明涉及机器视觉检测领域，具体是一种适应不同网板光学检测光源亮度自动调整方法及系统。
背景技术
印制电路板(PCB，Printed Circuit Board)的出现与发展，给电子工业带来了重大变革，它已经成为各种电子设备和仪器中必不可少的部件。丝印网板制作是PCB生产前工序中非常重要一个环节，丝印网板缺陷检测是生产过程中必不少的步骤。最为常见的是计算机自动光学检测，采用背景光照透过的方式，但是受网板主要材料丝网本身的属性特征限制，背景光照透过的光亮度对不同网板都不一致，固定的光亮度对不同的网板成像曝光不足或过曝，对自动光学检测算法带来极大困难。
丝印网板丝网的目数、开度、网厚、面积率等等不同，光学放大后的图像成网格状、丝网易涨缩、丝网乳剂颜色差异、丝网新旧差异、丝网开口幅差异等等，所以同一工厂的网板甚至同一批次的待检测网板，背景光的亮度要求不一样。
图1是对三种不同丝印T120网板同一亮度的光源做出的测试成像效果图，白色部分为丝印过墨区域，黑色为阻墨区域。由图中可以看出，样品1由于成像曝光不足，造成阻墨区域会有灰度值较大的白点噪声；样品2是得到理想图像；样品3由于阻墨颜色较样品1深，成像曝光不足，会过滤掉网板上真实存在的针孔砂眼，样品1和样品3必然会给检测算法带来误检或漏检。
现有的网板光学检测光源都是固定亮度的方式，当光亮度无法达到要求时，使用手动软件调整光源的亮度，或手动修改相机的曝光时间，再进行测试成像质量，如果成像质量达到要求，手动调整的状态一般会长期不变，这种方法对检测丝印网板来说太过麻烦，由于待测的不同网板对光源要求都不一致，在检测之前无法知道网板所需要的光源亮度或相机的曝光时间，需要反复测试送算法处理，对自动光学检测来说效率太低。
发明内容
针对现有技术存在的上述不足，本发明提供一种适应不同网板光学检测光源亮度自动调整方法及系统，可自动实现不同网板对光源的要求。
一种适应不同网板光学检测光源亮度自动调整方法，包括如下步骤：
在开启线阵相机扫描前，根据待测网板的目数和面积率设置线性光源的初始亮度，使线性光源的亮度达到成像要求；
打开线阵相机对待测网板所处待检测区以外的阻墨区进行扫描，通过对取样成像的灰度值进行分析与计算，匹配出最佳的光源亮度，从光源的亮度档位测试曲线中找出对应的光源档位；
在线阵相机扫描待测网板所处检测区域前，根据确定的光源档位调控线性光源的亮度，使光源的亮度达到所述最佳的光源亮度。
进一步的，所述方法具体包括：
步骤1、将待测网板装配于检测装置，所述检测装置包括位于待测网板上下两侧的线阵相机、线性光源；
步骤2、根据待测网板的属性，选择待检测网板对应丝网的目数；
步骤3、将线阵相机和线性光源返回原点，并打开线性光源，原点与待测网板的检测区边缘之间的区域为光源自动调整区，即所述阻墨区；
步骤4、读取待测网板对应的CAM文件，根据整张CAM图形计算出网板的面积率；
步骤5、根据步骤2确定的丝网的目数和步骤4计算的面积率设置线性光源的初始亮度；
步骤6、启动线阵相机对光源自动调整区进行扫描，采集得到多组灰度值；
步骤7、根据步骤6所采集的多组灰度值进行加权平均运算；
步骤8、根据步骤7所计算的加权平均灰度值M进行方差运算，当计算所得的方差s在允许范围内时，将最终运算的加权平均灰度值M与预先统计的数据库进行对比，计算出光源所需的调节亮度差值，按照调节亮度差值对线性光源的亮度进行调节；
步骤9、调整线性光源的亮度后，继续扫描，重复执行步骤6-8，当亮度差绝对值不在允许范围内，则重复执行步骤6-8，否则继续下一步操作，监测待测网板所在检测区域。
一种适应不同网板光学检测光源亮度自动调整系统，用于对线性光源的亮度进行自动调整，待测网板下部设有高透玻璃，待测网板上部设有线阵相机，高透玻璃下部设置所述线性光源，所述系统包括光源调整装置，所述光源调整装置括图像灰度采集器、计算机、光源控制器；
所述计算机，用于根据待测网板的属性，选择待检测网板对应丝网的目数，读取待测网板对应的CAM文件，根据整张CAM图形计算出网板的面积率，根据确定的丝网的目数和计算的面积率设置线性光的初始亮度；
所述图像灰度采集器用于在启动线阵相机对光源自动调整区进行扫描时采集得到多组灰度值；
所述计算机，还用于根据所采集的多组灰度值进行加权平均运算，并根据所计算的加权平均灰度值M进行方差运算，将最终运算的加权平均灰度值M与预先统计的亮度值与光源档位的关系表进行对比，根据加权平均灰度值M所对应的亮度值确定光源档位，进而计算出光源所需的调节亮度差值；
所述光源控制器，用于按照计算机计算所得调节亮度差值对线性光源的亮度进行调节，直至亮度差绝对值在允许范围内。
进一步的，线阵相机的输出端与图像灰度采集器的输入端连接，图像灰度采集器的输出端与计算机的输入端连接，计算机的输出端与光源控制器的输入端连接，光源控制器的输出端与线性光源连接。
进一步的，待测网板安装于左右两侧夹具上，夹具底部与气缸连接，通过气缸可调节左右两侧夹具的距离以及高度，以适应不同尺寸待测网板的固定需求和调平待测网板的检测区域。
本发明通过在放置待测网板之后，线阵相机在没有扫描到待检测区域之前，根据网板丝网的目数和面积率以及相机反馈的数据进行计算，将得到的数据循环调整光源，使光源亮度达到成像要求后，再进行扫描检测，可以在对网板进行检测前匹配出最佳的光源亮度，从而实现不同网板光学检测的光源自动调整。
附图说明
图1是对三种不同丝印T120网板同一亮度的光源做出的测试成像效果图；
图2是本发明适应不同网板光学检测光源亮度自动调整系统的结构示意图；
图3是本发明网板的面积率计算示意图；
图4是相机扫区域示意图；
图5是本发明适应不同网板光学检测光源亮度自动调整方法的流程示意图；
图6是实验所用相机和光源来测试的档位和亮度对应关系图；
图7是本发明适应不同网板光学检测光源亮度自动调整系统的电路原理框图。
图中：1—待测网板；2—线阵相机；3—高透玻璃；4—线性光源；5—夹具；6—气缸；7—图像灰度采集器；8—计算机；9—光源控制器；D—过墨区域。
具体实施方式
下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。
请参阅图2和图5，本发明提供一种适应不同网板光学检测光源亮度自动调整方法，包括如下步骤：
步骤1、将待测网板1装配到网板检测装置上，所述网板检测装置包括线阵相机2、高透玻璃3、线性光源4、夹具5、气缸6，待测网板1安装于左右两侧夹具5上，夹具5底部与气缸6连接，通过气缸6可调节左右两侧夹具5的距离以及高度，以适应不同尺寸待测网板1的固定需求和调平待测网板1的检测区域。高透玻璃3位于待测网板1下部，线阵相机2位于待测网板1上部，线性光源4位于高透玻璃3下部。
步骤2、根据待测网板1的属性，选择待检测网板1对应丝网的目数；
步骤3、将线阵相机2和线性光源4返回原点(见图4)，并打开线性光源4，待测网板1位于图4中检测区，原点与检测区边缘之间的区域为光源自动调整区；
步骤4、读取待测网板1对应的计算机辅助制造(Computer Aided Manufacturing，CAM)文件，根据整张CAM图形计算出网板的面积率，网板的面积率计算公式如下：
其中A为丝网纵向开度，B为丝网横向开度，C为丝径，图3中D所指区域为过墨区域；
步骤5、根据丝网的目数和面积率设置光源的初始亮度X，初始亮度X是对比所选用的光源多次采样统计丝网的面积率与光源亮度关系的数据库所得到的一个参考值，使光源亮度达到成像要求，而且可以减小后面循环效率。
步骤6、打开线阵相机2扫描，在原点处与检测区之间有一段区域为空白乳剂区，即图4中所示光源自动调整区，线阵相机2扫描出一条n组灰度值的图像。
步骤7、将所采集的n组灰度值进行加权平均运算，M为n组灰度值加权平均灰度值。
运算公式如下：
其中，x1，x2，x3……xn为一条图像的n组灰度值；
步骤8、根据所计算的加权平均灰度值进行方差运算，排除所采取样本数据由于丝网问题所造成的不稳定性，s为方差：
步骤9、判断方差s是否在允许范围内(由于所采集的图像样本可能受到环境光、异物、真缺陷的干扰，判断样品是否可用，进行方差运算，方差越小，样本数据就越稳定，不同型号的光源需根据实验数据来确定)，若不在允许范围内，此组数据无效，重复操作步骤6-8；若在允许范围内，进行下一步操作。
步骤10、将最终运算的加权平均灰度值M与事先统计的数据库(光源亮度是数码显示的数据，一般为0-255档，在使用之前，先用相机对0-255档对应的亮度进行测试，图6为实验所用相机和光源进行测试的光源档位和亮度对应关系)进行对比，加权平均灰度值M与亮度值具有一定关系，而亮度值与光源档位具有对应关系，亮度值越大，加权平均灰度值M越小，根据加权平均灰度值M找出数据库中成像最佳点光源亮度所对应的光源档位Y，再进行差运算，得出档位所对应的相对值Z＝Y-X，再通过串口通讯将光源的初始亮度X对应的光源档位增加或减少Z。例如：某光源大数据统计的数据库中，光亮度与设置的光源档位关系如图6所示，经统计，325目的网板，其所计算的加权平均灰度值M对应平均亮度在5000左右，成像效果最佳，而亮度值多对应的光源档位在68左右，那么光源档位相对值为Z＝Y-68，那么光源亮度增加或减小Z。
步骤11、调整光源后，继续扫描，重复步骤6-10，得到的亮度差绝对值，判断亮度差绝对值对应的光源档位是否在允许范围内(例如亮度差绝对值是否为1)，若不在范围内，重复以上步骤；若在范围内，继续下一步操作，监测待测网板1所在检测区域，从而实现了光源亮度自适应调节。
请一并参阅图7，本发明还提供一种适应不同网板光学检测光源亮度自动调整系统，包括网板检测装置及光源调整装置，所述网板检测装置包括线阵相机2、高透玻璃3、线性光源4、夹具5、气缸6，待测网板1安装于左右两侧夹具5上，夹具5底部与气缸6连接，通过气缸6可调节左右两侧夹具5的距离以及高度，以适应不同尺寸待测网板1的固定需求和调平待测网板1的检测区域；所述光源调整装置包括图像灰度采集器7、计算机8、光源控制器9，线阵相机2的输出端与图像灰度采集器7的输入端连接，图像灰度采集器7的输出端与计算机8的输入端连接，计算机8的输出端与光源控制器9的输入端连接，光源控制器9的输出端与线性光源4连接。
所述计算机8，用于根据待测网板1的属性，选择待检测网板1对应丝网的目数，读取待测网板1对应的CAM文件，根据整张CAM图形计算出网板的面积率，根据确定的丝网的目数和计算的面积率设置线性光4的初始亮度；
所述图像灰度采集器7用于在启动线阵相机2对光源自动调整区进行扫描时采集得到多组灰度值；
所述计算机8，还用于根据所采集的多组灰度值进行加权平均运算，并根据所计算的加权平均灰度值M进行方差运算，将最终运算的加权平均灰度值M与预先统计的亮度值与光源档位的关系表进行对比，根据加权平均灰度值M所对应的亮度值确定光源档位，进而计算出光源所需的调节亮度差值；
所述光源控制器9，用于按照计算机8计算所得调节亮度差值对线性光源4的亮度进行调节，直至亮度差绝对值在允许范围内。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种适应不同网板光学检测光源亮度自动调整方法，其特征在于包括如下步骤：
在开启线阵相机扫描前，根据待测网板的目数和面积率设置线性光源的初始亮度，使线性光源的亮度达到成像要求；
打开线阵相机对待测网板所处待检测区以外的阻墨区进行扫描，通过对取样成像的灰度值进行分析与计算，匹配出最佳的光源亮度，从光源的亮度档位测试曲线中找出对应的光源档位；
在线阵相机扫描待测网板所处检测区域前，根据确定的光源档位调控线性光源的亮度，使光源的亮度达到所述最佳的光源亮度；
所述方法具体包括：
步骤1、将待测网板装配于检测装置，所述检测装置包括位于待测网板上下两侧的线阵相机、线性光源；
步骤2、根据待测网板的属性，选择待检测网板对应丝网的目数；
步骤3、将线阵相机和线性光源返回原点，并打开线性光源，原点与待测网板的检测区边缘之间的区域为光源自动调整区，即所述阻墨区；
步骤4、读取待测网板对应的CAM文件，根据整张CAM图形计算出网板的面积率；
步骤5、根据步骤2确定的丝网的目数和步骤4计算的面积率设置线性光源的初始亮度；
步骤6、启动线阵相机对光源自动调整区进行扫描，采集得到多组灰度值；
步骤7、根据步骤6所采集的多组灰度值进行加权平均运算；
步骤8、根据步骤7所计算的加权平均灰度值M进行方差运算，当计算所得的方差s在允许范围内时，将最终运算的加权平均灰度值M与预先统计的数据库进行对比，计算出光源所需的调节亮度差值，按照调节亮度差值对线性光源的亮度进行调节；
步骤9、调整线性光源的亮度后，继续扫描，重复执行步骤6-8，当亮度差绝对值不在允许范围内，则重复执行步骤6-8，否则继续下一步操作，监测待测网板所在检测区域。
2.一种适应不同网板光学检测光源亮度自动调整系统，用于对线性光源的亮度进行自动调整，待测网板下部设有高透玻璃，待测网板上部设有线阵相机，高透玻璃下部设置所述线性光源，其特征在于：所述系统包括光源调整装置，所述光源调整装置括图像灰度采集器、计算机、光源控制器；
所述计算机，用于根据待测网板的属性，选择待检测网板对应丝网的目数，读取待测网板对应的CAM文件，根据整张CAM图形计算出网板的面积率，根据确定的丝网的目数和计算的面积率设置线性光的初始亮度；
所述图像灰度采集器用于在启动线阵相机对光源自动调整区进行扫描时采集得到多组灰度值；
所述计算机，还用于根据所采集的多组灰度值进行加权平均运算，并根据所计算的加权平均灰度值M进行方差运算，将最终运算的加权平均灰度值M与预先统计的亮度值与光源档位的关系表进行对比，根据加权平均灰度值M所对应的亮度值确定光源档位，进而计算出光源所需的调节亮度差值；
所述光源控制器，用于按照计算机计算所得调节亮度差值对线性光源的亮度进行调节，直至亮度差绝对值在允许范围内。
3.如权利要求2所述的适应不同网板光学检测光源亮度自动调整系统，其特征在于：线阵相机的输出端与图像灰度采集器的输入端连接，图像灰度采集器的输出端与计算机的输入端连接，计算机的输出端与光源控制器的输入端连接，光源控制器的输出端与线性光源连接。
4.如权利要求2所述的适应不同网板光学检测光源亮度自动调整系统，其特征在于：待测网板安装于左右两侧夹具上，夹具底部与气缸连接，通过气缸可调节左右两侧夹具的距离以及高度，以适应不同尺寸待测网板的固定需求和调平待测网板的检测区域。
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Denomination of invention: A method and system for automatically adjusting the brightness of optical detection light sources for different mesh panels Granted publication date: 20210511 Pledgee: Guanggu Branch of Wuhan Rural Commercial Bank Co.,Ltd. Pledgor: WUHAN AIVISION INTELLIGENT TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: Y2024980020576 |
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