CN103841726A - 极片表面缺陷检测中光源亮度实时调整装置及其调整方法 - Google Patents

极片表面缺陷检测中光源亮度实时调整装置及其调整方法 Download PDF

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Abstract

极片表面缺陷检测中光源亮度实时调整装置及其调整方法，包括LED光源、对比色卡、图像采集装置和光源恒流驱动器，基于闭环控制的光源亮度实时调整装置，使光源能够实时根据外界环境光和光源对对比色卡的共同作用主动调节光强，从而使被检极片调整到最佳照明状态，保证图像的质量。

Description

极片表面缺陷检测中光源亮度实时调整装置及其调整方法
技术领域
本发明涉及工业产品在线检测领域，具体说是一种用于锂电池极片表面缺陷检测***中基于闭环控制的光源亮度实时调整装置及其调整方法，此光源装置根据与被检极片处于同一检测区域的对比色卡表面的照度实时调整光源光强，使得被检极片在检测过程中始终处于最佳照明状态。
背景技术
近年来，视觉检测***因其结构简单、速度快、现场安装方便等优点，很好地满足现代制造业的需求，在工业产品在线检测方面成了当前最有发展前途的一种技术。极片表面缺陷检测***通过对视觉检测***获取的极片图像进行处理和分析，实现极片的表面缺陷检测。作为视觉检测***的光源决定着***获取被检极片图像的质量，从而直接影响着检测***的精度。目前常用的光源都是根据检测人员对被检极片图像质量的主观判断来调整光强，虽然该方法在一定程度上能够提高检测***的精度，但是受操作人员主观判断的影响，并且不能进行实时的光强调整。为了解决以上问题，有必要研究一种稳定性高，不受工业现场环境光影响，能够实时调整光强的光源***。
201110252865.3号专利“品质检测中机器视觉光源亮度实时调整方法及其专用***”中提出计算机根据被检对象的图像，通过调整光源控制器的工作电流使光源亮度保持恒定。该专利采用恒流调节，保证在工作过程中光源亮度保持恒定，但是忽略了工业现场环境光的影响。专利CN 201145154 Y提出了一种基于机器视觉***特征模型的自适应照明光源装置。根据被检对象图像灰度标准差函数S和图像方差函数V确定出对图像质量贡献最大的光源色度指标及辐照度要求，确定出理想光源模型的颜色RGB分量及光源光强分量，最后通过通讯总线发送数据给LED光源智能驱动器。此设计的不足之处在于此发明结构算法复杂，且当被检对象表面特征发生变化时，由此控制的光源光强分量也很难保证图像质量。
发明内容
    为了克服现有技术的缺陷，提供一种基于闭环控制的光源亮度实时调整装置，使光源能够实时根据外界环境光和光源对对比色卡的共同作用主动调节光强，从而使被检极片调整到最佳照明状态，保证图像的质量。
为实现上述技术目的，所采用的技术方案是：极片表面缺陷检测中光源亮度实时调整装置，主要包括，
LED光源，为被检极片和对比色卡提供光源。
光源恒流驱动器，与LED光源连接，并向LED光源供电，控制LED光源的亮度。
对比色卡，与被检极片的颜色值一致或相近，并处于同一环境光照下，位于智能相机的监测区域内。
图像采集装置，实时获取监测区域内被检极片和对比色卡的图像，对被检极片和对比色卡的图像进行分析处理，并根据对比色卡图像的分析结果控制光源恒流驱动器输出电流的改变，直至被检极片的图像达到最佳效果，实现闭环控制。
本发明所述的图像采集装置为智能相机。
本发明所述的智能相机包括设置在LED光源上方的CMOS图像采集模块、与CMOS图像采集模块连接的DSP图像处理和分析模块、与DSP图像处理和分析模块输出端相接的光源光强控制模块。光源光强控制模块的输出端连接光源恒流驱动器输入端，调整光源恒流驱动器的输出电流。
本发明所述的对比色卡为单色灰度卡。
极片表面缺陷检测中光源亮度实时调整装置的调整方法：
步骤一、根据被检极片被检测时的最佳状态，标定对比色卡图像的最佳亮度值A； 
步骤二、由光源恒流驱动器为LED光源提供工作电流，LED光源照射被检极片和对比色卡；
步骤三、智能相机的CMOS图像采集模块获取LED光源照射下的被检极片和对比色卡的图像，智能相机内部的DSP图像处理和分析模块对所采集的对比色卡图像进行处理，将对比色卡图像的亮度值与所标定的最佳亮度值A进行对比分析，并将分析结果送给光源光强控制模块，光源光强控制模块根据分析结果对光源恒流驱动器发出指令，调整光源恒流驱动器的输出电流，直到被检极片和对比色卡图像达到CMOS图像采集模块中记录的最佳状态；
步骤四、当外界环境光源发生变化时，智能相机监测到对比色卡图像的亮度值与最佳亮度值A不一致时，重复步骤三，直至由CMOS采集模块获得的对比色卡的亮度值达到最佳亮度A，实现闭环控制，从而使得极片表面缺陷视觉检测***能够根据外界光强的变化实时调整光源亮度，克服外界环境光的影响，保证被检极片图像的质量。
本发明所述的最佳状态为在LED光源照射下，CMOS图像采集模块所采集到的被检极片图像中表面缺陷清楚呈现的状态，此状态下的对比色卡图像的灰度值为最佳亮度值A。
本发明的有益效果是：
1、依据对比色卡的图像质量，基于闭环控制实时调整光源光强，克服了工业现场环境亮度变化的影响，保证了视觉检测***的精度；根据对比色卡亮度值的对比结果，通过光源光强控制模块对光源恒流驱动器实时发出控制信号，调整光源光强，以达到最佳效果。
2、将对比色卡与被检极片设置在同一检测区域内，通过对比色卡确定相应被检极片的最佳检测状态，而不受被检极片的表面缺陷影响；该装置既不受被检极片影响，又不影响检测精度，实现起来简单有效。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明方法的流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明的极片表面缺陷检测中光源亮度实时调整装置及其调整方法做进一步说明。
LED光源包括一组高亮LED、PCB板和外壳，LED焊接在PCB板上，并装配于外壳内，PCB外面有聚光棱镜。
光源光强控制模块8由光源光强控制电路实现。
所述对比色卡为单色灰度卡，此卡灰度值与被检极片颜色近似且与被检极片处于同一光源照射下。当亮度发生变化时，相机所采集到的对比色卡图像与被检极片图像的灰度值同步变化，即对比色卡亮度变化可充分反映被检极片表面亮度变化。 
***在使用之前需预先标定最佳亮度值A，A值由被检极片最佳状态所决定。标定过程如下：经实验确定被检极片最佳状态，所述最佳状态为被检极片表面缺陷最清楚呈现的状态；此状态下对比色卡图像的灰度值即为最佳亮度值A。
如图1所示为本发明的一种结构示意图。由图1可知，本发明包括光源恒流驱动器1、LED光源2、被检极片3、对比色卡4和智能相机5。智能相机5又由CMOS图像采集模块6、DSP图像处理和分析模块7和光源光强控制模块8组成。
智能相机5的CMOS图像采集模块6与被检极片3和对比色卡4相连，用于实时获取被检极片3和对比色卡4的图像；DSP图像处理和分析模块7对所采集的对比色卡4的图像进行处理和分析，并将其亮度值与预先标定的最佳亮度值A进行比较；光源光强控制模块8根据比较结果对光源恒流驱动器1发出指令，光源恒流驱动器1主动调整LED光源2的驱动电流；重复调整至对比色卡4的亮度值为最佳亮度值A为止。此时，被检极片3图像处于最佳状态。
本发明极片表面缺陷检测中光源亮度实时调整方法如下：主要包括以下几个步骤：
（1）  根据被检极片的被检测时最佳状态，标定对比色卡图像的最佳亮度值A；
（2）  由光源恒流驱动器1对LED光源2提供工作电流。LED光源2照射被检极片3和对比色卡4。
（3）  智能相机5的CMOS图像采集模块6获取LED光源2照射下的被检极片3和对比色卡4的图像。智能相机5的DSP图像处理和分析模块7对所采集的对比色卡4的图像进行分析，根据对比色卡4的亮度值与最佳亮度值A的差值，由光源光强控制模块8控制光源恒流驱动器1的驱动电流。重复步骤三中的上述操作过程，直至由CMOS图像采集模块6获得的对比色卡4的亮度值达到最佳亮度A为止，此时被检极片图像处于最佳状态。从而使得极片表面缺陷视觉检测***能够根据外界光强的变化实时调整光源亮度，克服外界环境光的影响，保证被检极片图像的质量。
    对整个调整方法细化为以下几个步骤：
步骤S1：实验确定被检极片3表面缺陷最清楚呈现的状态，并标定此状态下的对比色卡4图像灰度值为最佳亮度值A；
步骤S2：由光源恒流驱动器1对LED光源2提供工作电流。LED光源2照射被检极片3和对比色卡4。
步骤S3：智能相机5的CMOS图像采集模块6获取LED光源2照射下的被检极片3和对比色卡4的图像，实时获取对比色卡4的亮度值。
步骤S4：DSP图像处理和分板模块7将步骤S3中对比色卡4的亮度值与步骤S1中标定的的最佳亮度值A进行比较，若当前采集到的亮度值小于最佳亮度值A，需要增强光源驱动电流；反之，若当前采集到的亮度值大于最佳亮度值A，需要减小光源驱动电流，并将此分析结果送至光源光强控制模块8。
步骤S5： 光源光强控制模块8根据步骤S4的分析结果向光源恒流控制器1发出光强电流驱动指令。
步骤S6：光源恒流驱动器1根据步骤S5的指令相应的调节光源驱动电流。
步骤S7：重复步骤S3~S6，直到对比色卡4的亮度值为最佳亮度值A为止，从而保证被检极片图像处于最佳状态。 

Claims (6)

1.极片表面缺陷检测中光源亮度实时调整装置，其特征在于：包括，
LED光源，为被检极片和对比色卡提供光源；
光源恒流驱动器，与LED光源连接，并向LED光源供电，控制LED光源的亮度；
对比色卡，与被检极片的颜色值一致或相近，并处于同一环境光照下，位于智能相机的监测区域内；
图像采集装置，实时获取监测区域内被检极片和对比色卡的图像，对被检极片和对比色卡的图像进行分析处理，并根据对比色卡图像的分析结果控制光源恒流驱动器输出电流的改变，直至被检极片的图像达到最佳效果，实现闭环控制。
2.如权利要求1所述的极片表面缺陷检测中光源亮度实时调整装置，其特征在于：所述的图像采集装置为智能相机。
3.如权利要求1所述的极片表面缺陷检测中光源亮度实时调整装置，其特征在于：所述的智能相机包括设置在LED光源上方的CMOS图像采集模块、与CMOS图像采集模块连接的DSP图像处理和分析模块、与DSP图像处理和分析模块输出端相接的光源光强控制模块，光源光强控制模块的输出端连接光源恒流驱动器输入端，调整光源恒流驱动器的输出电流。
4.如权利要求1所述的极片表面缺陷检测中光源亮度实时调整装置，其特征在于：所述的对比色卡为单色灰度卡。
5.如权利要求1所述的极片表面缺陷检测中光源亮度实时调整装置的调整方法，其特征在于：
步骤一、根据被检极片被检测时的最佳状态，标定对比色卡图像的最佳亮度值A； 
步骤二、由光源恒流驱动器为LED光源提供工作电流，LED光源照射被检极片和对比色卡；
步骤三、智能相机的CMOS图像采集模块获取LED光源照射下的被检极片和对比色卡的图像，智能相机内部的DSP图像处理和分析模块对所采集的对比色卡图像进行处理，将对比色卡图像的亮度值与所标定的最佳亮度值A进行对比分析，并将分析结果送给光源光强控制模块，光源光强控制模块根据分析结果对光源恒流驱动器发出指令，调整光源恒流驱动器的输出电流，直到被检极片和对比色卡图像达到CMOS图像采集模块中记录的最佳状态；
步骤四、当外界环境光源发生变化时，智能相机监测到对比色卡图像的亮度值与最佳亮度值A不一致时，重复步骤三，直至由CMOS采集模块获得的对比色卡的亮度值达到最佳亮度A，实现闭环控制。
6.如权利要求5所述的极片表面缺陷检测中光源亮度实时调整装置的调整方法，其特征在于：所述的最佳状态为在LED光源照射下，CMOS图像采集模块所采集到的被检极片图像中表面缺陷清楚呈现的状态，此状态下的对比色卡图像的灰度值为最佳亮度值A。
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