一种采用SFR图像算法的线阵相机自动对焦装置的制作方法

一种采用sfr图像算法的线阵相机自动对焦装置
技术领域
1.本发明涉及对焦装置领域，具体而言，涉及一种采用sfr图像算法的线阵相机自动对焦装置。


背景技术：

2.随着全球工业4.0概念的兴起和智能制造的发展，机器视觉技术正快速应用于工业领域，工业视觉应用逐步有引领智能制造的势头。众所周知，视觉应用最核心的硬件就是工业相机，而线阵相机，主要应用于工业、医疗、科研与安全领域的图像处理。典型应用领域是检测连续的材料，例如金属、塑料、纸和纤维等。
3.线阵相机使用时，图像精度可能受聚焦手动调节的影响，导致影响最终测量精度；而且在调节线阵相机的过程中，不能够对相机和采集卡之间的线缆进行防护，在长期移动时容易导致线缆松弛，不能够在保证线缆平滑移动的同时对线缆的中间位置进行支撑。
4.因此我们对此做出改进，提出一种采用sfr图像算法的线阵相机自动对焦装置。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于：针对目前存在的线阵相机在移动使用时，测量精度低，而且不能够对相机和采集卡之间的线缆进行防护的问题。
6.为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：
7.采用sfr图像算法的线阵相机自动对焦装置，以改善上述问题。
8.本技术具体是这样的：
9.包括工作台，所述工作台的左侧设置有工控机，工控机的上方安装有采集卡，采集卡的顶部转动连接有第一连接杆，第一连接杆的右侧滑动连接有连接管，连接管的右侧固定连接有第二连接杆，所述第二连接杆的下方转动安装有线阵相机，所述连接管的后侧固定安装有防护套，所述第一连接杆和线阵相机之间连接有线缆套，所述工作台的后侧固定安装有第一伺服电机，第一伺服电机的输出轴上固定连接有第一螺杆，第一螺杆的外侧螺纹连接有移动安装平台，所述移动安装平台的内部固定安装有第二伺服电机，第二伺服电机的输出轴上固定连接有第二螺杆，第二螺杆和线阵相机下半部分的连接方式为螺纹连接。
10.作为本技术优选的技术方案，所述第一连接杆右半部分的外壁与连接管的内壁互相贴合，所述第二连接杆通过连接管与第一连接杆之间构成第一滑动结构。
11.作为本技术优选的技术方案，所述防护套通过连接管与第一连接杆之间构成转动结构，防护套的底部转动安装有滚珠。
12.作为本技术优选的技术方案，所述线缆套的材质为橡胶材质，线缆套的内部固定安装有碳素钢丝，碳素钢丝在线缆套的内部等角度分布。
13.作为本技术优选的技术方案，所述移动安装平台通过第一螺杆与工作台之间构成第二滑动结构，移动安装平台下半部分的外壁与工作台的内壁互相贴
14.作为本技术优选的技术方案，所述线阵相机下半部分的外壁与移动安装平台的内壁互相贴合，线阵相机通过第二螺杆与移动安装平台之间构成第三滑动结构。
15.作为本技术优选的技术方案，所述滚珠在防护套的下方等间距分布，滚珠的外壁与防护套的内壁互相贴合。
16.与现有技术相比，本发明的有益效果：
17.在本技术的方案中：
18.1.通过设置的第一伺服电机和第二伺服电机，使得装置能够在工作的过程中对移动安装平台的左右位置和前后位置进行精确调节，从而使得装置在采集图像时精确度更高，解决了现有的对焦装置在使用时图像精度受聚焦手动调节的影响导致影响最终测量精度的缺陷，该装置具有调节更加精确的优势；
19.2.通过设置的滑动安装的连接管，使得装置上的移动安装平台在左右移动或者前后移动时，能够对线缆进行承托，并且在承托线缆的过程中，等距分布的滚珠，使得线缆能够在移动时阻力更低，提升了装置的耐用性，并且该装置还能够利用碳素钢丝使得线缆能够在折弯时，折弯角度不会过大，碳素钢丝使得线缆套能够在折弯后自动复位，从而实现对线缆的防护效果。
附图说明
20.图1为本发明的整体结构示意图；
21.图2为本发明的第一连接杆侧剖视结构示意图；
22.图3为本发明的移动安装平台和线阵相机连接结构示意图；
23.图4为本发明的线阵相机和第二螺杆连接结构示意图；
24.图5为本发明的流程图；
25.图6为本发明的iso12233 chart侧视图。
26.图中标示：1、工作台；2、工控机；3、采集卡；4、第一连接杆；5、连接管；6、防护套；7、第二连接杆；8、线缆套；9、移动安装平台；10、线阵相机；11、第一伺服电机；12、第二伺服电机；13、第一螺杆；14、第二螺杆；15、碳素钢丝；16、滚珠。
具体实施方式
27.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。
28.因此，以下对本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的部分实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
29.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征和技术方案可以相互组合。
30.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
31.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基
于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，这类术语仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
32.实施例1：
33.如图1-图4所示，本实施方式提出一种采用sfr图像算法的线阵相机自动对焦装置，包括工作台1，工作台1的左侧设置有工控机2，工控机2的上方安装有采集卡3，采集卡3的顶部转动连接有第一连接杆4，第一连接杆4的右侧滑动连接有连接管5，连接管5的右侧固定连接有第二连接杆7，第二连接杆7的下方转动安装有线阵相机10，连接管5的后侧固定安装有防护套6，第一连接杆4和线阵相机10之间连接有线缆套8，工作台1的后侧固定安装有第一伺服电机11，第一伺服电机11的输出轴上固定连接有第一螺杆13，第一螺杆13的外侧螺纹连接有移动安装平台9，移动安装平台9的内部固定安装有第二伺服电机12，第二伺服电机12的输出轴上固定连接有第二螺杆14，第二螺杆14和线阵相机10下半部分的连接方式为螺纹连接，通过装置上的第一螺杆13和第二螺杆14对线阵相机10的前后左右位置进行精确调节，同时装置还能够通过防护套6和线缆套8对线缆进行防护，提升了装置使用时的安全性。
34.实施例2：
35.下面结合具体的工作方式对实施例1中的方案进行进一步的介绍，详见下文描述：
36.如图1和图3所示，作为优选的实施方式，在上述方式的基础上，进一步的，第一连接杆4右半部分的外壁与连接管5的内壁互相贴合，第二连接杆7通过连接管5与第一连接杆4之间构成第一滑动结构，使得装置能够在相机一定的过程中使得第二连接杆7能够自适应调节，并且保证对线缆的支撑效果。
37.如图2所示，作为优选的实施方式，在上述方式的基础上，进一步的，防护套6通过连接管5与第一连接杆4之间构成转动结构，防护套6的底部转动安装有滚珠16，滚珠16能够使得防护套6能够在移动的过程中阻力更低，提升了装置的耐用性，防护套6能够对线缆进行稳定支撑。
38.如图2所示，作为优选的实施方式，在上述方式的基础上，进一步的，线缆套8的材质为橡胶材质，线缆套8的内部固定安装有碳素钢丝15，碳素钢丝15在线缆套8的内部等角度分布，碳素钢丝15使得线缆套8在折弯后能够复位，等角度分布的多个碳素钢丝15使得装置能够限制线缆套8的折弯角度。
39.如图3所示，作为优选的实施方式，在上述方式的基础上，进一步的，移动安装平台9通过第一螺杆13与工作台1之间构成第二滑动结构，移动安装平台9下半部分的外壁与工作台1的内壁互相贴合，通过装置上的第二滑动结构，使得相机能够在工作台1上平直前后移动，后续进行对焦工作。
40.如图4所示，作为优选的实施方式，在上述方式的基础上，进一步的，线阵相机10下半部分的外壁与移动安装平台9的内壁互相贴合，保证线阵相机10能够平直左右移动，线阵相机10通过第二螺杆14与移动安装平台9之间构成第三滑动结构，通过装置上的第三滑动结构，使得装置在工作的过程中可对相机的左右位置进行精确调节。
41.如图2所示，作为优选的实施方式，在上述方式的基础上，进一步的，滚珠16在防护套6的下方等间距分布，滚珠16的外壁与防护套6的内壁互相贴合，多个等距分布的滚珠16能够降低线缆移动时的阻力，从而提升装置的耐用性，防护套6能够在相机移动的过程中对线缆进行承托，提升了装置工作时的稳定性。
42.具体的，本采用sfr图像算法的线阵相机自动对焦装置在使用时：如图1、图3和图4所示，装置在工作的过程中，通过第一伺服电机11驱动第一螺杆13转动，从而使得移动安装平台9在工作台1的上方平直前后移动，也可以通过第二伺服电机12驱动第二螺杆14转动，从而使得线阵相机10能够平直左右移动，从而使得装置能够对线阵相机10的左右位置和前后位置进行精确调节；
43.如图1和图2所示，在调节相机位置的过程中，为了避免挤压线缆，可通过防护套6对线缆套8及其内部的线缆进行承托，在承托并移动相机的过程中，滚珠16能够降低线缆套8移动时的阻力，同时线缆还会折弯，线缆套8内的碳素钢丝15使得装置上的线缆在折弯时，能够自动复位，同时限制线缆的最大折弯角度，从而实现保护线缆的功能。滑动安装于第一连接杆4上的连接管5使得相机在移动的过程中第二连接杆7和第一连接杆4能够始终保持连接状态。
44.如图5和图6所示，移动安装平台9和伺服电机控制系统主要是实现线阵相机10在垂直于成像面的方向上移动，改变与测试图像(iso12233 chart)之间的距离。伺服电机由单片机控制器控制，带动移动安装平台9移动。每当线阵相机10与测试图像(iso12233 chart)之间的距离改变一次，就要移动测试图像，实现相机对测试图像(iso12233 chart)的扫描，扫描完成后，采集的图像会有采集卡3传送至工控机2，工控机2采用sfr算法计算。如此循环，当设备移动的距离实现了sfr值从小到大，再由大到小的阶段，那么证明线扫相机与测试图像之间的焦距偏差也经历了从大到小，再从小到大。其中sfr值最大的位置是此过程中最精准的位置；如果对成像质量有更高要求，可以在此位置前后以更小的移动精度再重复上述过程。
45.在相机获取到的rgb图像数据中选择对应垂直斜边roi，并将其转化为gray roi；对得到的gray roi数据进行线性化，得到linear roi数据；计算每一行的centroid，即图像重心，这样能够得到每一行数据的边缘位置；获取到的centroid进行线性回归，得到对应的边缘数据，包括斜率、截距等；获取得到重新定位roi，根据图像数据及其到边缘的距离，获得esf；对esf进行4倍超采样，根据每个数据与它同一行的边缘位置的距离，分别放入4个容器中，获得4xesf；对4xesf进行差分运算，获得lsf；对lsf应用汉明窗，减少图像边缘及噪声影响；进行dft运算，获得otf；从otf的实部获得sfr。
46.以上实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案，尽管本说明书参照上述的各个实施例对本发明已进行了详细的说明，但本发明不局限于上述具体实施方式，因此任何对本发明进行修改或等同替换；而一切不脱离发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均涵盖在本发明的权利要求范围当中。

技术特征：
1.一种采用sfr图像算法的线阵相机自动对焦装置，包括工作台(1)，其特征在于，所述工作台(1)的左侧设置有工控机(2)，工控机(2)的上方安装有采集卡(3)，采集卡(3)的顶部转动连接有第一连接杆(4)，第一连接杆(4)的右侧滑动连接有连接管(5)，连接管(5)的右侧固定连接有第二连接杆(7)，所述第二连接杆(7)的下方转动安装有线阵相机(10)，所述连接管(5)的后侧固定安装有防护套(6)，所述第一连接杆(4)和线阵相机(10)之间连接有线缆套(8)，所述工作台(1)的后侧固定安装有第一伺服电机(11)，第一伺服电机(11)的输出轴上固定连接有第一螺杆(13)，第一螺杆(13)的外侧螺纹连接有移动安装平台(9)，所述移动安装平台(9)的内部固定安装有第二伺服电机(12)，第二伺服电机(12)的输出轴上固定连接有第二螺杆(14)，第二螺杆(14)和线阵相机(10)下半部分的连接方式为螺纹连接。2.根据权利要求1所述的一种采用sfr图像算法的线阵相机自动对焦装置，其特征在于，所述第一连接杆(4)右半部分的外壁与连接管(5)的内壁互相贴合，所述第二连接杆(7)通过连接管(5)与第一连接杆(4)之间构成第一滑动结构。3.根据权利要求1所述的一种采用sfr图像算法的线阵相机自动对焦装置，其特征在于，所述防护套(6)通过连接管(5)与第一连接杆(4)之间构成转动结构，防护套(6)的底部转动安装有滚珠(16)。4.根据权利要求1所述的一种采用sfr图像算法的线阵相机自动对焦装置，其特征在于，所述线缆套(8)的材质为橡胶材质，线缆套(8)的内部固定安装有碳素钢丝(15)，碳素钢丝(15)在线缆套(8)的内部等角度分布。5.根据权利要求1所述的一种采用sfr图像算法的线阵相机自动对焦装置，其特征在于，所述移动安装平台(9)通过第一螺杆(13)与工作台(1)之间构成第二滑动结构，移动安装平台(9)下半部分的外壁与工作台(1)的内壁互相贴合。6.根据权利要求1所述的一种采用sfr图像算法的线阵相机自动对焦装置，其特征在于，所述线阵相机(10)下半部分的外壁与移动安装平台(9)的内壁互相贴合，线阵相机(10)通过第二螺杆(14)与移动安装平台(9)之间构成第三滑动结构。7.根据权利要求3所述的一种采用sfr图像算法的线阵相机自动对焦装置，其特征在于，所述滚珠(16)在防护套(6)的下方等间距分布，滚珠(16)的外壁与防护套(6)的内壁互相贴合。

技术总结
本申请提供了一种采用SFR图像算法的线阵相机自动对焦装置，属于对焦装置技术领域，以解决线阵相机在移动使用时，测量精度低，而且不能够对相机和采集卡之间的线缆进行防护的问题，包括工作台，所述工作台的左侧设置有工控机，工控机的上方安装有采集卡，采集卡的顶部转动连接有第一连接杆，第一连接杆的右侧滑动连接有连接管，连接管的右侧固定连接有第二连接杆，所述第二连接杆的下方转动安装有线阵相机，所述连接管的后侧固定安装有防护套，所述第一连接杆和线阵相机之间连接有线缆套。本申请通过伺服电机使得线阵相机能够精确对自身位置进行调节以保证测量精度，而且能够在移动线阵相机时对相机和采集卡之间的线缆进行防护。防护。防护。


技术研发人员：杨安荣 欧阳松 钟诗惠 周鹏
受保护的技术使用者：苏州石头记智能科技有限公司
技术研发日：2023.03.31
技术公布日：2023/7/12