一種攝像機(jī)陣列的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種攝像機(jī)陣列，其包括總控制模塊和若干個(gè)排成方陣的攝像機(jī)模組，每個(gè)攝像機(jī)模組包括分控制模塊、9路選擇開關(guān)、并轉(zhuǎn)串電路、電光轉(zhuǎn)換器、光纖接口和9個(gè)排成3×3方陣的基本模塊，每個(gè)基本模塊包括一個(gè)攝像機(jī)和四個(gè)照明燈，四個(gè)照明燈以2×2的方式排成正方形，攝像機(jī)鏡頭處于正方形的中心，攝像機(jī)連接到9路選擇開關(guān)，9路選擇開關(guān)的輸出端通過(guò)并轉(zhuǎn)串電路連接到電光轉(zhuǎn)換器的輸入端，電光轉(zhuǎn)換器通過(guò)光纖接口連接處理設(shè)備，分控制模塊連接9路選擇開關(guān)和攝像機(jī)，總控制模塊連接分控制模塊。攝像頭依次拍攝并將圖像通過(guò)光纖發(fā)送到處理設(shè)備。本發(fā)明適用于電路板檢測(cè)等高精度視覺(jué)檢測(cè)領(lǐng)域。
【專利說(shuō)明】一種攝像機(jī)陣列
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及攝影攝像領(lǐng)域，尤其是涉及一種應(yīng)用于大幅面電路板、膠片和印刷印染品等自動(dòng)檢測(cè)領(lǐng)域的低成本攝像機(jī)解決方案。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著機(jī)器視覺(jué)算法軟件的日益成熟，計(jì)算機(jī)硬件價(jià)格的跌落，其在工業(yè)檢測(cè)類應(yīng)用領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越普及。在各類應(yīng)用中利用機(jī)器視覺(jué)技術(shù)檢測(cè)產(chǎn)品外觀質(zhì)量是一類主要應(yīng)用，其中包括電子領(lǐng)域的電路板自動(dòng)檢測(cè)以及其它領(lǐng)域，如醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的X光片，印刷印染領(lǐng)域的印制品等。
[0003]以電路板為例，電路板是電子產(chǎn)品的核心，電路和電子元器件的工藝水平越來(lái)越高，電路板印制線寬的細(xì)微程度細(xì)到0.1mm,最小貼片元器件尺寸達(dá)到ImmX Imm左右。而電路板在生產(chǎn)過(guò)程中都是先用大尺寸制版和焊接，在后續(xù)工位再將其折斷成像手機(jī)這樣大小尺寸的產(chǎn)品。大板的尺寸一般會(huì)在500mmX 500mm左右，按照現(xiàn)在印制線寬為0.1mm的缺陷檢測(cè)為例，一般會(huì)用3個(gè)像素來(lái)記錄0.1mm的目標(biāo)圖像，則500mm中有5000個(gè)0.1mm,每個(gè)
0.1mm用3個(gè)像素來(lái)表示，則一塊500mm*500mm的電路板需要3*5000*3*5000=225，000, 000個(gè)像素來(lái)記錄(2.25億個(gè)像素)。這是現(xiàn)在任何攝像機(jī)都是無(wú)法做到的，就算能實(shí)現(xiàn)，也是天價(jià)。另外，500mm X 500mm這么大面積用一個(gè)攝像機(jī)來(lái)拍攝，其聚焦點(diǎn)也無(wú)法同時(shí)對(duì)準(zhǔn)板上的所有位置。
[0004]為此，現(xiàn)在的檢測(cè)產(chǎn)品一般采用X-Y移動(dòng)平臺(tái)讓攝像機(jī)掃描電路板。這樣的結(jié)構(gòu)需要X-Y平臺(tái)非常穩(wěn)定，否則會(huì)使攝像機(jī)聚焦不準(zhǔn)。為此X-Y移動(dòng)平臺(tái)往往都用大量金屬塊甚至是大理石塊做底座。還有的產(chǎn)品只能裝在一樓，二樓以上都會(huì)因樓的晃動(dòng)而產(chǎn)生檢測(cè)誤差。目前這樣大尺寸的X-Y移動(dòng)平臺(tái)價(jià)格在5萬(wàn)元以上。
[0005]這種結(jié)構(gòu)的另一個(gè)問(wèn)題是檢測(cè)速度低。完成對(duì)一塊電路板的檢查要掃描完一塊板，一般要幾分鐘時(shí)間。
[0006]中華人民共和國(guó)國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局于2012年02月01日公開了公布號(hào)為CN102338751A的專利文獻(xiàn)，名稱是基于視覺(jué)檢測(cè)法的電路板缺陷檢測(cè)設(shè)備，其包括上料模塊、檢測(cè)功能模塊、出料模塊和用以控制電路板定位機(jī)構(gòu)動(dòng)作并進(jìn)行缺陷檢測(cè)和出料控制的控制模塊，上料模塊與送料傳送帶的入口連接，送料傳送帶的出口與檢測(cè)功能模塊連接，送料傳送帶的出口處安裝電路板定位機(jī)構(gòu)，檢測(cè)功能模塊與出料模塊相銜接，其中，檢測(cè)功能模塊包括檢測(cè)功能模塊底座、安裝有CCD攝像機(jī)的攝像機(jī)架、電磁鐵擋板和用以輸送待檢測(cè)電路板的檢測(cè)傳送帶，檢測(cè)傳送帶安裝在檢測(cè)功能模塊底座上，攝像機(jī)機(jī)架位于檢測(cè)傳送帶上方，在檢測(cè)傳送帶的出口處安裝電磁鐵擋板。此方案中用于檢測(cè)的CXD攝像機(jī)難以快速拍攝大面積的電路板，穩(wěn)定性也難以得到保證。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明主要是解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的難以快速檢測(cè)大面積電路板、X-Y移動(dòng)平臺(tái)價(jià)格高的問(wèn)題，提供一種拍攝面積大、沒(méi)有聚焦問(wèn)題、穩(wěn)定性好、成本低、速度快的攝像機(jī)陣列。
[0008]本發(fā)明針對(duì)上述技術(shù)問(wèn)題主要是通過(guò)下述技術(shù)方案得以解決的:一種攝像機(jī)陣列，包括總控制模塊和若干個(gè)攝像機(jī)模組，所有攝像機(jī)模組排成方陣，每個(gè)攝像機(jī)模組包括分控制模塊、9路選擇開關(guān)、并轉(zhuǎn)串電路、電光轉(zhuǎn)換器、光纖接口和9個(gè)排成3X3方陣的基本模塊；每個(gè)基本模塊包括一個(gè)攝像機(jī)和四個(gè)照明燈，所述四個(gè)照明燈以2X2的方式排成正方形，攝像機(jī)鏡頭處于四個(gè)照明燈構(gòu)成的正方形的中心位置；攝像機(jī)的輸出端都連接到9路選擇開關(guān)的輸入端，9路選擇開關(guān)的輸出端通過(guò)并轉(zhuǎn)串電路連接到電光轉(zhuǎn)換器的輸入端，電光轉(zhuǎn)換器的輸出端連接光纖接口，光纖接口通過(guò)光纖連接處理設(shè)備，分控制模塊連接9路選擇開關(guān)的控制端和本攝像機(jī)模組中的攝像機(jī)；總控制模塊連接分控制模塊。
[0009]作為優(yōu)選，所述照明燈為L(zhǎng)ED照明燈。
[0010]作為優(yōu)選，LED照明燈的控制端連接分控制模塊。
[0011]作為優(yōu)選，所述攝像機(jī)模組有9個(gè)，以3X3的形式排成方陣，即所有攝像機(jī)組成9X9的方陣。
[0012]作為優(yōu)選，所述攝像頭為400萬(wàn)像素?cái)z像頭。
[0013]作為優(yōu)選，所述處理設(shè)備為帶有圖像整合壓縮處理模塊的計(jì)算機(jī)。
[0014]作為優(yōu)選，攝像機(jī)原始數(shù)據(jù)不經(jīng)過(guò)壓縮直接通過(guò)光纖輸出到處理設(shè)備。
[0015]攝像機(jī)陣列中的總控制模塊順序產(chǎn)生9路啟動(dòng)信號(hào)，每一路啟動(dòng)信號(hào)控制一個(gè)模組。每一路啟動(dòng)信號(hào)進(jìn)入到攝像機(jī)模組后啟動(dòng)模組中的分控制模塊順序產(chǎn)生9路控制信號(hào)，每一路控制信號(hào)控制一個(gè)基本模塊工作。9個(gè)基本模塊都工作完畢就是該攝像機(jī)模組工作完畢，9個(gè)攝像機(jī)模組工作完畢就是整個(gè)攝像機(jī)陣列工作完成。
[0016]因?yàn)樗谢灸K是順序工作的，所以LED照明也是順序點(diǎn)亮的。不是同時(shí)都亮，消耗電力。
[0017]攝像機(jī)模組內(nèi)，9個(gè)基本模塊的攝像頭輪流曝光，曝光數(shù)據(jù)在9路選擇器的控制下輪流進(jìn)入并串轉(zhuǎn)換電路和光電轉(zhuǎn)換器，然后以光信號(hào)形式輸出。
[0018]用9輸入I輸出的無(wú)源光纖將9個(gè)攝像機(jī)模組連接起來(lái)。工作的模組有光信號(hào)輸出，不工作的模組無(wú)光信號(hào)輸出，從而構(gòu)成了光總線。
[0019]最后攝像機(jī)陣列以光纖形式輸出給計(jì)算機(jī)，由計(jì)算機(jī)對(duì)圖像進(jìn)行合并和壓縮處理。
[0020]目前的通用方式是都做壓縮處理，處理器再解壓縮，既浪費(fèi)成本，又損失原始數(shù)據(jù)信息，而本方案所有攝像機(jī)都是以原始數(shù)據(jù)形式輸出，不做任何信號(hào)壓縮處理。
[0021 ] 所有攝像機(jī)都是輪流工作，不同時(shí)工作，使控制簡(jiǎn)單。
[0022]本方案采用普通的手機(jī)用攝像頭，主要基于以下幾個(gè)基本考慮:
1、手機(jī)由于產(chǎn)量巨大，使手機(jī)用攝像機(jī)的價(jià)格非常低，產(chǎn)品很成熟，質(zhì)量很穩(wěn)定；
2、電路板檢測(cè)時(shí)其檢查結(jié)果不必當(dāng)時(shí)立即得出，只是在當(dāng)時(shí)收到被測(cè)板的圖像數(shù)據(jù)就可以了，因?yàn)閷?duì)電路板的修理工作是后續(xù)工位的事情；
3、攝像頭的清晰度一般都是拍照片的分辨率高，攝視頻分辨率低。X-Y儀方式的檢測(cè)設(shè)備因?yàn)槭窃谶\(yùn)動(dòng)中檢測(cè)，所以必須使用視頻，這并不能充分利用攝像頭的分辨率。
[0023]通過(guò)上述結(jié)構(gòu)，可以對(duì)較大面積的電路板進(jìn)行拍攝，獲得足夠分辨率的圖像，再通過(guò)處理設(shè)備對(duì)圖像進(jìn)行識(shí)別對(duì)比即可得到檢測(cè)結(jié)果。每個(gè)攝像頭只負(fù)責(zé)較小的一個(gè)區(qū)域，有效解決了聚焦問(wèn)題。本案實(shí)現(xiàn)的分辨率達(dá)到400萬(wàn)X81= 3.2億像素，這是現(xiàn)有攝像機(jī)很難做到的。而且本案的成本還低于傳統(tǒng)方案。
[0024]相鄰攝像機(jī)之間有一個(gè)重疊區(qū)，即便如此，3.2億像素已經(jīng)能夠滿足2.25億像素的要求了。
[0025]在實(shí)際使用過(guò)程中，可以根據(jù)需要靈活配置攝像機(jī)模組個(gè)數(shù)，實(shí)現(xiàn)較小的攝像機(jī)陣列或更大的攝像機(jī)陣列。
[0026]設(shè)一個(gè)攝像機(jī)的曝光時(shí)間為0.1秒(每秒10幀)，81個(gè)攝像機(jī)的總曝光時(shí)間為8.1秒。因?yàn)閿z像機(jī)陣列數(shù)據(jù)是以攝像機(jī)為單位進(jìn)行的，處理器接收到一個(gè)攝像機(jī)數(shù)據(jù)就可以處理，全部數(shù)據(jù)接收完后圖像也基本處理完了。所以總處理時(shí)間在10秒以內(nèi)。這個(gè)速度遠(yuǎn)高于X-Y平臺(tái)的處理速度了。
[0027]本發(fā)明帶來(lái)的實(shí)質(zhì)性效果是，拍攝面積大，沒(méi)有聚焦問(wèn)題，穩(wěn)定性好，成本低，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0028]圖1是本發(fā)明的一種基本模塊結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明的一種攝像機(jī)模組結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3是本發(fā)明的一種攝像機(jī)陣列結(jié)構(gòu)示意圖；
圖中1、攝像機(jī)，2、LED照明燈，3、9路選擇開關(guān)，4、并轉(zhuǎn)串電路，5、電光轉(zhuǎn)換器，6、分控制模塊，7、總控制模塊，COO至C22為基本模塊，TOO至T22為攝像機(jī)模組。
【具體實(shí)施方式】
[0029]下面通過(guò)實(shí)施例，并結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說(shuō)明。
[0030]實(shí)施例:本實(shí)施例的一種攝像機(jī)陣列，如圖3所示，包括9個(gè)排成3X3方陣的攝像機(jī)模組(TOO至T22)和總控制模塊7。每個(gè)攝像機(jī)模組的結(jié)構(gòu)如圖2所示，包括分控制模塊6、9路選擇開關(guān)3、并轉(zhuǎn)串電路4、電光轉(zhuǎn)換器5、光纖接口和9個(gè)排成3X3方陣的基本模塊(C00至C22)。每個(gè)基本模塊的結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括一個(gè)攝像機(jī)I和四個(gè)LED照明燈
2。四個(gè)LED照明燈以2X2的方式排成正方形，攝像機(jī)鏡頭處于四個(gè)LED照明燈構(gòu)成的正方形的中心位置，攝像機(jī)的輸出端都連接到9路選擇開關(guān)的輸入端，9路選擇開關(guān)的輸出端通過(guò)并轉(zhuǎn)串電路連接到電光轉(zhuǎn)換器的輸入端，電光轉(zhuǎn)換器的輸出端連接光纖接口，光纖接口通過(guò)光纖連接處理設(shè)備，分控制模塊連接9路選擇開關(guān)的控制端和本攝像機(jī)模組中的攝像機(jī)，總控制模塊連接分控制模塊。LED照明燈的控制端連接分控制模塊。
[0031]攝像頭為400萬(wàn)像素?cái)z像頭。
[0032]處理設(shè)備為帶有圖像整合壓縮處理模塊的計(jì)算機(jī)。
[0033]攝像機(jī)陣列中的總控制模塊順序產(chǎn)生9路啟動(dòng)信號(hào)，每一路啟動(dòng)信號(hào)控制一個(gè)模組。每一路啟動(dòng)信號(hào)進(jìn)入到攝像機(jī)模組后啟動(dòng)模組中的分控制模塊順序產(chǎn)生9路控制信號(hào)，每一路控制信號(hào)控制一個(gè)基本模塊工作。9個(gè)基本模塊都工作完畢就是該攝像機(jī)模組工作完畢，9個(gè)攝像機(jī)模組工作完畢就是整個(gè)攝像機(jī)陣列工作完成。
[0034]因?yàn)樗谢灸K是順序工作的，所以LED照明也是順序點(diǎn)亮的。不是同時(shí)都亮，消耗電力。
[0035]攝像機(jī)模組內(nèi)，9個(gè)基本模塊的攝像頭輪流曝光，曝光數(shù)據(jù)在9路選擇器的控制下輪流進(jìn)入并串轉(zhuǎn)換電路和光電轉(zhuǎn)換器，然后以光信號(hào)形式輸出。
[0036]用9輸入I輸出的無(wú)源光纖將9個(gè)攝像機(jī)模組連接起來(lái)。工作的模組有光信號(hào)輸出，不工作的模組無(wú)光信號(hào)輸出，從而構(gòu)成了光總線。
[0037]最后攝像機(jī)陣列以光纖形式輸出給計(jì)算機(jī)，由計(jì)算機(jī)對(duì)圖像進(jìn)行合并和壓縮處理。
[0038]目前的通用方式是都做壓縮處理，處理器再解壓縮，既浪費(fèi)成本，又損失原始數(shù)據(jù)信息，而本方案所有攝像機(jī)都是以原始數(shù)據(jù)形式輸出，不做任何信號(hào)壓縮處理。
[0039]所有攝像機(jī)都是輪流工作，不同時(shí)工作，使控制簡(jiǎn)單。
[0040]本實(shí)施例的方案是基于以下幾個(gè)基本考慮；
1、手機(jī)由于產(chǎn)量巨大，使手機(jī)用攝像機(jī)的價(jià)格非常低，產(chǎn)品很成熟，質(zhì)量很穩(wěn)定；
2、電路板檢測(cè)時(shí)其檢查結(jié)果不必當(dāng)時(shí)得出，只是在當(dāng)時(shí)將被測(cè)板的圖像數(shù)據(jù)得到就可以了，因?yàn)閷?duì)電路板的處理是后續(xù)工位的事情；
3、攝像頭的清晰度一般都是拍照片的分辨率高，攝視頻分辨率低。X-Y儀方式的檢測(cè)設(shè)備因?yàn)槭窃谶\(yùn)動(dòng)中檢測(cè)，所以必須使用視頻，這并不能充分利用攝像頭的分辨率。
[0041 ] 本案實(shí)現(xiàn)的分辨率達(dá)到400萬(wàn)X 81= 3.2億像素，這是現(xiàn)有攝像機(jī)很難做到的。而且本案的成本還低于傳統(tǒng)方案。
[0042]相鄰攝像機(jī)之間有一個(gè)重疊區(qū)，即便如此，3.2億像素已經(jīng)能夠滿足2.25億像素的要求了。
[0043]設(shè)一個(gè)攝像機(jī)的曝光時(shí)間為0.1秒(每秒10幀)，81個(gè)攝像機(jī)的總曝光時(shí)間為8.1秒。因?yàn)閿z像機(jī)陣列數(shù)據(jù)是以攝像機(jī)為單位進(jìn)行的，處理器接收到一個(gè)攝像機(jī)數(shù)據(jù)就可以處理，全部數(shù)據(jù)接收完后圖像也基本處理完了。所以總處理時(shí)間在10秒以內(nèi)。這個(gè)速度遠(yuǎn)高于X-Y平臺(tái)的處理速度了。
[0044]本文中所描述的具體實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明精神作舉例說(shuō)明。本發(fā)明所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員可以對(duì)所描述的具體實(shí)施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類似的方式替代，但并不會(huì)偏離本發(fā)明的精神或者超越所附權(quán)利要求書所定義的范圍。
[0045]盡管本文較多地使用了攝像頭、四路選擇器、總線等術(shù)語(yǔ)，但并不排除使用其它術(shù)語(yǔ)的可能性。使用這些術(shù)語(yǔ)僅僅是為了更方便地描述和解釋本發(fā)明的本質(zhì)；把它們解釋成任何一種附加的限制都是與本發(fā)明精神相違背的。
【權(quán)利要求】
1.一種攝像機(jī)陣列，其特征在于，包括總控制模塊和若干個(gè)攝像機(jī)模組，所有攝像機(jī)模組排成方陣，每個(gè)攝像機(jī)模組包括分控制模塊、9路選擇開關(guān)、并轉(zhuǎn)串電路、電光轉(zhuǎn)換器、光纖接口和9個(gè)排成3X3方陣的基本模塊；每個(gè)基本模塊包括一個(gè)攝像機(jī)和四個(gè)照明燈，所述四個(gè)照明燈以2X2的方式排成正方形，攝像機(jī)鏡頭處于四個(gè)照明燈構(gòu)成的正方形的中心位置；攝像機(jī)的輸出端都連接到9路選擇開關(guān)的輸入端，9路選擇開關(guān)的輸出端通過(guò)并轉(zhuǎn)串電路連接到電光轉(zhuǎn)換器的輸入端，電光轉(zhuǎn)換器的輸出端連接光纖接口，光纖接口通過(guò)光纖連接處理設(shè)備，分控制模塊連接9路選擇開關(guān)的控制端和本攝像機(jī)模組中的攝像機(jī)；總控制模塊連接分控制模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種攝像機(jī)陣列，其特征在于，所述照明燈為L(zhǎng)ED照明燈。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種攝像機(jī)陣列，其特征在于，LED照明燈的控制端連接分控制豐吳塊。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種攝像機(jī)陣列，其特征在于，所述攝像機(jī)模組有9個(gè)，以3X3的形式排成方陣，即所有攝像機(jī)組成9X9的方陣。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種攝像機(jī)陣列，其特征在于，所述攝像頭為400萬(wàn)像素?cái)z像頭。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的一種攝像機(jī)陣列，其特征在于，所述處理設(shè)備為帶有圖像整合壓縮處理模塊的計(jì)算機(jī)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種攝像機(jī)陣列，其特征在于，攝像機(jī)原始數(shù)據(jù)不經(jīng)過(guò)壓縮直接通過(guò)光纖輸出到處理設(shè)備。
【文檔編號(hào)】H04N5/232GK103475812SQ201310323252
【公開日】2013年12月25日 申請(qǐng)日期:2013年7月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月30日
【發(fā)明者】鞠怡明, 鞠見 申請(qǐng)人:寧波迪吉特電子科技發(fā)展有限公司