[发明专利]保持相机采集的图像灰度稳定的装置

说明书

技术领域

本发明涉及自动化仪表中的图像检测系统技术领域，更具体地说，涉及一种保持相机采集的图像灰度稳定的装置。 

背景技术

在工业现场图像检测系统中，光照环境的不变动是保证图像采集系统稳定的先决条件，如光照强度发生波动，则采集的图像的灰度也要伴随着光的变化发生改变，这样会造成被检测对象特征发生明显变化，使得图像检测系统的计算的结果不稳定，最终造成检测系统误判而产生严重的后果。 

在较大的工业现场环境，如连铸厂房内，通常采用高压钠灯、高压汞灯、金属卤化物灯为环境照明光源(亦称HID光源)，这些高强度气体放电灯具有发光效率高、显色性好、寿命长、成本低的特点，人眼观察时还感觉不到光照随交流工频的剧烈变化，但图像采集系统，因被测对象一般以一定的速度在行进中，为达到图像采集没有拖影，摄像机的暴光时间很短，采集的频率远远高于交流电的频率，这时图像采集设备就会明显感觉到光照的输出光强度与交流电压波形关系密切，从实际效果来看，光强的时间曲线几乎为正弦，光照度高底点反差达5倍以上。而由于常规的工业相机的图像采集启动时刻Tnor相对于高压钠灯、高压汞灯、金属卤化物灯的灯光电压Ui的相位是不确定的，如图1所示，所以采集图像时的照明亮度差距很大，最终得到的图像的灰度变化非常大，采集到的照片忽明忽暗，很不稳定，暗场环境照片全黑几乎无法正常使用。 

工业现场为了保持图像灰度的稳定，一般采用了稳定光源的方法，即采用大功率白炽灯、卤素灯，或者频闪灯，使灯光始终保持稳定输出。但是大功率白炽灯、卤素灯效率低，发热量大，寿命短，频闪灯的价格非常昂贵，频闪灯泡不仅价格贵，而且是易耗件，另外在现场周围的杂散照明灯光也会对图像采集产生影响。

鉴于以上的情况，迫切需要找到一种保持相机采集的图像灰度稳定的装置，其能触发相机采集，并使相机采集的时刻与灯的工作电压的相位保持一致，也就是与照明亮度保持一致，最终使采集的图像灰度保持稳定。 

专利申请号为CN200410043753.7公开了名称为机器视觉测量系统中的自适应调整光强的照明光源装置，该装置由图像卡、计算机、PWM控制电路、LED光源和光源主电路组成，是一种利用计算机对图像的灰度等参数进行计算进而控制LED光源的装置。该装置缺点是构成复杂且成本高，只能用于非常稳定的LED光源，不能用于不稳定的HID光源，而且该装置利用图像质量为依据控制光源，并不对相机进行控制触发，此外，该专利申请的装置只能适合条件好的封闭环境，不能适合条件恶劣的工业环境。 

专利申请号CN200410005870.4公开了一种名称为背光源亮度的控制方法和控制装置，该技术用于调节显示器图像输出时的显示亮度，从而达到省电效果，并不涉及保证采集图像灰度稳定，提升图像的内在质量。 

发明内容

本发明的目的是提供一种保持相机采集的图像灰度稳定的装置，它利用相位同步的原理，使相机采集图像的时刻与灯光的工作电压的相位保持同步，使相机在相同光照强度的情况下采集图像，该装置克服了传统HID灯光照明下，相机采集图像不受控制，造成在光源亮度不同的时刻采集图像，最终导致图像灰度不稳定的弱点。 

为实现上述目的，本发明提供一种保持相机采集的图像灰度稳定的装置，包括： 

单片机，该单片机作为所述装置的控制单元接收信号并输出命令； 

隔离变压器，所述隔离变压器输入端与灯光的电源连接，输出端输出变压后的电源； 

零相位检测器，用于采集输入电压的相位信号，该零相位检测器输入端与所述隔离变压器输出端连接，输出端与所述单片机输入端连接； 

设定单元，用于设定触发所述相机的延时时间，所述设定单元输出端与所述单片机连接； 

信号驱动器，根据所述延时时间及零相位检测器输出的电压相位比较信号触发所述相机工作，所述信号驱动器输入端与所述单片机的输出端连接，输出端与所述相机的输入端连接。 

所述设定单元包括控制按钮和通讯接口，所述控制按钮用于手工设定触发所述相机的延时时间，所述通讯接口用于自动设定触发所述相机的延时时间，所述控制按钮及通讯接口分别与所述单片机连接。 

所述通讯接口包括驱动芯片U6及保护电阻F2和F3，驱动芯片U6输出端与所述单片机连接。保护电阻F2和F3的一端分别与驱动芯片U6输入端连接，保护电阻F2和F3的另一端分别与自动设定所述延时时间的控制主机连接。 

所述控制按钮包括两个与所述单片机连接的开关，一个开关用于设定增加所述延时时间，另一个开关用于设定减少所述延时时间。