一种投图设备响应时间的获取方法及其应用

技术领域

本发明涉及设备参数获取领域，具体涉及一种投图设备响应时间的获取方法及其应用。

背景技术

响应时间，即对输入信号的反应时间，是投图设备(LED面阵光源、显示屏、DLP投影仪)的显示单元由暗转亮或者是由亮转暗的反应时间；通常以ms为单位。市场上的投图设备质量良莠不齐，响应时间也存在较大差异。而投图设备在刚被触发开启时，其投射的图像亮度时刻变化，亮度不稳定；需要开启时间达到响应时间后，亮度才趋于稳定。

随着工业自动化的迅猛发展，智能化的镜面和类镜面检测方案层出不穷，如汽车漆面质量检测，漆面好坏决定着产品质量及品牌形象，目前主流的检测方案为：采用基于相位偏折法的视觉检测传感器，其包括投图设备、面阵相机，投图设备向漆面投射正弦条纹图，面阵相机采集条纹图，通过相位解算识别漆面上是否存在缺陷(粉尘、掉漆、鼓包)。为了满足涂装生产线的高节拍要求，视觉检测传感器需要在尽可能短的时间内，完成条纹图像的采集，即：在投图设备达到响应时间时，面阵相机能够第一时间采集条纹图。但是，投图设备响应时间难以评估，何时达到稳定不易得知。此时，超前触发相机会降低图像采集质量，影响缺陷识别率和正确率，盲目延后触发相机会大大增加采图时间，影响检测节拍。此外，当投图设备长时间使用后，投图设备响应特性会发生变化，响应时间也对应改变，若一直利用固定的响应时间控制相机的延迟触发时间，将会导致图像灰度不稳定或是造成时间浪费，不利于高节拍、高质量的图像采集过程。

发明内容

为了解决上述技术问题，本文提出了一种投图设备响应时间的获取方法，本方法能够快速得出投图设备的响应时间，整个过程仅耗时5分钟左右。将得出的响应时间应用于视觉检测传感器中，能够精准控制相机的采图时间，既能保证采图质量，又能加快检测节拍，大大缩短了检测时间，适用于高节拍在线检测。

技术方案如下：

一种投图设备响应时间的获取方法，在投图设备的前方设置反射板，在投图设备的周围设置相机，所述投图设备和相机均受控于控制器；所述控制器中预先存储图像I以及时间调节步长Δt；

利用以下步骤获取响应时间：

1)设置初始的延迟时间；

2)控制器触发投图设备开启，投图设备投射或显示图像I，图像I显现在反射板上；经过延迟时间后，控制器触发相机开启，相机采集反射板上的图像I，将采集到的图像存储为实测图像并按照相机采图时序，记录该实测图像的序号；

关闭相机和投图设备；

3)求取实测图像的灰度均值，并将灰度均值与当前实测图像的延迟时间关联存储；

若实测图像的序号≥3，则直接进行步骤5)，否则进行步骤4)；

4)在当前延迟时间的基础上增加时间调节步长Δt，更新延迟时间，跳转步骤2)；

5)将最新采集的2～5幅实测图像存储为一组评估图像，遍历评估图像中的任意两幅图像灰度均值之间的差值，若差值最大值大于阈值A，则跳转步骤4)；否则，将当前实测图像对应的延迟时间记为投图设备稳定工作所需的响应时间。

本方法中，延迟时间是从触发指令发出的时刻起算，而不是从投图设备完全响应指令后的时间起算，如显示屏和DLP投影仪在接收到开启指令后到完全启动需要额外的耗时，本方法中，是从接收到开启指令后起算，计算延迟时间。

进一步，将已经获知响应时间的投图设备安装在视觉检测传感器中，所述视觉检测传感器中还设有相机，利用所述响应时间设置相机的触发延迟时间。

优选，当视觉检测传感器的累计工作时长达到预设值时，在视觉检测传感器的前方设置反射板，视觉传感器中的投图设备和相机均受控于控制器，所述控制器安装在视觉传感器内部或外部，控制器中预先存储图像I以及时间调节步长Δt；

再次进行步骤1)～5)，利用新得出的响应时间设置相机的触发延迟时间；

其中预设值取值30天～180天。

进一步，所述投图设备为LED面阵光源、显示屏或者DLP投影仪；

所述反射板的反射率大于60％。

优选，所述反射板为反光镜或金属平面板，其尺寸布满相机的视场范围。

优选，所述反射板的表面颜色与图像I的颜色不同；

所述图像I为单色图或正弦条纹图，所述单色图的颜色为白色、红色、绿色、蓝色或者黄色。

进一步，步骤5)中阈值A取值为0.5～2；或者，阈值A通过以下方式获得：

在步骤1)之前，将投图设备开启，投图设备投射或显示图像I，图像I显现在反射板上；经过预设时间之后，相机开启，连续采集反射板上的图像I，采集到的图像记为图像II，分别计算每幅图像II的灰度均值，再计算各个灰度均值之间的差值，取差值的最大值记为阈值A。

优选，初始的延迟时间等于0～1.5倍时间调节步长Δt。

优选，时间调节步长Δt取值50～500us。

优选，所述相机的曝光值、增益值预先配置；

为了便于观察，利用不同的延迟时间和灰度均值绘制投图设备的响应时间曲线。

本方法具有以下优点：

本方法能够逐渐加大相机的触发时间，获取投图设备在不同时刻显现的图像，再根据平均灰度评估亮度的稳定性，快速得出投图设备的响应时间，方案简单便捷，可实施性强，整个过程仅耗时5分钟左右。将响应时间应用于视觉检测传感器中，能够精准控制相机的采图时间，既能保证采图质量，又能加快检测节拍，大大缩短了检测时间，适用于高节拍在线检测。

同时，本方法可以用于校正长期使用投图设备的响应时间，降低长时间使用导致的响应特性改变，对视觉检测传感器带来的负面影响。

附图说明

图1为具体实施方式中系统结构图；

图2为具体实施方式中相机触发延迟时间示意图；

图3为具体实施方式中投图设备响应特征曲线示意图；

图4为具体实施方式中投图设备初始使用与长期使用后的响应特征曲线对比示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案进行详细描述。

一种投图设备响应时间的获取方法，如图1所示，在投图设备的前方设置反射板，在投图设备的周围设置相机，投图设备和相机均受控于控制器；控制器中预先存储图像I以及时间调节步长Δt；

利用以下步骤获取响应时间：

1)设置初始的延迟时间；

2)控制器触发投图设备开启，投图设备投射或显示图像I，图像I显现在反射板上；如图2所示，经过延迟时间后，控制器触发相机开启，相机采集反射板上的图像I，将采集到的图像存储为实测图像并按照相机采图时序，记录该实测图像的序号；

关闭相机和投图设备；

3)求取实测图像的灰度均值，并将灰度均值与当前实测图像的延迟时间关联存储；

若实测图像的序号≥3，则直接进行步骤5)，否则进行步骤4)；

4)在当前延迟时间的基础上增加时间调节步长Δt，更新延迟时间，跳转步骤2)；

5)将最新采集的2～5幅实测图像存储为一组评估图像，遍历评估图像中的任意两幅图像灰度均值之间的差值，若差值最大值大于阈值A，则跳转步骤4)；否则，将当前实测图像对应的延迟时间记为投图设备稳定工作所需的响应时间。

作为一种应用，将已经获知响应时间的投图设备安装在视觉检测传感器中，投图设备用于投射或显示正弦条纹图，视觉检测传感器中还设有相机，利用响应时间设置相机的触发延迟时间。

由于投图设备长期工作后，如图4所示，响应时间会发生改变，作为一种优选的实施方式，当视觉检测传感器的累计工作时长达到预设值时，在视觉检测传感器的前方设置反射板，视觉传感器中的投图设备和相机均受控于控制器，控制器安装在视觉传感器内部或外部，控制器中预先存储图像I以及时间调节步长Δt；

再次进行步骤1)～5)，利用新得出的响应时间设置相机的触发延迟时间；

其中预设值取值30天～180天。可以根据实际情况中的使用时间设置。

具体的，投图设备为LED面阵光源、显示屏或者DLP投影仪；

为了获得质量更佳的实测图像，反射板的反射率大于60％。

更具体的，反射板为反光镜或金属平面板，其尺寸布满相机的视场范围。

反射板的表面颜色与图像I的颜色不同；

其中，图像I为单色图或正弦条纹图，单色图的颜色为白色、红色、绿色、蓝色或者黄色。实际应用时，颜色不局限于上述几种颜色，除黑色图以外的其他颜色图均可以作为图像I。图像I优选为白色图或正弦条纹图。

其中，步骤5)中阈值A可以利用以下两种方式设置：

方式一：阈值A取值为0.5～2；

方式二：阈值A通过以下方式获得：

在步骤1)之前，将投图设备开启，投图设备投射或显示图像I，图像I显现在反射板上；经过预设时间(如1min～5min)之后，相机开启，连续采集反射板上的图像I(3～8张)，采集到的图像记为图像II，分别计算每幅图像II的灰度均值，再计算各个灰度均值之间的差值，取差值的最大值记为阈值A。

具体实施时，初始的延迟时间等于0～1.5倍时间调节步长Δt。时间调节步长Δt取值50～500us。

本实施例中，相机的曝光值、增益值预先配置；为了便于观察，如图3所示，利用不同的延迟时间和灰度均值绘制投图设备的响应时间曲线。

以漆面/镜面检测视觉传感器中投图设备响应时间检测为例，进行示例性阐述：

视觉传感器采用LED面阵光源投射三频四项条纹图，相机采集条纹图。

在LED面阵光源安装到视觉传感器之前，进行以下步骤：

如图1所示，在LED面阵光源的前方设置反射板(反光镜)，在LED面阵光源的周围设置相机，LED面阵光源和相机均受控于控制器；控制器中预先存储图像I(一幅正弦条纹图)以及时间调节步长Δt＝100us；

利用以下步骤获取响应时间：

1)设置初始的延迟时间＝0；

2)控制器触发LED面阵光源开启，LED面阵光源投射或显示图像I，图像I显现在反射板上；经过延迟时间后，控制器触发相机开启，相机采集反射板上的图像I，将采集到的图像存储为实测图像并按照相机采图时序，记录该实测图像的序号；

关闭相机和LED面阵光源；

3)求取实测图像的灰度均值，并将灰度均值与当前实测图像的延迟时间关联存储；

若实测图像的序号≥3，则直接进行步骤5)，否则进行步骤4)；

4)在当前延迟时间的基础上增加时间调节步长Δt＝100us，更新延迟时间，跳转步骤2)；

5)将最新采集的3幅实测图像存储为一组评估图像，遍历评估图像中的任意两幅图像灰度均值之间的差值，若差值最大值大于阈值A＝1，则跳转步骤4)；否则，将当前实测图像对应的延迟时间记为LED面阵光源稳定工作所需的响应时间。

最终得出的面阵LED光源的响应时间为16.2ms。将LED面阵光源安装到视觉传感器中，视觉传感器对汽车整车漆面检测，LED面阵光源向待测车身检测区域投射条纹图，单个检测区域需要投射4张条纹图，单辆整车设置90个检测位置，共需要采集360张条纹图，传统方法为了保证采图质量，将相机的延迟触发时间增加，设置为30ms；整车采图过程耗时10.8s，而采用本方法预先标定出响应时间后，将相机的延迟触发时间设置为16.2ms，整车采图过程耗时5.832s，耗时缩短了近一半。

实际应用中，整个漆面检测工位(视觉传感器)需要检测成百上千辆汽车，累计耗时将会大大缩减，加快了生产检测节拍。

前面对本发明具体示例性实施方案所呈现的描述是出于说明和描述的目的。前面的描述并不想要成为毫无遗漏的，也不是想要把本发明限制为所公开的精确形式，显然，根据上述教导很多改变和变化都是可能的。选择示例性实施方案并进行描述是为了解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的其它技术人员能够实现并利用本发明的各种示例性实施方案及其不同选择形式和修改形式。本发明的范围旨在由所附权利要求书及其等价形式所限定。