CN100335891C - 图像处理与检验系统 - Google Patents

Abstract

图像处理与检验系统包括具有摄像机(40)和第一控制器(20)的主装置(10)，第一控制器(20)根据检验标准处理与检验物体的图像(1)。与主装置(10)互相通信的是装备第二监视器(120)和第二输入装置(102，104)的个人计算机(100)。在主装置(10)侧为检验由摄像机(40)拍摄的动态画面传送给计算机(100)，作为物体(1)的实时图像在第二监视器显示以便在计算机(100)侧容易确认物体，从而在监视物体(1)实时图像的同时在计算机(100)侧确定检验标准。

Description

图像处理与检验系统

技术领域

本发明涉及一种适合在生产线中用于根据预定的检验标准分析物体性质的图像处理与检验系统。

背景技术

图像处理与检验系统已被许多工业用户广泛地用于根据预定的检验标准检测在生产线中行进的物体，例如关于在物体目标区域的尺寸、颜色和轮廓。该系统利用摄像机拍摄物体的动态图像，利用监视器显示该动态图像，利用输入设备输入决定检验标准的参数，并利用专用控制器来执行检验程序，以便依照检验标准检验该物体。该控制器运行特定的操作系统，为了简化和成本效益的缘故它一般是紧凑的，在监视器上仅提供关于输入确定该标准的各种参数的最少可视信息。同时，计算机技术不断发展，提供增强的GUI(图形用户界面)，该GUI利用指示器和由可视信息提供的菜单提供易于互动的通用可视信息。因此，已希望将具有GUI的计算机与物体检验的装置结合起来。就此而言，日本专利公开No.7-210657公开了一种典型的现有图像处理与检验系统，它由负责检验物体的主装置和通过传输线与主装置互通信的远程计算机构成。计算机包括键盘和监视器，它被构造成能利用GUI提供菜单，用以输入确定检验标准的参数，从而简化了检验标准的确定，而不借助在主装置侧的笨拙输入设备。但是，由于向计算机传送大量的当前动态图像数据中主装置容量不足，习惯的做法是在利用计算机侧的键盘确定检验标准时依靠主装置的监视器。于是，至少在开始设定标准时计算机必须靠近主装置设置，这削弱计算机能够远离主装置放置的方式。

发明内容

为了克服上述不足和不便，本发明已经实现提供一种改进的图像处理与检验系统，能够利用结合在该系统中的计算机给出检验标准。该系统包括链接用于互相通信的主装置和计算机。主装置适合放置在物体附近，以便负责物体的检验，它包括：摄像机，用以拍摄物体的动态图像作为该物体的静态图像序列；第一监视器；以及第一控制器，它被编程成在第一监视器上显示动态图像以及提示输入检验标准的菜单。在主装置中还包括用于输入检验标准的第一输入装置。第一控制器工作依照检验标准处理并检验静态图像，给出关于该物体的检验结果，并将检验结果和静态图像中的至少一个传送给计算机。另一方面，计算机适合于安装在远离主装置的位置，它包括：第二监视器；第二控制器，它被编程成在第二监视器上显示提示输入检验标准的菜单，并在第二监视器上显示检验结果以及静态图像。在该计算机中包括与第一输入装置分离的第二输入装置，用于输入检验标准。第二控制器工作向第一控制器传送在第二输入装置输入的检验标准，以便在第一控制器根据这样传送的检验标准检验静态图像。本系统的重要特征在于：第一控制器向计算机发送即时的动态图像，而第二控制器在第二监视器上显示即时的动态图像。因此，本发明的系统能够在远离物体位置的计算机侧监视即时动态图像的同时确定检验标准。因此，可利用图形用户界面，该计算机在本质上简化检验标准的设定，这是本发明的主要目的。

优选地，第一控制器在第一监视器上的菜单中提供确定由主装置和计算机中的哪一个或由二者负责给出在第一控制器检验物体用的检验标准的操作模式。另外，第二控制器在第二监视器的菜单中提供确定由主装置和计算机中的哪一个或二者负责给出在第一控制器检验物体用的检验标准的操作模式。因此，该系统可以容易地作成整体以便与操作员的选择相匹配。

而且，该系统可构造成：第一控制器在第一监视器的菜单中提供确定所述第一监视器与所述第二监视器中的哪一个监视器或者两者都起动的显示模式，第二控制器在第二监视器的菜单中提供确定由第一监视器和第二监视器中的哪一个监视器起动或两者都起动的显示模式。在该意义上，该系统可以进一步作成整体，使之与操作员选择相匹配。

第二控制器可设计用于在第二监视器的菜单中提供表示指定fps值的fps模式，所述fps值是从主装置向计算机传送的每秒钟传送的动态图像的传输帧数。指定的fps值发送给第一控制器，第一控制器响应以指定的fps值传送动态图像。因此，计算机侧的操作员可以适宜地选择在第二监视器上重现动态图像的速度，以便平衡在主装置和计算机之间的通信链路中的速度和业务负载。

另外，优选第二控制器监视从主装置发送动态图像的数据传输速度，以及向第一控制器发送所监视的数据传输速度，由此第一控制器响应从标准水平下降的数据传输速度进行动态图像的数据压缩。因此，即使在偶然地因某些原因降低了数据传输速度时，仍然可在计算机侧成功地重现当前的动态图像，保证通过参照当前的动态图像确定计算机侧的检验标准。优选地，通过消除动态图像象素的碎片的有损耗压缩技术可以进行数据压缩。

可以选择地，第一控制器可构造成：当传输速度变得低于标准水平减少单位时间传送的动态图像的帧数，即使在数据传输速度变低的情况下也保证在确定计算机侧的检验标准中信赖该动态图像。

另外，为了减少向计算机传送动态图像的负载以及有效地选择要检验的图像的目标区域，计算机的第二控制器构造成在第二监视器的菜单中提供将动态图像剪切成理想尺寸的片断的修整模式，并在动态图像剪切成片断时传送带有片断尺寸信息的修整指令。第一控制器响应该修整指令将分片断的动态图像发给计算机。因此，可以减少数据传输量，以便即使在降低的数据传输速度以实时方式从主装置向计算机持续发送动态图像，同时仅仅限定动态图像为要检验的目标区域。

优选地第二控制器设计成在第二监视器的菜单中提供参数输入-输出模式，用于从第一控制器获取确定检验标准的参数以及向第一控制器发送在计算机侧输入的确定该检验标准的参数。参数分别存储在第一和第二控制器内包括的存储器中。因此，检验标准可以以这种方式在主装置与计算机之间交换，由此在主装置和计算机的任何一侧可以修改该检验标准，从而增强该系统的可操作性。

第一控制器的存储器用于存储叙述物体的检验顺序的检验程序。而且在第二监视器的菜单中包括编程模式，用于使计算机能够自己编检验程序并在计算机的存储器中存储该程序。第二控制器在第二监视器的菜单中提供程序输入-输出模式，用于从主装置的存储器中获取检验程序，以便在计算机侧修改它，以及向主装置发送在该计算机的存储器中存储的检验程序。因此，可以利用赋予计算机的增强的写入能力可以容易地修改或者以在计算机侧写入的新程序代替在主装置运行的检验程序。

此外，检验结果与从主装置传送的相关的静态图像一起存储在第二控制器的存储器中。第二控制器设计成在第二监视器的菜单中提供输出模式，用于向第一控制器传送静态图像以及在第二输入装置输入的修改的检验标准并且基于修改的检验标准请求静态图像的另一次检验。因此，容易检验修改的检验标准如何在相同的静态图像上产生检验结果，这对于有效地修改检验标准以及有效地评价物体是有帮助的。

计算机优选地是装备键盘和指示器的个人计算机，所述指示器定义有助于输入检验标准的第二输入装置。

从结合附图的以下优选实施例的详细描述中本发明的这些和其它目的以及有利特征变得更加清楚。

附图说明

图1是表示依照本发明优选实施例的图像处理与检验系统的示意图；

图2是构成上述系统的主装置中包含的第一控制器的电路方框图；以及

图3至9是分别表示在上述系统的第一和第二监视器中呈现的供操作员选择的可视信息的示意图。

具体实施方式

现在参照图1，它表示依照本发明优选实施例的图像处理与检验系统。利用该系统检测物体1，例如在生产线2上行进的工业产品，以检查根据预定的检验标准该物体是否可接受。检验标准一般包括物体目标区域的尺寸、颜色和轮廓。该系统包括主装置10，该主装置由第一控制器20，拍摄物体的动态图像的摄像机40、和显示所拍摄的动态画面以及显示提示操作员输入确定检验标准的各项参数或者设置的菜单的第一监视器50组成。例如，动态画面是以每秒30帧拍摄的静态图像序列，并且发送给第一监视器50。在主装置10中包括键盘60，用于选择菜单中的选项并根据监视器50上出现的引导信息输入参数。控制器20与物体传感器70相连，以便通过启动摄像机40和对着物体的照明器42开始检验任务。控制器20工作以与检验的物体的移动速度同步地从动态图像中获取物体的单个静态图像。然后这样获得的静态图像进行处理，进行位置校正、面积测量、重心计算等，以便处理器根据检验标准检验物体图像，给出物体的质量评价的检验结果。

本发明还包括计算机100，它结合第二控制器110、键盘102和指示器即鼠标104以及监视器120。控制器110通过硬件与在window操作系统上运行的应用软件结合实现。控制器110利用与计算机100相连的通信接口(未示出)通过第一控制器20内设置的图像接口32与主装置相连。通信接口的一个典型例子是IEEE1394，USB或者是与能够以60Mbps以上的传送速度交换数据的高速以太网兼容的类似通信接口。控制器110通过通信链路12从主装置10至少接收动态图像和检验结果，以便在监视器120上显示它们。为此目的，控制器110设计成在监视器120上提供动态画面视窗121，用于显示由摄像机40拍摄的当前动态图像。注意，响应来自计算机100的请求将动态图像从主装置传塞给计算机。但是，动态图像可以连续地传送给计算机。另外，控制器110设计成可在监视器120上显示提示操作员利用键盘102和鼠标104选择选项和/或输入各种数据的菜单。下文中将键盘和鼠标合起来称为第二输入装置，而主装置的键盘60称为第一输入装置。就此而论，为了参照方便，在下文中主装置10的控制器20称为第一控制器，而计算机的控制器110称为第二控制器。类似地，主装置10的监视器50与计算机10的监视器120分别称为第一监视器和第二监视器。

参照图2详细描述第一控制器20。通过A/C转换器21将来自摄像机40的图像数据转换为利用门阵列22馈送以便存储在存储器24中的数字数据。门阵列22还负责提取帧，即在CPU30的控制下从存储器24一个接一个地提取静态图像序列，并负责利用已知的DMA技术通过单行缓冲器23将图像数据发送到RAM25的单帧(one-frame)缓冲器26。然后，通过PCI(外设部件接口)控制器31和由100Mbs的LAN控制器33与相关控制器34组成的通信接口32将每帧的图像数据一行接一行地传送到计算机100。当计算机的第二控制器110通过通信链路12接收从主装置10这样传送的图像数据时，该控制器10响应以在第二监视器120的动态画面视窗121中显示动态图像，于是计算机侧的操作员能够监视由摄像机拍摄的实时图像。例如，每帧图像都有512×480个象素，每个象素为8比特，并以60MbS以上的传送速率一行接一行地传送，这样可以在计算机100接到每秒30帧图像，以便实时再现动态图像。

第一控制器20包括存储器27，它存储由CPU 30执行的检验程序，根据与物体1的行进速度同步选择的静态图像检验物体。依照由各参数确定的检验标准进行检验，所述参数是在第一输入装置或第二输入装置中的任意一个输入装置输入的，它们也存在存储器27中。如图3所看到的，第一监视器50给出选择操作模式和显示模式的菜单51。为了输入数据，给出由操作员使用键盘60选择的操作模式：第一输入装置(键盘)60和第二输入装置(键盘/鼠标)102/104中的哪一个起动或者两个都起动。给出选择第一监视器50和第二监视器120中的哪一个起动或二者都起动的显示模式，以便显示包括动态图像的必要信息。在第二控制器的控制下在第二输入装置输入的检验标准的确定参数从计算机100传送给第一控制器20，并存储在存储器27中。检验结果连同相关的静态图像也存储在存储器27中，并且在被选择启用时，显示在第一监视器50。检验结果以及相关的静态图像发送到计算机100，以便在选择启用它们时显示在第二监视器120，并且也存储在计算机100，即第二控制器110。注意，就此而论，第一控制器20可向计算机100发送还未检验的静态图像，由此在计算机100侧可参照这样发送的静态图像设置新的检验标准。另外，第一控制器20可发送未伴随相关静态图像的检验结果。

如图4所示，计算机100在第二监视器120的菜单中除了提供动态画面视窗121外，还提供选择操作模式和类似显示模式的视窗122。这样，操作员可以使用第二输入装置选择第一输入装置(键盘)60和第二输入装置(键盘/鼠标)102/104中的哪一个输入装置起动或两者都起动用于输入数据，以及第一监视器50和第二监视器120的哪一个监视器起动或两者都起动用于显示包括动态图像的必要信息。正如后面要讨论的，不管依靠第一和第二输入装置中的哪一个输入数据，即确定检验标准的参数，使用检验物体的检验标准连同静态图像存储在主装置10和计算机100中。

如图5所示，在第二监视器120的菜单中包括由第二控制器110产生的修整视窗123，用于给出修整模式，以便将在动态画面视窗121中显示的动态图像切成部分图像或者片断进行检验。利用掩膜长方形(masking rectangle)124从原始图像中修整部分图像，并且显现在修整视窗123中进行确认。在修整图像时，第二控制器110向第一控制器20发送伴随片断尺寸信息的修整指令。第一控制器20响应该修整指令缩小尺寸，因此减少了图像数据的量，并发送对应的分片断的动态画面作为实时动态图像给计算机。然后这样分片断的或者部分的动态图像在动态画面视窗121中重现。这不仅对于限定图像在操作员容易确认的必要目标区域是有利的，而且对于减少通过通信链路到达计算机100的通信负载也是有利的。

另外，如图6所示，第二监视器120上的菜单包括视窗125，用于指定从第一控制器20向第二控制器100传送的每秒钟的帧数(fps)。当从菜单中选择这个视窗125时，第二控制器110进入允许操作员指定希望的一个预定fps值30fps、15fps、10fps、5ps和1fps的fps模式，或者考虑以缺省值30fps传送的并在动态画面视窗中出现的动态图像人工地输入适宜的fps值。指定的fps值发送给第一控制器20，第一控制器响应将动态图像以指定的fps值传送给计算机100，以便在第二监视器120上重现。因此，计算机100侧的操作员可以适当地选择动态图像速度，以平衡速度和通信链路中的通信负载。

就此而论，第二控制器110可赋予以下功能：监视从主装置传送动态图像的数据传输速度，和由于某些原因数据传输速度从标准水平降低时减小fps值，由此保证在第二监视器120上实时图像重现，又不伴随某些蠕动。有关fps值降低的信息也传送给第二控制器110，在第二监视器上显示由算机100侧的操作员确认。在数据传输速度恢复到标准水平以上的正常值时，第一控制器20响应以缺省值30fps传送该图像。

可以选择地，第一控制器20可以设计成当由计算机监视的数据传输速度从标准水平降低时进行动态图像的数据压缩。因此，可在计算机侧成功地再现当前的动态图像，即使在数据传输速度降低时保证通过参考当前的动态图像在计算机侧确定检验标准。数据压缩比确定为数据传输速度的函数，该压缩比信息传送给第二控制器并在第二监视器120上显示，由计算机100侧的操作员确认。数据压缩是考虑传输速度根据消除动态图像象素的适当碎片的已知的有损耗压缩技术进行的。

如图7和8所示，第二控制器还可以设计成在第二监视器120的菜单中提供输入-输出视窗127和128，它们定义从第一控制器110获取确定该检验标准的参数和向第一控制器发送在计算机100侧输入的参数的输入-输出模式。为此目的，第二控制器包括用于存储从第一控制器20的存储器27获得的参数以及在计算机100输入的那些参数的存储器(未示出)。因此，可在主装置和计算机的任一侧编辑这些参数。另外，在计算机侧还可以容易地修改该参数并将这些参数返给主装置，以便根据修改的标准在第一控制器再次检测该物体。正如在这些图中所示的，该模式还能起动检验程序与被检验图像即以该检验标准检验的静态图像的交换。利用检查框选择哪一个或多个参数、检验程序和受检验图像要交换。就此而论，第二控制器设计成给出编程模式，用于在计算机侧编写或者修订该检验程序。因此，检验程序可在计算机侧利用赋予计算机的增强的功能容易地设计或者修改。另外，利用交换检验图像的能力能够容易地根据修改的参数和/或程序对物体的同一图像再次进行检验，使它容易地评价检验标准和程序的有效性，因此改变该检验标准。

如图9所示，还可编程第二控制器以提供包含图标的视窗131和132，这些图标分别指示存储在主装置10和计算机100中的参数、程序和检验图像的文件。因此，利用赋予计算机的GUI，仅使用鼠标104能够容易地交换这些文件以便将文件从一个视窗拖到另一视窗。

尽管说明了上述实施例，仅通过操作计算机100进行参数、检验程序和检验图像的交换，主装置还构造成以它本身能力进行参数、检验程序和检验图像至少一个的相同交换同样是可能的。

Claims (12)

1.一种检验物体的图像处理与检验系统，所述系统包括：

主装置和计算机，它们相连以实现相互通信，

所述主装置适合与所述物体相邻放置，它包括：

摄像机，用于拍摄动态图像作为该物体的静态图像序列；

第一监视器；

第一控制器，它被编程在所述第一监视器上显示所述动态图像以及提示输入检验标准的菜单；

第一输入装置，用于输入所述检验标准；以及

所述第一控制器根据检验标准处理和检验所述静态图像，给出有关所述物体的检验结果，所述第一控制器传送所述图像和所述检验结果中的至少一项给所述计算机；

所述计算机适合于放置在远离所述主装置的位置，它包括：

第二监视器；

第二控制器，它被编程在所述第二监视器上显示提示输入检验标准的菜单，并在所述第二监视器上显示所述检验结果以及静态图像；

第二输入装置，用于输入所述检验标准；以及

所述第二控制器将在所述第二输入装置输入的检验标准传送给所述第一控制器，在所述第一控制器根据该检验标准检验静态图像；

所述系统的特征在于：

所述第一控制器将即时动态图像传送给所述计算机，和所述第二控制器在所述第二监视器上显示即时动态图像。

2.根据权利要求1所述的图像处理与检验系统，其特征在于：

所述第一控制器在所述第一监视器的菜单中提供确定所述主装置和所述计算机的哪一个或两者负责给出在所述第一控制器检验该物体的检验标准的操作模式；

所述第二控制器在所述第二监视器的菜单中提供确定所述主装置和所述计算机中的哪一个或者两者给出在所述第一控制器检验该物体的检验标准的操作模式。

3.根据权利要求1所述的图像处理与检验系统，其特征在于：

所述第一控制器在所述第一监视器的菜单中提供确定所述第一监视器和所述第二监视器的哪一个或者两者都起动的显示模式；

所述第二控制器在所述第二监视器的菜单中提供确定所述第一监视器和所述第二监视器的哪一个或者两者都起动的显示模式。

4.根据权利要求1所述的图像处理与检验系统，其特征在于：

所述第二控制器在所述第二监视器的菜单中提供指定fps值的fps模式，所述fps值是从所述主装置向所述计算机每秒钟传送的所述动态图像的传送的帧数，

所述第二控制器将指定的fps值发送给第一控制器，使得所述第一控制器响应将动态图像以指定的fps值传送给所述计算机。

5.根据权利要求1所述的图像处理与检验系统，其特征在于：

所述第二控制器监视从所述主装置传送动态图像的数据传输速度，并将数据传输速度发送给所述第一控制器，

当所述数据传输速度从标准水平降低时，所述第一控制器工作进行所述动态图像的数据压缩。

6.根据权利要求5所述的图像处理与检验系统，其特征在于：

所述第一控制器进行有损耗压缩以消除所述数据压缩的所述动态图像象素碎片。

7.根据权利要求1所述的图像处理与检验系统，其特征在于：

所述第二控制器监视从所述主装置发送动态图像的数据传输速度，并将数据传输速度发送给所述第一控制器，

当所述传输速度低于标准水平时，所述第一控制器工作以减少单位时间发送的所述动态图像的帧数。

8.根据权利要求1所述的图像处理与检验系统，其特征在于：

所述第二控制器在所述第二监视器的所述菜单中提供用于切割所述动态图像为希望的尺寸的片断的修整模式，并在动态图像被切割成片断时，将具有片断的尺寸信息的修整指令传送给第一控制器，

所述第一控制器响应所述修整指令而工作向所述计算机传送片断的动态图像。

9.根据权利要求1所述的图像处理与检验系统，其特征在于：

所述第二控制器在所述第二监视器的菜单中提供参数输入—输出模式，用于从所述第一控制器获取确定在所述第一控制器执行检验使用的所述检验标准的参数，并向所述第一控制器发送在所述计算机侧输入的用于确定检验标准的参数，

所述第二控制器具有存储要恢复的所述参数的存储器，用于修改所述参数；

所述第一控制器具有存储用于确定所述检验标准的所述参数的存储器。

10.根据权利要求1所述的图像处理与检验系统，其特征在于：

所述第一控制器具有存储描述检验该物体的顺序的检验程序的存储器，

所述第二控制器在所述第二监视器的菜单中提供编程模式，使用所述第二输入装置和所述第二监视器编制该检验程序，

所述第二控制器具有存储该检验程序的存储器，

所述第二控制器在所述第二监视器的菜单中提供程序输入—输出模式，用于从所述第一控制器的存储器中获取所述检验程序，以便在计算机侧进行修改，以及向所述第一控制器发送在所述第二控制器的存储器中存储的所述检验程序，以便在第一控制器上执行它。

11.根据权利要求1所述的图像处理与检验系统，其特征在于：

所述第二控制器具有存储从所述主装置传送的所述检验结果和相关静态图像的存储器，

所述第二控制器在所述第二监视器的所述菜单中提供输出模式，用于向所述第一控制器传送所述静态图像以及在所述第二输入装置处输入的修改的检验标准，根据修改的检验标准请求对所述静态图像进行另一次检验。

12.根据在前任一项权利要求所述的图像处理与检验系统，其特征在于：

所述计算机是个人计算机，它具有定义所述第二输入装置的键盘和指示器。

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