CN101762231B - 一种手机按键外观检测装置及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种手机按键外观检测装置，该装置的工控机根据图像采集单元发送的待检测手机按键外观图像及保存的标准手机按键模板图像中的坐标特征计算待检测手机按键的旋转角度，根据待检测手机按键的旋转角度旋转标准手机按键模板图像，对旋转后的标准手机按键模板图像及待检测手机按键外观图像进行图像分析处理，获得准确可靠的检测结果。本发明还公开了一种手机按键外观检测方法，该方法根据待检测手机按键的旋转角度旋转标准手机按键模板图像，并根据旋转后的标准手机按键模板图像对待检测手机按键外观图像进行图像分析处理。本发明提供的装置及方法可使标准手机按键模板图像的方向与待检测手机按键外观图像的方向一致，提高了检测的可靠性。

Description

一种手机按键外观检测装置及检测方法

技术领域

本发明涉及光机电一体化的自动控制领域，特别涉及一种手机按键外观检测装置及检测方法。

背景技术

随着手机的普及，手机的出厂检测也越来越智能化。最初，手机按键外观缺陷是通过人工检测，工作人员凭借人眼对手机按键的外观进行检测，检测结果往往会和人的精神状态、情绪和疲劳程度有关系，检测的可靠性不高。

目前，现有的外观检测设备采用智能相机和可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller，PLC)结合的方案对手机按键外观进行检测，结合图1，对现有的外观检测设备的结构进行说明，具体如下：现有的外观检测设备包括PLC101、伺服执行单元102、智能相机103、通信模块104及显示单元105；其中，PLC101将位置指令发送至伺服执行单元102，伺服执行单元102控制待检测产品及智能相机103的移动，智能相机103完成对待检测产品的图像的采集及图像处理分析，并将检测结果通过通信模块104发送至PLC101，PLC101将检测结果发送至显示单元105显示。现有技术中智能相机103根据用户设置的参数及图像识别技术，获得待检测产品的图像特征，将待检测产品的图像特征与自身保存的模板图像进行比对，如果完全匹配，则合格，否则，不合格。当待检测产品发生旋转时，待检测产品的图像特征与模板图像不匹配，智能相机103通过通信模块104向PLC101发送该产品不合格的信息，因此，现有的外观检测设备检测的可靠性不高。另外，现有的外观检测设备可对手机按键的外观进行检测，但是，由于智能相机103的功能繁多，对智能相机103的参数设置过程比较复杂，且智能相 机103的价格昂贵，应用现有的外观检测设备对手机按键的外观进行检测，不仅成本高，而且设置很复杂。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例中提供了一种手机按键外观检测装置，该装置能够提高检测可靠性。

本发明实施例中还提供了一种手机按键外观检测方法，该方法能够提高检测可靠性。

为达到上述目的，本发明实施例中的技术方案具体是这样实现的：

一种手机按键外观检测装置，该装置包括可编程逻辑控制器，该装置还包括工控机、输入显示单元、图像采集单元、信号检测单元；

所述信号检测单元检测图像采集单元的初始位置，将该初始位置通过可编程逻辑控制器发送至工控机；所述工控机根据获得的图像采集单元的初始位置，计算图像采集单元的坐标，将图像采集单元的坐标发送至可编程逻辑控制器，所述工控机将内部保存的图像采集参数发送给图像采集单元；所述可编程逻辑控制器根据工控机发送的图像采集单元的坐标控制图像采集单元拍摄待检测手机按键外观；所述图像采集单元根据工控机发送的图像采集参数，在可编程逻辑控制器的控制下拍摄待检测手机按键外观，并将获得的待检测手机按键外观图像发送给工控机；

所述工控机根据待检测手机按键外观图像获得每个按键的图像特征，根据输入显示单元发送的待检测手机按键的型号获得保存的标准手机按键模板图像及该模板图像中的坐标特征，根据标准手机按键模板图像中的坐标特征及待检测手机按键外观图像中与标准手机按键模板图像的坐标特征匹配的按键的图像特征获得待检测手机按键的旋转角度，根据待检测手机按键的旋转角度旋转标准手机按键模板图像，对旋转后的标准手机按键模板图像及待检测手机按键外观图像中的每个按键的图像特征进行图像比对分析，所述工控机将检测结果输出至所述可编程逻辑控制器，供可编程逻辑控制器控制所述的信号检测单元，并将检测结果输出至所述输入显示单元显示。

一种手机按键外观检测方法，该方法包括：

A、获得待检测手机按键外观图像；

B、从待检测手机按键外观图像中提取每个按键的图像特征；获得待检测手机按键外观图像中与标准手机按键模板图像的坐标特征匹配的按键的图像特征；根据图像分析处理方法、标准手机按键模板图像的坐标特征及待检测手机按键外观图像中与标准手机按键模板图像的坐标特征匹配的按键的图像特征，计算待检测手机按键的旋转角度；所述坐标特征为标准手机按键的图像中选为坐标原点的按键的图像特征；

C、根据获得的待检测手机按键的旋转角度旋转保存的标准手机按键模板图像，并对旋转后的标准手机按键模板图像及待检测手机按键的每个按键的图像特征进行图像分析后，输出检测结果。

由上述的技术方案可见，本发明实施例提出的一种手机按键外观检测装置，工控机通过可编程逻辑控制器控制图像采集单元拍摄待检测手机按键外观图像，并根据图像采集单元发送的待检测手机按键外观图像及保存的标准手机按键模板图像中的坐标特征计算待检测手机按键的旋转角度，根据获得的待检测手机按键的旋转角度旋转标准手机按键模板图像，对旋转后的标准手机按键模板图像及待检测手机按键外观图像进行图像分析处理，获得准确可靠的检测结果。本发明实施例提供的装置可根据待检测手机按键的旋转角度旋转模板图像，使模板图像的方向与待检测手机按键外观图像的方向一致，提高了检测的可靠性。本发明实施例提出的一种手机按键外观检测的方法，该方法利用标准手机按键模板图像中的坐标特征及待检测手机按键外观图像计算待检测手机按键的旋转角度，根据获得的待检测手机按键的旋转角度旋转标准手机按键模板图像，并根据旋转后的标准手机按键模板图像对待检测手机按键外观图像进行图像分析处理，获得准确可靠的检测结果，本发明实施例提供的方法可根据待检测手机的旋转角度旋转标准手机按键模板图像，使标准手机按键模板图像的方向与待检测手机按键外观图像的方向一致，提高了检测的可靠性。

附图说明

图1为现有的外观检测设备的结构图。

图2为本发明实施例一种手机按键外观检测装置的结构图。

图3为本发明实施例中根据偏移增量法计算搜索范围的示意图。

图4为本发明实施例一种手机按键外观检测方法的流程图。

图5为本发明实施例一种手机按键外观检测方法中产品学习的流程图。

图6为本发明实施例一种手机按键外观检测方法中图像分析处理的流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案、及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明进一步详细说明。

在本发明实施例中，为了解决现有技术的问题而提出了一种手机按键外观检测装置，该装置将工控机、PLC、图像采集单元、输入显示单元及信号检测单元结合到一起，信号检测单元检测图像采集单元的初始位置，并通过PLC发送至工控机，工控机根据获得的图像采集单元的初始位置计算图像采集单元的坐标，并将图像采集单元的坐标发送至PLC，PLC根据获得的图像采集单元的坐标控制图像采集单元拍摄待检测手机按键外观图像，图像采集单元根据工控机发送的图像采集参数，在PLC控制下拍摄待检测手机按键外观图像，将拍摄的待检测手机按键外观图像发送至工控机；工控机根据获得的待检测手机按键外观图像及保存的标准手机按键模板图像中的坐标特征计算待检测手机按键的旋转角度，根据待检测手机按键的旋转角度旋转标准手机按键模板图像，使标准手机按键模板图像与待检测手机按键外观图像方向一致，对旋转后的标准手机按键模板图像及待检测手机按键外观图像进行图像分析处理，将检测结果输出至PLC及输入显示单元显示。

在本发明实施例中，为了解决现有技术的问题而提出了一种手机按键外观检测方法，该方法的主要思想为：获得待检测手机按键外观图像，根据保存的标准手机按键模板图像中的坐标特征及待检测手机按键外观图像计算待检测手机按键的旋转角度，根据待检测手机按键的旋转角度旋转标准手机 按键模板图像，使标准手机按键模板图像与待检测手机按键外观图像的方向一致，对旋转后的标准手机按键模板图像及待检测手机按键外观图像进行图像分析处理，将检测结果输出显示。

本装置及方法所述的工作台包括左右两个工位，每个工位上可分别放置20部待检测手机按键；在检测手机按键的外观是否合格的过程中，先对一部待检测手机按键外观图像中的每一按键图像进行检测，之后检测一个工位上的其他待检测手机按键外观，当该工位上的所有待检测手机按键外观检测完毕时，根据外部设置的控制指令，检测另一个工位上所有待检测手机按键外观，且检测过程与上述工位的检测过程相同。

图2为本发明实施例一种手机按键外观检测装置的结构图，现结合图2，对本发明实施例一种手机按键外观检测装置的结构进行说明，具体如下：

本装置包括：工控机201、PLC202、图像采集单元203、输入显示单元204、信号检测单元205及信号指示单元206；其中，工控机201包括参数设置模块2011、学习模块2012、自动检测模块2013、显示管理模块2014、文件管理模块2015及通信模块2016；图像采集单元203包括伺服执行单元2031及摄像单元2032；输入显示单元204包括输入显示模块及功能模块；信号检测单元205包括安全光幕、原点检测光电开关及限位检测光电开关；信号指示单元206包括三色灯及激光二极管。

工控机201的文件管理模块2015中保存有标准手机按键的型号、标准手机按键模板图像及坐标特征，如果文件管理模块2015中没有某一型号的标准手机按键的模板图像及坐标特征，自动检测模块2013可通过学习模块2012对该型号合格手机按键进行产品学习获得该型号标准手机按键模板图像及坐标特征，并将标准手机按键的型号、标准手机按键模板图像及坐标特征发送给文件管理模块2015存储。

信号检测单元205检测图像采集单元203的初始位置，并通过PLC202发送给工控机201，工控机201根据PLC202发送的图像采集单元203的初始位置计算图像采集单元203的坐标，并将图像采集单元203的坐标发送至 PLC202；PLC202根据获得的图像采集单元203的坐标控制图像采集单元203的移动；图像采集单元203根据工控机201发送的图像采集参数，在PLC202的控制下拍摄手机按键外观图像，并将手机按键外观图像发送至工控机201；所述手机按键可以为待检测手机按键，也可以为某一型号的合格手机按键。

工控机201根据保存的标准手机按键模板图像中的坐标特征及待检测手机按键外观图像获得待检测手机按键的旋转角度，根据获得的待检测手机按键的旋转角度旋转标准手机按键模板图像，使标准手机按键模板图像与待检测手机按键外观图像方向一致，根据旋转后的标准手机按键模板图像，对待检测手机按键外观图像进行图像分析处理，将检测结果输出至PLC202及输入显示单元204显示。

现对工控机201获得待检测手机按键外观图像进行说明，具体如下：

信号检测单元205的原点检测光电开关检测图像采集单元203的伺服执行单元2031的初始位置，并将该初始位置发送给PLC202。

PLC202将获得的图像采集单元203的伺服执行单元2031的初始位置发送给工控机201的通信模块2016。

工控机201的自动检测模块2013根据通信模块2016发送的图像采集单元203的伺服执行单元2031的初始位置及存储的工作台的每一工位上的待检测手机按键之间的固定距离，计算图像采集单元203中伺服执行单元2031的坐标，并将该坐标通过通信模块2016发送至PLC202；所述伺服执行单元2031的坐标为(X，Y，Z)，其中X、Z轴坐标为摄像单元2032的坐标，Y轴坐标为待检测手机按键的坐标。

图像采集单元203的伺服执行单元2031在PLC202的控制下，移动摄像单元2032及工作台的一个工位上的待检测手机按键；摄像单元2032根据工控机201的自动检测模块2013发送的图像采集参数，拍摄待检测手机按键的图像，并发送至工控机201的自动检测模块2013；摄像单元2032在伺服执行单元2031的控制下，一次拍摄一部待检测手机按键外观图像，该待检测手机按键外观图像包括该待检测手机按键上所有按键的图像。

所述图像采集参数为相机参数及光源参数，工控机201的自动检测模块2013可从文件管理模块2015下载已经存储的图像采集参数，也可通过参数设置模块2011从输入显示单元204获得外部设置的新的图像采集参数。

工控机201获得合格手机按键外观图像与获得待检测手机按键外观图像的过程相同。

现对工控机201根据标准手机按键模板图像及坐标特征，对待检测手机按键外观图像进行图像分析处理进行说明，具体如下：

学习模块2012根据图像识别技术及自动检测模块2013发送的待检测手机按键外观图像，获得待检测手机按键外观图像中所有按键的图像特征，并发送至自动检测模块2013。

自动检测模块2013根据获得的标准手机按键模板图像中的坐标特征及待检测手机按键外观图像中所有按键的图像特征，获得与标准手机按键模板图像中的坐标特征匹配的按键的图像特征，运用图像分析处理技术，根据标准手机按键模板图像中的坐标特征及在待检测手机按键外观图像中与坐标特征匹配的按键的图像特征，计算待检测手机按键的旋转角度，计算待检测手机按键的旋转角度的方法为现有技术的内容，在此不再赘述；自动检测模块2013根据待检测手机按键的旋转角度旋转标准手机按键模板图像，并根据标准手机按键模板图像中某一按键的图像特征与选为坐标原点的按键图像特征的相对坐标、标准手机按键模板图像中的坐标特征及待检测手机按键外观图像中与标准手机按键模板图像中的坐标特征匹配的按键的图像特征，获得与标准手机按键模板图像的某一按键的相对坐标相同的待检测手机按键外观图像中的按键图像特征，判断标准手机按键模板图像中某一按键的图像特征与待检测手机按键外观图像中相对坐标相同的按键的图像特征的相似度是否大于设定值，如果大于，则匹配，否则，不匹配，比如：选择的标准手机按键模板图像中的坐标特征为按键5的图像特征，标准手机按键模板图像中按键8与按键5处于同一个平面，相对于按键5的相对坐标为(X₈，Y₈)，获得的待检测手机按键外观图像中与标准手机按键模板图像中的坐标 特征匹配的按键的图像特征为按键5’的图像特征，根据相对坐标(X₈，Y₈)获得在待检测手机按键外观图像中与标准手机按键模板图像中按键8的图像特征进行比对的待检测手机按键的按键图像特征为按键8’的图像特征，利用图像比对技术，判断按键8’的图像特征与标准手机按键模板图像中按键8的图像特征的相似度是否大于设定值，如果大于，则按键8’的图像特征与标准手机按键模板图像中按键8的图像特征匹配，否则，不匹配，该待检测手机按键外观不合格，保存待检测手机按键外观图像上不匹配按键的位置信息；如果待检测手机按键外观图像上的每一个按键的图像特征与标准手机按键模板图像中相对坐标相同的按键图像特征都匹配，则判断标准手机按键模板图像的旋转角度是否小于允许角度，如果小于，则待检测手机按键合格，否则，该待检测手机按键不合格；所述待检测手机按键外观图像上不匹配按键的位置信息为不合格待检测手机按键外观图像上不合格按键的位置信息。

自动检测模块2013根据标准手机按键模板图像中的坐标特征，将不合格待检测手机按键外观图像上不合格按键的位置信息通过显示管理模块2014发送至输入显示单元204显示，并将工位上的不合格的待检测手机按键的位置信息通过通信模块2016发送至PLC202。

所述相似度的设定值及允许角度保存于文件管理模块2015，自动检测模块2013也可通过参数设置模块2011从输入显示单元204获得外部设定的相似度及允许角度。

本装置检测完工作台的工位上的一部待检测手机按键的外观后，PLC202接收到工控机201发送的检测结果，PLC202向信号检测单元205发送控制指令，控制信号检测单元205检测此时图像采集单元203的初始位置，并将该初始位置发送给工控机201，工控机201根据获得的图像采集单元203此时的初始位置及存储的工作台的该工位上的待检测手机按键之间的固定距离，计算图像采集单元203的坐标，PLC202根据获得的图像采集单元203的坐标，控制图像采集单元203对工位上的另一个待检测手机按键进行图像采集。

现对工控机201的学习模块2012对合格手机按键进行产品学习获得标准手机按键模板图像及坐标特征进行说明，具体如下：

工控机201获得合格手机按键外观图像的过程与获得待检测手机按键外观图像的过程相同，在此不再赘述。

工控机201的自动检测模块2013将图像采集单元203的摄像单元2032发送的合格手机按键外观图像发送至显示管理模块2014；显示管理模块2014将获得的合格手机按键外观图像发送至输入显示单元204显示。

输入显示单元204将外部选择的每个按键图像的特征区域、选择的坐标原点的按键图像的特征区域、合格手机按键的型号发送给工控机201的参数设置模块2011。

工控机201的自动检测模块2013根据参数设置模块2011发送的选为坐标原点的按键图像的特征区域及其他按键图像的特征区域，计算其他按键图像相对于选为坐标原点的按键图像的相对坐标，并将所有按键图像的特征区域及相对坐标发送至学习模块2012。

学习模块2012根据获得的按键图像的特征区域通过偏移增量法计算搜索范围，运用图像识别技术，从搜索范围内提取按键的图像特征，图3为本发明实施例中根据偏移增量法计算搜索范围的示意图，如图3所示，获得的按键图像的特征区域是ABCD，而通过偏移增量法计算的搜索范围是A’B’C’D’，运用图像识别技术，提取搜索范围A’B’C’D内的图像特征；学习模块2012从选为坐标原点的按键图像的搜索范围中提取按键的图像特征，作为该型号标准手机按键模板图像中的坐标特征，并从其他按键图像的搜索范围中提取其他按键的图像特征，根据获得的相对坐标、按键的图像特征建立标准手机按键模板图像，该标准手机按键模板图像中每一按键图像特征的位置由每一按键图像特征与选为坐标原点的按键图像特征的相对坐标确定，学习模块2012将合格手机按键型号、模板图像及坐标特征发送给自动检测模块2013。

自动检测模块2013将合格手机按键的型号作为标准手机按键的型号发 送给文件管理模块2015存储，并将标准手机按键模板图像及坐标特征发送给文件管理模块2015存储。

工控机201的通信模块2016支持RS232通信协议，用于自动检测模块2013与PLC202之间的通信。

PLC202还用于根据工控机201的自动检测模块2013发送的工位上不合格待检测手机按键的位置信息、本装置的运行状态指令控制信号指示单元206显示不合格手机按键的位置及本装置的运行状态；PLC202还用于根据工控机201的自动检测模块2013发送的左工位控制指令，向信号检测单元205发送控制信号，控制信号检测单元205检测图像采集单元203此时的初始位置，并根据工控机201发送的图像采集单元203的坐标，控制图像采集单元203对左工位上的产品进行检测；PLC202根据工控机201的自动检测模块2013发送的右工位控制指令，向信号检测单元205发送控制信号，控制信号检测单元205检测图像采集单元203此时的初始位置，并根据工控机201发送的图像采集单元203的坐标，控制图像采集单元203对右工位上的产品进行检测，根据工控机201的自动检测模块2013发送的急停控制指令，控制图像采集单元203停止检测；所述本装置的运行状态指令包括异常状态指令、手动调试指令及自动运行指令。

图像采集单元203的伺服执行单元2031包括X轴伺服执行单元、Y轴伺服执行单元、Z轴伺服执行单元；X轴伺服执行单元和Z轴伺服执行单元根据获得的X轴坐标及Z轴坐标，分别控制摄像单元2032在竖直方向和垂直于流水线运动方向上的移动，Y轴伺服执行单元根据获得的Y轴坐标，控制工作台沿流水线运动方向上的移动，以控制放置在工作台上的待检测手机按键沿流水线运动方向上的移动，工作台包括左工位和右工位，Y轴伺服执行单元包括Y1轴伺服执行单元和Y2轴伺服执行单元，Y1轴伺服执行单元根据接收到的Y轴坐标及PLC202发送的左工位控制信号，控制放置于工作台的左工位上的待检测手机按键的移动，Y2轴伺服执行单元根据接收到的Y轴坐标及PLC202发送的右工位控制信号，控制放置于工作台的右工位上 的待检测手机按键的移动；上述的每个轴的伺服执行单元都包括伺服电机、驱动器、联轴器及滑台，所述伺服电机的编码器将手机按键的坐标信息反馈给驱动器，驱动器驱动滑台移动，所述伺服电机、联轴器及滑台依次机械连接；所述各轴的伺服执行单元的移动速度由PLC202获得的工控机201的自动检测模块2013输出的设备移动速度确定。

图像采集单元203的摄像单元2032包括相机、数据采集卡、光源、镜头及数据线缆；光源分为主光源和背景光源，根据工控机201的自动检测模块2013发送的光源参数进行调节，并在PLC202的IO逻辑控制下打开或关闭；在本实施例中，相机选用工业相机，数据采集卡采用与所选工业相机匹配的1394数据采集卡；本装置采用工业相机对待检测手机按键的图像进行采集，不仅节约了成本，而且对工业相机的设置简单。

输入显示单元204的输入显示模块用于显示工控机201的显示管理模块2014发送的检测结果，并将外部设定的参数通过工控机201的参数设置模块2011发送至自动检测模块2013，输入显示模块可以为触摸显示器，也可以为显示器、鼠标及键盘的组合；所述的检测结果包括工位上不合格待检测手机按键的位置信息及该不合格待检测手机按键外观图像上不合格按键的位置信息。功能模块用于将获得的外部控制指令发送给工控机201的自动检测模块2013，功能模块包括：左启动按钮、右启动按钮及急停按钮；左启动按钮用于发送启动左工位控制信号，右启动按钮用于发送启动右工位控制信号，急停按钮用于发送急停控制信号；工控机201的自动检测模块2013还可根据功能模块发送的启动右工位的控制信号，在左工位的手机按键检测完毕后，向PLC202发送右工位控制指令，PLC202控制图像采集单元203采集右工位的待检测手机按键外观图像，启动左工位的控制信号具有相同的功能；工控机201的自动检测模块2013还可根据功能模块发送的急停控制信号，向PLC202发送急停控制指令，PLC202控制图像采集单元203停止工作。

所述外部设定的参数包括：相似度、允许角度、图像采集参数、设备移 动速度、待检测手机按键的型号以及在合格手机按键外观图像上选择的按键图像的特征区域及选为坐标原点的按键图像的特征区域。

信号检测单元205的安全光幕、原点检测光电开关及限位光电开关分别和PLC202连接；其中，安全光幕用于安全保护，当信号检测单元205的工作区域、工作台的左工位或工作台的右工位上有遮挡物时，安全光幕向PLC202反馈一个控制指令，PLC202根据安全光幕反馈的控制指令，控制图像采集单元203的伺服执行单元2031停止运动；限位检测光电开关用于检测图像采集单元203的伺服执行单元2031的各运动轴是否运动到限位开关处，如果是，则向PLC202发送停止运动信号，PLC202根据限位光电开关发送的停止运动的信号，控制伺服执行单元2031停止工作；否则，正常工作。

信号指示单元206包括三色灯和激光二极管，所述三色灯受PLC202的IO逻辑控制，根据PLC202发送的本装置运行状态指令，显示本装置的不同运行状态，红灯表示本装置处于异常状态，黄灯表示本装置处于手动调试状态，绿灯表示本装置处于自动检测状态；所述激光二极管位于工作台的左工位及右工位的每一待检测手机按键的底部，根据PLC202发送的工位上的不合格手机按键的位置信息点亮相应的激光二极管，显示不合格待检测手机按键在工位上的位置。

图4为本发明实施例一种手机按键外观检测方法的流程图，现结合图4，对本发明实施例一种手机按键外观检测方法的流程进行说明，具体如下：

步骤301：获得标准手机按键模板图像及坐标特征；

判断是否存在与待检测手机按键型号相同型号的标准手机按键模板图像及坐标特征，如果存在，则获得该型号标准手机按键模板图像及坐标特征；否则，根据待检测手机按键型号对该型号的合格手机按键进行产品学习，获得该型号标准手机按键模板图像及坐标特征，学习过程包括坐标特征学习过程和模板图像学习过程，具体的学习过程如图5。

步骤302：获得待检测手机按键外观图像；

获得的待检测手机按键外观图像为包含待检测手机按键所有按键的图像，先对获得的待检测手机按键外观图像的质量进行判断，如果图像质量比较理想，则不需要修改图像采集参数，如果图像质量不理想，则加载新的图像采集参数，并根据新的图像采集参数获得理想的待检测手机按键外观图像，并保存新的图像采集参数；所述图像采集参数为相机参数及光源参数。

步骤303：根据待检测手机按键外观图像、标准手机按键模板图像及坐标特征，判断待检测手机按键是否合格，如果是，执行步骤305，否则，执行步骤304；

根据标准手机按键模板图像及坐标特征、待检测手机按键外观图像，对待检测手机按键外观图像进行图像分析处理，根据图像分析处理结果判断待检测手机按键是否合格；对待检测手机按键外观图像进行分析处理的过程如图6。

步骤304：保存不合格手机按键的信息，执行步骤305；

所述不合格手机按键的信息包括工位上的不合格待检测手机按键的位置信息，及该不合格待检测手机按键外观图像上不合格按键的位置信息。

步骤305：判断是否检测结束，如果是，则执行步骤306，否则，执行步骤302；

判断该工位上的所有待检测手机按键都检测完毕，在本实施例中，每个工位上放置了20部待检测手机按键，分为5行4列，一个工作台上包括左、右两个工位；当一个工位上放置的所有待检测手机按键检测完毕时，执行步骤306，否则，执行步骤302。

步骤306：输出检测结果；

将保存的检测结果输出显示，不合格手机按键的检测结果包括在该工位上不合格的待检测手机按键的位置信息及该不合格待检测手机按键外观图像上不合格按键的位置信息。

步骤307：结束。

本实施例所述的方法在检测完上述一个工位的20个待检测手机按键 后，自行判断是否对另一个工位的所有手机按键进行检测，如果获得了检测另一个工位的指令，则依据步骤301至步骤307所述的方法，对另一个工位的所有待检测手机按键进行检测。

图5本发明实施例一种手机按键外观检测方法中产品学习的流程图，现结合图5，对合格手机按键的产品学习过程进行说明，具体如下：

步骤401：获得合格手机按键外观图像；

根据合适的图像采集参数，对合格手机按键外观进行拍摄，获得合格手机按键外观图像，该图像包括合格手机按键上所有按键的图像。

步骤402：获得标准手机按键模板图像中的坐标特征；

在合格手机按键外观图像上选择作为坐标原点的按键图像的特征区域，通过偏移增量法计算该按键图像的搜索范围，图3为本发明实施例中根据偏移增量法计算搜索范围的示意图，如果在合格手机按键外观图像上选择的一个按键图像的特征区域为ABCD，则通过偏移增量法计算该按键图像的搜索范围为A’B’C’D’；运用图像识别技术，从选为坐标原点的按键图像的搜索范围提取按键的图像特征，将该按键的图像特征作为标准手机按键模板图像中的坐标特征。

步骤403：获得一个按键的图像特征及相对坐标；

除选为坐标原点的按键图像外，在合格手机按键外观图像上选择一个按键图像的特征区域，通过偏移增量法计算该按键图像的搜索范围，图3为本发明实施例中根据偏移增量法计算搜索范围的示意图，如果在合格手机按键外观图像上选择的一个按键图像的特征区域为ABCD，则通过偏移增量法计算该按键图像的搜索范围为A’B’C’D’；运用图像识别技术，从一个按键的搜索范围内提取该按键的图像特征，并根据该按键的搜索范围与选为坐标原点的按键的搜索范围之间的距离，计算该按键的图像特征与选为坐标原点的按键的相对坐标。

步骤404：判断是否获得所有按键的图像特征及其相对坐标，如果是，执行步骤405；否则，执行步骤403；

每一型号的手机按键都有固定个数的功能键和数字键，判断是否获得所有功能键及数字键的图像特征及其相对坐标，如果是，执行步骤405；否则，执行步骤403。

步骤405：获得标准手机按键模板图像；

根据获得的合格手机按键外观图像中所有按键的图像特征及其相对坐标、坐标特征，建立标准手机按键模板图像，该标准手机模板图像中每个按键图像特征的位置由其相对坐标确定。

步骤406：结束操作。

图6为本发明实施例一种手机按键外观检测方法中图像分析处理的流程图，现结合图6，对待检测手机按键外观图像进行图像分析处理的过程进行说明，具体如下：

步骤501：获得相似度及允许角度；

获得保存的相似度及允许角度，或者通过外部设置获得相似度及允许角度。

步骤502：判断待检测手机按键外观图像中是否有标准手机按键模板图像中的坐标特征，如果有，执行步骤503，否则，执行步骤510；

根据获得的标准手机按键模板图像中的坐标特征，判断待检测手机按键外观图像中是否有与标准手机按键模板图像中的坐标特征匹配的待检测手机按键的按键图像特征，如果有，执行步骤503，否则，执行步骤510。

步骤503：判断待检测手机按键是否处于正常状态，如果是，执行步骤505，否则，执行步骤504；

根据图像分析技术，分析标准手机按键模板图像中的坐标特征是否与待检测手机按键外观图像中与标准手机按键模板图像中的坐标特征匹配的按键的图像特征完全相同，如果相同，则待检测手机按键外观图像的方向与标准手机按键模板图像的方向一致，待检测手机按键处于正常状态，执行步骤505，否则，待检测手机按键发生旋转，根据图像分析处理技术，标准手机按键模板图像中的坐标特征及与标准手机按键模板图像中的坐标特征匹配 的待检测按键外观图像中的按键图像特征，计算待检测手机按键的旋转角度，之后执行步骤504；所述计算待检测手机按键的旋转角度的方法为现有技术的内容，具体的计算过程在此不再赘述。

步骤504：根据待检测手机按键的旋转角度旋转标准手机按键模板图像，执行步骤505；

根据步骤503获得的待检测手机按键的旋转角度，旋转标准手机按键模板图像，使标准手机按键模板图像中所有按键的方向与待检测手机按键中所有按键的方向完全一致。

步骤505：判断此时的标准手机按键模板图像中每一按键的图像特征是否与待检测手机按键外观图像上的按键图像特征匹配，如果是，执行步骤506，否则，执行步骤508；

根据标准手机按键模板图像中的坐标特征、与标准手机按键模板图像中的坐标特征匹配的待检测手机按键外观图像上的按键图像特征及标准手机按键模板图像中某一按键的相对坐标，获得与标准手机按键模板图像中的某一按键进行匹配的待检测手机按键外观图像上的按键图像特征，判断该按键图像特征与标准手机按键模板图像中相对坐标相同的按键图像特征的相似度是否大于设定值，如果是，则匹配，否则，不匹配；比如：选择的标准手机按键模板图像中的坐标特征为按键5的图像特征，标准手机按键模板图像中按键8与按键5处于同一个平面，相对于按键5的相对坐标为(X₈，Y₈)，获得的待检测手机按键外观图像中与标准手机按键模板图像中的坐标特征匹配的按键的图像特征为按键5’的图像特征，根据相对坐标(X₈，Y₈)获得在待检测手机按键外观图像中与标准手机按键模板图像中按键8的图像特征进行比对的待检测手机按键的按键的图像特征为按键8’的图像特征，利用图像比对技术，判断按键8’的图像特征与标准手机按键模板图像中按键8的图像特征的相似度是否大于设定值，如果大于，则待检测手机按键的按键8’的图像特征与标准手机按键模板图像中按键8的图像特征匹配，执行步骤506；否则，执行步骤508。

步骤506：判断待检测手机按键外观图像上所有按键的图像特征是否匹配完毕，如果是，执行步骤507，否则，执行步骤505；

每一型号的手机按键有固定的数字键和功能键，当所有按键的图像特征都匹配完毕，则执行步骤507，否则，执行步骤505，对待检测手机按键外观图像上另一个按键图像特征进行匹配。

步骤507：判断标准手机按键模板图像的旋转角度的绝对值是否小于允许角度，如果是，执行步骤509，否则，执行步骤508；

判断标准手机按键模板图像的旋转角度的绝对值是否小于允许角度，如果是，执行步骤509，否则，执行步骤508；本实施例中，判断标准手机按键模板图像的旋转角度的绝对值是否小于15°。

步骤508：该手机按键不合格，执行步骤510；

该待检测手机按键不合格，保存该不合格待检测手机按键在该工位上的位置信息，并保存该不合格待检测手机按键外观图像上不合格按键的具体位置信息。

步骤509：该手机按键合格。

步骤510：结束。

综上所述，以上为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种手机按键外观检测装置，该装置包括可编程逻辑控制器，其特征在于，该装置还包括工控机、输入显示单元、图像采集单元、信号检测单元；

所述信号检测单元检测图像采集单元的初始位置，将该初始位置通过可编程逻辑控制器发送至工控机；所述工控机根据获得的图像采集单元的初始位置，计算图像采集单元的坐标，将图像采集单元的坐标发送至可编程逻辑控制器，所述工控机将内部保存的图像采集参数发送给图像采集单元；所述可编程逻辑控制器根据工控机发送的图像采集单元的坐标控制图像采集单元拍摄待检测手机按键外观；所述图像采集单元根据工控机发送的图像采集参数，在可编程逻辑控制器的控制下拍摄待检测手机按键外观，并将获得的待检测手机按键外观图像发送给工控机；

所述工控机根据待检测手机按键外观图像获得每个按键的图像特征，根据输入显示单元发送的待检测手机按键的型号获得保存的标准手机按键模板图像及该模板图像中的坐标特征，根据标准手机按键模板图像中的坐标特征及待检测手机按键外观图像中与标准手机按键模板图像的坐标特征匹配的按键的图像特征获得待检测手机按键的旋转角度，根据待检测手机按键的旋转角度旋转标准手机按键模板图像，对旋转后的标准手机按键模板图像及待检测手机按键外观图像中的每个按键的图像特征进行图像比对分析，所述工控机将检测结果输出至所述可编程逻辑控制器，供可编程逻辑控制器控制所述的信号检测单元，并将检测结果输出至所述输入显示单元显示。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，该装置进一步包括信号指示单元，在可编程逻辑控制器的控制下显示工控机发送的检测结果及本装置的运行状态。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述检测结果为工位上不合格待检测手机按键的位置信息及不合格待检测手机按键上不合格按键的位置信息。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述信号指示单元包括：

激光二极管，受可编程逻辑控制器的控制显示工位上不合格待检测手机按键的位置信息；

三色灯，用于显示本装置的运行状态。

5.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述信号检测单元包括：

安全光幕，用于检测信号检测单元的工作区域是否有遮挡物，并向可编程逻辑控制器发送图像采集单元停止工作的信号；

原点检测光电开关，用于检测图像采集单元的初始位置，并将该初始位置发送给可编程逻辑控制器；

限位检测光电开关，用于检测图像采集单元是否运动到限位开关，若是，则向可编程逻辑控制器发送图像采集单元停止工作的信号。

6.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述图像采集单元包括伺服执行单元和摄像单元；

所述伺服执行单元，接收所述可编程逻辑控制器拍摄待检测手机按键外观的控制，移动所述摄像单元及移动位于工位上的待检测手机按键；

所述摄像单元，在所述伺服执行单元的控制下，根据工控机发送的图像采集参数拍摄待检测手机按键外观图像，并发送给所述工控机。

7.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述工控机包括：

参数设置模块，用于从输入显示单元获得所述的待检测手机按键的型号，并发送至自动检测模块；

显示管理模块，用于将自动检测模块发送的检测结果发送至所述的输入显示单元；

文件管理模块，用于保存图像采集参数、标准手机按键模板图像及坐标特征；并根据自动检测模块发送的待检测手机按键型号查找标准手机按键模板图像及坐标特征，并发送给自动检测模块；

自动检测模块，根据可编程逻辑控制器通过通信模块发送的图像采集单元的初始位置计算图像采集单元的坐标，并将图像采集单元的坐标通过通信模块发送给可编程逻辑控制器；根据图像采集单元发送的待检测手机按键外观图像获得其上每个按键的图像特征，根据获得的待检测手机按键外观图像中每个按键的图像特征及文件管理模块发送的标准手机按键的坐标特征，计算待检测手机按键的旋转角度；根据待检测手机按键的旋转角度旋转标准手机按键模板图像，检测旋转后的标准手机按键模板图像与待检测手机按键外观图像中相对坐标相同的按键的图像特征的相似度大于设定值，且标准手机按键模板图像的旋转角度小于允许角度，判定该待检测手机按键合格，否则，该待检测手机按键不合格，发送所述的检测结果至显示管理模块及通信模块；

通信模块，用于将自动检测模块发送的检测结果发送至可编程逻辑控制器。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述工控机进一步包括：

学习模块，将自动检测模块发送的标准手机按键外观图像中选为坐标原点的按键的图像特征定义为坐标特征，将由标准手机按键外观图像中其他按键的图像特征及其他按键相对于坐标特征的相对坐标组成的图像定义为标准手机按键模板图像，并将获得的标准手机按键模板图像及坐标特征发送至自动检测模块。

9.一种手机按键外观检测方法，其特征在于，该方法包括：

A、获得待检测手机按键外观图像；

B、从待检测手机按键外观图像中提取每个按键的图像特征；获得待检测手机按键外观图像中与标准手机按键模板图像的坐标特征匹配的按键的图像特征；根据图像分析处理方法、标准手机按键模板图像的坐标特征及待检测手机按键外观图像中与标准手机按键模板图像的坐标特征匹配的按键的图像特征，计算待检测手机按键的旋转角度；所述坐标特征为标准手机按键的图像中选为坐标原点的按键的图像特征；

C、根据获得的待检测手机按键的旋转角度旋转保存的标准手机按键模板图像，并对旋转后的标准手机按键模板图像及待检测手机按键的每个按键的图像特征进行图像分析后，输出检测结果。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，步骤C所述图像分析包括：

C1、根据标准手机按键模板图像中每一按键图像特征与选为坐标原点的按键图像特征的相对坐标，在待检测手机按键外观图像中查找与标准手机按键模板图像中除坐标特征外的每一按键图像特征的相对坐标相同的按键的图像特征；

C2、判断待检测手机按键外观图像中的每一按键的图像特征与标准手机按键模板图像中相同位置的按键的图像特征的相似度是否大于设定的相似度，且模板旋转的角度是否小于允许角度，若是，则该待检测手机按键合格；否则，该待检测手机按键不合格，输出所述的检测结果。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述输出检测结果为输出工位上不合格手机按键的位置信息及该不合格手机按键上不合格按键的位置信息。

12.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，步骤B所述标准手机按键模板图像包括：标准手机按键的所有按键的图像特征，及每个按键图像特征与选为坐标原点的按键图像特征的相对坐标。

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