CN102519374A - 多相机手机视窗防护屏尺寸检测装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多相机手机视窗防护屏尺寸检测装置和方法。精密XY工作台的Y工作台的载物台上放有待检的手机视窗防护屏；手机视窗防护屏四个角上方安装有四个标定好的CCD相机，每台相机下方分别安装红色同轴光源；四台相机分别与视频采集卡相连，视频采集卡安装在计算机上；精密XY工作台的电机转速由驱动器来控制，驱动器与计算机相连。本发明采用四个相机配合精密XY工作台，在不同的测量点拍取图像，运用机器视觉的方法对图像进行处理，进而通过计算手机视窗防护屏的长、宽、圆角弧度和半径判别产品的好坏，解决了人工以及投影等检测方式速度慢、精度低的问题。

Description

多相机手机视窗防护屏尺寸检测装置和方法

技术领域

本发明涉及机器视觉在线检测装置与方法，具体涉及一种多相机手机视窗防护屏尺寸检测装置和方法。

背景技术

视窗防护屏主要用于对手机、平板电脑、MP3/MP4等产品的平板显示器进行装饰和保护，具有表面抗划伤、超薄防震、屏幕保护等功能。目前手机视窗防护屏的检测主要是人工检测或者使用投影仪进行检测。两种方法均存在速度慢、精度低的缺点。

本装置中待检的手机视窗防护屏长89.16±0.05mm，宽50.74±0.05mm，整体面积大小4523.9784±0.0025mm²，圆角半径1.87±0.05mm，弧度0.78±0.05rad。几何尺寸检测精度为0.005mm。如果用单个相机拍取整体图像，则需要分辨率为4523.9784mm²/0.005mm＝904795.68的相机，显然不可能采用这么高分辨率的相机。如果采用单个相机多次拍取图象，用软件的方法进行图象拼接，则存在计算量大，检测速度慢，精度低的缺陷。

发明内容

针对背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种多相机手机视窗防护屏尺寸检测装置与方法，解决了手机视窗防护屏尺寸检测中速度慢，精度低等问题。

本发明采用的技术方案如下：

一、一种多相机手机视窗防护屏尺寸检测装置：

本发明精密XY工作台、液晶显示器、计算机、视屏采集卡、CCD相机、红色同轴光源、CCD相机、红色同轴光源、驱动器、CCD相机、红色同轴光源、CCD相机、红色同轴光源、Y轴电机、X轴电机、待检的手机视窗防护屏和载物台；在精密XY工作台的Y工作台的载物台上放有待检的手机视窗防护屏，手机视窗防护屏四个角上方分别安装有四个标定好的第一台CCD相机、第二台CCD相机、第三台CCD相机和第四台CCD相机，四台相机的下方分别对应安装在第一红色同轴光源、第二红色同轴光源、第三红色同轴光源和第四红色同轴光源的正下方；四台相机分别与视频采集卡相连，视频采集卡安装在计算机上；精密XY工作台的X轴电机和Y轴电机接驱动器，驱动器与计算机相连，液晶显示器与计算机相连。

二、一种多相机手机视窗防护屏尺寸检测方法，该方法的步骤如下：

1)首先第一CCD相机对载物台上第一个圆角测量点a，长度测量点b，宽度测量点m，n进行标定，标定值为λ₁；第二CCD相机对载物台上第二个圆角测量点d，长度测量点c，宽度测量点e，f进行标定，标定值为λ₂；第三CCD相机对载物台上第三个圆角测量点h，长度测量点i，宽度测量点f，g测量点进行标定，标定值为λ₃；第四CCD相机对载物台上第四个圆角测量点k，长度测量点j，宽度测量点l，m进行标定，标定值为λ₄；

2)用玻璃板夹固定好手机视窗防护屏，调节精密XY工作台，使第一CCD相机，第二CCD相机，第三CCD相机，第四CCD相机依次对准a，d，h，k点区域并拍取圆角的图像，此时的位置作为检测初始位置；

3)步骤2)完成以后，精密XY工作台沿Y轴方向上下平移，使第一CCD相机拍取b点区域的图像，第二CCD相机拍取c点区域的图像，使第三CCD相机拍取i点区域的图像，第四CCD相机拍取j点区域的图像，通过图像采集卡将图像送入计算机；

4)让工作台回到检测初始位置并控制X轴电机，让精密XY工作台沿X轴方向左右平移，使第一CCD相机拍取n，m点区域的图像，第二CCD相机拍取e，f点区域的图像，使第三CCD相机拍取g，f点区域的图像，第四CCD相机拍取l，m点区域的图像，通过图像采集卡将图像送入计算机；

5)运用亚像素边缘检测检测出图像的边缘轮廓，实测出b，c，i，j区域边缘的X坐标值，记为b’，c’，i’，j’；实测出e，f，g，l，m，n区域边缘的Y坐标值，记为e’，f₅’，f₁₀’，g’，l’，m₅’，m₁₂’，n’；

6)根据实测X，Y的坐标值，计算出手机视窗防护屏的长L和宽W：

具体公式如下：

$\begin{array}{c}L=\frac{1}{2}[{\mathrm{\λ}}_1(b^{\′}-b)+{\mathrm{\λ}}_4(j^{\′}-j)+{\mathrm{\λ}}_2(c^{\′}-c)+{\mathrm{\λ}}_3(i^{\′}-i)+L_{\mathrm{bj}}+L_{\mathrm{ci}}]\\ W=\frac{1}{4}[{\mathrm{\λ}}_1(n^{\′}+{m_5}^{\′}-n-m_5)+{\mathrm{\λ}}_2(e^{\′}+{f_7}^{\′}-e-f_7)+{\mathrm{\λ}}_3(g^{\′}+{f_{10}}^{\′}-g-f_{10})+{\mathrm{\λ}}_4(l^{\′}+{m_5}^{\′}-l-m_{12})+W_s]\end{array}$

其中W_s＝W_en+2W_fm+W_gl；

式中变量：m₅’为第一CCD相机实测m点区域边缘的Y坐标值；m₁₂’为第四CCD相机实测m点区域边缘的Y坐标值；f₇’为第二CCD相机实测f点区域边缘的Y坐标值；f₁₀’为第四CCD相机实测f点区域边缘的Y坐标值。

式中常数：W_en为工作台上标定点e点到n点的实际距离；同理，W_fm为f点到m点的实际距离；W_gl为g点到l点的实际距离；L_bj为b点到j点的实际距离；L_ci为c点到i点的实际距离；

7)利用基于霍夫变换的线弧分离法，并分别计算出点a，c，h，k区域四段圆弧的弧长和半径；

8)把长、宽、弧长和半径与标准参数对比，判别产品的好坏，若发现次品，则给出报警信号并统计合格率；

至此，整个手机视窗防护屏尺寸检测流程完成一次，然后进入步骤2)开始新的检测。

本发明具有的有益效果是：

与背景技术相比，本发明采用四个相机配合精密XY工作台，在不同的测量点拍取图像，运用机器视觉的方法对图像进行处理，进而通过计算手机视窗防护屏的长、宽、圆角弧度和半径判别产品的好坏，解决了人工以及投影等检测方式速度慢、精度低的问题。

附图说明

图1是本发明装置的结构原理示意图。

图2是本发明方法的原理示意图。

图3是本发明方法的流程图。

图中：1、精密XY工作台，2、液晶显示器，3、计算机，4视屏采集卡，5、第一CCD相机，6、第一红色同轴光源，7、第二CCD相机，8、第二红色同轴光源，9、驱动器，10、第三CCD相机，11、第三红色同轴光源，12、第四CCD相机，13、第四红色同轴光源，14、Y轴电机，15、X轴电机，16、待检的手机视窗防护屏，17、载物台。

具体实施方式：

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

如图1所示，本发明的精密XY工作台1、液晶显示器2、计算机3、视屏采集卡4、CCD相机5、红色同轴光源6、CCD相机7、红色同轴光源8、驱动器9、CCD相机10、红色同轴光源11、CCD相机12、红色同轴光源13、Y轴电机14、X轴电机15、待检的手机视窗防护屏16和载物台17；在精密XY工作台1的Y工作台的载物台17上放有待检的手机视窗防护屏16，手机视窗防护屏16四个角上方分别安装有四个标定好的第一台CCD相机5、第二台CCD相机7、第三台CCD相机10和第四台CCD相机12，四台相机的下方分别对应安装在第一红色同轴光源6、第二红色同轴光源8、第三红色同轴光源11和第四红色同轴光源13的正下方；四台相机分别与视频采集卡4相连，视频采集卡4安装在计算机3上；精密XY工作台1的X轴电机15和Y轴电机16接驱动器9，驱动器9与计算机3相连，液晶显示器2与计算机相连3。

如图2、图3所示，本发明方法的步骤如下：

1)首先在载物台左下方确定并标记第一个圆角测量点a，然后以a点为基准点，水平向右每隔21.00mm依次标记下宽度测量点n，m，l和第四个圆角测量点k；垂直向上每隔16.00mm依次标记下长度测量点b，c和第二个圆角测量点d；然后以d点为基准点，水平向右每隔21.00mm依次标记下宽度测量点e，f，g和第三个圆角测量点h；最后以h为基准点，垂直向下每隔16.00mm依次标记下长度测量点i，j；

2)第一CCD相机5对载物台上第一个圆角测量点a，长度测量点b，宽度测量点m，n进行标定，标定值为λ₁；第二CCD相机7对载物台上第二个圆角测量点d，长度测量点c，宽度测量点e，f进行标定，标定值为λ₂；第三CCD相机10对载物台上第三个圆角测量点h，长度测量点i，宽度测量点f，g测量点进行标定，标定值为λ₃；第四CCD相机12对载物台上第四个圆角测量点k，长度测量点j，宽度测量点l，m进行标定，标定值为λ₄；

3)用玻璃板夹固定好手机视窗防护屏，调节精密XY工作台，使第一CCD相机5，第二CCD相机7，第三CCD相机10，第四CCD相机12依次对准a，d，h，k点区域并拍取圆角的图像，此时的位置作为检测初始位置；

4)步骤2)完成以后，精密XY工作台沿Y轴方向上下平移，使第一CCD相机5拍取b点区域的图像，第二CCD相机7拍取c点区域的图像，使第三CCD相机10拍取i点区域的图像，第四CCD相机12拍取j点区域的图像，通过图像采集卡将图像送入计算机；

5)让工作台回到检测初始位置并控制X轴电机，让精密XY工作台沿X轴方向左右平移，使第一CCD相机5拍取n，m点区域的图像，第二CCD相机7拍取e，f点区域的图像，使第三CCD相机10拍取g，f点区域的图像，第四CCD相机12拍取l，m点区域的图像，通过图像采集卡将图像送入计算机；

6)运用亚像素边缘检测检测出图像的边缘轮廓，实测出b，c，i，j区域边缘的X坐标值，记为b’，c’，i’，j’；实测出e，f，g，l，m，n区域边缘的Y坐标值，记为e’，f₅’，f₁₀’，g’，l’，m₅’，m₁₂’，n’；

7)根据实测X，Y的坐标值，计算出手机视窗防护屏的长L和宽W：

具体公式如下：

$\begin{array}{c}L=\frac{1}{2}[{\mathrm{\λ}}_1(b^{\′}-b)+{\mathrm{\λ}}_4(j^{\′}-j)+{\mathrm{\λ}}_2(c^{\′}-c)+{\mathrm{\λ}}_3(i^{\′}-i)+L_{\mathrm{bj}}+L_{\mathrm{ci}}]\\ W=\frac{1}{4}[{\mathrm{\λ}}_1(n^{\′}+{m_5}^{\′}-n-m_5)+{\mathrm{\λ}}_2(e^{\′}+{f_7}^{\′}-e-f_7)+{\mathrm{\λ}}_3(g^{\′}+{f_{10}}^{\′}-g-f_{10})+{\mathrm{\λ}}_4(l^{\′}+{m_5}^{\′}-l-m_{12})+W_s]\end{array}$

其中W_s＝W_en+2W_fm+W_gl；

式中变量：m₅’为第一CCD相机实测m点区域边缘的Y坐标值；m₁₂’为第四CCD相机实测m点区域边缘的Y坐标值；f₇’为第二CCD相机实测f点区域边缘的Y坐标值；f₁₀’为第四CCD相机实测f点区域边缘的Y坐标值。

式中常数：W_en为工作台上标定点e点到n点的实际距离；同理，W_fm为f点到m点的实际距离；W_gl为g点到l点的实际距离；L_bj为b点到j点的实际距离；L_ci为c点到i点的实际距离；

8)利用基于霍夫变换的线弧分离法，并分别计算出点a，c，h，k区域四段圆弧的弧长和半径；

9)把长、宽、弧长和半径与标准参数对比，判别产品的好坏，若发现次品，则给出报警信号并统计合格率；

至此，整个手机视窗防护屏尺寸检测流程完成一次，然后进入步骤2)开始新的检测。

实施例：

在本实施例中，选用的被检对象为手机视窗防护屏，其特征为长89.16±0.05mm，宽50.74±0.05mm，圆角半径1.87±0.05mm，弧度0.78±0.05rad。

如附图1所示发明装置的结构原理示意图，在本实施例中，CCD相机型号为CV-M77，分辨率为1028*770，与相机配套的镜头为Computar 2/3”JC系列焦距为25mm的镜头，光源采用LFV-34-M25型，四路视频采集卡采用大恒图像的DH-VT142，高精密XY工作台采用THK系列的AX1515，反复定位精度等级±0.001mm，伺服电机驱动器选用SGDA-01BPP。

整个检测过程操作流程为：

1)首先，根据XY坐标确定并标记载物台上的十四个固定测量点，记为a～n。然后相机5对载物台上a，b，m，n四个测量点进行标定，标定值为λ₁。相机7对载物台上c，d，e，f四个测量点进行标定，标定值为λ₂。相机10对载物台上f，g，h，i，四个测量点进行标定，标定值为λ₃。相机12对载物台上j，k，l，m四个测量点进行标定，标定值为λ₄。

2)用玻璃板夹固定好手机视窗防护屏，调节精密XY工作台，使相机5，7，10，12依次对准a，d，h，k点区域并拍取圆角的图像。此时的位置作为检测初始位置。

3)步骤2)完成以后，精密XY工作台沿Y轴方向上下平移，使相机5拍取b点区域的图像，相机7拍取c点区域的图像，使相机10拍取i点区域的图像，相机12拍取j点区域的图像，通过图像采集卡将图像送入计算机。

4)让工作台回到检测初始位置并控制X轴电机，让精密XY工作台沿X轴方向左右平移，使相机5拍取n，m点区域的图像，相机7拍取e，f点区域的图像，使相机10拍取g，f点区域的图像，相机12拍取l，m点区域的图像，通过图像采集卡将图像送入计算机。

5)运用亚像素边缘检测检测出图像的边缘轮廓，实测出b，c，i，j区域边缘的X坐标值，记为b’，c’，i’，j’。实测出e，f，g，l，m，n区域边缘的Y坐标值，记为e’，f₅’，f₁₀’，g’，l’，m₅’，m₁₂’，n’。

6)根据实测X，Y的坐标值，计算出手机视窗防护屏的长L和宽W：

具体公式如下：

$\begin{array}{c}L=\frac{1}{2}[{\mathrm{\λ}}_1(b^{\′}-b)+{\mathrm{\λ}}_4(j^{\′}-j)+{\mathrm{\λ}}_2(c^{\′}-c)+{\mathrm{\λ}}_3(i^{\′}-i)+L_{\mathrm{bj}}+L_{\mathrm{ci}}]\\ W=\frac{1}{4}[{\mathrm{\λ}}_1(n^{\′}+{m_5}^{\′}-n-m_5)+{\mathrm{\λ}}_2(e^{\′}+{f_7}^{\′}-e-f_7)+{\mathrm{\λ}}_3(g^{\′}+{f_{10}}^{\′}-g-f_{10})+{\mathrm{\λ}}_4(l^{\′}+{m_5}^{\′}-l-m_{12})+W_s]\end{array}$

其中W_s＝W_en+2W_fm+W_gl

式中变量：m₅’为第一CCD相机实测m点区域边缘的Y坐标值；m₁₂’为第四CCD相机实测m点区域边缘的Y坐标值；f₇’为第二CCD相机实测f点区域边缘的Y坐标值；f₁₀’为第四CCD相机实测f点区域边缘的Y坐标值。

式中常数：W_en为工作台上标定点e点到n点的实际距离；同理，W_fm为f点到m点的实际距离；W_gl为g点到l点的实际距离；L_bj为b点到j点的实际距离；L_ci为c点到i点的实际距离。

7)利用基于霍夫变换的线弧分离法，分别计算出点a，c，h，k区域四段圆弧的弧长和半径。

8)把长、宽、弧长和半径与标准参数对比，判别产品的好坏。若发现次品，则给出报警信号，并统计合格率。

至此，整个手机视窗防护屏尺寸检测流程完成一次，然后进入步骤2)开始新的检测。

Claims (2)

1.一种多相机手机视窗防护屏尺寸检测装置，其特征在于：精密XY  作台(1)、液晶显示器(2)、计算机(3)、视屏采集卡(4)、CCD相机(5)、红色同轴光源(6)、CCD相机(7)、红色同轴光源(8)、驱动器(9)、CCD相机(10)、红色同轴光源(11)、CCD相机(12)、红色同轴光源(13)、Y轴电机(14)、X轴电机(15)、待检的手机视窗防护屏(16)和载物台(17)；在精密XY  作台(1)的Y工作台的载物台(17)上放有待检的手机视窗防护屏(16)，手机视窗防护屏(16)四个角上方分别安装有四个标定好的第一台CCD相机(5)、第二台CCD相机(7)、第三台CCD相机(10)和第四台CCD相机(12)，四台相机的下方分别对应安装在第一红色同轴光源(6)、第二红色同轴光源(8)、第三红色同轴光源(11)和第四红色同轴光源(13)的正下方；四台相机分别与视频采集卡(4)相连，视频采集卡(4)安装在计算机(3)上；精密XY  作台(1)的X轴电机(15)和Y轴电机(16)接驱动器(9)，驱动器(9)与计算机(3)相连，液晶显示器(2)与计算机相连(3)。

2.用于权利要求1所述装置的一种多相机手机视窗防护屏尺寸检测方法，其特征在于，该方法的步骤如下：

1)首先第一CCD相机(5)对载物台上第一个圆角测量点a，长度测量点b，宽度测量点m，n进行标定，标定值为λ₁；第二CCD相机(7)对载物台上第二个圆角测量点d，长度测量点c，宽度测量点e，f进行标定，标定值为λ₂；第三CCD相机(10)对载物台上第三个圆角测量点h，长度测量点i，宽度测量点f，g测量点进行标定，标定值为λ₃；第四CCD相机(12)对载物台上第四个圆角测量点k，长度测量点j，宽度测量点l，m进行标定，标定值为λ₄；

2)用玻璃板夹固定好手机视窗防护屏，调节精密XY工作台，使第一CCD相机(5)，第二CCD相机(7)，第三CCD相机(10)，第四CCD相机(12)依次对准a，d，h，k点区域并拍取圆角的图像，此时的位置作为检测初始位置；

3)步骤2)完成以后，精密XY工作台沿Y轴方向上下平移，使第一CCD相机(5)拍取b点区域的图像，第二CCD相机(7)拍取c点区域的图像，使第三CCD相机(10)拍取i点区域的图像，第四CCD相机(12)拍取j点区域的图像，通过图像采集卡将图像送入计算机；

4)让工作台回到检测初始位置并控制X轴电机，让精密XY工作台沿X轴方向左右平移，使第一CCD相机(5)拍取n，m点区域的图像，第二CCD相机(7)拍取e，f点区域的图像，使第三CCD相机(10)拍取g，f点区域的图像，第四CCD相机(12)拍取l，m点区域的图像，通过图像采集卡将图像送入计算机；

5)运用亚像素边缘检测检测出图像的边缘轮廓，实测出b，c，i，j区域边缘的X坐标值，记为b’，c’，i’，j’；实测出e，f，g，l，m，n区域边缘的Y坐标值，记为e’，f₅’，f₁₀’，g’，l’，m₅’，m₁₂’，n’；

6)根据实测X，Y的坐标值，计算出手机视窗防护屏的长L和宽W：

具体公式如下：

$\begin{array}{c}L=\frac{1}{2}[{\mathrm{\λ}}_1(b^{\′}-b)+{\mathrm{\λ}}_4(j^{\′}-j)+{\mathrm{\λ}}_2(c^{\′}-c)+{\mathrm{\λ}}_3(i^{\′}-i)+L_{\mathrm{bj}}+L_{\mathrm{ci}}]\\ W=\frac{1}{4}[{\mathrm{\λ}}_1(n^{\′}+{m_5}^{\′}-n-m_5)+{\mathrm{\λ}}_2(e^{\′}+{f_7}^{\′}-e-f_7)+{\mathrm{\λ}}_3(g^{\′}+{f_{10}}^{\′}-g-f_{10})+{\mathrm{\λ}}_4(l^{\′}+{m_5}^{\′}-l-m_{12})+W_s]\end{array}$

其中W_s＝W_en+2W_fm+W_gl；

式中变量：m₅’为第一CCD相机实测m点区域边缘的Y坐标值；m₁₂’为第四CCD相机实测m点区域边缘的Y坐标值；f₇’为第二CCD相机实测f点区域边缘的Y坐标值；f₁₀’为第四CCD相机实测f点区域边缘的Y坐标值；

式中常数：W_en为工作台上标定点e点到n点的实际距离；同理，W_fm为f点到m点的实际距离；W_gl为g点到l点的实际距离；L_bj为b点到j点的实际距离；L_ci为c点到i点的实际距离；

7)利用基于霍夫变换的线弧分离法，并分别计算出点a，c，h，k区域四段圆弧的弧长和半径；

8)把长、宽、弧长和半径与标准参数对比，判别产品的好坏，若发现次品，则给出报警信号并统计合格率；

至此，整个手机视窗防护屏尺寸检测流程完成一次，然后进入步骤2)开始新的检测。

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