CN102679885A - 基于机器视觉的管状对象位移识别装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于机器视觉的管状对象位移识别装置，包括图像采集装置和图像处理装置，所述图像采集装置包括环形检测器，环形检测器垂直套在柱形的待测物体上，所述环形检测器上设置有正对待测物体的两个摄像头，所述两个摄像头之间的夹角为90度；所述图像处理装置包括用于采集视频信号的图像采集卡和用于进行图像处理的图像处理单元，所述摄像头通过数据线连接图像采集卡。本发明的基于机器视觉的管状对象位移识别装置结构简单，使用方便，可以实现对圆柱形物体的轴线在其径向平面内平移位置的无接触、无干扰、高速度、高分辨率测量。

Description

基于机器视觉的管状对象位移识别装置

技术领域

本发明涉及一种基于机器视觉的管状对象位移识别装置，具体为一种采用双CCD图像传感器和图像处理技术的非接触式检测圆柱形物体的轴线在其径向平面内平移位置的检测装置，属于机械工程非接触测试技术领域。

背景技术

在工业自动化控制中，常常需要一种检测圆柱形物体的轴线在其径向平面内的平移量的测试技术，且该测试技术对被测对象的长度无限制，对被测对象的轴向位移和速度无限制。其常用的应用范围包括：、线材或管材挤出生产线的成品位置修正检测；‚、线材卷绕时的位置检测；ƒ、悬吊重物缆绳的摆动角度和摆动周期检测。

位移是机械工程测试中经常测量的物理量，根据测量位移时传感器是否与被测对象接触，常用的位移传感器可分为接触式（如电阻应变片、电感式测微仪、电容式位置传感器等）和非接触式（如光电编码器、光栅、激光干涉仪、视觉传感器等）。但由于上述被测对象存在长径比很大、径向尺寸可能较小、且可能同时存在轴向运动以及材质具有多样性的特点，被测对象上难以附加任何物料和装置，采用接触式位移传感器需要与被测对象接触，采用一般的非接触式需要在被测对象上安装附属装置，如光栅的读数头、激光干涉仪的反光装置等，不仅会影响检测精度，甚至根本无法实现。

机器视觉技术是一种用计算机来模拟人的视觉功能从客观事物的图像中提取信息，进行处理并加以理解，最终用于检测、测量和控制的新型技术。由于具有比人眼更高的分辨精度和速度，对被测对象无接触、无干扰，对被测对象材质无要求，正被广泛应用于工业检测、农产品分选和医学影像检查中。如中国专利号为03129387.5，名称为“基于机器视觉的高速瓜果品质识别系统”的专利，采用双CCD摄像机对瓜果外观进行图像采集，对图像数据进行快速处理后，可以实现对瓜果外部品质的高速、高分辨率无损伤判别。如中国专利号为201110166098.4，名称为“一种基于图像处理的输电线路导线弧垂的测量方法”的专利，通过定焦摄像机采集输电线路导线的图像信号，对图像数据进行处理后，可以计算出输电线路的弧垂和对地距离。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明针对采用传统位移传感器测量管状对象在其径向平面内位移时存在的上述不足，在机器视觉技术的基础上，提出一种基于机器视觉的管状对象位移识别装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

基于机器视觉的管状对象位移识别装置，包括图像采集装置和图像处理装置，所述图像采集装置包括环形检测器，环形检测器垂直套在柱形的待测物体上，所述环形检测器上设置有正对待测物体的两个摄像头，所述两个摄像头之间的夹角为90度；所述图像处理装置包括用于采集视频信号的图像采集卡和用于进行图像处理的图像处理单元，所述摄像头通过数据线连接图像采集卡。

作为上述技术方案的进一步改进，所述图像处理装置设置在环形检测器上，节省安装的空间。

作为上述技术方案的进一步改进，所述图像处理装置还包括有用于输出处理好的图像信号的信号输出端口，便于输出处理好的数据。

作为上述技术方案的进一步改进，所述环形检测器的内壁设置为与待测物体互补的颜色，以提高摄像头输出信号的信噪比。

本发明的有益效果是：与现有技术相比，本发明的基于机器视觉的管状对象位移识别装置，由于采用安装在环形检测器上的视觉传感器进行图像采集，不仅传感器与被测对象无接触，而且无需在被测对象上安装任何附加装置，避免了对被测对象自身运动造成影响，从而保证了测量精度；视觉传感器对被测对象的材质、形状和尺寸无要求，可适用于不同材质、形状和尺寸的圆柱形物体的测量；采用高速、高分辨率的CCD摄像头和高效率的图像处理算法，并对计算结果以模拟信号或通讯方式实时输出，可实现对圆柱形物体的轴线在其径向平面内平移位置的高速、高分辨率测量；本发明采用双CCD视觉采集和图像处理技术，两个呈90度角的摄像头相配合可以准确的测量圆柱形物体的轴线在其径向平面内的平移量。本发明的基于机器视觉的管状对象位移识别装置结构简单，使用方便，可以实现对圆柱形物体的轴线在其径向平面内平移位置的无接触、无干扰、高速度、高分辨率测量，具有广阔的应用前景。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的结构示意图；

图2是图像采集装置的结构示意图。

附图标号说明：1、图像采集装置，10、环形检测器，11、摄像头，12、摄像头，2、图像处理装置，21、图像采集卡，22、图像处理单元，23、信号输出端口，3、待测物体，4、数据线。

具体实施方式

参照图1、图2，本发明提供的一种基于机器视觉的管状对象位移识别装置，主要包括图像采集装置1和图像处理装置2。图像采集装置1中，两个摄像头11、12正交并正对圆柱形的待测物体3固定安装在环形检测器10上，分别用于检测穿过环形检测器10的待测物体3在X轴和Y轴方向上的位移。图像处理装置2中，两根数据线4分别将摄像头11、12采集的图像输入给图像采集卡21，由图像处理单元22对图像进行处理,并将检测结果进行描述和通过信号输出端口23输出。

所述的图像采集装置1中，其检测器为一种环形结构，在环形检测器10上固定安装有两个摄像头11、12，两个摄像头11、12均正对圆柱形的待测物体3的中心，且两个摄像头11、12之间的夹角为90度。环形检测器10垂直套在待测物体3上，其检测范围为环形结构的内圆平面，且该检测范围受两个摄像头11、12的成像范围的约束，其检测对象为圆柱形的待测物体3在该检测平面上的投影位置。

进一步，所述的环形检测器10的内壁上涂以和待测物体3互补的颜色，以提高摄像头11、12输出信号的信噪比。

所述的图像处理装置2是带有微处理器的数字信号处理装置，包括图像采集卡21、图像处理单元22和信号输出端口23，可以安装在环形检测器10上，也可以是独立的装置。两根数据线4分别将摄像头11、12连接图像采集卡21，摄像头11、12采集的图像输入到图像采集卡21，由图像处理单元22对图像进行平滑滤波、二值化处理、边缘检测、轴线识别、轴线偏移角度计算以及偏角矢量求交点等处理，两个偏角矢量的相交点即为待测物体3的轴线在检测平面上的投影位置，该投影位置可以采用垂直坐标系描述，以模拟信号或通讯方式通过信号输出端口23输出。

与现有技术相比，本发明的基于机器视觉的管状对象位移识别装置，由于采用安装在环形检测器10上的视觉传感器进行图像采集，不仅传感器与待测物体3无接触，而且无需在待测物体3上安装任何附加装置，避免了对待测物体3自身运动造成影响，从而保证了测量精度；视觉传感器对待测物体3的材质、形状和尺寸无要求，可适用于不同材质、形状和尺寸的圆柱形物体的测量；采用高速、高分辨率的CCD摄像头11、12和高效率的图像处理算法，并对计算结果以模拟信号或通讯方式实时输出，可实现对圆柱形物体的轴线在其径向平面内平移位置的高速、高分辨率测量；本发明采用双CCD视觉采集和图像处理技术，两个呈90度角的摄像头11、12相配合可以准确的测量圆柱形物体的轴线在其径向平面内的平移量。

本发明的基于机器视觉的管状对象位移识别装置结构简单，使用方便，可以实现对圆柱形物体的轴线在其径向平面内平移位置的无接触、无干扰、高速度、高分辨率测量，具有广阔的应用前景。

以上所述仅为本发明的优先实施方式，只要以基本相同手段实现本发明目的的技术方案都属于本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.基于机器视觉的管状对象位移识别装置，包括图像采集装置（1）和图像处理装置（2），其特征在于：所述图像采集装置（1）包括环形检测器（10），环形检测器（10）垂直套在柱形的待测物体（3）上，所述环形检测器（10）上设置有正对待测物体（3）的两个摄像头（11、12），所述两个摄像头（11、12）之间的夹角为90度；所述图像处理装置（2）包括用于采集视频信号的图像采集卡（21）和用于进行图像处理的图像处理单元（22），所述摄像头（11、12）通过数据线（4）连接图像采集卡（21）。

2.根据权利要求1所述的基于机器视觉的管状对象位移识别装置，其特征在于：所述图像处理装置（2）设置在环形检测器（10）上。

3.根据权利要求1或2所述的基于机器视觉的管状对象位移识别装置，其特征在于：所述图像处理装置（2）还包括有用于输出处理好的图像信号的信号输出端口（23）。

4.根据权利要求1所述的基于机器视觉的管状对象位移识别装置，其特征在于：所述环形检测器（10）的内壁设置为与待测物体（3）互补的颜色。

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