CN102829891A - 用于物料温度及姿态判断的视觉检测系统及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于物料温度及姿态判断的视觉检测系统及检测方法，主要通过摄像装置采集物料的颜色要素，判断物料在锻造过程中达到的温度和物料姿态等信息，不易受外界不良环境影响，检测结果准确，系统稳定，且设备易操控和拆装，携带方便。

Description

用于物料温度及姿态判断的视觉检测系统及检测方法

技术领域

本发明属于自动化工业检测领域，具体是一种用于物料温度及姿态判断的视觉检测系统及方法，主要用于锻造工业。

背景技术

锻造行业是一个传统劳动密集型行业，自动化水平很低，因为没有统一的工艺标准，产品线也很多很杂，传统的人工作业具有一定的危险性，锻造自动移送机器人可在一定程度上提高其自动化水平。但是由于物料温度不够或者在模腔中倾倒，会产出不合格产品，严重时会损坏模腔，因此锻造物料自动移送机器人需要有配套的物料温度和位姿的检测系统。

在本行业内，普遍使用的测温方法即采用测温仪，测温仪在正常环境下可以实现精确的温度测定，但由于高温物料周围有冷却水，当高温物料接触到水时会产生大量水雾，测温仪照射在水雾上，温度测定十分不稳定，甚至错误。因此，在如此恶劣的工业环境下，测温仪不能达到很好的测温效果。

近年来，基于视觉的检测方法在工业上面的应用越来越广泛，其在工业在线检测的各个应用领域十分活跃，如：印刷电路板的视觉检查、钢板表面的自动探伤、大型工件平行度和垂直度测量、机器零件的自动识别等等。此外，在其他许多方法难以检测的场合，利用机器视觉也可以有效的实现。

发明内容

本发明的技术目的是解决现有技术存在的问题，利用视觉识别的手段提供一种用于物料温度及姿态判断的视觉检测系统及方法。

 

本发明的技术方案为：

一种用于物料温度及姿态判断的视觉检测系统，其特征在于，包括控制系统以及分别和控制系统连接的物料温度检测设备、姿态检测设备，所述温度检测设备和姿态检测设备均为嵌入式图像设备，设置有摄像头以及处理器。

作为优选，所述嵌入式图像设备设为基于ARM的嵌入式系统。

作为优选，所述控制系统采用PLC控制器。

作为优选，所述温度检测设备和姿态检测设备分别通过串行接口与控制系统通信连接。 

所述摄像头设有防尘装置，进一步避免恶劣环境对设备的影响。

一种可采用上述设备判断物料温度及姿态的视觉检测方法，其特征在于，包括：

1）、温度检测：

锻造时物料呈现的颜色会随物料温度升高而变化，如物料温度偏低时，颜色值较暗，温度偏高时，物料颜色较亮，物料温度的高低和颜色的明暗度大致呈正比例关系。

利用预先测定好的物料颜色和温度的对应关系，将温度检测设备的摄像装置对准物料的位置，检测物料区域像素的颜色信息，通过温度检测设备的处理器模块分析判断物料是否存在或物料的温度，并向外部设备发送分析结果。

2）、姿态检测：

将姿态检测设备的摄像装置对准物料位置，检测物料区域像素的颜色信息，在姿态检测设备处理器模块中对灼热的物料图像进行边缘提取，提取出物料的外观轮廓，然后与模块记载的物料初始轮廓进行拟合，并判断物料的倾倒角度，之后将分析结果向外部设备发送。

在检测过程中，通过外部的控制系统向温度检测设备、姿态检测设备的处理器发送命令，并采用握手机制建立控制系统和处理器之间的连接，保障通信的可靠性。

所述控制系统向处理器发送的命令中可设若干特定的字符数据，相应的处理器根据该字符数据判断是否是发送给自己的命令，确认命令发送正确后，检测设备的处理器读取命令，根据命令内容控制检测设备开始执行检测过程，并向控制系统回传检测结果。

进一步地，在上述物料的温度检测步骤中，温度检测设备的处理器程序预先设定物料温度合格的颜色要素标准阈值和无物料的阈值，检测过程中，根据搜索到的物料区域的像素值和预先设定的阈值的对比来完成判断，根据判断结果向控制系统发送相应的信号。

进一步地，在上述物料的姿态检测步骤中，对形状特定的物料预先设定其中心线和锻造设备中作为参照的水平面位置，处理器根据物料中心线和水平面的夹角判断其倾倒角度。

在上述温度检测步骤中，可利用颜色的RGB值进行对比分析。

本发明的有益效果：

1）、采用嵌入式设备，减少了设备的制造成本，并且嵌入式系统的稳定性可靠；

2）、整体检测系统容易操控，设备容易拆装和搬运；

3）、采用视觉检测技术，大大减少了恶劣环境对检测设备的影响，测量结果更准确，有益于提高产品的良品率。

附图说明

图1是本发明的物料温度检测流程图；

图2是本发明的物料姿态检测流程图；

图3是PLC系统和检测设备建立通信的流程图；

图4是本发明检测系统的结构示意图。

具体实施方式

为了阐明本发明的技术方案及技术目的，下面结合附图及具体实施方式对本发明做进一步的介绍。

如图4所示，一种用于物料温度及姿态判断的视觉检测系统，运行在Arm-linux平台下，可用于锻压等工业生产中，用来测量高温物料的位姿和物料温度。

本检测系统包括PLC控制系统以及分别和控制系统连接的物料温度检测设备2、姿态检测设备3，所述温度检测设备2和姿态检测设备3分别设置有防尘的摄像头，检测锻造设备平台上的料棒1。

以所述PLC控制系统为主机，以温度检测设备1和姿态检测设备2的ARM板为从机，通过PLC控制系统向温度检测设备2、姿态检测设备3的RAM处理器发送命令，并采用握手机制建立控制系统和处理器之间的连接。

所述PLC控制系统向处理器发送的命令中可设置若干特定的字符数据，相应的处理器根据该字符数据判断是否是发送给自己的命令，确认命令发送正确后，检测设备的处理器读取命令，根据命令内容控制检测设备开始执行检测过程，并向控制系统回传检测结果，如图3所示。

检测设备的具体检测过程如下：

1）、温度检测：

如图1所示，PLC系统通过串行接口向温度检测设备发送命令数据，温度检测设备检测到串口有数据后，首先判断命令数据是否正确，如正确，则读取命令内容。因不同物料的合格锻造温度值也不同，故如该命令为设置阈值的命令，检测设备则根据程序发送的命令设置与物料对应的判断标准阈值，包括温度合格阈值threshold1（与温度对应的RGB值）和无棒料阈值threshld2（RGB值），并将结果回传给PLC控制系统；如不是设置阈值的命令，则进入获取物料图像的步骤，搜索棒料区域像素的RGB值，如没有像素大于threshld2，则向控制系统显示未检测到棒料的信号，若检测像素在 threshold1 和threshold2之间，则显示不合格信号，当检测像素大于threshold1时，显示合格信号。以上信号结果均由检测设备的处理器回传给PLC控制系统。

2）、姿态检测：

如图2所示，PLC系统通过串行接口向姿态检测设备发送命令数据，姿态检测设备检测到串口有数据后，首先判断命令数据是否正确，如正确，则读取命令内容。故如为设置阈值的命令，则根据命令内容设置判断料棒是否倾倒的角度标准，如否，则进入图像检测步骤，对灼热的高温料棒进行边缘提取，提取出料棒的外观轮廓，然后与模块记载的料棒初始轮廓进行拟合，判断料棒的倾斜角度，如料棒拟合正常，料棒中心线和参照水平面的夹角应接近90度。假设设定75度为划分标准，当物料拟合后的倾倒角度小于75度，姿态检测设备即判断料棒倾倒，并将判断结果回传给PLC控制系统。

    上述检测过程中，摄像头在确定棒料位置后，每次检测可只检测棒料区域的像素信息，在一定程度上提高了作业效率。而摄像装置也应优选高清的芯片和镜头，使成像更为清晰。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种用于物料温度及姿态判断的视觉检测系统，其特征在于，包括控制系统以及分别和控制系统连接的物料温度检测设备、姿态检测设备，所述温度检测设备和姿态检测设备均为嵌入式图像设备，设置有摄像头以及处理器。

2.根据权利要求1所述的一种用于物料温度及姿态判断的视觉检测系统，其特征在于，所述嵌入式图像设备为基于ARM的嵌入式系统。

3.根据权利要求1或2所述的一种用于物料温度及姿态判断的视觉检测系统，其特征在于，所述控制系统采用PLC控制器。

4.根据权利要求3所述的一种用于物料温度及姿态判断的视觉检测系统，其特征在于，所述温度检测设备和姿态检测设备分别通过串行接口与控制系统通信连接。

5.根据权利要求4所述的一种用于物料温度及姿态判断的视觉检测系统，其特征在于，所述摄像头设有防尘装置。

6.一种判断物料温度及姿态的视觉检测方法，其特征在于，包括：

1）、温度检测：

锻造时物料呈现的颜色会随物料温度升高而变化，利用预先测定好的物料颜色和温度的对应关系，将温度检测设备的摄像装置对准物料的位置，检测物料区域像素的颜色信息，通过温度检测设备的处理器模块分析判断物料是否存在或物料的温度，并向外部设备发送分析结果；

 2）、姿态检测：

将姿态检测设备的摄像装置对准物料位置，检测物料区域像素的颜色信息，在姿态检测设备处理器模块中对灼热的物料图像进行边缘提取，提取出物料的外观轮廓，然后与模块记载的物料初始轮廓进行拟合，并判断物料的倾倒角度，之后将分析结果向外部设备发送。

7.根据权利要求6所述的一种判断物料温度及姿态的视觉检测方法，其特征在于，通过外部的控制系统向温度检测设备、姿态检测设备的处理器发送命令，并采用握手机制建立控制系统和处理器之间的连接。

8.根据权利要求6所述的一种判断物料温度及姿态的视觉检测方法，其特征在于，所述控制系统向处理器发送的命令中设若干特定的字符数据，相应的处理器根据该字符数据判断是否是发送给自己的命令，确认命令发送正确后，检测设备的处理器读取命令，根据命令内容控制检测设备开始执行检测过程，并向控制系统回传检测结果。

9.根据权利要求6、7或8所述的一种判断物料温度及姿态的视觉检测方法，其特征在于：

在温度检测步骤中，处理器程序预先设定物料温度合格的颜色要素标准阈值和无物料的阈值，检测过程中，根据搜索到的物料区域像素值和预先设定的阈值的对比来完成判断，根据判断结果向控制系统发送相应的信号；

在姿态检测步骤中，对形状特定的物料预先设定其中心线和锻造设备中作为参照的水平面位置，处理器根据物料中心线和水平面的夹角判断其倾斜角度。

10.根据权利要求9所述的一种判断物料温度及姿态的视觉检测方法，其特征在于，在上述温度检测步骤中，利用颜色的RGB值对比分析。

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