CN102861722B

CN102861722B - 瓷砖分拣系统及方法

Info

Publication number: CN102861722B
Application number: CN201210302868.8A
Authority: CN
Inventors: 刘霖
Original assignee: University of Electronic Science and Technology of China
Current assignee: University of Electronic Science and Technology of China
Priority date: 2012-08-23
Filing date: 2012-08-23
Publication date: 2014-04-16
Anticipated expiration: 2032-08-23
Also published as: CN102861722A

Abstract

本发明涉及一种瓷砖生产技术，特别涉及一种瓷砖分拣系统及方法。该瓷砖分拣系统包括瓷砖输送机构、图像采集模块、主控模块和分拣模块；图像采集模块、主控模块以及分拣模块依次连接；该瓷砖分拣方法包括：将带有人工标记的瓷砖输送至预定位置；采集瓷砖上带有人工标记的位置的图像；找到所述瓷砖上带有人工标记的位置在所述图像上所对应的区域；对所述图像上的所述区域进行分析并得到分析结果；根据所述执行指令将所述瓷砖移动至预定地点。采用本发明所述的瓷砖分拣系统及方法工人只需在瓷砖上做标记并移动到瓷砖输送机构，分拣工作由系统自动完成。避免了由于人工分拣所带来的弊端。

Description

瓷砖分拣系统及方法

技术领域

本发明涉及一种瓷砖生产技术，特别涉及一种瓷砖分拣系统及方法。

背景技术

瓷砖是当前使用广泛的建筑材料。为了区分瓷砖质量，在瓷砖成型之后，通常需要根据其质量高低进行分类和分级，进而向市场提供相应质量和级别的瓷砖。

当前对瓷砖分类的具体操作如下：

首先，由经验丰富的技工按预定的标准通过目测的方式根据瓷砖的质量分为不同的级别，并根据级别不同用笔在瓷砖上做标记表征瓷砖的质量或级别。

其次，由分拣工人依据瓷砖上的标记分别将瓷砖分类拣出，并按时标记不同分别集中放置，实现对瓷砖的分类。

再次，再根据瓷砖的分类分别打包并标识质量等级，进而为瓷砖的区分定价及销售提供前提。

由于现有技术中标记、输送、分拣和摆放全部是由人工实现的，因此，会导致各种问题，比如，由于瓷砖的生产量很大，分拣工人需要长期进行反复的工作；在工作一段时间后，由于身体疲劳、分拣工人个体差异、重复性等因素的积累，分拣工人将不可避免的产生错拣、漏拣的现象，从而造成分拣出瓷砖可能与其标记的质量等级不一致，造成瓷砖分类错误，进而会使质量差的瓷砖错误地进入质量较高的类别当中，影响企业的信誉；也可以使质量好的瓷砖错误地进入质量较低的类型当中，影响企业的利润。

发明内容

本发明提供了一种瓷砖分拣系统；

本发明还提供了一种瓷砖分拣方法。

本发明所述提供的瓷砖分拣系统及方法能够对瓷砖的图像进行识别，并根据结果自动将瓷砖进行分类。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的，瓷砖分拣系统，包括瓷砖输送机构、图像采集模块、主控模块和分拣模块；所述图像采集模块、所述主控模块以及所述分拣模块依次连接；

所述瓷砖输送机构用于：将带有人工标记的瓷砖输送至预定位置；

所述图像采集模块用于：在瓷砖到达预定位置后，采集瓷砖上带有人工标记的位置的图像，生成图像信息并发送至所述主控模块；

所述主控模块用于：接收所述图像信息，并找到所述瓷砖上带有人工标记的位置在所述图像上所对应的区域，对所述图像上的所述区域进行分析并得到分析结果，根据分析结果向所述分拣模块发送相应的执行指令；

所述分拣模块用于：接收所述执行指令并根据该指令将所述瓷砖移动到预定地点。

进一步地，前述的瓷砖分拣系统中，还包括储存模块；所述储存模块与所述主控模块连接；

所述主控模块进一步用于：将所述图像信息的分析结果发送至所述储存模块；

所述储存模块用于：接收并储存所述分析结果。

进一步地，前述的瓷砖分拣系统中，还包括显示模块；所述主控模块和所述图像采集模块均与所述显示模块连接；

所述主控模块进一步用于：将所述图像信息的分析结果发送至所述显示模块；

所述图像采集模块进一步用于：将采集到的瓷砖的图像发送至所述显示模块；

所述显示模块用于：接收并显示所述图像信息的分析结果以及所述瓷砖的图像。

进一步地，前述的瓷砖分拣系统中，还包括位置传感器；所述位置传感器与所述主控模块连接；

所述位置传感器用于：当检测到有瓷砖被所述瓷砖输送机构输送至预定位置后向所述主控模块发送提醒信号；

所述主控模块用于：接收所述提醒信号并发出第一工作指令；

所述图像采集模块进一步用于：接收所述第一工作指令并采集所述瓷砖的图像。

进一步地，前述的瓷砖分拣系统中，还包括光源；所述光源与所述主控模块连接；

所述主控模块进一步用于：接收所述提醒信号并发出第二工作指令；

所述光源用于：接收所述第二工作指令并向所述瓷砖上带有人工标记的位置发出亮光。

进一步地，前述的瓷砖分拣系统中，所述分拣模块包括机械手和控制器；

所述控制器用于：接收所述主控模块发出的执行指令并根据该指令控制所述机械手运动；

所述机械手用于：根据所述控制器的控制将瓷砖移动到预定地点。

瓷砖分拣方法，包括下列步骤：

将带有人工标记的瓷砖输送至预定位置；

采集瓷砖上带有人工标记的位置的图像；

找到所述瓷砖上带有人工标记的位置在所述图像上所对应的区域；

对所述图像上的所述区域进行分析并得到分析结果；

根据所述分析结果发出相应的执行指令；

根据所述执行指令将所述瓷砖移动至预定地点。

进一步地，前述的瓷砖分拣方法中，在进行瓷砖分拣方法之前还包括预先输入指定图形和与所输入的指定图形的数量相匹配的执行指令的步骤；

对所述图像上的所述区域进行分析并得到分析结果的步骤具体为：对图像上的所述区域进行分析，并得到该区域内所含有的指定图形的数量；

所述根据分析结果发出相应的执行指令的步骤具体为：根据所述指定图形的数量发出相应的执行指令。

进一步地，前述的瓷砖分拣方法中，

所述对图像上的所述区域进行分析，并得到该区域内所含有的指定图形的数量的步骤具体为：

对采集的图像上的所述区域进行去图像噪声和突出特征处理；

将处理过的所述区域与预先储存的指定图形进行比较，找到所述区域中存在的所有指定图形；

对所述区域中存在的所述指定图形的数量进行统计。

进一步地，前述的瓷砖分拣方法中，所述瓷砖上带有人工标记的位置为所述瓷砖的一个侧壁；

找到所述瓷砖上带有人工标记的位置在所述图像上所对应的区域的步骤具体为：

在所采集的所述图像上找到所述瓷砖上的一个边缘的所在位置；

以此边缘为基准找到所述侧壁在所述图像上所对应的区域。

与现有技术相比，本发明所述的瓷砖分拣系统及方法通过采集瓷砖上带有人工标记的位置的图像，并对瓷砖的图像进行分析并选择相应的执行命令，之后利用分拣模块将不同分析结果的瓷砖移动至不同的预定地点，以实现自动分拣的目的。工人只需在每块瓷砖上的同一位置做上标记，之后将瓷砖移动到瓷砖输送机构，系统采集瓷砖的图像后，后续的分拣工作便可由系统自动完成，不再需要人员参与。从而避免了由于人为原因而导致的各种问题。

此外，本发明所提供的瓷砖分拣系统和方法还具有下列技术效果：

（1）通过设置储存模块可以将系统的分析结果储存起来，方便人员进行核对；通过设置显示模块可以将系统的分析结果以及采集到的图像进行实时显示，人员可以随时进行对比查看，发现错误可及时进行修正。

（2）利用位置传感器对瓷砖的位置进行判断，当瓷砖被输送到预定位置时图像采集模块的镜头会刚好对准瓷砖上带有人工标记的位置，这时主控模块控制图像采集模块进行图像采集，所采集的图像也就正是包括瓷砖上指定位置的图像；定位准确且简单易行。

（3）通过设置光源，在图像采集模块采集图像的同时向瓷砖发出亮光，可以提高被采集区域的亮度，使所采集的图像更加清晰，有利于对图像的分析。

（4）通过将分拣模块设计为包括机械手和控制器的结构，可以通过改变程序来任意改变机械手的运动轨迹，将瓷砖从瓷砖输送机构上移动至不同的预定地点，使用非常方便。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明具体实施例1所述瓷砖分拣系统的结构示意图；

图2为本发明具体实施例2所述瓷砖分拣方法的流程图。

附图标记：1-瓷砖，2-图像采集模块，3-主控模块，4-分拣模块，5-储存模块，6-显示模块，7-位置传感器，8-光源。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，基于本发明中的具体实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

本发明的一个实施方式提供了一种瓷砖分拣系统，包括瓷砖输送机构、图像采集模块、主控模块和分拣模块；所述图像采集模块、所述主控模块以及所述分拣模块依次连接；

这样通过图像采集模块采集带有人工标记的瓷砖的图像，并对瓷砖的图像进行分析并选择相应的执行命令，之后利用分拣模块将不同分析结果的瓷砖移动至不同的预定地点，以实现自动分拣的目的。工人只需在每块瓷砖上的同一位置做标记，之后将瓷砖移动到瓷砖输送机构，系统采集瓷砖上带有人工标记的位置的图像后，后续的分拣工作便可由系统自动完成，不再需要人员参与。从而避免了由于人为原因错选、漏选的情况。图像采集模块可以为数码相机、摄像头或其它具有图像采集功能的装置。

在本发明的各个实施方式中，作为优选方案，瓷砖分拣系统还可包括储存模块；所述储存模块与所述主控模块连接；

所述储存模块用于：接收并储存所述分析结果。

更有选地，还包括显示模块；所述主控模块和所述图像采集模块均与所述显示模块连接；

在自动化生产过程中，过程控制是非常重要的一环，通过设置储存模块可以将系统的分析结果储存起来，方便人员进行核对；通过设置显示模块可以将系统的分析结果以及采集到的图像进行实时显示，人员可以随时进行对比查看，发现错误可及时进行修正。

储存模块可以和主控模块设置在一起（例如电脑），也可以分开设置；还可以采用U盘、移动硬盘的移动式存储设备进行储存，这样有利于储存的信息移动至其它设备进行读取。

此外，还可对不同等级的瓷砖数量进行累计，方便人员进行数量统计。

在本发明的各个实施方式中，作为优选方案，还包括位置传感器；所述位置传感器与所述主控模块连接；

因为瓷砖是通过瓷砖输送机构进行输送的，所以只要在输送过程中将每块瓷砖都调整为统一姿态（例如瓷砖朝向、瓷砖的摆放位置相同等），则只需将图像采集模块固定对准某一位置，再利用位置传感器对瓷砖的位置进行判断，当瓷砖被输送到预定位置时图像采集模块的镜头会刚好对准瓷砖上带有人工标记的位置，这时主控模块控制图像采集模块进行图像采集，所采集的图像也就正是瓷砖上指定位置的图像；定位准确且简单易行。

位置传感器可以用红外传感器、光电传感器或其它具有探测目标位置功能的传感器。

在本发明的各个实施方式中，作为优选方案，还包括光源；所述光源与所述主控模块连接；

在图像采集过程中，环境亮度对于图像的质量有很大影响；如果环境亮度太低系统有可能无法准确识别所获取的图像，在进行后续分拣操作时也就容易发生分拣错误；通过设置光源，在图像采集模块采集图像的同时向瓷砖上的指定区域发出亮光，可以提高被采集区域的亮度，使所获取的图像更加清晰，有利于对图像的分析。

在本发明的各个实施方式中，作为优选方案，所述分拣模块包括机械手和控制器；

机械手能模仿人手和臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置，可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化；通过将分拣模块设计为包括机械手和控制器的结构，可以通过改变程序来任意改变机械手的运动轨迹，将瓷砖从瓷砖输送机构上移动至不同的预定地点，使用非常方便。

具体实施时，瓷砖输送机构可以为传送带，图像采集模块、位置传感器、光源和分拣模块可通过支架设置在传送带的上方或侧部。瓷砖在输送时被放置在传送带上，其它设备可直接从瓷砖的上方或侧部对瓷砖进行相应的操作。

本发明的另一个实施方式还提供了一种瓷砖分拣方法，包括下列步骤：

将带有人工标记的瓷砖输送至预定位置；

采集瓷砖上带有人工标记的位置的图像；

对所述图像上的所述区域进行分析并得到分析结果；

根据所述分析结果发出相应的执行指令；

根据所述执行指令将所述瓷砖移动至预定地点。

通过上述步骤，工人只需在瓷砖上带有人工标记的位置做标记，之后将瓷砖移动到瓷砖输送机构，后续的分拣工作便可由系统自动完成，不再需要人员参与。从而避免了由于人为原因错选、漏选的情况。

在本发明的各个实施方式中，作为优选方案，在进行瓷砖分拣方法之前还包括预先输入指定图形和与所输入的指定图形的数量相匹配的执行指令的步骤；

所述对所述图像上的所述区域进行分析并得到分析结果的步骤具体为：对图像上的所述区域进行分析，并得到该区域内所含有的指定图形的数量；

这样可以预先向系统中输入指定图形以及与指定图形的数量所对应的执行指令。工人在人工对瓷砖进行分类后对不同种类的瓷砖标记不同数量的指定图形，之后系统便可通过识别所采集的图像中的指定图形并统计其数量将不同种类的瓷砖加以区分，之后调用相应的执行指令便可将瓷砖移动至该种类瓷砖的放置地点。

指定图形可以为“√”、“X”、“|”“—”、“*”等表示，也可用方框、圆圈等表示，灵活性大，也便于员工标记。

具体实施时，所述对图像上的所述区域进行分析，并得到该区域内所含有的指定图形的数量的步骤具体为：

对所述区域中存在的所述指定图形的数量进行统计。

广义而言，噪声是指通过感觉器官理解来自各种信息源的信息时，妨碍其理解的因素。因此，图像噪声是指使用某种方法从被摄体或信息源把信息传递给受看者时，如果通过视觉接收平面二维亮度分布，那么对这种接收起干扰作用的亮度分布就叫图像噪声。图像噪声通常用信噪比来量化或描述。

噪声可以理解为“妨碍人们感觉器官对所接收的信源信息理解的因素”。例如，一幅黑白图片，其平面亮度分布假定为f(x，y)，那么对其接收起干扰作用的亮度分布R(x，y)，即可称为图像噪声。但是，噪声在理论上可以定义为“不可预测，只能用概率统计方法来认识的随机误差”。因此将图像噪声看成是多维随机过程是合适的，因而描述噪声的方法完全可以借用随机过程的描述，即用其概率分布函数和概率密度分布函数。但在很多情况下，这样的描述方法是很复杂的，甚至是不可能的。而实际应用往往也不必要。通常是用其数字特征，即均值方差，相关函数等。因为这些数字特征都可以从某些方面反映出噪声的特征。

信号在产生、传输和记录过程中,经常会受到各种图像噪声的干扰,由于其严重地影响了图像的视觉效果,因此,采用适当的方法减少图像噪声,是一项非常重要的预处理步骤。

突出特征是指将图像中的某些特征通过处理着重突出，使其更加容易分辨和识别。

通过这两种方式可以提高图像分析的准确性，进而增加该方法的稳定性。

在本发明的各个实施方式中，作为优选方案，所述瓷砖上带有人工标记的位置为所述瓷砖的一个侧壁；

以此边缘为基准找到所述侧壁在所述图像上所对应的区域。

通过这种方法，可以快速从采集的图像中找出瓷砖上带有人工标记的位置在图像上所对应的区域。为了不损坏瓷砖的外露面，一般将标记设置在瓷砖的一个侧面上，这样不会影响瓷砖的使用。

为更好的解释本发明，下面提供具体实施例进行说明。

具体实施例1

如图1所示，瓷砖分拣系统，包括瓷砖输送机构（图中未示出）、图像采集模块2、主控模块3、分拣模块4、储存模块5、显示模块6、位置传感器7和光源8；分拣模块4包括机械手和控制器。图像采集模块2、主控模块3以及分拣模块4依次连接；储存模块5、位置传感器7和光源8均与主控模块3连接；主控模块3和图像采集模块2均与所述显示模块连接；

瓷砖输送机构用于输送瓷砖1；

位置传感器7用于：当检测到有瓷砖1被瓷砖输送机构输送至预定位置后向主控模块3发送提醒信号；

主控模块3用于：接收提醒信号并发出第一工作指令和第二工作指令；接收图像信息，并找到瓷砖1上带有人工标记的位置在图像上所对应的区域，对图像上的所述区域进行分析并得到分析结果，根据分析结果向分拣模块4发送相应的执行指令；将图像信息的分析结果发送至储存模块5和显示模块6；

图像采集模块2用于：接收第一工作指令并采集瓷砖上带有人工标记的位置的图像，生成图像信息并发送至主控模块3；

光源8用于：接收第二工作指令并向瓷砖1上带有人工标记的位置发出亮光；

储存模块5用于：接收并储存分析结果；

显示模块6用于：接收并显示图像信息的分析结果以及瓷砖1的图像。

控制器用于：接收主控模块3发出的执行指令并根据该指令控制机械手运动；

机械手用于：根据控制器的控制将瓷砖1移动到预定地点。

具体实施例2

如图2所示，瓷砖分拣方法，包括下列步骤：

201）预先输入指定图形和与所输入的指定图形的数量相匹配的执行指令；

202）将带有人工标记的瓷砖输送至预定位置；

203）采集瓷砖上带有人工标记的位置的图像；

204）在所采集的图像上找到瓷砖上的一个边缘的所在位置；

205）以此边缘为基准找到所述侧壁在所述图像上所对应的区域；

206）对采集的图像上的所述区域进行去图像噪声和突出特征处理；

207）将处理过的所述区域与预先储存的指定图形进行比较，找到所述区域中存在的所有指定图形；

208）对所述区域中存在的所述指定图形的数量进行统计；

209）根据所述指定图形的数量发出相应的执行指令；

210）根据所述执行指令将所述瓷砖移动至预定地点。

最后应说明的是：以上实施方式及实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施方式及实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施方式或实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施方式或实施例技术方案的精神和范围。

Claims

1.瓷砖分拣系统，其特征在于：包括瓷砖输送机构、图像采集模块、主控模块、分拣模块和显示模块；所述图像采集模块、所述主控模块以及所述分拣模块依次连接；

所述分拣模块用于：接收所述执行指令并根据该指令将所述瓷砖移动到预定地点；

所述主控模块和所述图像采集模块均与所述显示模块连接；

2.如权利要求1所述的瓷砖分拣系统，其特征在于：还包括储存模块；所述储存模块与所述主控模块连接；

所述储存模块用于：接收并储存所述分析结果。

3.如权利要求1至2中任意一项所述的瓷砖分拣系统，其特征在于：还包括位置传感器；所述位置传感器与所述主控模块连接；

4.如权利要求3所述的瓷砖分拣系统，其特征在于：还包括光源；所述光源与所述主控模块连接；

5.如权利要求1至2中任意一项所述的瓷砖分拣系统，其特征在于：所述分拣模块包括机械手和控制器；

6.瓷砖分拣方法，其特征在于，包括下列步骤：

将带有人工标记的瓷砖输送至预定位置；

采集瓷砖上带有人工标记的位置的图像；

对所述图像上的所述区域进行分析并得到分析结果；

根据所述分析结果发出相应的执行指令；

根据所述执行指令将所述瓷砖移动至预定地点；

将所述分析结果和所述采集到的瓷砖上带有人工标记的位置的图像发送至显示模块；所述显示模块接收并显示所述分析结果和所述采集到的瓷砖上带有人工标记的位置的图像。

7.如权利要求6所述的瓷砖分拣方法，其特征在于，在进行瓷砖分拣方法之前还包括预先输入指定图形和与所输入的指定图形的数量相匹配的执行指令的步骤；

8.如权利要求7所述的瓷砖分拣方法，其特征在于，

对所述区域中存在的所述指定图形的数量进行统计。

9.如权利要求6至8中任意一项所述的瓷砖分拣方法，其特征在于，所述瓷砖上带有人工标记的位置为所述瓷砖的一个侧壁；

以此边缘为基准找到所述侧壁在所述图像上所对应的区域。