CN103163155A - 一种键盘缺陷检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种键盘缺陷的检测装置及方法，该装置包括摄像头、光源、键盘固定装置、底座、圆棒导轨、托盘、直线导轨、纵向滚珠丝杠、横向滚珠丝杠以及计算机。该方法的操作步骤包括图像预处理模块、感兴趣区域提取模块、图像校正模块以及特征提取与模式识别模块。该装置及方法能够减少劳动强度和人的主观因素的干扰，同时提高企业的生产效率。

Description

一种键盘缺陷检测装置及方法

技术领域

       本发明涉及一种键盘字符缺陷的检测装置和方法。特别是一种针对键盘缺陷的装置和方法。

背景技术

在键盘生产制造中，需要对键帽进行组装及印刷，显示出我们熟悉的a-z字母、数字以及一些特殊符号，但是在组装、印刷中，很容易出现组装出错、印刷脏污等现象，我们都会对键盘进行检测，以保证产品的合格率。传统的检测方法就是我们最基本的人工检测，人工检测全凭实际工作经验，但是键帽数量之多、印刷之多样化，不但增加了工人的劳动强度，而且精度、效率也会随之减低。因而，如果键盘检测的过程应用视觉检测系统将会显现出巨大优势。

现在虽然视觉检测技术获得了长足发展，也出现了一些针对键盘的视觉检测系统，但是它们要么硬件部分简陋，检测受外界光源影响较大，或者检测过程没有考虑对键盘的固定，还有些检测软件不能够实现全自动检测，需要对键盘字符进行人工处理。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种能适用于不同大小键盘检测的键盘缺陷检测装置及方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种键盘缺陷检测装置，包括摄像头、光源、键盘固定装置、底座、圆棒导轨、托盘、直线导轨、纵向滚珠丝杠、横向滚珠丝杠以及计算机。其特征在于：所述底座上左右边缘固定安装两个基座，而中间平行安装两个圆棒导轨；所述摄像头位于光源上方，两者固定在一个螺母上，该螺母旋配在横向滚珠丝杠上，构成左右移动副；纵向滚珠丝杠和直线导轨分别位于所述左右边缘的基座上，而横向滚珠丝杠的两端分别通过螺母与纵向滚珠丝杠旋配并与直线导轨相滑配组成纵向移动副；所述键盘固定装置安装在托盘上，托盘和圆棒导轨上的滑块相连实现前后移动的功能；所述摄像头的输出连接到计算机。

所述摄像头和光源通过纵向滚珠丝杠与横向滚珠丝杠的转动，可以左右和前后移动来调整取像位置。所述光源通过可调高度支座固定在横向滚珠丝杠旋配的螺母上，且光源强度可调。通过光源的强度、高度调节确保整个键盘区域光照均匀、光照强度合理。

更进一步，为了使采集的图像便于处理、并保证图像识别的精度，需要使用键盘固定装置固定键盘。键盘固定装置由托盘、在托盘上固定的前档板和左档板以及可移位固定的后档装置和右挡板组成。前挡板固定在托盘的前边缘上，左挡板固定在托盘的左边缘上，前挡板与左挡板呈直角尺形连成一体。在托盘上开有两条纵向的条形穿槽和两条横向的条形穿槽。后档装置和右挡板上有螺栓分别穿过所述纵向条形穿槽和横向条形穿槽，与托盘实现可移位固定连接。

一种键盘字符缺陷检测的方法，它采用上述键盘缺陷检测装置进行检测，检测的步骤如下：

1）图像预处理：预处理包括的过程有灰度化、二值化和图像增强，可以去掉无关的像素，凸显键盘字符和背景之间的差异，减少后续处理时间；

2）获取感兴趣区域：采用数学形态学来获取整个感兴趣区域。运算的步骤是膨胀运算、闭运算和膨胀运算，保证一个键帽上只能有一个字符区域，最后进行边缘提取来获取整个区域；

      3）倾斜校正：先计算每个区域的重心位置，然后采用最小二乘法对这些重心点进行回归分析，得到整个键盘图像的倾斜角度，再进行校正。这将提高此后进行的模式识别的精度；

4）偏移校正：偏移校正主要是判断不同字符之间的距离的变化范围是否在一定界限之内；如果不在，那么可判断字符位置错误；

5）特征提取与模式识别分析：分别提取每个字符区域的面积特征、周长特征、重心特征、字符结构特征、不变矩特征。根据提取的特征数据采用支持向量机模式识别分析方法，将待检测键盘上字符的特征数据输入整个判别系统来判断字符的好坏。

本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著技术进步：本发明可以对不同大小的键盘进行处理，获取图像的过程保证了图像的光照质量，并使位置偏移和旋转保持在一定范围内。计算机软件适用范围广，软件检测过程迅速、准确。

附图说明

图1为整个检测系统的结构框图；

图2为键盘固定装置结构图；

图3为各模块之间的联系图；

图4为整个字符缺陷判别流程。

图中：1—摄像头；2—光源；3—键盘固定装置；4—底座；5—圆棒导轨；6—托盘；7—直线导轨；8—纵向滚珠丝杠；                                               

—横向滚珠丝杠；9—计算机。3-1—前档板；3-2—左档板；3-3—后档装置；3-4—横向条形穿槽；3-—纵向条形穿槽；3-5—右挡板。

具体实施方式

本发明的优选实施例结合附图详述如下：

实施例一：参考图1和图2，本键盘缺陷检测装置，包括摄像头（1）、光源（2）、键盘固定装置（3）、底座（4）、圆棒导轨（5）、托盘（6）、直线导轨（7）、纵向滚珠丝杠（8）、横向滚珠丝杠（）以及计算机（9）。所述底座（4）上左右边缘固定安装两个基座，而中间平行安装两个圆棒导轨（5）；所述摄像头（1）位于光源（2）上方，两者固定在横向滚珠丝杠（

）上，构成左右移动副；纵向滚珠丝杠（8）和直线导轨（7）分别位于所述左右边缘的基座上，而横向滚珠丝杠（

）的两端分别通过螺母与纵向滚珠丝杠（8）旋配并与直线导轨（7）相滑配组成纵向移动副。所述键盘固定装置（3）安装在托盘（6）之上，托盘（6）和圆棒导轨（5）上的滑块相连实现前后移动的功能；所述摄像头（1）的输出连接到计算机（9）。

所述摄像头（1）、光源（2）通过纵向滚珠丝杠（8）和横向滚珠丝杠（

）的转动来实现左右移动和前后移动，从而调整取像位置；所述光源（2）通过可调高度支座固定在横向滚珠丝杠（

）旋配的螺母上，且光源（2）强度可调。通过光源（2）的强度、高度调节确保整个键盘区域光照均匀、光照强度合理。

所述键盘固定装置（3）包含托盘（6）、在托盘（6）上固定的前档板（3-1）和左档板（3-2）以及可移位固定的后档装置（3-3）和右挡板（3-5）。前挡板（3-1）固定在托盘（6）的前边缘上，左挡板（3-2）固定在托盘（6）的左边缘上，前挡板（3-1）与左挡板（3-2）呈直角尺形连成一体。在托盘（6）上开有两条纵向的条形穿槽（3-

）和两条横向的条形穿槽（3-4）。后档装置（3-3）和右挡板（3-5）上有螺栓分别穿过所述纵向条形穿槽（3-

）和横向条形穿槽（3-4），与托盘（6）实现可移位固定连接。整个键盘固定装置（3）能固定不同大小的键盘，防止在检测过程中由于振动而产生位置的偏移和旋转。

所述托盘（6）和键盘固定装置（3）上的挡板材质为塑料。 

实施例二：摄像头采用500百万像素工业摄像头，安置在光源（2）上方，光源（2）上开有摄像孔，通过该孔移动摄像头位置能够保证提取键盘图像的全部区域。为保证光照均匀，应采用LED环形光源。摄像头与计算机之间通过USB通信接口传输采集到的图像。

键盘固定装置（3）的定位精度要求是指旋转角度保持在1度的范围内，同时在横向和纵向方面保证2.5毫米的移动精度。

为了便于放置键盘，要使得托盘（6）在圆棒导轨（5）上运动到终点时，能有一部分伸出底座（4）所覆盖的范围之外。

实施例三：如图4，本键盘字符缺陷检测方法采用上述装置进行检测，检测的步骤如下：

1）图像预处理。预处理包括的过程有灰度化、二值化和滤波处理，目的是去掉无关的像素，凸显键盘字符和背景之间的差异；

2）获取感兴趣区域：采用数学形态学来获取整个感兴趣区域，首先是膨胀运算，获取字符的大致区域；然后进行闭运算，去除字符区域中的一些小的孔洞，避免其干扰图像区域的获取；最后还要进行一次开运算来保证一个键帽上只能有一个字符区域，然后再进行边缘提取获取整个区域；

      3）倾斜校正：先计算每个区域的重心位置，然后采用最小二乘法对这些重心点进行回归分析，得到整个键盘图像的倾斜角度，再进行校正，这将提高此后进行的模式识别的精度；

4）偏移校正：偏移校正主要是判断不同字符之间的距离的变化范围是否在一定界限之内；如果不在，那么可判断字符位置错误；

5）特征提取与模式识别分析：分别提取每个字符区域的面积特征、周长特征、重心特征、字符结构特征和不变矩特征，并根据提取的特征数据采用支持向量机模式识别分析方法，来判断字符的好坏。

Claims (5)

1.一种键盘缺陷检测装置，包括摄像头（1）、光源（2）、键盘固定装置（3）、底座（4）、圆棒导轨（5）、托盘（6）、直线导轨（7）、纵向滚珠丝杠（8）、横向滚珠丝杠（                                               

）以及计算机（9）。其特征在于：所述底座（4）上左右边缘固定安装两个基座，而中间平行安装两个圆棒导轨（5）；所述摄像头（1）位于光源（2）上方，两者固定在横向滚珠丝杠（

）上，构成左右移动副；纵向滚珠丝杠（8）和直线导轨（7）分别位于所述左右边缘的基座上，而横向滚珠丝杠（

）的两端分别通过螺母与纵向滚珠丝杠（8）旋配并与直线导轨（7）相滑配组成纵向移动副。所述键盘固定装置（3）安装在托盘（6）之上，托盘（6）和圆棒导轨（5）上的滑块相连实现前后移动的功能；所述摄像头（1）的输出连接到计算机（9）。

2.根据权利1所述的键盘缺陷检测装置，其特征在于：所述摄像头（1）、光源（2）通过纵向滚珠丝杠（8）和横向滚珠丝杠（

）的转动来实现左右移动和前后移动，从而调整取像位置；所述光源（2）通过可调高度支座固定在横向滚珠丝杠（

）旋配的螺母上，且光源（2）强度可调。通过光源（2）的强度、高度调节确保整个键盘区域光照均匀、光照强度合理。

3.根据权利1所述的键盘缺陷检测装置，其特征在于：所述键盘固定装置（3）包含托盘（6）、在托盘（6）上固定的前档板（3-1）和左档板（3-2）以及可移位固定的后档装置（3-3）和右挡板（3-5）。前挡板（3-1）固定在托盘（6）的前边缘上，左挡板（3-2）固定在托盘（6）的左边缘上，前挡板（3-1）与左挡板（3-2）呈直角尺形连成一体。在托盘（6）上开有两条纵向的条形穿槽（3-

）和两条横向的条形穿槽（3-4）。后档装置（3-3）和右挡板（3-5）上有螺栓分别穿过所述纵向条形穿槽（3-

）和横向条形穿槽（3-4），与托盘（6）实现可移位固定连接。整个键盘固定装置（3）能固定不同大小的键盘，防止在检测过程中由于振动而产生位置的偏移和旋转。

4.根据权利1所述的键盘缺陷检测装置，其特征在于：所述托盘（6）和键盘固定装置（3）上的挡板材质为塑料。

5.一种键盘缺陷检测方法，采用根据权利要求1所述的键盘缺陷检测装置进行检测，其特征在于如下检测步骤：

1）图像预处理。预处理包括的过程有灰度化、二值化和滤波处理，目的是去掉无关的像素，凸显键盘字符和背景之间的差异；

2）获取感兴趣区域：采用数学形态学来获取整个感兴趣区域，首先是膨胀运算，获取字符的大致区域；然后进行闭运算，去除字符区域中的一些小的孔洞，避免其干扰图像区域的获取；最后还要进行一次开运算来保证一个键帽上只能有一个字符区域，然后再进行边缘提取获取整个区域；

      3）倾斜校正：先计算每个区域的重心位置，然后采用最小二乘法对这些重心点进行回归分析，得到整个键盘图像的倾斜角度，再进行校正，这将提高此后进行的模式识别的精度；

4）偏移校正：偏移校正主要是判断不同字符之间的距离的变化范围是否在一定界限之内；如果不在，那么可判断字符位置错误；

5）特征提取与模式识别分析：分别提取每个字符区域的面积特征、周长特征、重心特征、字符结构特征和不变矩特征，并根据提取的特征数据采用支持向量机模式识别分析方法，来判断字符的好坏。

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