CN103383240A

CN103383240A - 机器视觉二维检测平台装置

Info

Publication number: CN103383240A
Application number: CN2013102598725A
Authority: CN
Inventors: 张洪涛
Original assignee: Zhejiang University of Technology ZJUT
Current assignee: Zhejiang University of Technology ZJUT
Priority date: 2013-06-26
Filing date: 2013-06-26
Publication date: 2013-11-06

Abstract

本发明公开了一种机器视觉二维检测平台装置，包括成像系统、支撑系统和控制上述两个系统的控制系统，所述成像系统包括光电成像模块和数据采集模块，所述支撑系统包括二维工作台和执行机构，所述控制系统包括控制器和计算机；所述控制器和计算机双向连接，且所述控制器接收计算机控制指令，所述计算机与所述数据采集模块双向连接；所述控制器分别控制所述执行机构和所述光电成像模块，所述执行机构与所述二维工作台驱动连接，所述二维工作台与所述光电成像模块连接，所述光电成像模块与所述数据采集模块双向连接。本发明整个过程很少或不需要人的参与，自动化程度高，基本可实现在线测量，测量速度依据于测量物的复杂度。

Description

机器视觉二维检测平台装置

技术领域

本发明涉及一种机器视觉二维检测平台装置，属于精密尺寸检测领域。

背景技术

在现代工业自动化生产中，涉及到各种各样的检查、测量和零件识别应用，例如汽车零配件尺寸检查和自动装配的完整性检查，电子装配线的元件自动定位，饮料瓶盖的印刷质量检查，产品包装上的条码和字符识别等。这类应用的共同特点是连续大批量生产、对外观质量的要求非常高。通常这种带有高度重复性和智能性的工作只能由人工检测来完成，经常在一些工厂的现代化流水线后面看到数以百计甚至逾千的检测工人来执行这道工序，在给工厂增加巨大的人工成本和管理成本的同时，仍然不能保证100%的检验合格率（即“零缺陷”），而当今企业之间的竞争，已经不允许哪怕是0.1%的缺陷存在。有些时候，如微小尺寸的精确快速测量、形状匹配、颜色辨识等，用人眼根本无法连续稳定地进行，其它物理量传感器也难有用武之地。这时，人们开始考虑把计算机的快速性、可操作性、结果的可重复性，与人类视觉的高度智能化和抽象能力相结合，由此产生了机器视觉的概念。一般地说，机器视觉就是用机器代替人眼来做测量和判断。首先采用CCD照相机将被摄取目标转换成图像信号，传送给专用的图像处理系统，根据像素分布和亮度、颜色等信息，转变成数字化信号；图像系统对这些信号进行各种运算来抽取目标的特征，如：面积、长度、数量、位置等；最后，根据预设的容许度和其他条件输出结果，如：尺寸、角度、偏移量、个数、合格/不合格、有/无等。

总之，应用机器视觉系统能够大幅降低检验成本，提高产品质量，加快生产速度和效率。作为高精度、非接触的测量方案，视觉系统涉及到光学和图像处理算法，本身就是高度专业化的产品，在整个测量控制系统中，往往要与运动控制系统配合完成位置矫正和进给控制。

发明内容

为了克服现有工业自动化生产中各种各样的检查、测量和零件识别应用中存在的上述缺点，本发明提供一种机器视觉二维检测平台装置。

本发明采用的技术方案是：

机器视觉二维检测平台装置，其特征在于：包括可完成图像采集工作的成像系统、可实现对待检测物体支撑的支撑系统和控制上述两个系统的控制系统，所述成像系统包括光电成像模块和数据采集模块，所述支撑系统包括二维工作台和执行机构，所述控制系统包括控制器和计算机；所述控制器和计算机双向连接，且所述控制器接收计算机控制指令，所述计算机与所述数据采集模块双向连接；所述控制器分别控制所述执行机构和所述光电成像模块，所述执行机构与所述二维工作台驱动连接，所述二维工作台与所述光电成像模块连接，所述光电成像模块与所述数据采集模块双向连接；所述计算机将测量路径信号传递给控制器，控制器接收信号后驱动工作台进行待检测区域的搜索与测定。

进一步，所述的成像系统还包括自动对焦机构，所述的自动对焦机构受控于所述的控制器，并与所述的光电成像模块连接以实现所述光电成像模块的自动对焦。

进一步，还包括打印机和键盘，所述的打印机与所述的计算机的输出端连接，所述的键盘与所述的计算机的输入端连接。

进一步，所述的光电成像模块采用CCD摄像机，所述的摄像机的像元分辨率选择依据系统检测要求而定。

进一步，所述的数据采集模块采用基于CameralLink接口的采集处理卡，可以保证2GB/s的采集速度；所述的采集处理卡为具有可以实现低层处理算法的PFGA模块，进而保证处理速度。

进一步，所述的执行机构采用二相步进电机。

优选的，所述的二相步进电机为五相步进电机；更优选的，所述的五相步进电机为伺服电机。

本发明采用自动搜索检测区域和自动对焦的智能工作方式，可以精确检测二维尺寸，同时经过二维工作台的驱动，可以检测大尺寸物体。检测算法采用机器视觉处理算法，对待检测物体进行精确图像分析，在获得待检测物体的点线信息后，就可分析物体的形状及尺寸信息，视觉检测算法采用标准C编写，所有算法具有原创性，同时针对MMX指令系统做了优化，所以检测精度和速度得到了保证，检测精度可以达到0.2像元，对于采用像元尺寸为7微米的CCD摄像机，理论精度可达到1.4微米。

本发明的检测过程如下：

将待检测物置于工作台上，并规划测量路径(计算机软件系统利用样板库支持检测路径的规划)，计算机软件系统依据测量路径给执行机构控制信号，驱动二维工作台的移动，同时在每个测量位置依据图像信号确定图像的清晰度，以实现精确定焦，并计算每个位置的被测的测量信息。整个过程很少或不需要人的参与，自动化程度高，基本可实现在线测量，测量速度依据于测量物的复杂度。

本发明的有益效果体现在：整个过程很少或不需要人的参与，自动化程度高，基本可实现在线测量，测量速度依据于测量物的复杂度。

附图说明

图1是本发明整体结构示意图。

具体实施方式

参照图1，机器视觉二维检测平台装置，：包括可完成图像采集工作的成像系统、可实现对待检测物体支撑的支撑系统和控制上述两个系统的控制系统，所述成像系统包括光电成像模块2和数据采集模块8，所述支撑系统包括二维工作台1和执行机构3，所述控制系统包括控制器5和计算机7；所述控制器5和计算机7双向连接，且所述控制器5接收计算机7控制指令，所述计算机7与所述数据采集模块8双向连接；所述控制器5分别控制所述执行机构3和所述光电成像模块2，所述执行机构3与所述二维工作台1驱动连接，所述二维工作台1与所述光电成像模块2连接，所述光电成像模块2与所述数据采集模块8双向连接；所述计算机7将测量路径信号传递给控制器5，控制器5接收信号后驱动工作台1进行待检测区域的搜索与测定。

进一步，所述的成像系统还包括自动对焦机构4，所述的自动对焦机构4受控于所述的控制器5，并与所述的光电成像模块2连接以实现所述光电成像模块2的自动对焦。

进一步，还包括打印机6和键盘9，所述的打印机与所述的计算机的输出端连接，所述的键盘与所述的计算机的输入端连接。

进一步，所述的光电成像模块2采用CCD摄像机，所述的摄像机的像元分辨率选择依据系统检测要求而定。

进一步，所述的数据采集模块8采用基于CameralLink接口的采集处理卡，可以保证2GB/s的采集速度；所述的采集处理卡为具有可以实现低层处理算法的PFGA模块，进而保证处理速度。

进一步，所述的执行机构3采用二相步进电机。

本发明的检测过程如下：

本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。

Claims

1.机器视觉二维检测平台装置，其特征在于：包括可完成图像采集工作的成像系统、可实现对待检测物体支撑的支撑系统和控制上述两个系统的控制系统，所述成像系统包括光电成像模块和数据采集模块，所述支撑系统包括二维工作台和执行机构，所述控制系统包括控制器和计算机；所述控制器和计算机双向连接，且所述控制器接收计算机控制指令，所述计算机与所述数据采集模块双向连接；所述控制器分别控制所述执行机构和所述光电成像模块，所述执行机构与所述二维工作台驱动连接，所述二维工作台与所述光电成像模块连接，所述光电成像模块与所述数据采集模块双向连接；所述计算机将测量路径信号传递给控制器，控制器接收信号后驱动工作台进行待检测区域的搜索与测定。

2.如权利要求1所述的机器视觉二维检测平台装置，其特征在于：所述的成像系统还包括自动对焦机构，所述的自动对焦机构受控于所述的控制器，并与所述的光电成像模块连接以实现所述光电成像模块的自动对焦。

3.如权利要求2所述的机器视觉二维检测平台装置，其特征在于：还包括打印机和键盘，所述的打印机与所述的计算机的输出端连接，所述的键盘与所述的计算机的输入端连接。

4.如权利要求3所述的机器视觉二维检测平台装置，其特征在于：所述的光电成像模块采用CCD摄像机。

5.如权利要求4所述的机器视觉二维检测平台装置，其特征在于：所述的数据采集模块采用基于CameralLink接口的采集处理卡，所述的采集处理卡为具有可以实现低层处理算法的PFGA模块。

6.如权利要求5所述的机器视觉二维检测平台装置，其特征在于：所述的执行机构采用二相步进电机。