CN103743748A - 一种快速、低成本机器视觉在线检测系统 - Google Patents

一种快速、低成本机器视觉在线检测系统 Download PDF

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姚红兵
马桂殿
佟艳群
李亚茹
沈宝国
于文龙
高原
曾祥波
郑学良
刘艳冬
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Abstract

本发明公开一种快速、低成本机器视觉在线检测系统,包括传送设备、光源、线CCD相机、一维运动平台、面CCD相机、计算机和运动控制器,所述线CCD相机固定在线CCD相机支架上,所述面CCD相机固定于面CCD相机支架的一维运动平台上,所述传送设备穿过线CCD相机支架和面CCD相机支架,并确保所述线CCD相机和面CCD相机位于所述传送设备上方;所述线CCD相机位于传送设备传送方向的上游,所述面CCD相机位于传送设备传送方向的下游;所述光源为多个,分别设置在传送设备的上方和下方,所述线CCD相机和面CCD相机分别和计算机相连,所述计算机与运动控制器相连,所述运动控制器分别与传送设备和一维运动平台连接;本发明发用多个线CCD相机实现疵病定位,多个面CCD相机实现疵病细节拍摄,满足了高精度检测的要求;节省了图像处理时间,显著提高了检测速度。

Description

一种快速、低成本机器视觉在线检测系统
技术领域
[0001] 本发明涉及一种机器视觉在线检测技术,特别涉及一种通过线CXD相机和面CXD相机搭配使用,来实现快速、低成本的机器视觉在线检测技术。
背景技术
[0002] 机器视觉检测技术可以实现人的视觉功能,在观测目标时,机器视觉与人眼一样,不与目标直接接触,因此不会对机器视觉及目标产生损伤。机器视觉可以应用于人工视觉检测的场合,而且机器视觉比人眼具有更高的分辨率与捕捉速度,因此机器视觉被广泛地应用于国民经济的各个行业,如浮法玻璃检测、纸张检测、布检测、手机屏检测等等。
[0003] 近年来国内机器视觉在线检测技术在质量检测技术领域保持高速增长的态势,然而确有三个方面的因素限制了机器视觉在线检测技术的发展,一是CCD相机性能难以满足检测精度要求:有些产品的疵病检测精度达到几十微米,而产品的尺寸却有几十厘米甚至几米,现阶段常用工业相机的分辨率在八百万左右,当相机满足视场要求时,检测精度就无法满足要求,要满足检测精度就必须减小视场,视场和检测精度是一个矛盾体;二是机器视觉检测时为了不漏检,需要对产品的整个检测面进行拍照,产生大量的图像数据,而为了能够辨别所有疵病的种类、位置、大小和数量,计算机需要对每一幅图像进行多次处理,这样就要占用大量的内存,计算速度就会很慢,检测速度就会受到严重影响;三是高精度检测设备的成本高,为了满足高精度检测要求就需要采用高性能的视觉采集设备,而视觉采集设备成本占到整个机器视觉检测设备成本的一半以上,这样就会大大增加整个机器视觉检测设备的成本。这三个方面已经严重限制了机器视觉的快速发展。为了解决这个问题,文献:一种浮法玻璃全面缺陷在线检测系统(作者:余文勇等)采用了多个线阵CCD,但是需要使用所有算法对多个线阵CCD获得的大量图像进行处理,需要采用较高性能的图像处理设备,同时增加了图像处理的时间,降低了检测效率,而且大部分图像是不存在疵病的,却都要经过所有的处理算法,做了很多无用功。
[0004] 针对以上提到的三个方面因素,本发明提出一种快速、低成本机器视觉在线检测系统及检测方法,本发明采用多个线CCD相机实现疵病定位,多个面CCD相机实现疵病细节拍摄,满足了高精度检测的要求;通过对所有线CCD相机数据进行简单处理,少量面CCD相机数据进行详细处理,大大节省了图像处理时间,显著提高了检测速度;通过性价比较高相机的组合使用,在满足高精度检测要求的同时降低了设备成本。
[0005] 发明内容:
本发明的目的在于提供一种快速、低成本机器视觉在线检测系统。
[0006] 本发明的系统方案如下:一种快速、低成本机器视觉在线检测系统,包括传送设备、光源、线CCD相机、一维运动平台、面CCD相机、计算机和运动控制器,其特征在:所述线CCD相机固定在线CCD相机支架上,所述面CCD相机固定于面CCD相机支架的一维运动平台上,所述传送设备穿过线CXD相机支架和面CXD相机支架,并确保所述线CXD相机和面CXD相机位于所述传送设备上方;所述线(XD相机位于传送设备传送方向的上游,所述面(XD相机位于传送设备传送方向的下游;所述光源为多个,分别设置在传送设备的上方和下方,所述线CCD相机和面CCD相机分别和计算机相连,所述计算机与运动控制器相连,所述运动控制器分别与传送设备和一维运动平台连接;
所述运动控制器用于控制传送设备和一维运动平台的运动;
所述计算机用于控制所述线CCD相机和面CCD相机拍摄图像,并存储处理图像;所述计算机还用于向运动控制器发送控制信号。
[0007] 进一步,所述光源为相同的两组,一组设置于所述线C⑶相机下方,另一组设置于面CCD相机下方;每组包括三个光源,一个光源位于传送带正下方,另两个位于所述线CCD相机或面CCD相机下方的侧下方。
[0008] 进一步,所述计算机的控制程序为,
I所述计算机发送采集信号给所述线CCD相机,并接收采集的图像并处理确定疵病区
域;
2所述计算机发送控制信号给运动控制器,所述运动控制器控制一维运动平台和传动设备,使所述面CCD相机运动到瑕疵区域所在位置;
3所述计算机控制所述面CCD相机采集图像,并接受采集的图像并处理确定疵病大小和类型。
[0009] 进一步,所述传送设备包括滚轴和传送带。
[0010] 进一步,所述传送设备包括多个滚轴。
[0011] 本发明的有益效果是:采用多个线CCD相机实现疵病定位,多个面CCD相机实现疵病细节拍摄,满足了高精度检测的要求;通过对所有线CCD相机数据进行简单处理,少量面C⑶相机数据进行详细处理,大大节省了图像处理时间,显著提高了检测速度;通过性价比较高相机的组合使用,在满足高精度检测要求的同时降低;可调节可选择的打光方式,实现了不同产品不同疵病的检测。
附图说明
[0012] 图1为本发明快速、低成本机器视觉检测系统的结构示意图;
图2为本发明快速、低成本机器视觉检测方法流程图;
图中:1.滚轮、2.工件或传送带、3.光源、4.线CXD相机支架、5.线CXD相机、6.—维运动平台、7.面CXD相机、8.—维运动平台支架、9.计算机、10.运动控制器、11.后续工位控制器。
具体实施方式
[0013] 如图1所示,本发明的系统包括滚轮1、工件或传送带2、光源3、线C⑶相机支架
4、线C⑶相机5、一维运动平台6、面C⑶相机7、一维运动平台支架8、计算机9、运动控制器10和后续工位控制器11 ;
线CXD相机4固定在线CXD相机支架上,面CXD相机7安装在一维运动平台6上,一维运动平台6安装在一维运动平台支架8上,每个图像采集装置上的有三个光源3,其中两个位于工件或传送带2的上方,另外一个位于工件或传送带2的正下方,线CXD相机和面CCD相机通过数据线与计算机相连,计算机与运动控制器通过数据线相连,计算机和后续工位控制器通过数据线相连;
系统中的光源根据检测产品和疵病的不同进行前景光和背景光的选择和搭配,根据需要调节前景光的光源与工件或传送带的角度,达到最佳打光状态;
系统中线CCD相机5检测工位位于面CCD相机7检测工位前面,线CCD相机5要满足发现疵病的最小要求,面CCD相机7要满足疵病的清晰成像,而且所拍图像经过计算机9处理要能满足疵病种类、大小和数量的判别要求;线CCD相机5和面CCD相机7的数量和性能要根据产品、待检疵病、相机性能和相机价格的不同进行最优搭配;
图1是其中一种具体实施例。设待检平板为800mm, —般待测疵病的最小尺寸为0.4mm,但是为了满足图像处理中尺寸测量精确的要求,检测精度需要达到0.1mm,如果采用单线CXD相机来,则需要800/0.1=8000像素的CXD相机,现阶段市场价约为6万人民币,同时获得的所有图像都要经过所有算法处理,处理时间较长。如果采用本发明专利,可以采用两个2000个像素点的线阵CXD相机,和一个500万像素的面阵CXD相机,三个相机现阶段市场价合计为2万元左右,同时线阵CCD相机获得的图像仅仅需要经过简单处理获得疵病的坐标信息,仅对面阵CCD相机获得图像进行所有算法处理,面阵CCD相机获得的图像较原方案小很多,图像处理的时间会很短,即使加上线阵CCD相机获得图像的简单处理时间也较原方案缩短很多。
[0014] 线CXD获得的图像及放大图,通过计算线CXD图像的灰度,在灰度曲线确定疵病的坐标为140左右,面CXD在坐标140处获得的图像。
[0015] 检测方法如图2所示,线CXD相机5首先对工件2或传送带2上的产品进行扫描,将扫描数据通过数据线传送到计算机9,计算机9通过简单处理,确定疵病的具体位置,并将疵病位置坐标通过数据线传送到运动控制器10,运动控制器10根据疵病位置坐标控制一维运动平台6将面CXD相机7运送到相应位置,计算机9通过计算工件或传送带的速度计算出面CCD相机7的触发信号延迟时间,当疵病到达面CCD相机7正下方时,触发信号恰好触发面CCD相机7进行拍摄,面CCD相机再将拍摄的图像通过数据线传送到计算机9,计算机9对图像进行详细的处理,判断出疵病的种类、大小、位置和数量等信息,根据相关信息自动完成工件的分级分类,并将分级分类信息和疵病的坐标等信息通过数据线传送给后续工位控制器11,由后续工位对工件进行相关处理。
[0016]
所述系统及检测方法中的光源3可以根据检测产品和疵病的不同进行前景光和背景光的选择和搭配,而且提供前景光的光源3与工件或传送带的角度可以根据需要进行调整;
所述系统及检测方法中的线CCD相机5检测工位位于面CCD相机7检测工位前面,线CCD相机5满足疵病发现最小要求即可,面CCD相机7要满足疵病的清晰成像,并能满足疵病种类、大小和数量的判别要求;
所述系统及检测方法中至少包括一台线CXD相机5和一台面CXD相机7,线CXD相机5和面CCD相机7的数量可以根据产品、待检疵病、相机性能和相机价格的不同进行最优搭配;
所述系统及检测方法中的运动控制器10、一维运动平台6、面CCD相机7只有接到相关控制信号时才会动作。

Claims (5)

1.一种快速、低成本机器视觉在线检测系统,包括传送设备、光源(3)、线(XD相机(5)、一维运动平台(6)、面C⑶相机(7)、计算机(9)和运动控制器(10),其特征在:所述线C⑶相机(4)固定在线(XD相机支架上,所述面(XD相机(7)固定于面(XD相机支架的一维运动平台(6)上,所述传送设备穿过线CCD相机支架和面CCD相机支架,并确保所述线CCD相机(5)和面(XD相机(7)位于所述传送设备上方;所述线(XD相机(5)位于传送设备传送方向的上游,所述面CXD相机(7)位于传送设备传送方向的下游;所述光源为多个,分别设置在传送设备的上方和下方,所述线CXD相机(5)和面CXD相机(7)分别和计算机(9)相连,所述计算机(9 )与运动控制器(10 )相连,所述运动控制器(10 )分别与传送设备和一维运动平台(6)连接; 所述运动控制器(10)用于控制传送设备和一维运动平台(6)的运动; 所述计算机用于控制所述线CCD相机(5)和面CCD相机(7)拍摄图像,并存储处理图像;所述计算机还用于向运动控制器(10)发送控制信号。
2.根据权利要求1所述的一种快速、低成本机器视觉在线检测系统,其特征在于,所述光源为相同的两组,一组设置于所述线CXD相机(5)下方,另一组设置于面C⑶相机(7)下方;每组包括三个光源,一个光源位于传送带(2)正下方,另两个位于所述线CCD相机(5)或面C⑶相机(7)下方的侧下方。
3.根据权利要求1所述的一种快速、低成本机器视觉在线检测系统,其特征在于,所述计算机的控制程序为, 1)所述计算机发送采集信号给所述线CCD相机(5),并接收采集的图像并处理确定疵病区域; 2)所述计算机发送控制信号给运动控制器,所述运动控制器控制一维运动平台(6)和传动设备,使所述面CCD相机(7)运动到瑕疵区域所在位置; 3)所述计算机控制所述面CCD相机(7)采集图像,并接受采集的图像并处理确定疵病大小和类型。
4.根据权利要求1所述的一种快速、低成本机器视觉在线检测系统,其特征在于,所述传送设备包括滚轴和传送带。
5.根据权利要求1所述的一种快速、低成本机器视觉在线检测系统,其特征在于,所述传送设备包括多个滚轴。
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