CN103868934B - 基于机器视觉的玻璃灯杯检测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于机器视觉的玻璃灯杯检测系统，该系统包括光学室系统（1）、传送带子系统（2）、电气安装箱系统（3），光学室系统包括图像采集系统、光学室风路子系统（6）、光学室气路子系统（7）、温度采集子系统（8）、灯杯抓取与工位转换系统（9）、光学室旋转盘子系统（10）。本发明采用机器视觉对灯杯进行图像采集与后续的算法分析处理，本发明玻璃灯杯在线检测系统适用于各种不同尺寸节能灯杯生产过程中的在线品质检验，检测精度高，价格相对于同类产品降低30%，系统主要可以检测功能包括尺寸检测、灯杯身外观缺陷、灯杯肩部缺陷等。检测时间小于1秒，检测正确率可达到95%以上，可以替代人工检测。

Description

基于机器视觉的玻璃灯杯检测系统及方法

技术领域

本发明属于机器视觉领域，特别涉及一种基于机器视觉的玻璃灯杯检测系统及方法。

背景技术

机器视觉技术被广泛的应用到各个技术领域。玻璃灯杯为LED灯杯的一种，将机器视觉应用到玻璃灯杯在线检测领域，存在的技术问题主要包括两方面，一方面是有些机械视觉系统设备复杂而且价格昂贵，另外一方面有些机械视觉系统工作效率低下并且质量达不到要求。玻璃灯杯需要检测的技术指标包括尺寸检测、灯杯外观缺陷、灯杯肩部缺陷，国内目前还没有该产品的机器视觉检测设备，其他方法检测时间长，检测正确率较低，无法替代人工检测。

发明内容

本发明提供了一种结构设计合理、成本低廉、可以同时对玻璃灯杯尺寸、外观缺陷、肩部缺陷在线或离线检测的玻璃灯杯检测系统和方法。

本发明提供的玻璃灯杯检测系统，包括光学室系统、传送带子系统、电气安装箱系统，其中光学室系统包括图像采集系统、光学室风路子系统、光学室气路子系统、温度采集子系统、灯杯抓取与工位转换系统、光学室旋转盘子系统；

电气安装箱系统根据强弱电隔离的原则分别提供不同的机箱安装槽位来满足系统需求，该部分可以根据实际的需求预留扩展,包括声光报警子系统、系统电源池系统、主控子系统、中央监控子系统；

主控子系统在本设备中主要指的是整个系统的中央控制CPU系统，可以是工业PC系统或嵌入式平台板，该主控子系统包括键盘以及LCD显示部分。该子系统可根据电磁隔离以及散热的需求，选择单独的机箱来安装并且机箱需要安装风扇。本子系统与本专利描述的多数子系统都有接口。嵌入式平台板包括DSP子系统、FPGA子系统、ARM子系统，FPGA子系统通过EMIF接口与ARM子系统互连，DSP子系统通过HPI接口与ARM子系统互连；所述嵌入式平台板还包括第一DDR2存储器、第二DDR2存储器、SRAM存储器，FPGA子系统与第一DDR2存储器和SRAM存储器互连；DSP子系统包括2片或2片以上DSP处理器、与FPGA互连的SRIO接口、两片DSP之间互连的SRIO接口、DDR2缓存控制器、EMAC控制模块、DMA直接内存存取模块，DDR2缓存控制器连接第二DDR2存储器，EMAC控制模块与千兆网PHY相连接，完成与工业相机的通讯。

声光报警子系统主要实现整个系统的分级报警功能，本子系统提供的报警手段为三色灯加蜂鸣器进行声光报警。

系统电源池系统主要用于采集系统中需要监控的各个子系统的各种状态信号。优选的是采用数字光电隔离采集板卡实现。

本发明的温度采集子系统主要包括两个子系统：嵌入式平台板自带温度采集子系统、光学室温度采集子系统。使用嵌入式平台板时，两个子系统统一在一处；使用工业PC系统时，需要单独光学室温度采集系统。本发明优选的是采用PC板卡直接采集模拟信号来进行温度计算，或者采用单独的温度计算子模块然后通过特定的(232或者485)接口发送数字信号到PC系统。

传送带子系统包括入料口灯杯传递子系统、出料口灯杯传递子系统，入料口灯杯传递子系统包括入料口光电传感器、入料口灯杯传递气缸子系统、入料口灯杯抓取机构，入料口灯杯抓取机构包括活动连接在一起的沿X轴运动的X轴直线滑台和沿Z轴运动的Z轴直线滑台，X轴直线滑台设置在Z轴直线滑台上方，机械手指安装在X轴直线滑台上。

传送带子系统作为一个独立运行的子系统不需要主控子系统进行特定的控制，本子系统包括电机控制、电源处理等独立的单元。本子系统可以单独手动开关调节速度平稳运行。但主控子系统可以通过特定的信号来控制本子系统的电源的开关。该子系统的主要功能是对灯杯的传送，该传送带子系统的运转速度需要可调。并且需要实现机械设计的通道旁路功能，实现对未检测灯杯的直接输出。

入料口灯杯传递气缸子系统主要实现的功能是对于入料口灯杯的阻拦，在正常场景下，该气缸处于关闭状态，所有灯杯都会在入口被阻塞直到被抓取到检测工位。但是在特定的场景下如设备调试、关机或者抓杯异常等场景下需要气缸打开旁路输出未检测灯杯。入料口灯杯传递气缸子系统对于气缸控制的方式是通过电磁阀的开闭实现对气路的通断推动气缸运行。

传送带作为一个独立的系统主要用于灯杯进入本设备与传递出本设备。入料口光电传感器用来判断在设备入料口出有无灯杯。

本发明的玻璃灯杯检测设备，图像采集系统包括光学室检测工位1图像采集系统、光学室检测工位2图像采集系统；光学室检测工位1图像采集系统采集玻璃灯杯的4个侧面和顶部图像，光学室检测工位2图像采集系统采集玻璃灯杯的颈部图像；

光学室检测工位1图像采集系统包括4个侧面工业相机、1个顶部相机和一个背光源I组成；由于本系统的杯身与灯杯正面光源采用同一个背光源，所以该背光源的频闪控制需要根据实际的相机工作时间来进行控制。

为了节省该工位时间,优选将相机侧面拍照时间和检测工位之间的传动系统相机的启动时间压缩在一起，这样可以节省50ms时间。

光学室检测工位2图像采集系统实现对于杯脖部位的图像的获取，由于杯脖区域需要采集图像两幅，所以需要旋转台的协助来旋转灯杯获取所需要的图像，优选的是，本子系统并行两套，两套可以乒乓模式到光学室检测工位1获取灯杯。

光学室旋转盘子系统包括旋转盘和设置在旋转盘上的若干个工位，旋转盘采用凸轮分割器完成若干工位的玻璃灯杯传递。

本发明优选的入料口灯杯抓取机构为2个，可以分时乒乓抓取待测工位的玻璃灯杯。

本发明还提供了一种玻璃灯杯检测方法，该方法依次按如下步骤进行系统总体控制流程：

系统初始状态、系统上电自检、判断自检OK、机械手滑台系统配置、光源系统配置、相机系统参数配置、软件算法参数配置、入口灯杯判断、入口灯杯抓取、待测灯杯成像、算法处理、灯杯分类输出、统计报表；

系统上电自检状态异常时，进入异常状态；

软件算法参数配置后异常时，进入调试状态。

本发明的玻璃灯杯检测方法，该系统上电自检依次包括：

检测所有电源、采集温度传感器信号、打开FFU开关、光学系统配置与监测、网口接口识别、光源状态检测、OC报警、依次输出不同信号控制声光报警、人工反馈声光、自检结束；

检测所有电源结果异常时，提示电源异常ID，进入系统异常状态；

采集温度传感器信号结果数值大于设定时，提示温度异常，进入系统异常状态；

网络接口识别时，提示相机异常，进入系统异常状态；

报警时，提示光源系统异常复位光源，重新进入光源状态检测；

人工反馈声光时，提示更换声光系统配件，重新进入依次输出不同信号控制声光报警步骤。

本发明的系统灯杯检测包括：正常运行步骤、工位1成像步骤、工位2成像步骤、工位3执行步骤、工位4执行步骤；

正常运行步骤包括正常运行状态、启动传送带、待检工位有灯杯、旋转盘转动工位到位、启动入料口气缸推动灯杯、气缸到位反馈OK、气缸回归原位、入料完成；

工位1成像步骤包括工位1成像状态、入料口气缸到位、启动相机1拍照triger信号气缸返回、延迟20ms启动相机6拍照triger信号、延迟20ms启动相机4拍照triger信号、延迟20ms启动相机2拍照triger信号、延迟20ms启动相机3拍照triger信号、延迟20ms启动相机5拍照triger信号、图像传输完成、启动闭合工位1手指信号启动图像处理算法、手指闭合完成、旋转盘其他工位执行完成、启动旋转盘旋转、转盘到位；

工位2成像步骤包括工位2成像状态、转盘到位、启动相机7拍照triger信号、图像传输完成、输出该工位执行完成信号；

工位3执行步骤包括工位3成像状态、算法输出坏杯、距离转盘道位100ms、该工位对应手指张开启动、延迟100ms启动该工位气缸、气缸到位、输出该工位执行完成信号启动气缸返回；

工位4执行步骤包括工位4成像状态、算法输出坏杯、距离转盘道位100ms、该工位对应手指张开启动、延迟100ms启动该工位气缸、气缸到位、输出该工位执行完成信号启动气缸返回。

本发明的玻璃杯检测方法，光源系统配置包括空闲状态、MODE键手动调到EXT、选择通道、设置亮度BRTWR与Light Intensity Input输入、设置模式为ON/OFF TRGWR与LightMode Input输入。

本发明设备机电分布整体系统根据电源强度分为强电子系统与弱电子系统。强电子系统主要是对于220v交流电源通路来说，主要包括：设备总体电源输入控制、UPS系统、FFU系统、传送带系统、以及开关电源的输入交流电源接口控制。弱电子系统主要是指采用直流开关电源的系统。包括设备入口总电源开关以及电源状态显示、设备入口电源的有无监测、UPS电源子系统、FFU系统的交流电源的控制、传送带子系统的交流电源的控制、24V驱动电机开关电源的输入交流电源控制、12V驱动风扇的开关电源的输入交流电源控制。采用固态继电器实现直流控制交流的目标。电源监测主要采用标准的交流电源监测模块来实现。UPS系统的控制则采用工控机通过232接口来控制以及监测UPS的状态。

本发明的整套设备的弱电系统包括如下：工控机系统、滑台机械手制板器系统、开关电源系统、光源控制器系统、相机电源系统、机电控制板卡系统、接口卡转接板系统。

由于各个子系统对于电磁干扰的敏感，所以都需要安装在封闭的机箱内部。整个系统需要的机箱配置如下：

开关电源单独封装机箱、滑台机械手控制器单独封装机箱、机电控制板卡与光源控制器系统封装机箱、接口卡转接板系统与光源电源封装机箱。

□本发明的有益效果在于，采用机器视觉对玻璃灯杯进行图像采集与后续的算法分析处理，可应用于系统在线或者不在线检测，系统的安装位置可以根据实际的生产检测需要灵活接入生产线系统。本发明玻璃灯杯在线检测系统适用于各种不同尺寸节能灯杯生产过程中的在线品质检验，检测精度高，价格相对于同类产品降低30％，系统主要检测功能包括：尺寸检测(包括瓶高、瓶身外径、瓶口外径、瓶口高度等)；如图15所示，灯杯身外观缺陷(包括气泡、杂质、褶皱、横竖条纹、粘连、结石、裂纹、刻痕、擦伤及明显的油脏、手印等)；灯杯肩部缺陷(包括斜肩、歪瓶、与瓶身类似的外观缺陷等)；瓶口部分的检测内容是除了检测瓶身外观上那些缺陷类型外，还需要检测缺口、破口、圆口不齐等缺陷。具体的说具有如下功能：

(1)可对玻璃灯杯进行全面的污染、杂质、划痕、裂纹、气泡、结石等缺陷进行检测；

(2)可对玻璃灯杯的高度、圆度、直径等尺寸进行精密测量；

(3)可设置量化的质量检测标准，统一设定检测精度，消除人为的感性失误，保证检测质量标准的统一性；

(4)具有自动传送、自动检测、自动排队等功能，可根据不同的检测标准可将玻璃灯杯自动分为A、B、C不同的等级，并分别排队输出；

(5)可自动计算生产的玻璃灯杯的数量；

(6)检测时间小于1秒，检测正确率可达到95％以上，可以替代人工检测。由于系统最高支持42个灯杯/分钟，所以每个灯杯的处理时间为1428ms。

本发明的术语含义如下：

DSP(Digital Signal Processing)，数字信号处理；

FPGA(Field－Programmable Gate Array)，现场可编程门阵列。

GigeVision是一种基于千兆以太网通信协议开发的相机接口标准。

Hub集线器；

HPI(Host-Port Interface)是一个与主机通信的并行接口；

EMIF外部存储器接口；

GPIO(General Purpose Input Output)通用输入/输出接口；

SRAM是英文Static RAM的缩写，即静态随机存储器。

DDR2(Double Data Rate 2)SDRAM是由JEDEC(电子设备工程联合委员会)进行开发的新生代内存技术标准。

千兆网PHY，是指1000M的以太网口。

下面结合附图对本发明进行说明，其中“示意流程图”，只是作为系统整体的一个示意性框图，并不作为设备实现的真实形态，该图的意义主要是对系统的整体框架与功能结构的一个了解。具体实现的时候各个子系统的排放位置与形态有可能会有差异，但是从设备的功能形态上来看，整体的实现框架应该遵守参照本专利申请的指导。

图1、系统总体示意主视框图；

图2、系统总体示意俯视框图；

图3、光学室内部结构示意图；

图4、系统总体控制流程图；

图5、系统上电自检流程图；

图6、系统灯杯检测流程图；

图7、光源控制器初始化流程图；

图8、待测工位图像采集系统控制流程图；

图9、入料口灯杯传递子系统控制示意流程图；

图10、光学室检测工位1图像采集系统示意框图；

图11、光学室检测工位1图像采集系统控制示意流程图；

图12、光学室检测工位2、3图像采集系统示意框图；

图13、出料口子系统控制状态流程图；

图14、软件系统示意流程图；

图15、灯杯身外观缺陷相片；

图16、光学室检测工位2图像采集系统示意框图；

图17、系统处理主流程；

图18、DSP子系统框图；

图19、ARM子系统处理主流程；

图20、GigeVision通讯流程；

图21、GigeVision相机阵列通讯进程框图；

图22、FPGA子系统处理流程。

图中标号分别为：1.光学室系统；2.传送带子系统；3.电气安装箱系统；4.光学室检测工位1图像采集系统；5.光学室检测工位2图像采集系统；6.光学室风路子系统；7.光学室气路子系统；8.温度采集子系统；9.灯杯抓取与工位转换系统；10.光学室旋转盘子系统；11.电气安装箱系统包括声光报警子系统；12.系统电源池系统；13.主控子系统；14.中央监控子系统；15.入料口灯杯传递子系统；16.出料口灯杯传递子系统；17.入料口光电传感器；18.入料口灯杯传递气缸；19.入料口灯杯抓取机构；20.X轴直线滑台；21.Z轴直线滑台；22.机械手指；23.旋转盘；24.工位；25.SMC电动执行机构；26.顶部相机；27.坏杯工位手指；28.工业相机；29.工业相机；30.背光源；31.玻璃灯杯杂质；32.玻璃灯杯气泡；33.玻璃灯杯划痕；34.背光源；35.玻璃灯杯底部；36.工业相机；37.工业相机；38.工业相机；39.工业相机。

具体实施方式

实施例1

如图1、2所示，本发明的玻璃灯杯检测设备包括光学室系统1、传送带子系统2、电气安装箱系统3，光学室系统包括图像采集系统、光学室风路子系统6、光学室气路子系统7、温度采集子系统8(单独外购)、灯杯抓取与工位转换系统9、光学室旋转盘子系统10；电气安装箱系统包括声光报警子系统11、系统电源池系统12、主控子系统13、中央监控子系统14；传送带子系统2包括入料口灯杯传递子系统15、出料口灯杯传递子系统16，入料口灯杯传递子系统15包括入料口光电传感器17、入料口灯杯传递气缸18、入料口灯杯抓取机构19，结合图3所示，入料口灯杯抓取机构19包括活动连接在一起的沿X轴运动的X轴直线滑台20和沿Z轴运动的Z轴直线滑台21，X轴直线滑台20设置在Z轴直线滑台21上方，机械手指22安装在X轴直线滑台20上。采用的滑台与手指都是自带控制器的SMC电动执行机构25。

如图2，图像采集系统包括光学室检测工位1图像采集系统4、光学室检测工位2图像采集系统5；光学室检测工位1图像采集系统4采集玻璃灯杯的4个侧面和顶部图像，光学室检测工位2图像采集系统5采集玻璃灯杯的颈部图像；

如图3、10，光学室检测工位1图像采集系统4用于灯杯的正面图像以及杯身侧面图像的采集，包括4个侧面工业相机36-39、1个顶部相机26和一个背光源30组成；结合图11所示，为了节省该工位时间,需要把相机侧面拍照时间尽量和检测工位之间的传动系统相机的启动时间压缩在一起。

如图3，光学室检测工位2图像采集系统实现对于杯脖部(颈部)位的图像的获取，本子系统并行两套，两套可以乒乓模式到光学室检测工位1获取灯杯，由于杯脖区域需要采集图像两幅，所以需要旋转台的协助来旋转灯杯获取所需要的图像。结合图16所示，该系统包括工业相机29、背光源II34以及旋转台23组成；如图12所示，该系统按图示步骤运行。

如图3，光学室旋转盘子系统10包括旋转盘23和设置在旋转盘上的5个工位24，旋转盘23采用凸轮分割器完成若干工位的玻璃灯杯传递。与5个工位相对应，时序包括5个阶段，每个阶段和下一阶段的处理时间按照顺序机制进行。

出料口灯杯传递子系统16，该子系统主要实现对于图像处理判断完成的灯杯的分类输出功能，本系统目前提供的分类可以根据配置需要提供2或者3个输出通道，分别对应灯杯的质量判断标准，本子系统的示意框图13所示。

主控子系统是工业PC系统，该主控子系统包括键盘以及LCD显示部分。该子系统由于需要考虑电磁隔离以及散热的需求，因此需要单独的机箱来安装并且机箱需要对应风扇，与多数子系统都有接口。

实施例2

与实施例1不同的是，入料口灯杯抓取机构19为2个，可以分时乒乓抓取待测工位的玻璃灯杯。两套抓取机构的配置完全相同。系统包括的控制机构如下：2个水平沿X轴放置的直线滑台、安装在直线滑台的机械构件上的沿Z轴运动的直线滑台，分别安装在2个直线滑台上的机械手指，入料口灯杯传递子系统控制示意流图如图9所示。与实施例1相同，入料口光电传感器用来判断在设备入料口出有无灯杯。如图8所示，该部分需要控制的主要是光电传感器的输出与灯杯抓取子系统的配合，在当前有效灯杯没有被抓取之前，不会切换灯杯抓取子系统；抓取成功信号作为本子系统切换专区子系统启动的触发信号。本子系统为两套测试系统来设定默认的灯杯抓取子系统为子系统1。出料子系统为2个。

主控子系统为嵌入式平台板，该嵌入式平台板包括DSP子系统、FPGA子系统、ARM子系统，FPGA子系统通过EMIF接口与ARM子系统互连，DSP子系统通过HPI接口与ARM子系统互连；所述嵌入式平台板还包括第一DDR2存储器、第二DDR2存储器、SRAM存储器，FPGA子系统与第一DDR2存储器和SRAM存储器互连；DSP子系统包括2片或2片以上DSP处理器、与FPGA互连的SRIO接口、两片DSP之间互连的SRIO接口、DDR2缓存控制器、EMAC控制模块、DMA直接内存存取模块，DDR2缓存控制器连接第二DDR2存储器，EMAC控制模块与千兆网PHY相连接，完成与工业相机的通讯。嵌入式平台板自带温度采集子系统、光学室温度采集子系统。

结合图10所示，因为在背身侧面拍照的时候，影响侧面拍照的是靠近检测工位之间传动手指的那两个相机工位，但是实际上沿着入料口手指方向的距离入料口手指较远的两个侧身相机已经提前拍照了，所以真正受影响的只有一个相机，所以图10中的最后一次拍照的相机应该是变动的，变动的规律是：当左侧的手指来取灯杯的时候，最后一次拍照的是相机38，反之当右侧手指来取灯杯的时候，最后一次拍照的相机39。

实施例3

如图4所示，本发明的一种玻璃灯杯检测方法，该方法依次按如下步骤进行系统总体控制流程：

系统初始状态、系统上电自检、判断自检OK、机械手滑台系统配置、光源系统配置、相机系统参数配置、软件算法参数配置、入口灯杯判断、入口灯杯抓取、待测灯杯成像、算法处理、灯杯分类输出、统计报表；

系统上电自检状态异常时，进入异常状态；

软件算法参数配置后异常时，进入调试状态。

如图5所示，系统上电自检依次包括：

检测所有电源、采集温度传感器信号、打开FFU开关、光学系统配置与监测、网口接口识别、光源状态检测、OC报警、依次输出不同信号控制声光报警、人工反馈声光、自检结束；

检测所有电源结果异常时，提示电源异常ID，进入系统异常状态；

采集温度传感器信号结果数值大于设定时，提示温度异常，进入系统异常状态；

网络接口识别时，提示相机异常，进入系统异常状态；

OC报警时，提示光源系统异常复位光源，重新进入光源状态检测；

人工反馈声光时，提示更换声光系统配件，重新进入依次输出不同信号控制声光报警步骤。

如图6所示，系统灯杯检测包括：正常运行步骤、工位1成像步骤、工位2成像步骤、工位3执行步骤、工位4执行步骤；

正常运行步骤包括正常运行状态、启动传送带、待检工位有灯杯、旋转盘转动工位到位、启动入料口气缸推动灯杯、气缸到位反馈OK、气缸回归原位、入料完成；

工位1成像步骤包括工位1成像状态、入料口气缸到位、启动相机1拍照triger信号气缸返回、延迟20ms启动相机6拍照triger信号、延迟20ms启动相机4拍照triger信号、延迟20ms启动相机2拍照triger信号、延迟20ms启动相机3拍照triger信号、延迟20ms启动相机5拍照triger信号、图像传输完成、启动闭合工位1手指信号启动图像处理算法、手指闭合完成、旋转盘其他工位执行完成、启动旋转盘旋转、转盘到位；

工位2成像步骤包括工位2成像状态、转盘到位、启动相机7拍照triger信号、图像传输完成、输出该工位执行完成信号；

工位3执行步骤包括工位3成像状态、算法输出坏杯、距离转盘道位100ms、该工位对应手指张开启动、延迟100ms启动该工位气缸、气缸到位、输出该工位执行完成信号启动气缸返回；

工位4执行步骤包括工位4成像状态、算法输出坏杯、距离转盘道位100ms、该工位对应手指张开启动、延迟100ms启动该工位气缸、气缸到位、输出该工位执行完成信号启动气缸返回。

如图7所示，光源系统配置包括空闲状态、MODE键手动调到EXT、选择通道、设置亮度BRTWR与Light Intensity Input输入、设置模式为ON/OFF TRGWR与Light Mode Input输入。

实施例4

与实施例2基本相同，该系统为玻璃灯杯质量判断单元，采用嵌入式平台板，如图17所示，可以分为ARM子系统处理与DSP子系统处理。其中ARM子系统主要用于整体系统的控制，DSP子系统(包括FPGA子系统)主要用于进行图像采集与处理。ARM子系统分别对3个工位进行控制，这3个工位是：入口位置的公共工位，暗箱1工位和暗箱2工位。

如图18所示，DSP子系统运行SYS/BIOS NDK操作系统，与FPGA与ARM进行通讯，并完成GigeVision相机控制、图像抓取，图像处理等功能。DSP子系统的工作处理模块主要由如下部分组成：TMS320C6455：DSP主处理器；DDR2memctlr：连接DDR2存储器，提供32bit位宽；EMAC与千兆网PHY向连接，完成与相机的通讯；DMA：用于大批量图像数据的搬移工作；SRIO：serial rapid io提供1x速率，完成与FPGA之间的数据通信；HPI：Host-Port Interface与ARM子系统互联，完成与ARM子系统的通信。

如图19所示，DSP子系统处理主流程包括如下部分：

(1)与GigeVision相机进行通讯，并获取图片；

(2)对抓取的图片进行直方图处理；

(3)通过SRIO接口发送至FPGA，通知FPGA进行滤波处理；

(4)当获取到FGPA处理完成信号后，读取处理后的图片；

(5)进行缺陷检测；

(6)发送缺陷检测结构至ARM子系统。

如图20、21所示，GigeVision相机通讯的处理流程步骤如下：

□(1)等待ARM子系统发出开始信号。

□(2)当接收到ARM子系统发出的图像处理开始信号后，DSP子系统向各个相机发送GigeVision相机检索信息。

(3)在一定的时间内，如果所有相机回复检索信息，则说明相机以及连接均没有问题。否则跳出通讯处理流程，并报告出错的具体信息。

(4)配置相机的状态，具体配置寄存器在详细设计方案中说明。

控制相机曝光，并获取图片的存储信息，包括存储数据的格式与位置。

(5)分为多个UDP包读取图片文件数据，直至读取完成

(6)对读取完成的图片压缩文件进行解压缩。

(7)从解压的图片文件中提取图片数据，并缓存至mem中，将会汇总到相机控制进程。

相机的mac地址需要提前在系统中配置，做到系统与相机的绑定。

由于网络的响应的延时有不确定性的特点，因此每一台相机的控制、配置、响应均工作在不同进程，各个相机的工作信息将会汇总到相机控制进程。

如图22所示，FPGA子系统用于完成图像处理中，计算量很大的部分的处理，具体包括如下功能：

支持serial rapid io 1x的图像传输接口。

支持图像搬移DMA功能。

支持CannyEdge边缘检测。

支持高斯滤波。

支持自适应阈值分割。

支持线条细化。

支持图片的膨胀和腐蚀操作。

图像处理流程如下：

(1)图像数据包中包含图像数据包开始标识，图像大小信息，图片格式信息，图片来源信息，图片序列号，图片数据。

(2)FPGA会检测图片数据包的开头标识，并根据图片的大小和格式信息发送至对应的DDR2空间。

(3)当检查到图片包接收完成标识，开始进行图片的处理。这里根据图像来源，分为两类处理流程：

顶层图片处理

侧面图片处理

(4)当图片处理完成，并存储至对应的DDR空间，FPGA会通知DSP读取图像数据包。

以上所述实施例仅仅是本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于机器视觉的玻璃灯杯检测系统，所述玻璃灯杯检测系统包括光学室系统(1)、传送带子系统(2)、电气安装箱系统(3)，其特征在于，

所述光学室系统(1)包括图像采集系统、光学室风路子系统(6)、光学室气路子系统(7)、温度采集子系统(8)、灯杯抓取与工位转换系统(9)、光学室旋转盘子系统(10)，所述光学室旋转盘子系统(10)包括旋转盘(23)和设置在旋转盘上的若干个工位(24)，所述旋转盘(23)采用凸轮分割器完成若干工位(24)的玻璃灯杯传递；

所述电气安装箱系统包括声光报警子系统(11)、系统电源池系统(12)、主控子系统(13)、中央监控子系统(14)；

所述传送带子系统(2)包括入料口灯杯传递子系统(15)、出料口灯杯传递子系统(16)，所述入料口灯杯传递子系统(15)包括入料口光电传感器(17)、入料口灯杯传递气缸(18)、入料口灯杯抓取机构(19)，所述入料口灯杯抓取机构(19)包括活动连接在一起的沿X轴运动的X轴直线滑台(20)和沿Z轴运动的Z轴直线滑台(21)，所述X轴直线滑台(20)设置在Z轴直线滑台(21)上方，机械手指(22)安装在所述X轴直线滑台(20)上。

2.如权利要求1所述玻璃灯杯检测系统，其特征在于，所述图像采集系统包括光学室检测工位1图像采集系统(4)、光学室检测工位2图像采集系统(5)；光学室检测工位1图像采集系统(4)采集所述玻璃灯杯的4个侧面和顶部图像，所述光学室检测工位2图像采集系统(5)采集所述玻璃灯杯的颈部图像；

所述光学室检测工位1图像采集系统(4)包括4个侧面工业相机(36、37、38、39)、1个顶部相机(26)和一个背光源I(30)；

所述光学室检测工位2图像采集系统(5)包括工业相机(28、29)、背光源II(34)。

3.如权利要求2所述的玻璃灯杯检测系统，其特征在于，所述主控子系统包括中央控制CPU系统、键盘以及LCD显示、机箱。

4.如权利要求2所述的玻璃灯杯检测系统，其特征在于，所述主控子系统包括嵌入式平台板、键盘以及LCD显示、机箱；

所述嵌入式平台板包括DSP子系统、FPGA子系统、ARM子系统，所述FPGA子系统通过EMIF接口与ARM子系统互连，所述DSP子系统通过HPI接口与ARM子系统互连；所述嵌入式平台板还包括第一DDR2存储器、第二DDR2存储器、SRAM存储器，所述FPGA子系统与第一DDR2存储器和SRAM存储器互连；所述DSP子系统包括2片以上DSP处理器、与FPGA互连的SRIO接口、两片DSP之间互连的SRIO接口、DDR2缓存控制器、EMAC控制模块、DMA直接内存存取模块，所述DDR2缓存控制器连接第二DDR2存储器，所述EMAC控制模块与千兆网PHY相连接，完成与工业相机的通讯。

5.如权利要求2所述的玻璃灯杯检测系统，其特征在于，所述侧面工业相机侧面拍照时间和检测工位之间的传动系统工业相机的启动时间压缩在一起。

6.一种采用权利要求4的玻璃灯杯检测系统进行玻璃灯杯的检测方法，其特征在于，所述方法依次按如下步骤进行系统总体控制流程：

系统初始状态、系统上电自检、判断自检OK、机械手滑台系统配置、光源系统配置、相机系统参数配置、软件算法参数配置、入口灯杯判断、入口灯杯抓取、待测灯杯成像、算法处理、灯杯分类输出、统计报表；

所述系统上电自检状态异常时，进入异常状态；

所述软件算法参数配置后异常时，进入调试状态。

7.如权利要求6所述的玻璃灯杯检测方法，其特征在于，所述系统上电自检依次包括：

检测所有电源、采集温度传感器信号、打开FFU开关、光学系统配置与监测、网口接口识别、光源状态检测、OC报警、依次输出不同信号控制声光报警、人工反馈声光、自检结束；

所述检测所有电源结果异常时，提示电源异常ID，进入系统异常状态；

所述采集温度传感器信号结果数值大于设定时，提示温度异常，进入系统异常状态；

所述网口接口识别时，提示相机异常，进入系统异常状态；

所述OC报警时，提示光源系统异常复位光源，重新进入光源状态检测；

所述人工反馈声光时，提示更换声光系统配件，重新进入所述依次输出不同信号控制声光报警步骤。

8.如权利要求6所述的玻璃灯杯检测方法，其特征在于，所述灯杯检测系统包括：正常运行步骤、工位1成像步骤、工位2成像步骤、工位3执行步骤、工位4执行步骤；

所述正常运行步骤包括正常运行状态、启动传送带、待检工位有灯杯、旋转盘转动工位到位、启动入料口气缸推动灯杯、气缸到位反馈OK、气缸回归原位、入料完成；

所述工位1成像步骤包括工位1成像状态、入料口气缸到位、启动相机1拍照triger信号气缸返回、延迟20ms启动相机6拍照triger信号、延迟20ms启动相机4拍照triger信号、延迟20ms启动相机2拍照triger信号、延迟20ms启动相机3拍照triger信号、延迟20ms启动相机5拍照triger信号、图像传输完成、启动闭合工位1手指信号启动图像处理算法、手指闭合完成、旋转盘其他工位执行完成、启动旋转盘旋转、转盘到位；

所述工位2成像步骤包括工位2成像状态、转盘到位、启动相机7拍照triger信号、图像传输完成、输出该工位执行完成信号；

所述工位3执行步骤包括工位3成像状态、算法输出坏杯、距离转盘道位100ms、该工位对应手指张开启动、延迟100ms启动该工位气缸、气缸到位、输出该工位执行完成信号启动气缸返回；

所述工位4执行步骤包括工位4成像状态、算法输出坏杯、距离转盘道位100ms、该工位对应手指张开启动、延迟100ms启动该工位气缸、气缸到位、输出该工位执行完成信号启动气缸返回。

9.如权利要求6所述的玻璃灯杯检测方法，其特征在于，

所述光源系统配置包括空闲状态、MODE键手动调到EXT、选择通道、设置亮度BRTWR与Light Intensity Input输入、设置模式为ON/OFF TRGWR与Light Mode Input输入。

10.如权利要求6所述的玻璃灯杯检测方法，其特征在于，

DSP子系统处理主流程包括如下部分：

(1)与GigeVision相机进行通讯，并获取图片；

(2)对抓取的图片进行直方图处理；

(3)通过SRIO接口发送至FPGA，通知FPGA进行滤波处理；

(4)当获取到FGPA处理完成信号后，读取处理后的图片；

(5)进行缺陷检测；

(6)发送缺陷检测结构至ARM子系统；

GigeVision相机通讯的处理流程步骤如下：

(1)等待ARM子系统发出开始信号；

(2)当接收到ARM子系统发出的图像处理开始信号后，DSP子系统向各个相机发送GigeVision相机检索信息；

(3)在一定的时间内，如果所有相机回复检索信息，则说明相机以及连接均没有问题；否则跳出通讯处理流程，并报告出错的具体信息；

(4)配置相机的状态，具体配置寄存器在详细设计方案中说明；

控制相机曝光，并获取图片的存储信息，包括存储数据的格式与位置；

(5)分为多个UDP包读取图片文件数据，直至读取完成；

(6)对读取完成的图片压缩文件进行解压缩；

(7)从解压的图片文件中提取图片数据，并缓存至mem中，汇总到相机控制进程；

FPGA子系统图像处理流程如下：

(1)图像数据包中包含图像数据包开始标识，图像大小信息，图片格式信息，图片来源信息，图片序列号，图片数据；

(2)FPGA会检测图片数据包的开头标识，并根据图片的大小和格式信息发送至对应的DDR2空间；

(3)当检查到图片包接收完成标识，开始进行图片的处理；这里根据图像来源，分为两类处理流程：顶层图片处理和侧面图片处理；

(4)当图片处理完成，并存储至对应的DDR2空间，FPGA会通知DSP读取图像数据包。