CN104048811A - 一种汽车灯装配中的光型自动检测引导的控制系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种汽车灯装配中的光型自动检测引导的控制系统和方法，该系统包括：主控制模块(1)、内部/外部存储器模块(2)、摄像头模块(3)、VGA显示接口模块(4)、以太网络模块(5)、电源模块(6)、系统时钟模块(7)、复位模块(8)、串口模块(9)、USB模块(10)、GPIO模块(11)、JTAG模块(12)，主控制模块(1)为ARM微控制器，分别与内部/外部存储器模块(2)、摄像头模块(3)、VGA显示接口模块(4)、以太网络模块(5)、电源模块(6)、系统时钟模块(7)、复位模块(8)、串口模块(9)、USB模块(10)、GPIO模块(11)、JTAG模块(12)连接，负责接收输入或输出控制信号，用于实现车灯装配中的光型自动检测。该系统能够提高车灯检测的效率，节省车灯装配人工提高车灯装配，能为不同厂家的车灯装配提供统一标准。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种汽车灯装配中的光型自动检测引导的控制系统和方法，属于汽车灯装配检测技术领域。
背景技术
目前，车灯装配中的光型检测系统装置一般有以下几种：
(1). 传统的人工对车灯装配中的光型检测系统装置。按照车灯装配标准要求，使用人工的方法车灯装配进行测试，其检测的精度容易产生人为主观误差，且效率低；
(2). 机械式车灯装配中的光型对位检测装置。该检测装置机械结构复杂，精度要求高，且配套设备多，制造成本较高；
(3). 基于CCD光学成像车灯装配中的光型检测装置。使用摄像头和图像采集卡，获取相关光型的图像，对车灯装配进行检测，但是，检测装置的照度标定难度较大，计算复杂，且制造成本高。
综上所述，现有车灯装配中的光型检测装置和方法的检测效率低，制造成本高，且检测标准化不统一。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术存在的问题和不足，提供一种汽车灯装配中的光型自动检测引导的控制系统和方法，能够提高车灯检测的效率，节省车灯装配人工，能为不同厂家的车灯装配提供统一标准。为达到上述目的，本发明的构思是：设计一种汽车灯装配中的光型自动检测引导的控制系统，取代人工车灯装配中的光型检测，使用了视频图像检测算法和模式识别方法，实时采集到的车灯装配中的车灯光型图像，进行客观的分析和判断，将检测结果和引导方向传递给车灯装配控制系统，从而实现车灯光型自动校准检测。
根据本发明的构思，本发明采用以下技术方案实现：
一种汽车灯装配中的光型自动检测引导的控制系统，该系统具体包括：主控制模块1、内部/外部存储器模块2、摄像头模块3、VGA显示接口模块4、以太网络模块5、电源模块6、系统时钟模块7、复位模块8、串口模块9、USB模块10、GPIO模块11、JTAG模块12，主控制模块1为ARM微控制器， 分别与内部/外部存储器模块2、摄像头模块3、VGA显示接口模块4、以太网络模块5、电源模块6、系统时钟模块7、复位模块8、串口模块9、USB模块10、GPIO模块11、JTAG模块12连接，负责接收输入或输出控制信号，用于实现车灯装配中的光型自动检测，其特征在于，所述的主控制模块1：为ARM微控制器，负责初始化各模块；对内部/外部存储器模块2进行访问控制；从摄像头模块3中读取图像信号数据，执行车灯配光性能检测的相关算法和处理流程；将执行结果和处理的图像信号输出到VGA显示接口模块4，在LED显示设备中显示；根据用户预定义的输出类型，通过串口模块9、以太网络模块5实时地将装配方向和执行结果，传输给装配线上的执行接收端；
所述的内部/外部存储器模块2：包括内置同步动态随机存储器 (SDRAM存储器)、外扩静态随机存储器 (SRAM存储器)和闪存存储器(FLASH存储器)，其中: SDRAM存储器用于存储程序运行时的代码，SRAM存储器用于存储摄像头的图像数据，FLASH存储器用于存储系统程序和系统配置参数；
所述的摄像头模块3：负责捕获车灯光型图像传输至主控制模块1；
所述的VGA显示接口模块4：负责将图像数据显示在液晶显示屏上；
所述的以太网络模块5：负责实现以太网络通讯功能；
所述的电源模块6：负责给整个控制器系统中的各模块提供正常的工作电源；
系统时钟模块7：负责为主控制模块1提供相应的晶振；
所述的复位模块8：若主控制模块1出现故障时，电源模块6停止供电，且进行重启；
所述的串口模块9：负责实现串口通讯；
所述的USB模块10：负责主控制模块1和U盘之间的USB数据通讯，使用DMA技术按照USB协议完成数据的读写,存储每次执行后的日志信息和执行结果；
所述的GPIO模块11：负责将主控制模块1的相关操作结果数据锁存输出至输入输出信号接口模块，负责将外部开关信号及伺服信号锁存输入到主控模块中；
所述的 JTAG模块12：系统程序烧写接口，实现在线调试等功能。
一种汽车灯装配中的光型自动检测引导的控制方法，采用上述系统进行车灯装配的自动光型检测引导控制，其检测引导控制步骤如下：
(1). 根据用户的车灯类型分别设置前照灯标准光型的数据模型和后照灯标准光型的数据模型，
所述的前照灯标准光型的数据模型包括车灯类型名、前照灯的远光灯图像采集间隔时间；
所述的后照灯标准光型的数据模型包括车灯类型名、标准车灯光型、图像采集间隔时间、车灯光型彩色图像；
(2). 使用摄像头采集待检测区域内的车灯光型彩色图像；
(3). 将摄像头采集待检测区域内的RGB空间中的车灯光型彩色图像进行归一化灰度处理，得到归一化灰度后的车灯光型彩色图像，其像素值[0-255]区间；
(4). 采用高斯滤波对归一化灰度后的车灯光型图像进行去噪声，得到去噪后的车灯光型图像；
(5). 设置标准车灯光数据模型，分别将去噪后的前照灯的远光灯型图像、前照灯的近光灯型图像，后照车灯的光型图像与配置中的标准光型的数据模型进行对比，获取前照灯的远光灯的中心位置；获取前照灯的近光灯的拐点位置；获取后照灯的LED的强度；
(6). 根据前照灯与标准数据模型的比较结果；
上述步骤(5)所述的设置标准车灯光数据模型， 分别将去噪后的前照灯的远光灯型图像、前照灯的近光灯型图像，后照灯的光型图像与配置中的标准光型的数据模型进行对比，获取前照灯的远光灯的中心位置；获取前照灯的近光灯的拐点位置；获取后照灯的LED的强度，其具体步骤：
(5-1). 计算去噪后的灰度图像中各亮光聚集区域的灰度均方差、灰度平均值；
(5-2). 将标准远光型区域和候选光型区域匹配，匹配代价之和最小的值作为最终的检测区域的结果，计算标准光型区域与候选光型区域匹配两区域所需要花费的代价，记为Cij,其表达式为：
其中，pi为标准光型区域，qi为候选光型区域；
(5-3). 计算检测区域的参数：计算上一步骤获取的检测区域的中心位置和强度，该区域的几何中心就是远光中心位置，该区域的最大亮度的加权平均值就是该区域的强度。
上述步骤(6)所述的根据前照灯与标准数据模型的比较结果；
(6-1). 检测结果输出：根据前照灯和后照灯与标准数据模型的比较结果；
(6-2). 检测状态输出：将检测结果输出到液晶显示屏，提供给用户观测；
(6-3). 操作日志存储：将检测结果，以日志方式进行存储。
本发明与现有技术相比较，具有如下优点：
(1) 本发明是采用ARM内核微处理器作为核心部件，该处理器具有体积小、低功耗、低成本、高性能等优点，使得整个装置能够满足车灯配光性能检测的要求，增强了系统的实时性，提高了车灯检测的效率。
(2) 本发明具有丰富的标准接口，减少了其他器件的要求，缩小了体积，提高了系统的稳定性。
(3) 本发明引入了高效的机器视觉算法，提高了车灯灯型检测的正确性，更好地兼容了多种灯光类型的配光性检测。
(4) 原有的车灯检测系统主要是作为检测工具，而本系统更加引入了装配引导的功能，可以实时地为车灯装配系统提供相对装配位置方向，从而代替了原有人工手动调配的过程，节省了人力成本，而且为不同厂家的装配系统提供了统一的接口标准，且具有很高的灵活性。
附图说明
图1为本发明一种汽车灯装配中的光型自动检测引导的控制系统的硬件结构组成图。
图2为本发明一种汽车灯装配中的光型自动检测引导的控制方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的优选实施方式作进一步详细的说明。
参见图1，本发明的一种汽车灯装配中的光型自动检测引导的控制系统，该系统具体包括：主控制模块1、内部/外部存储器模块2、摄像头模块3、VGA显示接口模块4、以太网络模块5、电源模块6、系统时钟模块7、、复位模块8、串口模块9、USB模块10、GPIO模块11、JTAG模块12，主控制模块1为ARM微控制器， 分别与内部/外部存储器模块2、摄像头模块3、VGA显示接口模块4、以太网络模块5、电源模块6、系统时钟模块7、复位模块8、串口模块9、USB模块10、GPIO模块11、JTAG模块12，连接负责接收输入或输出控制信号，用于实现车灯装配中的光型自动检测，其中，
所述的主控制模块1：为ARM微控制器，负责初始化各模块；对内部/外部存储器模块2进行访问控制；从摄像头模块3中读取图像信号数据，执行车灯配光性能检测的相关算法和处理流程；将执行结果和处理的图像信号输出到VGA显示接口模块4，在LED显示设备中显示；根据用户预定义的输出类型，通过串口模块9、以太网络模块5实时地将装配方向和执行结果，传输给装配线上的执行接收端；
所述的内部/外部存储器模块2：包括内置同步动态随机存储器 (SDRAM存储器)、外扩静态随机存储器 (SRAM存储器)和闪存存储器(FLASH存储器)，其中: SDRAM存储器用于存储程序运行时的代码，SRAM存储器用于存储摄像头的图像数据，FLASH存储器用于存储系统程序和系统配置参数；
所述的摄像头模块3：负责捕获车灯光型图像传输至主控制模块1；
所述的VGA显示接口模块4：负责将图像数据显示在液晶显示屏上；
所述的以太网络模块5：负责实现以太网络通讯功能；
所述的电源模块6：负责给整个控制器系统中的各模块提供正常的工作电源；
所述的系统时钟模块7：负责为主控制模块1提供相应的晶振；
所述的复位模块8：若主控制模块1出现故障时，电源模块6停止供电，且进行重启；
所述的串口模块9：负责实现串口通讯；
所述的USB模块10：负责主控制模块1和U盘之间的USB数据通讯，使用DMA技术按照USB协议完成数据的读写,存储每次执行后的日志信息和执行结果；
所述的GPIO模块11：负责将主控制模块1的相关操作结果数据输出至输入输出信号接口模块，负责将外部开关信号及伺服信号锁存输入到主控制模块1中；
所述的 JTAG模块12：系统程序烧写接口，实现在线调试等功能。
参见图2，一种汽车灯装配中的光型自动检测引导的控制方法，采用上述系统进行车灯装配的自动光型检测引导控制，其检测引导控制步骤如下：
(1). 根据用户的车灯类型分别设置前照灯标准光型的数据模型和后照灯标准光型的数据模型，
所述的前照灯标准光型的数据模型包括车灯类型名、前照灯的远光灯图像采集间隔时间；
所述的后照灯标准光型的数据模型包括车灯类型名、标准车灯光型、图像采集间隔时间、车灯光型彩色图像；
(2). 使用摄像头采集待检测区域内的车灯光型彩色图像；
(3). 将摄像头采集待检测区域内的RGB空间中的车灯光型彩色图像进行归一化灰度处理，得到归一化灰度后的车灯光型彩色图像，其像素值[0-255]区间；
(4). 采用高斯滤波对归一化灰度后的车灯光型图像进行去噪声，得到去噪后的车灯光型图像；
(5). 设置标准车灯光数据模型，分别将去噪后的前照灯的远光灯型图像、前照灯的近光灯型图像，后照灯的光型图像与配置中的标准光型的数据模型进行对比，获取前照灯的远光灯的中心位置；获取前照灯的近光灯的拐点位置；获取后照灯的LED的强度，其具体步骤：
(5-1). 计算去噪后的灰度图像中各亮光聚集区域的灰度均方差、灰度平均值；
(5-2). 将标准远光型区域和候选光型区域匹配，匹配代价之和最小的值作为最终的检测区域的结果，计算标准光型区域与候选光型区域匹配两区域所需要花费的代价，记为Cij,其表达式为：
其中，pi为标准光型区域，qi为候选光型区域；
(5-3). 计算检测区域的参数：计算上一步骤获取的检测区域的中心位置和强度，该区域的几何中心就是远光中心位置，该区域的最大亮度的加权平均值就是该区域的强度；
(6). 根据前照灯与标准数据模型的比较结果；
(6-1). 检测结果输出：根据前照灯和后照灯与标准数据模型的比较结果；
(6-2). 检测状态输出：将检测结果输出到液晶显示屏，提供给用户观测；
(6-3). 操作日志存储：将检测结果，以日志方式进行存储。
Claims (4)
1.一种汽车灯装配中的光型自动检测引导的控制系统，该系统具体包括：主控制模块(1)、内部/外部存储器模块(2)、摄像头模块(3)、VGA显示接口模块(4)、以太网络模块(5)、电源模块(6)、系统时钟模块(7)、复位模块(8)、串口模块(9)、USB模块(10)、GPIO模块(11)、JTAG模块(12)，主控制模块(1)为ARM微控制器， 分别与内部/外部存储器模块(2)、摄像头模块(3)、VGA显示接口模块(4)、以太网络模块(5)、电源模块(6)、系统时钟模块(7)、复位模块(8)、串口模块(9)、USB模块(10)、GPIO模块(11)、JTAG模块(12)连接，负责接收输入或输出控制信号，用于实现车灯装配中的光型自动检测，其特征在于，
所述的主控制模块(1)：为ARM微控制器，负责初始化各模块；对内部/外部存储器模块(2)进行访问控制；从摄像头模块(3)中读取图像信号数据，执行车灯配光性能检测的相关算法和处理流程；将执行结果和处理的图像信号输出到VGA显示接口模块(4)，在LED显示设备中显示；根据用户预定义的输出类型，通过串口模块(9)、以太网络模块(5)实时地将装配方向和执行结果，传输给装配线上的执行接收端；
所述的内部/外部存储器模块(2)：包括内置同步动态随机存储器 (SDRAM存储器)、外扩静态随机存储器 (SRAM存储器)和闪存存储器(FLASH存储器)，其中: SDRAM存储器用于存储程序运行时的代码，SRAM存储器用于存储摄像头的图像数据，FLASH存储器用于存储系统程序和系统配置参数；
所述的摄像头模块(3)：负责捕获车灯光型图像传输至主控制模块(1)；
所述的VGA显示接口模块(4)：负责将图像数据显示在液晶显示屏上；
所述的以太网络模块(5)：负责实现以太网络通讯功能；
所述的电源模块(6)：负责给整个控制器系统中的各模块提供正常的工作电源；
系统时钟模块(7)：负责为主控制模块(1)提供相应的晶振；
所述的复位模块(8)：若主控制模块(1)出现故障时，电源模块(6)停止供电，且进行重启；
所述的串口模块(9)：负责实现串口通讯；
所述的USB模块(10)：负责主控制模块(1)和U盘之间的USB数据通讯，使用DMA技术按照USB协议完成数据的读写,存储每次执行后的日志信息和执行结果；
所述的GPIO模块(11)：负责将主控制模块(1)的相关操作结果数据锁存输出至输入输出信号接口模块，负责将外部开关信号及伺服信号锁存输入到主控制模块(1)中；
所述的 JTAG模块(12)：系统程序烧写接口，实现在线调试等功能。
2.一种汽车灯装配中的光型自动检测引导的控制方法，采用上述系统进行车灯装配的自动光型检测引导控制，其检测引导控制步骤如下：
根据用户的车灯类型分别设置前照灯标准光型的数据模型和后照灯标准光型的数据模型，
所述的前照灯标准光型的数据模型包括车灯类型名、前照灯的远光灯图像采集间隔时间；
所述的后照灯标准光型的数据模型包括车灯类型名、标准车灯光型、图像采集间隔时间、车灯光型彩色图像；
使用摄像头采集待检测区域内的车灯光型彩色图像；
将摄像头采集待检测区域内的RGB空间中的车灯光型彩色图像进行归一化灰度处理，得到归一化灰度后的车灯光型彩色图像，其像素值[0-255]区间；
采用高斯滤波对归一灰度化后的车灯光型图像进行去噪声，得到去噪后的车灯光型图像；
设置标准车灯光数据模型，分别将去噪后的前照灯的远光灯型图像、前照灯的近光灯型图像，后照车灯的光型图像与配置中的标准光型的数据模型进行对比，获取前照灯的远光灯的中心位置；获取前照灯的近光灯的拐点位置；获取后照灯的LED的强度；
根据前照灯与标准数据模型的比较结果。
3.根据权利要求2所述的一种汽车灯装配中的光型自动检测引导的控制方法，其特征在于，上述步骤(5)所述的设置标准车灯光数据模型， 分别将去噪后的前照灯的远光灯型图像、前照灯的近光灯型图像，后照灯的光型图像与配置中的标准光型的数据模型进行对比，获取前照灯的远光灯的中心位置；获取前照灯的近光灯的拐点位置；获取后照灯的LED的强度，其具体步骤：
(5-1). 计算去噪后的灰度图像中各亮光聚集区域的灰度均方差、灰度平均值；
(5-2). 将标准远光型区域和候选光型区域匹配，匹配代价之和最小的值作为最终的检测区域的结果，计算标准光型区域与候选光型区域匹配两区域所需要花费的代价，记为Cij,其表达式为：
其中，pi为标准光型区域，qi为候选光型区域；
(5-3). 计算检测区域的参数：计算上一步骤获取的检测区域的中心位置和强度，该区域的几何中心就是远光中心位置，该区域的最大亮度的加权平均值就是该区域的强度。
4.根据权利要求3所述的一种汽车灯装配中的光型自动检测引导的控制方法，其特征在于，上述步骤(6)所述的根据前照灯与标准数据模型的比较结果；
(6-1). 检测结果输出：根据前照灯和后照灯与标准数据模型的比较结果；
(6-2). 检测状态输出：将检测结果输出到液晶显示屏，提供给用户观测；
(6-3). 操作日志存储：将检测结果，以日志方式进行存储。
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| CN104048811B (zh) | 2017-10-24 |
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Granted publication date: 20171024 |
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