CN104913721B - 一种工业视觉传感器检测的实验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种工业视觉传感器检测的实验装置，包括：实验平台，设有用于安装视觉传感器的位置可调传感器支架、用于安装目标物的位置可调目标物支架和光源；控制平台，设有用于视觉传感器的监控终端、用于实验平台的平台操作机构以及与视觉传感器连接的图形分析计算机。与现有技术相比，本发明具有测量精度高、实验效果好等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种传感器检测的实验装置，尤其是涉及一种工业视觉传感器检测的实验装置。
背景技术
机器视觉提高质控效率对于工厂自动化和过程自动化，机器视觉是实现真正意义的自动的基础和一种重要的质量控制的手段。
机器视觉，顾名思义就是使用机器的自动化方法，实现类似人类视觉(眼睛+视觉神经中枢+视觉神经细胞)的功能。对于工厂自动化和过程自动化，机器视觉是实现真正意义的自动的基础和一种重要的质量控制的手段。
如果用最简单的一句话概括机器视觉系统的构成，就是由镜头，像机和控制器构成的机器视觉替代人工，根据物体在一定环境下得到的画面进行尺寸，缺陷，种类，匹配，文字等各种参数的测量和判别。帮助客户提高生产效率，减少人工这一自动化领域的不确定因素对产品品质的影响。
视觉传感器作为及其视觉系统的重要组成部分，近年来，由于其成本降低，技术日趋成熟，独具优势特点，检测直观和效率高，即非接触式检测、获取的信息量大、采集数据直观而快速，在各个领域得到广泛地应用。但也存在着不足之处，会受环境光线的干扰影响、随着测量获取信息的复杂增加，计算的过程也日益复杂，得到结果的稳定性差。为此，需要不断地学习和研究视觉传感器，开展基本的定量和定性实验，深入研究一些识别的方法、结果比对、误差分析与校正。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种测量精度高、实验效果好的工业视觉传感器检测的实验装置，从视觉传感器的使用原理和典型应用来制定实验方法，通过提供的实验方法得到定量或定性的检测结果，从采样目标参数和检测到结果数据作比对，作进一步的精度和误差分析，便于掌握视觉传感器的性能和适用场合，识别的算法论证。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种工业视觉传感器检测的实验装置，其特征在于，包括：
实验平台，设有用于安装视觉传感器的位置可调传感器支架、用于安装目标物的位置可调目标物支架和光源；
控制平台，设有用于视觉传感器的监控终端、用于实验平台的平台操作机构以及与视觉传感器连接的图形分析计算机。
所述的平台操作机构包括：
传感器支架Z轴驱动模块，用于驱动传感器支架的Z轴精确移动；
传感器支架X轴驱动模块，用于驱动传感器支架的X轴精确移动；
传感器支架Y轴驱动模块，用于驱动传感器支架的Y轴精确移动；
目标物支架Z轴驱动模块，用于驱动目标物支架的Z轴精确移动；
目标物支架Y轴驱动模块，用于驱动目标物支架的Y轴精确移动；
微型计算机，分别与传感器支架Z轴驱动模块、传感器支架X轴驱动模块、传感器支架Y轴驱动模块、目标物支架Z轴驱动模块和目标物支架Y轴驱动模块连接；
LED显示屏，与微型计算机连接，用于显示传感器支架和目标物支架的坐位位置。
所述的传感器支架Z轴驱动模块包括依次连接的第一电机驱动器、第一步进电机、视觉传感器Z轴位置传感器；
所述的传感器支架X轴驱动模块包括依次连接的第二电机驱动器、第二步进电机、视觉传感器X轴位置传感器；
所述的传感器支架Y轴驱动模块包括依次连接的第三电机驱动器、第三步进电机、视觉传感器Y轴位置传感器；
所述的目标物支架Z轴驱动模块包括依次连接的第四电机驱动器、第四步进电机、目标物Z轴位置传感器；
所述的目标物支架Y轴驱动模块包括依次连接的第五电机驱动器、第五步进电机、目标物Y轴位置传感器；
各电机驱动器和各位置传感器分别与微型计算机连接，用于精确控制视觉传感器和目标物的移动位置，并在LED显示屏中实时显示当前各支架的坐标位置。
所示的实验平台还包括：
用于安装传感器支架的移动滑板，用于实现视觉传感器的Y轴移动；
用于安装移动滑板的X轴移动轨道，用于实现视觉传感器的X轴移动。
所示的平台操作机构还包括：
操作面板，与微型计算机连接；
输入接口，分别与微型计算机、各位置传感器连接；
输出接口，分别与微型计算机、各驱动模块连接；
光源控制器，分别与输出接口和光源连接。
所示的图形分析计算机与视觉传感器连接，通过视觉传感器的图形采集，按不同的实验内容的需求来对图形进行提取特征值作分析或特征再现，把结果予以显示，并与实物作比较，从而验证方法的正确性或影响结果的因素。
所示的实验内容包括：
物件数据测量，包括尺度测量、颜色识别和坐标定位；
特征识别，包括几何图形和文字识别和特征值提取；
视觉传感器参数测量，包括照度、灰度和分辨率测量。
所述的物件数据测量的尺度测量、颜色识别、坐标定位实验，在目标支架上放置已知参数的物件，通过视觉传感器来采集目标的数据，得到数据与已知参数作比对，来确定视觉传感器的检测精度；
所述的特征识别的几何图形和文字识别，放置几何物件或数字、字母和简单汉字，目标作特征识别，确定识别的正确性；
所述的视觉传感器参数测量分动态与静态，分别改变目标的照度、灰度和分辨率，来获取视觉传感器的灵敏度。
所述的监视终端用于观察视觉传感器所探测到目标的具体位置和光线，掌握视觉传感器对目标物摄入的敏感性、层次感、分辨状况，并与采集到的结果作比对。
所述的平台操作机构根据设定的位置自动移动传感器支架和目标物支架，或者手动尺寸微调。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1)本发明是为掌握视觉传感器的学习和应用而设计，通过装置来实现检测和识别实验；从视觉传感器的特点归纳三种类型实验内容，即：传感器的参数提取与参数差异对质量影响、数值测量及测量的精度、目标特征提取；这些实验方法可以涵盖极大部分视觉传感器检测的应用内容。
2)首先装置在设计上有高精度的控制和调整移动部件机构，用电子标尺来测量装置上支架所处的位置，由于控制部件和显示内容较多，所以采用工控机来处理；其次，实验方法体现在把复杂视觉检测分解为单项检测，去掉干扰因素，着重获得传感器测量的精度和正确性实验。
3)本发明是便于全面掌握视觉传感器技术使用而设计，把实验内容与装置的性能相结合，传感器的参数与测量的结果相结合，宏观与微观相结合，大大提升了实验的效果。实验的内容上是综合视觉传感器能够实际应用技术或一些专业基础的训练，简单和复杂实验共存，是学习和研究的良好途径。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明平台操作机构的结构示意图；
其中1为视觉传感器Z轴电机，2为视觉传感器支架，3为视觉传感器，4为视觉传感器移动滑板，5为视觉传感器X轴电机，6为视觉传感器Y轴电机，7为视觉传感器X轴移动轨道，8为目标物Z轴电机，9为目标物支架，10为目标物，11为目标物Y轴电机，12为第一电机驱动器，13为视觉传感器Z轴位置传感器，14为第二电机驱动器，15为视觉传感器X轴位置传感器，16为第三电机驱动器，17为视觉传感器Y轴位置传感器，18为第四电机驱动器，19为目标物Z轴位置传感器，20为第四电机驱动器，21为目标物Y轴位置传感器，22为微型计算机，23为LED显示屏，24为操作面板，25为输入接口，26为输出接口，27为光源控制器，28为光源。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例
本发明是针对工业视觉传感器的学习和应用而设计的实验装置，从视觉传感器的使用原理和典型应用来制定实验方法，通过提供的实验方法得到定量或定性的检测结果，从采样目标参数和检测到结果数据作比对，作进一步的精度和误差分析，便于掌握视觉传感器的性能和适用场合。
如图1所示，一种工业视觉传感器检测的实验装置，包括：
实验平台，设有用于安装视觉传感器的位置可调传感器支架2、用于安装目标物的位置可调目标物支架9和光源28；
控制平台，设有用于视觉传感器的监控终端、用于实验平台的平台操作机构以及与视觉传感器连接的图形分析计算机。
如图2所示，所述的平台操作机构包括：
传感器支架Z轴驱动模块，用于驱动传感器支架的Z轴精确移动；
传感器支架X轴驱动模块，用于驱动传感器支架的X轴精确移动；
传感器支架Y轴驱动模块，用于驱动传感器支架的Y轴精确移动；
目标物支架Z轴驱动模块，用于驱动目标物支架的Z轴精确移动；
目标物支架Y轴驱动模块，用于驱动目标物支架的Y轴精确移动；
微型计算机22，分别与传感器支架Z轴驱动模块、传感器支架X轴驱动模块、传感器支架Y轴驱动模块、目标物支架Z轴驱动模块和目标物支架Y轴驱动模块连接；
LED显示屏23，与微型计算机22连接，用于显示传感器支架和目标物支架的坐位位置。
所述的传感器支架Z轴驱动模块包括依次连接的第一电机驱动器12、第一步进电机1、视觉传感器Z轴位置传感器13；
所述的传感器支架X轴驱动模块包括依次连接的第二电机驱动器14、第二步进电机5、视觉传感器X轴位置传感器15；
所述的传感器支架Y轴驱动模块包括依次连接的第三电机驱动器16、第三步进电机6、视觉传感器Y轴位置传感器17；
所述的目标物支架Z轴驱动模块包括依次连接的第四电机驱动器18、第四步进电机8、目标物Z轴位置传感器19；
所述的目标物支架Y轴驱动模块包括依次连接的第五电机驱动器20、第五步进电机11、目标物Y轴位置传感器21；
各电机驱动器和各位置传感器分别与微型计算机22连接，用于精确控制视觉传感器和目标物的移动位置，并在LED显示屏中实时显示当前各支架的坐标位置，高精度的位置尺寸保证视觉传感器实验测量精度和结果的正确性。
所示的实验平台还包括：
用于安装传感器支架的移动滑板4，用于实现视觉传感器的Y轴移动；
用于安装移动滑板的X轴移动轨道7，用于实现视觉传感器的X轴移动。
所示的平台操作机构还包括：
操作面板24，与微型计算机22连接；
输入接口25，分别与微型计算机22、各位置传感器连接；
输出接口26，分别与微型计算机22、各驱动模块连接；
光源控制器27，分别与输出接口26和光源28连接。
所示的图形分析计算机与视觉传感器连接，通过视觉传感器的图形采集，按不同的实验内容的需求来对图形进行提取特征值作分析或特征再现，把结果予以显示，并与实物作比较，从而验证方法的正确性或影响结果的因素。
所示的实验内容包括：物件数据测量，包括尺度测量、颜色识别和坐标定位；特征识别，包括几何图形和文字识别和特征值提取；视觉传感器参数测量，包括照度、灰度和分辨率测量。
所述的物件数据测量的尺度测量、颜色识别、坐标定位实验，在目标支架上放置已知参数的物件，通过视觉传感器来采集目标的数据，得到数据与已知参数作比对，来确定视觉传感器的检测精度；所述的特征识别的几何图形和文字识别，放置几何物件或数字、字母和简单汉字，目标作特征识别，确定识别的正确性；所述的视觉传感器参数测量分动态与静态，分别改变目标的照度、灰度和分辨率，来获取视觉传感器的灵敏度。
所述的监视终端用于观察视觉传感器所探测到目标的具体位置和光线，掌握视觉传感器对目标物摄入的敏感性、层次感、分辨状况，并与采集到的结果作比对。
所述的平台操作机构根据设定的位置自动移动传感器支架和目标物支架。或作尺寸微调。触发实验时间的测量，以确定检测的时间。
Claims (7)
1.一种工业视觉传感器检测的实验装置，其特征在于，包括：
实验平台，设有用于安装视觉传感器的位置可调传感器支架、用于安装目标物的位置可调目标物支架和光源；
控制平台，设有用于视觉传感器的监控终端、用于实验平台的平台操作机构以及与视觉传感器连接的图形分析计算机；
所示的图形分析计算机与视觉传感器连接，通过视觉传感器的图形采集，按不同的实验内容的需求来对图形进行提取特征值作分析或特征再现，把结果予以显示，并与实物作比较，从而验证方法的正确性或影响结果的因素；
所示的实验内容包括：
物件数据测量，包括尺度测量、颜色识别和坐标定位；
特征识别，包括几何图形文字识别和特征值提取；
视觉传感器参数测量，包括照度、灰度和分辨率测量；
所述的物件数据测量的尺度测量、颜色识别、坐标定位实验，在目标物支架上放置已知参数的物件，通过视觉传感器来采集目标的数据，得到数据与已知参数作比对，来确定视觉传感器的检测精度；
所述的特征识别的几何图形和文字识别，放置几何物件或数字、字母和简单汉字，目标作特征识别，确定识别的正确性；
所述的视觉传感器参数测量分动态与静态，分别改变目标的照度、灰度和分辨率，来获取视觉传感器的灵敏度。
2.根据权利要求1所述的一种工业视觉传感器检测的实验装置，其特征在于，所述的平台操作机构包括：
传感器支架Z轴驱动模块，用于驱动传感器支架的Z轴精确移动；
传感器支架X轴驱动模块，用于驱动传感器支架的X轴精确移动；
传感器支架Y轴驱动模块，用于驱动传感器支架的Y轴精确移动；
目标物支架Z轴驱动模块，用于驱动目标物支架的Z轴精确移动；
目标物支架Y轴驱动模块，用于驱动目标物支架的Y轴精确移动；
微型计算机，分别与传感器支架Z轴驱动模块、传感器支架X轴驱动模块、传感器支架Y轴驱动模块、目标物支架Z轴驱动模块和目标物支架Y轴驱动模块连接；
LED显示屏，与微型计算机连接，用于显示传感器支架和目标物支架的坐位位置。
3.根据权利要求2所述的一种工业视觉传感器检测的实验装置，其特征在于，
所述的传感器支架Z轴驱动模块包括依次连接的第一电机驱动器、第一步进电机、视觉传感器Z轴位置传感器；
所述的传感器支架X轴驱动模块包括依次连接的第二电机驱动器、第二步进电机、视觉传感器X轴位置传感器；
所述的传感器支架Y轴驱动模块包括依次连接的第三电机驱动器、第三步进电机、视觉传感器Y轴位置传感器；
所述的目标物支架Z轴驱动模块包括依次连接的第四电机驱动器、第四步进电机、目标物Z轴位置传感器；
所述的目标物支架Y轴驱动模块包括依次连接的第五电机驱动器、第五步进电机、目标物Y轴位置传感器；
各电机驱动器和各位置传感器分别与微型计算机连接，用于精确控制视觉传感器和目标物的移动位置，并在LED显示屏中实时显示当前各支架的坐标位置。
4.根据权利要求1所述的一种工业视觉传感器检测的实验装置，其特征在于，所示的实验平台还包括：
用于安装传感器支架的移动滑板，用于实现视觉传感器的Y轴移动；
用于安装移动滑板的X轴移动轨道，用于实现视觉传感器的X轴移动。
5.根据权利要求2所述的一种工业视觉传感器检测的实验装置，其特征在于，所示的平台操作机构还包括：
操作面板，与微型计算机连接；
输入接口，分别与微型计算机、各位置传感器连接；
输出接口，分别与微型计算机、各驱动模块连接；
光源控制器，分别与输出接口和光源连接。
6.根据权利要求1所述的一种工业视觉传感器检测的实验装置，其特征在于，所述的监控终端用于观察视觉传感器所探测到目标物的具体位置和光线，掌握视觉传感器对目标物摄入的敏感性、层次感、分辨状况，并与采集到的结果作比对。
7.根据权利要求1所述的一种工业视觉传感器检测的实验装置，其特征在于，所述的平台操作机构根据设定的位置自动移动传感器支架和目标物支架，或者手动尺寸微调。
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