CN105195437B - 一种可灵活配置的流水线视觉检测分选系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种可灵活配置的流水线视觉检测分选系统，该系统包括若干逻辑分选单元，每个逻辑分选单元均包括一个触发器以及共享该触发器产生的物料ID的M个相机和N个剔料装置，其中，M、N均为大于等于1的整数；每个相机均通过一个相机延时模块与所述触发器连接；每个剔料装置均通过一个剔料延时模块与所述触发器连接。本发明打破了传统流水线视觉检测分选系统中触发器、相机和剔料装置之间单一固定的逻辑关系，增强了相机和剔料装置配置的灵活性，从而实现了检测工位和剔料工位的灵活配置和扩容，系统开发周期大大缩短，灵活性得到极大提高。

Description

一种可灵活配置的流水线视觉检测分选系统

技术领域

本发明涉及视觉检测分选技术领域，具体是一种可灵活配置的流水线视觉检测分选系统。

背景技术

基于流水线的视觉检测分选系统通常由流水线输送带、触发器、相机（包含光源，相机和光源通常配合使用，可作为一个逻辑整体）、剔料装置、控制主机等组成。触发器、相机和剔料装置在控制主机的有机配合下完成待检物料的定位、拍照、剔料等功能。

具体来说，控制主机将触发器的触发信号延时Delay1，控制相机及其光源的触发，使之对流水线上的物料准确成像；控制主机再根据物料图像的判定结果将触发信号延时Delay2，并使能剔料装置将物料中的残次品准确分选剔除。

传统的流水线视觉检测分选系统，触发器、相机和剔料装置之间的逻辑关系相对固定，不能灵活适应客户不断提出的新的检测需求，不能对新增加的检测工位和剔料工位进行灵活配置和灵活扩容。因此，有必要设计一种可灵活配置的流水线视觉检测分选系统，以解决这一灵活性问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可灵活配置的流水线视觉检测分选系统，灵活控制多个触发器、相机和剔料装置之间的逻辑关系，实现逻辑关系的动态配置。

本发明的技术方案为：

一种可灵活配置的流水线视觉检测分选系统，该系统包括若干逻辑分选单元，每个逻辑分选单元均包括一个触发器以及共享该触发器产生的物料ID的M个相机和N个剔料装置，其中，M、N均为大于等于1的整数；

每个相机均通过一个相机延时模块与所述触发器连接；所述相机延时模块用于生成与所述触发器产生的物料ID相对应的延时队列，当所述延时队列中的延时到达时，触发相机进行拍摄，同时将经过延时后的物料ID发送给相机以嵌入其拍摄的图像中；

每个剔料装置均通过一个剔料延时模块与所述触发器连接；所述剔料延时模块用于生成与所述触发器产生的物料ID相对应的延时队列，并根据相机拍摄的图像处理结果，对所述延时队列中不良物料ID对应的延时进行标识，当延时到达时，根据标识使能剔料装置。

所述的可灵活配置的流水线视觉检测分选系统，所述相机延时模块包括触发信号选择模块、ID生成模块、定时模块、延时生成模块、双端口RAM、延时ID生成模块和比较模块；

所述触发信号选择模块，用于根据相机的配置信息，从若干触发器中选择一个作为触发源；

所述ID生成模块，用于当接收到触发信号时，生成物料ID，并将物料ID作为写指针，指向双端口RAM的写端口地址；

所述定时模块，用于产生时间戳；

所述延时生成模块，用于将物料延时与定时模块产生的时间戳累加，并将增加延时后的时间戳写入相应物料ID指向的双端口RAM 的写端口地址对应的存储空间内，形成延时队列；

所述双端口RAM，用于存储延时队列；

所述延时ID生成模块，用于生成经过延时后的物料ID，并将经过延时后的物料ID作为读指针，指向双端口RAM的读端口地址；

所述比较模块，用于将延时队列中的延时与当前时间进行比较，当延时到达时，控制延时ID生成模块将相应的经过延时后的物料ID发送给相机，触发相机进行拍摄。

所述的可灵活配置的流水线视觉检测分选系统，所述剔料延时模块包括触发信号选择模块、ID生成模块、定时模块、延时生成模块、真双端口RAM、延时ID生成模块、NG_ID查询模块、NG标识添加模块和比较判断模块；

所述触发信号选择模块，用于根据剔料装置的配置信息，从若干触发器中选择一个作为触发源；

所述ID生成模块，用于当接收到触发信号时，生成物料ID，并将物料ID作为第一写指针，指向真双端口RAM的第一写端口地址；

所述定时模块，用于产生时间戳；

所述延时生成模块，用于将物料延时与定时模块产生的时间戳累加，并将增加延时后的时间戳写入相应物料ID指向的真双端口RAM 的第一写端口地址对应的存储空间内，形成延时队列；

所述真双端口RAM，用于存储延时队列；

所述延时ID生成模块，用于生成经过延时后的物料ID，并将经过延时后的物料ID作为第一读指针，指向真双端口RAM的第一读端口地址；

所述NG_ID查询模块，用于根据控制主机给出的图像处理结果得到不良物料ID，并将不良物料ID作为第二读指针和第二写指针，指向真双端口RAM的第二读端口地址和第二写端口地址；

所述NG标识添加模块，用于给延时队列中不良物料ID对应的延时添加NG标识；

所述比较判断模块，用于将延时队列中的延时与当前时间进行比较，当延时到达时，若延时具有NG标识，则使能剔料装置。

由上述技术方案可知，本发明打破了传统流水线视觉检测分选系统中触发器、相机和剔料装置之间单一固定的逻辑关系，增强了相机和剔料装置配置的灵活性，从而实现了检测工位和剔料工位的灵活配置和扩容，系统开发周期大大缩短，灵活性得到极大提高。

附图说明

图1是本发明的逻辑分选单元示意图；

图2是本发明的相机延时模块示意图；

图3是本发明的剔料延时模块示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例进一步说明本发明。

如图1所示，一种可灵活配置的流水线视觉检测分选系统，其中任意一个触发器1将关联一组相机2和一组剔料装置3，同时为了保证拍照和物料剔除的准确对应，利用触发器1产生物料ID，并将物料ID在一定延时后与采集视觉图像和算法判断结果进行关联，这样即使系统中途数据包发生丢失（如人为断开图像的传输电缆等），待恢复后，系统仍然可以正常运行。

一组相机2可以由M个相机21组成（M≥1），它们共享一个触发器1产生的物料ID，分别在各自的延时下完成拍照任务。一组剔料装置3可以由N个剔料装置31组成（N≥1），它们相对触发器1有不同的延时值，但是共享相同的物料ID。M个相机21在拍照后，将图像传送给控制主机进行处理，分析产生N个结果分别对应N个剔料装置31，根据结果对应的物料ID，对每个剔料装置31在各自延时下选择性地对物料进行剔除，完成复杂视觉检测分选系统对物料进行分选的目的。

例如，在一个检测工位上有四个相机21对物料分别进行拍摄，根据设计方案不同，其拍摄的时刻有所不同，但是共享同一个触发器1（靠近该检测工位），产生的四幅图像经处理分析有两种不同的缺陷，需要两个剔料装置31分选进入两个不同的落料槽。由于每个物料经触发器1单独编码，含有ID编号，该ID编号将关联到图像处理和结果动作的整个信号通路，同组内的剔料装置31共享同组ID，控制主机将不同的缺陷结果指定到不同的剔料装置31上，完成物料的复杂分选。

相机21具有带命令触发功能，命令中将包含物料ID编号，该物料ID将嵌入图像数据包中，传送给控制主机进行图像处理，从处理结果中可得到不良物料对应的ID编号，即NG_ID。

剔料装置31可以是电磁阀、气缸或其他电气元件。

为了实现系统的灵活配置，在硬件电路上给每个相机21和剔料装置31分别设计统一的但是相对独立的相机延时模块20和剔料装置延时模块30，其中每个模块都由独立的配置寄存器动态配置触发源。选择同一触发器1的相机21自动归为同一组；同理，选择同一触发器1的剔料装置31也自动归为同一组。

如图2所示，给出了一个相机延时模块20，包括多路选择器201、相机配置寄存器202、ID生成模块203、定时模块204、延时寄存器205、加法器206、双端口RAM207、延时ID生成模块208和比较模块209。ID生成模块203和延时ID生成模块208均采用累加器。ID生成模块203、双端口RAM207和延时ID生成模块208构成一个FIFO存储器。

多路选择器201根据相机配置寄存器202的配置信息，从若干触发器1中选择一个作为触发源；当接收到触发信号时，ID生成模块203生成物料ID，并将物料ID作为写指针，指向双端口RAM207的写端口地址；同时，延时寄存器205将物料延时发送给加法器206，加法器206将定时模块204产生的时间戳与物料延时累加，并将得到的增加延时后的时间戳写入相应物料ID指向的双端口RAM207 的写端口地址对应的存储空间内，形成延时队列。

延时ID生成模块208生成经过延时后的物料ID，并将经过延时后的物料ID作为读指针，指向双端口RAM207的读端口地址；比较模块209将延时队列中的延时与当前时间进行比较，当延时时间等于当前时间时，说明延时到达，控制延时ID生成模块208将相应的经过延时后的物料ID（即当前的读指针）发送给相机21，触发相机21进行拍摄。

如图3所示，给出了一个剔料延时模块30，包括多路选择器301、剔料配置寄存器302、ID生成模块303、定时模块304、延时寄存器305、加法器306、真双端口RAM307、延时ID生成模块308、NG_ID查询模块309、NG标识添加模块310、比较模块311和判断模块312。ID生成模块303和延时ID生成模块308均采用累加器。真双端口RAM307具有两个写端口和两个读端口。ID生成模块303、真双端口RAM307和延时ID生成模块308构成一个FIFO存储器。

多路选择器301根据剔料配置寄存器302的配置信息，从若干触发器中选择一个作为触发源；当接收到触发信号时，ID生成模块303生成物料ID，并将物料ID作为第一写指针，指向真双端口RAM307的第一写端口地址；同时，延时寄存器305将物料延时发送给加法器306，加法器306将定时模块304产生的时间戳与物料延时累加，并将得到的增加延时后的时间戳写入相应物料ID指向的真双端口RAM307的第一写端口地址对应的存储空间内，形成延时队列。

延时ID生成模块308生成经过延时后的物料ID，并将经过延时后的物料ID作为第一读指针，指向真双端口RAM307的第一读端口地址；NG_ID查询模块309根据控制主机给出的图像处理结果得到不良物料ID，并将不良物料ID作为第二读指针和第二写指针，指向真双端口RAM307的第二读端口地址和第二写端口地址；不良物料ID对应的延时从真双端口RAM307的第二读端口读出，经NG标识添加模块310添加NG标识（次品标识）后，再从真双端口RAM307的第二写端口写回其之前的存储位置，从而形成含有NG标识的延时队列。

比较模块311将延时队列中的延时与当前时间进行比较，当延时时间等于当前时间时，说明延时到达，此时，再由判断模块312判断延时是否具有NG标识，若是，则使能剔料装置31。

系统的延时精度由定时模块产生的时间戳精度决定，实际使用中在0.1us～0.4us范围内比较合适。

系统的延时范围由延时精度和延时队列深度的乘积决定，若延时精度是0.4us，延时队列深度是4096，则最大延时范围是1.6s。

以上所述实施方式仅仅是对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 (2)

1.一种可灵活配置的流水线视觉检测分选系统，其特征在于：该系统包括若干逻辑分选单元，每个逻辑分选单元均包括一个触发器以及共享该触发器产生的物料ID的M个相机和N个剔料装置，其中，M、N均为大于等于1的整数；

每个相机均通过一个相机延时模块与所述触发器连接；所述相机延时模块用于生成与所述触发器产生的物料ID相对应的延时队列，当所述延时队列中的延时到达时，触发相机进行拍摄，同时将经过延时后的物料ID发送给相机以嵌入其拍摄的图像中；

每个剔料装置均通过一个剔料延时模块与所述触发器连接；所述剔料延时模块用于生成与所述触发器产生的物料ID相对应的延时队列，并根据相机拍摄的图像处理结果，对所述延时队列中不良物料ID对应的延时进行标识，当延时到达时，根据标识使能剔料装置；

所述相机延时模块包括触发信号选择模块、ID生成模块、定时模块、延时生成模块、双端口RAM、延时ID生成模块和比较模块；

所述触发信号选择模块，用于根据相机的配置信息，从若干触发器中选择一个作为触发源；

所述ID生成模块，用于当接收到触发信号时，生成物料ID，并将物料ID作为写指针，指向双端口RAM的写端口地址；

所述定时模块，用于产生时间戳；

所述延时生成模块，用于将物料延时与定时模块产生的时间戳累加，并将增加延时后的时间戳写入相应物料ID指向的双端口RAM 的写端口地址对应的存储空间内，形成延时队列；

所述双端口RAM，用于存储延时队列；

所述延时ID生成模块，用于生成经过延时后的物料ID，并将经过延时后的物料ID作为读指针，指向双端口RAM的读端口地址；

所述比较模块，用于将延时队列中的延时与当前时间进行比较，当延时到达时，控制延时ID生成模块将相应的经过延时后的物料ID发送给相机，触发相机进行拍摄。

2.根据权利要求1所述的可灵活配置的流水线视觉检测分选系统，其特征在于：所述剔料延时模块包括触发信号选择模块、ID生成模块、定时模块、延时生成模块、真双端口RAM、延时ID生成模块、NG_ID查询模块、NG标识添加模块和比较判断模块；

所述触发信号选择模块，用于根据剔料装置的配置信息，从若干触发器中选择一个作为触发源；

所述ID生成模块，用于当接收到触发信号时，生成物料ID，并将物料ID作为第一写指针，指向真双端口RAM的第一写端口地址；

所述定时模块，用于产生时间戳；

所述延时生成模块，用于将物料延时与定时模块产生的时间戳累加，并将增加延时后的时间戳写入相应物料ID指向的真双端口RAM 的第一写端口地址对应的存储空间内，形成延时队列；

所述真双端口RAM，用于存储延时队列；

所述延时ID生成模块，用于生成经过延时后的物料ID，并将经过延时后的物料ID作为第一读指针，指向真双端口RAM的第一读端口地址；

所述NG_ID查询模块，用于根据控制主机给出的图像处理结果得到不良物料ID，并将不良物料ID作为第二读指针和第二写指针，指向真双端口RAM的第二读端口地址和第二写端口地址；

所述NG标识添加模块，用于给延时队列中不良物料ID对应的延时添加NG标识；

所述比较判断模块，用于将延时队列中的延时与当前时间进行比较，当延时到达时，若延时具有NG标识，则使能剔料装置。