CN105338321A - 一种图像采集设备及包括该设备的机器视觉实验平台 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种图像采集设备及包括该设备的机器视觉实验平台，该图像采集设备包括用于采集图像的相机，用于固定和更换相机、并调节相机高度的相机横向固定机构，设置于相机下方的光源，用于固定光源、并调节光源高度的光源横向固定机构，以及用于纵向固定相机横向固定机构和光源横向固定机构的纵向支撑座；相机横向固定机构包括与纵向支撑座固定连接的相机横向支撑座，与相机横向支撑座固定连接的Y型支撑杆，以及贯穿Y型支撑杆的支臂、用于夹持固定相机、并可相对或者背离相机移动的夹持杆。本发明的图像采集设备能够方便、快捷地安装、卸除、更换相机，同时能够有效调节相机的水平、垂直位置，全面、多位置的进行图像采集。

Description

一种图像采集设备及包括该设备的机器视觉实验平台

技术领域

本发明涉及一种图像采集设备及其应用，具体涉及一种包含固定支架的图像采集设备以及包括该设备的机器视觉实验平台，属于机器视觉教育领域。

背景技术

机器视觉的核心是图像处理，近几年，伴随着国内机器视觉技术发展，各行各业对采用机器视觉图像处理设备的应用广泛出现。国内相关大专院校、研究所和企业近两年也积极思索、大胆尝试，在图像处理方面逐步开始走向工业现场应用。然而，现有的视觉实验平台的取像设备一般是由相机、光源和简单固定支架构成，现有的固定方式基本包括两种，螺丝固定或者蟹夹固定，螺丝固定比较麻烦，更换相机比较繁琐；蟹夹固定更换相机比较方便，但是相机的位置不能轻易调节到垂直或者水平。

发明内容

发明目的：本发明的第一目的是提供一种使用方便、操作精确的图像采集设备，本发明的第二目的是提供一种包括该设备的机器视觉实验平台。

技术方案：本发明所述的一种图像采集设备，包括用于采集图像的相机，用于固定和更换相机、并调节相机高度的相机横向固定机构，设置于相机下方、用于在图像采集时补光的光源，用于固定光源、并调节光源高度的光源横向固定机构，以及用于纵向固定相机横向固定机构和光源横向固定机构的纵向支撑座；相机横向固定机构包括与纵向支撑座固定连接的相机横向支撑座，与相机横向支撑座固定连接的Y型支撑杆，以及贯穿Y型支撑杆的支臂、用于夹持固定相机、并可相对或者背离相机移动的夹持杆。

本发明通过夹持杆与Y型支撑杆的配合，当需要固定相机时，可使夹持杆相对相机移动至刚好夹持住相机，当需要更换相机时，先使夹持杆背离相机移动，卸下待更换的相机，装入合适的相机后，再使夹持杆相对该相机移动直至将其夹住，相机的更换、固定方便、省时；而且，通过移动夹持杆，可对相机的水平位置进行调节，完成全面、多位置的图像采集；同时，通过与纵向支撑座固定连接的相机横向支撑座，可适当调节相机的高度。

优选的，Y型支撑杆的支臂上对应设有带内螺纹的左、右通孔，夹持杆表面设有外螺纹。可通过旋转夹持杆的方式使其穿过左、右通孔，继续旋进夹持相机或旋出更换相机。

上述相机横向固定机构还包括竖向贯穿相机横向支撑座、可在相机横向支撑座内纵向移动的高度调节杆，Y型支撑杆与高度调节杆固定连接。高度调节杆可带动Y型支撑杆、夹持杆和相机在相机横向支撑座内纵向移动，实现相机高度的微调。

上述夹持杆包括螺纹杆、与螺纹杆远端连接的手柄以及与螺纹杆近端连接的相机夹持块。

进一步的，夹持杆还包括贴覆在相机夹持块表面的软垫。通过软垫与相机接触，可避免夹持时对相机造成损坏。

上述光源横向固定机构包括用于固定光源的光源固定架，与光源固定架可转动连接、用于调节光源角度的角度调节支架，以及与纵向支撑座及角度调节支架固定连接、用于调节光源高度的光源横向固定座。根据取像需要，可通过角度调节支架适当调节光源的角度；通过光源横向固定座也可适当调节光源的高度。

进一步的，光源横向固定座包括与纵向支撑座固定连接、可沿纵向支撑座纵向移动的光源高度调节座，以及一端与角度调节支架固定连接、另一端与光源高度调节座固定连接的支撑横杆。光源高度调节座带动支撑横杆、进而带动光源固定架纵向移动，进行高度的调节。

更进一步的，支撑横杆为并列设置的多个。单个支撑横杆的平衡性较低，通过并列设置多个支撑横杆可提高光源横向固定机构的整体平衡性。

优选的，光源固定架与角度调节支架通过铰接方式连接。

本发明所述的一种包括图像采集设备的机器视觉实验平台，其特征在于，包括用于控制样品运转到指定位置的伺服控制器，用于对伺服控制器和图像采集设备分别发出控制样品运转指令和图像采集指令的PLC控制器，用于接收并处理采集到的样品图像的工控机，以及用于显示工控机作出的图像处理结果的显示器。通过使用本发明的图像采集设备，可以方便、准确地获取样品图像，该图像由工控机分析处理后，将结果输出，由显示器显示，可以真实模拟工业现场环境，使学生和研究人员零距离理解工业视觉。

有益效果：与现有技术相比，本发明的优点在于：

(1)本发明的图像采集设备能够方便、快捷地安装、卸除、更换相机，通过移动夹持杆，能够支持多种尺寸相机的安装、卸除和更换，同时能够有效调节相机的水平位置，全面、多位置的进行图像采集；

(2)本发明的图像采集设备通过设置高度调节杆，能够对相机的高度进行调节，实现相机垂直位置的微调；

(3)用户可以根据需要，调节光源的方向，控制光源的安装位置，满足多种教学或实验光源要求；用户也可以自主组合光源和相机，根据实际需要完整、精确地采集样品图像。

附图说明

图1为本发明的图像采集设备的结构示意图；

图2为本发明的相机横向固定机构的俯视图；

图3为本发明的光源横向固定机构的俯视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。

本发明的一种图像采集设备，包括用于采集图像的相机1、相机横向固定机构2、光源3、光源横向固定机构4以及纵向支撑座5。

本发明中，以相机及其固定机构所处的平面方向为横向和竖向，垂直于该水平面的方向为纵向。

相机横向固定机构2用于固定和更换相机1、并调节相机1高度，包括与纵向支撑座5固定连接的相机横向支撑座21，与相机横向支撑座21固定连接的Y型支撑杆22，以及用于夹持固定相机1的夹持杆23，24，夹持杆23，24分别贯穿Y型支撑杆22的支臂221，222，夹持杆23，24可相对或者背离相机1移动。本发明中，以Y型支撑杆的主臂方向为横向，与主臂方向垂直的为竖向。

夹持杆23，24可包括螺纹杆231，241，与螺纹杆231，241远端连接的手柄232、242以及与螺纹杆231，241近端连接的相机夹持块233，243；夹持杆23，24还可以包括贴覆在相机夹持块233，243表面的软垫，通过软垫与相机1接触，可避免夹持时对相机1造成损坏。此处，靠近相机1的一端为近端，背离相机1的一端为远端。可在Y型支撑杆22的支臂221，222上对应设置带内螺纹的左、右通孔，夹持杆23，24表面设置外螺纹，通过旋转夹持杆23，24的方式使其穿过左、右通孔，继续旋进夹持相机或旋出更换相机。

相机横向固定机构2还可以包括高度调节杆25，高度调节杆25竖向贯穿相机横向支撑座21、并可在相机横向支撑座21内纵向移动，Y型支撑杆22与高度调节杆25固定连接；高度调节杆25可带动Y型支撑杆22、夹持杆23，24和相机1在相机横向支撑座21内纵向移动，实现相机1高度的微调。

光源3设置于相机1下方、用于在图像采集时补光。

光源横向固定机构4用于固定光源3、并调节光源高度。光源横向固定机构4可包括用于固定光源3的光源固定架41，用于调节光源角度的角度调节支架42，角度调节支架42与光源固定架41可转动连接，如通过铰接方式连接；光源横向固定机构4还包括用于调节光源高度的光源横向固定座43，光源横向固定座43与纵向支撑座5及角度调节支架42固定连接；根据取像需要，通过角度调节支架42适当调节光源3的角度；通过光源横向固定座43也可适当调节光源3的高度。

光源横向固定座43可包括与纵向支撑座5固定连接、可沿纵向支撑座5纵向移动的光源高度调节座431，以及一端与角度调节支架42固定连接、另一端与光源高度调节座431固定连接的支撑横杆432，光源高度调节座431带动支撑横杆432、进而带动光源固定架41纵向移动，进行光源高度的调节；支撑横杆432可为并列设置的多个，单个支撑横杆的平衡性较低，通过并列设置多个支撑横杆可提高光源横向固定机构的整体平衡性。

纵向支撑座5用于纵向固定相机横向固定机构2和光源横向固定机构4；纵向支撑座5可贯穿相机横向固定机构2和光源横向固定机构4设置。

本发明通过夹持杆23，24与Y型支撑杆22的配合，当需要固定相机1时，可使夹持杆23，24相对相机1移动至刚好夹持住相机1，当需要更换相机1时，先使夹持杆23，24背离相机1移动卸下待更换的相机，装入合适的相机后，再使夹持杆23，24相对该相机1移动直至将其夹住，相机的更换、固定方便、省时；而且，通过移动夹持杆23，24，可对相机1的水平位置进行调节，完成全面、多位置的图像采集；同时，通过与纵向支撑座5固定连接的相机横向支撑座21及高度调节杆25的设置，能够对相机1的高度进行调节，实现相机1垂直位置的微调；同时，用户可以根据需要，调节光源3的方向，控制光源3的安装位置，满足多种教学或实验光源要求；用户也可以自主组合光源3和相机1，根据实际需要完整、精确地采集样品图像。

本发明的一种包括图像采集设备的机器视觉实验平台，包括用于控制样品运转到指定位置的伺服控制器，用于对伺服控制器和图像采集设备分别发出控制样品运转指令和图像采集指令的PLC控制器，用于接收并处理采集到的样品图像的工控机，以及用于显示工控机作出的图像处理结果的显示器。通过使用本发明的图像采集设备，可以方便、准确地获取样品图像，该图像由工控机分析处理后，将结果输出，由显示器显示，可以真实模拟工业现场环境，使学生和研究人员零距离理解工业视觉。

Claims (10)

1.一种图像采集设备，其特征在于，包括用于采集图像的相机(1)，用于固定和更换相机(1)、并调节相机高度的相机横向固定机构(2)，设置于相机(1)下方、用于在图像采集时补光的光源(3)，用于固定光源(3)、并调节光源高度的光源横向固定机构(4)，以及用于纵向固定相机横向固定机构(2)和光源横向固定机构(4)的纵向支撑座(5)；所述相机横向固定机构(2)包括与纵向支撑座(5)固定连接的相机横向支撑座(21)，与相机横向支撑座(21)固定连接的Y型支撑杆(22)，以及贯穿Y型支撑杆(22)的支臂(221，222)、用于夹持固定相机(1)、并可相对或者背离相机(1)移动的夹持杆(23，24)。

2.根据权利要求1所述的图像采集设备，其特征在于，所述Y型支撑杆(22)的支臂(221，222)上对应设有带内螺纹的左、右通孔，所述夹持杆(23，24)表面设有外螺纹。

3.根据权利要求1或2所述的图像采集设备，其特征在于，所述相机横向固定机构(2)还包括竖向贯穿相机横向支撑座(21)、可在相机横向支撑座(21)内纵向移动的高度调节杆(25)，所述Y型支撑杆(22)与高度调节杆(25)固定连接。

4.根据权利要求1所述的图像采集设备，其特征在于，所述夹持杆(23，24)包括螺纹杆(231，241)、与螺纹杆(231，241)远端连接的手柄(232，242)以及与螺纹杆(231，241)近端连接的相机夹持块(233，243)。

5.根据权利要求4所述的图像采集设备，其特征在于，所述夹持杆(23，24)还包括贴覆在相机夹持块(233，243)表面的软垫。

6.根据权利要求1所述的图像采集设备，其特征在于，所述光源横向固定机构(4)包括用于固定光源(3)的光源固定架(41)，与光源固定架(41)可转动连接、用于调节光源角度的角度调节支架(42)，以及与纵向支撑座(5)及角度调节支架(42)固定连接、用于调节光源高度的光源横向固定座(43)。

7.根据权利要求6所述的图像采集设备，其特征在于，所述光源横向固定座(43)包括与纵向支撑座(5)固定连接、可沿纵向支撑座(5)纵向移动的光源高度调节座(431)，以及一端与角度调节支架(42)固定连接、另一端与光源高度调节座(431)固定连接的支撑横杆(432)。

8.根据权利要求7所述的图像采集设备，其特征在于，所述支撑横杆(432)为并列设置的多个。

9.根据权利要求1所述的图像采集设备，其特征在于，所述光源固定架(41)与角度调节支架(42)通过铰接方式连接。

10.一种包括权利要求1所述的图像采集设备的机器视觉实验平台，其特征在于，包括用于控制样品运转到指定位置的伺服控制器，用于对伺服控制器和所述图像采集设备分别发出控制样品运转指令和图像采集指令的PLC控制器，用于接收并处理采集到的样品图像的工控机，以及用于显示工控机作出的图像处理结果的显示器。