CN105371888A - 一种基于机器视觉的卫星电连接器插接检验系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于机器视觉的卫星电连接器插接检验系统及方法，光源、成像部件、传感器、图像采集卡、视觉处理单元、控制单元、数据处理单元、数据库和UI交互处理单元；本发明解决了采用机器视觉系统卫星电连接器插接检验的实施问题，提高了卫星电连接器插接检验环节的可靠性、实时性、安全性，降低了卫星电连接器插接检验环节的复杂性和困难度。

Description

一种基于机器视觉的卫星电连接器插接检验系统及方法

技术领域

本发明涉及一种能够自动检验卫星星上电连接器插接情况的系统及方法，特别是一种依靠机器视觉自动处理、自动检验卫星电连接器插接状态的检验系统及方法。

背景技术

目前对于星上卫星设备插接情况的检验方法采用人工肉眼识别的检验方式，图1给出了一个典型的卫星星上设备插接检验的流程。如图1所示，该流程以某待检验设备为例，对星上某一电连接器插接状态进行检验以便确认是否符合要求。首先检验人员需要进行肉眼识别某电连接器插座型号及编号，其次需要对连接此电连接器的插头型号及编号进行肉眼识别，在识别的过程中如果空间狭小，不方便查看，必要时需要借助反光镜进行观察；然后根据卫星状态确认表格中该电连接器是否需要插接及插接是否正确等信息，人工识别判断该电连接器状态是否正确；检验人员判断完毕一个之后，需要重复此步骤进行该设备下一个电连接状态识别，检验人员全部识别确认完成之后，需要复核人员再次进行状态确认复核。这种基于传统的确认方式不仅流程复杂，人员重复劳动，还带来了一定的人工操作风险及人工可能忽略的死角。随着小卫星批量化生产发展的方向，亟需要有进一步的流程优化及根本变革。

近年来，伴随着计算机硬件基础以及信息技术的发展壮大，用机器代替人眼来做测量和判断的机器视觉系统得到了很大的提高。机器视觉系统，通过机器视觉产品，即图像获取设备，将被拍摄目标转换成图像信号，并根据像素分布和亮度、颜色等信息，将图像信号转变成数字信号传送给专用的图像处理系统；图像处理系统对这些信号进行各种运算来抽取目标的特征；根据预设的允许度和其他条件输出结果，包括合格/不合格、有/无等，从而完成自动检测功能。机器视觉系统的功能有望解决目前小卫星运行中许多自动化问题。在航天领域中实现机器视觉系统，尤其是运用在小卫星电连接器检验确认环节，在国内外还少见报道。卫星电连接器检验环节上直接采用机器视觉系统，主要存在如下问题：(1)如何将现有人工确认检验环节流程转变成机器视觉系统确认检验环节；(2)如何将机器视觉系统和小卫星特色的电连接器检验结合起来；(3)如何构建机器视觉系统，实现机器视觉系统对电连接器检验环节的输入和输出，从而进一步实现自动化操作；(4)如何将现有人工检验确认电连接器的程序模式转变为适应机器视觉系统的方法；(5)从卫星可靠性和安全性的要求，以及系统灵活性、适应性等特点出发，如何设计机器视觉系统等问题。

发明内容

本发明的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供了一种基于机器视觉的卫星电连接器插接检验系统及方法，解决了采用机器视觉系统卫星电连接器插接检验的实施问题，提高了卫星电连接器插接检验环节的可靠性、实时性和安全性，降低了卫星电连接器插接检验环节的复杂性和困难度。

本发明的技术解决方案：基于机器视觉系统的卫星电连接器插接检验系统，其特点在于包括：光源、成像部件、传感器、图像采集卡，视觉处理单元，控制单元、数据交互处理单元，数据库和UI交互处理单元部分。

所述的光源作为辅助成像器件，在光线不足的场景下，对成像质量起着重要的作用。尤其是对卫星设备来说，往往由于卫星侧板遮挡住了光线，造成光线不足，尤其需要光源作为辅助成像器件。在应用中，光源与照明方案需要尽可能的突出卫星设备目标的物理特征量。目前市场上有各种形状的LED灯、高频荧光灯、光纤卤素灯等，其中LED光源有着诸多的优点，在机器视觉系统应用中，得到越来越多的应用，本系统采用LED光源作为辅助成像器件。

所述的成像部件属于本系统的成像器件，由一套或者多套成像系统组成，可以根据需要在一套或者多套成像系统之间切换，可以针对细小部件的探针、内窥镜成像，也可以多路相机、摄像机成像。在成像方式上，根据应用需要可以是输出标准的单色视频、复合信号、RGB信号，也可以是非标准的逐行扫描信号，线扫描信号、高分辨率信号灯等。通过成像部件成像，完成整个系统的图像输入。

所述的传感器是图像传感器，即感光元件，它可以把摄取的光信号转换成电信号。传感器不仅对被测量敏感，而且一般具有将被测量的响应信号传送出去的功能，从而用以判断被测对象的位置及状态等，以便进行正确的图像采集。工业检测中常用的CCD相机和CMOS相机的根本区别就在于使用的图像传感器不一样，相对于CMOS图像传感器，CCD图像传感器具有较高的分辨率、较高的动态范围、较高的灵敏度、较低的噪声、较低的暗电流和较均匀的响应特性等优点，被广泛应用与卫星成像、高性能工业相机等对图像质量要求较高的场合，本系统采用CCD图像传感器。

所述的图像采集卡，以插入卡或者内嵌的形式安装在物理机上，主要工作是把成像部件输出的图像输送给视觉处理系统。具有将来自成像部件的模拟信号或数字信号转换成一定格式的图像数据流，同时也用以控制成像部件的一些参数，如曝光/积分时间、快门速度等。

所述的视觉处理单元，对来自控制单元的图像数据进行图像获取、图像预处理和图像特征提取，得到特征信息，送至控制单元。其中图像预处理主要包括图像转换、图像增强、图像复原、图像压缩编码和图像分析运算处理，而特征提取主要是对预处理后的图像数据进行变换，得到最能反映图像本质的特征信息结果值。

所述的数据处理单元，供控制单元调用，完成对用户数据和图像数据的查询、存储、修改和删除；数据处理单元从逻辑上分为数据接口层、业务逻辑层和数据访问层，数据接口层用于定义业务方法，提供通用化处理接口，由业务逻辑层实现；业务逻辑层用于封装操作逻辑，提供校验和逻辑实现的功能；数据访问层访问后台数据库，对后台多种数据库提供支持，即可以支持主流大型数据库如ORACLE数据库、MSSQLSERVER数据库，也可以支持轻便小型数据库如MYSQL数据库等。

所述的UI交互处理单元，为用户交互处理单元，可以人工输入原始量，对目标图像进行人工复核操作，对处理结果进行输出功能，包括：系统初始化处理、电连接器信息资料输入、电连接器自定义表格化输入、电连接器图像识别学习输入、报警处理显示、电连接器报表输出和电连接器状态查询反馈功能；

所述的控制单元，负责与视觉处理单元、数据处理单元、UI交互处理单元的交互；控制单元接收来自图像采集卡采集的电连接器图像数据后，将该电连接器的图像数据转发给视觉处理单元，视觉处理单元对电连接器的图像数据进行图像获取、图像预处理、图像特征提取，将得到电连接器的特征信息送至控制单元；控制单元调用数据处理单元对电连接器的特征信息结果值及原始图像处理进行查询、修改、存储操作；同时，控制单元获取UI交互处理单元提交的用户请求，此用户请求包括：系统初始化处理、电连接器信息资料输入、电连接器自定义表格化输入、电连接器图像识别学习输入、报警处理显示、电连接器报表输出和电连接器状态查询反馈；控制单元根据用户请求不同，调用数据处理单元对用户数据进行查询、修改、删除、存储操作，同时将数据处理单元处理的结果通过UI交互处理单元显示给用户；

所述控制单元调用数据处理单元对电连接器的特征信息结果值及原始图像处理进行查询、修改、存储操作具体如下：

(1)控制单元根据视觉处理单元得到的电连接器的特征信息结果值调用数据处理单元进行匹配查询；

(2)如果查询到有匹配项，则根据匹配结果类型确定该电连接器是否处于插接状态，同时，控制单元调用数据处理单元查询自定义的该电连接器定义状态，即是否需要插接；

(3)如果步骤(2)中查询的结果一致，即目标检验的电连接器和自定义的该电连接器都是为插接状态或者都是为非插接状态，则认为状态值一致，结果正确，此时，控制单元调用数据处理单元将该电连接器检验状态置于正确状态，同时控制单元调用数据处理单元将本次检验电连接器的图像及特征信息结果值进行存储；

(4)如果步骤(2)中查询结果值不一致，也即该电连接器处于插接状态而该电连接器定义为非插接状态，或者该电连接器处于非插接状态而该电连接器定义为插接状态，此时，则认为此状态为非正常状态，控制单元调用UI交互处理单元进行报警处理显示，同时控制单元调用数据处理单元将该电连接器置于不正确状态，调用数据处理单元将本次检验的电连接器的图像及特征信息结果值进行存储；

(5)如果步骤(1)中没有查询到匹配项，控制单元将调用UI交互处理单元进行实时显示，以便人工进行判读处理，控制单元根据人工判读结果调用数据处理单元进行该电连接器信息的存储。

所述的数据库，用来存储系统产生的数据，供数据处理单元数据请求调用，是依照某种数据模型组织起来、并存放在二级存储器中的数据集合，一般是通关系型数据库如ORACLE数据库、MSSQLSERVER数据库、MYSQL数据库等。

一种基于机器视觉的卫星电连接器插接检验方法，步骤如下：

(1)初始化系统信息，根据不同卫星型号，初始化系统信息，该系统信息包括：卫星型号名称、卫星型号代号、卫星型号研制阶段、卫星型号研制起始时间，初始化系统信息后，就指定了电连接器所属的卫星及卫星所处的研制阶段，进一步明确了电连接器信息；

(2)电连接器信息录入，设计人员将星上设备及其电连接器信息录入到本发明系统中，录入信息包括如下信息：所属型号、所属研制阶段、所属星上设备名称、所属星上设备代号、电连接器代号、电连接器名称、电连接器型号、电连接器说明、电连接器针/孔信息；

(3)电连接器成像录入，操作人员通过本系统，将星上电连接器插头、插座成像录入，录入信息包括电连接器的插头、插座成像信息以及插头插座插接状态成像信息；录入过程中操作人员注意将插头、插座的特征信息录入，此特征信息可以是电连接器的条形识别码，也可以是电连接器的标签编号信息；

(4)电连接器插接状态设置，设计人员制定星上设备电连接器插接状态信息，此信息作为卫星电连接器插接状态检查的基准数据，定义过程是将某电连接器是否进行插接进行状态标识，为后续输出电连接器插接状态报告提供依据；

(5)电连接器插接状态检验，进行电连接器检验时，操作人员对星上电连接器状态进行检验，检验过程可以是逐个电连接器系统自动检验，也可以是针对某个区域或当前区域的所有电连接器进行一次识别检验；对电连接器进行逐个检验或者进行电连接器区域检验，取决于成像角度、光线以及是否能够完整获取某电连接器特征图像；

(6)电连接器插接状态检验结果输出，星上电连接器检验过程完毕后，设计人员可以查看电连接器连接状态检验结果，可以将电连接器插接状态检验结果进行报告输出，也可以对某个电连接器插接状态进行人工图像复核。

上述操作人员主要是指卫星总装人员，即实际对电连接器进行星上操作的人员，设计人员指卫星总体设计人员，负责卫星型号设计，指导星上操作人员进行电连接器操作的人员，用户则是泛指使用本系统的一般人员，文中下述人员定义相同。

本发明与现有技术相比的优点在于：

(1)本发明由于在星上电连接器插接检验环节引入了机器视觉检验自动化处理，简化了以前传统需要多人进行电连接器插接检验的流程，同时引入了机器视觉检测的五大优势：a.精确性，由于人眼有物理条件限制，在精确上机器有明显的优势。b.重复性，对于重复性高的工作，机器可以进行一次次的检测工作而不会感到疲倦。c.速度，机器能够快速进行检测，甚至能够批量进行检测。d.客观性，一旦检测规则制定，机器将严格按照要求进行执行，不会受到主观因素的影响，使得检测标准一致。e.成本，一台机器可以承担多人任务，极大提高生产效率。

(2)随着卫星集成化程度提高，设备越来越多，设备上电连接器插头也越来越密集，这就造成了电连接器之间的空隙越来越小，有时再由于卫星侧板影响，光线不足，往往造成检验人员或者复核人员无法直观看到电连接器插接状态，甚至借助于反光镜工具等依然无法达到目的，出现确认遗漏或者视觉错误，埋下后患。通过机器视觉电连接器检验方法，可以迎刃而解，因此，简化了电连接器插接状态检验的复杂度，降低了卫星电连接器插接状态确认环节的风险，提高了卫星电连接器插接确认环节的可靠性，实时性和安全性。

(3)基于机器视觉的卫星电连接器插接检验系统及方法，可以通用于目前所有小卫星电连接器插接检验环节，做到了资源共享，改变了传统的检验人员和复核人员专人专岗的模式。

(4)本发明可以与目前小卫星自动化测试系统数据共享，从而最大限度的提高了目前小卫星自动化测试的环节和力度。

(5)本方法在传统的机器视觉处理过程中引入了数据库，可以将机器视觉处理的结果输入到数据库，同时利用数据库中已有的数据对目标图像的图像特征信息结果值查询匹配，数据存储。

(6)通过控制单元控制设计不同接口，本系统可以适应不同类型的成像方式，大大提高了系统的灵活性，进一步方便了卫星电连接器插接检验环节的操作。

(7)通过UI交互处理单元的输入，本发明可以实现卫星不同阶段，不同设备电连接器插接状态的自定义，卫星设计人员只需要通过定义电连接器插接状态值，就可以完成对卫星电连接插接状态的检验，方便了卫星生成和开发。

(8)本发明通过UI交互处理单元，可以实时输出卫星电连接插接检验结果报告，使检验环节结果更直观。

附图说明

图1为传统卫星电连接器插接检验流程；

图2为本发明的组成示意图；

图3为本发明的信息流控制过程示意图；

图4为本发明的应用过程示意图；

图5为本发明物理结构示意图；

图6为本发明成像目标录入过程示意图；

图7为本发明的电连接器插接状态核心处理流程图；

图8为本发明的视觉处理单元功能框图；

图9为本发明的数据处理单元与数据库结构图；

图10为本发明的UI处理单元功能框图；

图11为本发明的UI交互单元报警处理任务的流程图。

具体实施方式

本发明解决了采用基于机器视觉系统的卫星电连接器插接检验实施问题，提高了卫星电连接器插接检验环节的可靠性、实时性、安全性，降低了卫星电连接器插接检验环节的复杂性和困难度。利用本发明基于机器视觉的卫星电连接器插接检验系统及方法，首先，由于在星上电连接器插接检验环节引入了机器视觉检验自动化处理，简化了以前传统需要多人进行电连接器插接检验的流程，同时引入了机器视觉检测的优势；其次，利用本发明简化了电连接器插接状态检验的复杂度，降低了卫星电连接器插接状态确认环节的风险，提高了卫星电连接器插接确认环节的可靠性，实时性和安全性；最后，本方法在传统的机器视觉处理过程中引入了数据库，可以将机器视觉处理的结果输入到数据库，同时利用数据库中已有的数据对目标图像的图像特征信息结果值查询匹配，数据存储。

下面结合附图进行详细说明。

如图2所示，本发明包括光源、成像部件、传感器、图像采集卡、视觉处理单元、控制单元、数据处理单元、数据库和UI交互处理单元。

如图2、3所示，本发明的信息流控制过程：成像部件在光源和传感器的配合下，完成对成像目标的成像操作，通过图像采集卡，将影像传输给控制单元，控制单元进行简单逻辑处理，将影像提交给视觉处理单元处理，视觉处理单元经过图像获取、图像预处理、图像特征提取处理，对分析后的数据进行反馈输出给控制单元，控制单元通过调用UI交互处理单元，进行逻辑处理，可以直接将分析处理后的数据通过调用数据处理单元存储到数据库中，或者通过数据处理单元调用数据库数据，对分析后的数据进行进一步的处理决策。其中视觉处理单元、控制单元、数据处理单元、数据库和UI交互处理单元都是建立在操作系统平台之上。而一般图像采集卡是作为板卡或者内嵌单元集成在物理机之上。

如图4所示，本发明应用过程：设计人员将星上设备及其电连接器信息资料录入到本发明系统中，录入信息主要包括但不仅限于如下信息：所属型号、所属研制阶段、所属星上设备名称、所属星上设备代号、电连接器代号、电连接器名称、电连接器型号、电连接器说明、电连接器针/孔信息。录入主要途径是本发明UI交互处理单元。

操作人员通过本系统，将星上电连接器插头、插座成像录入，也就是电连接器图像识别学习输入，录入信息主要包括电连接器的插头、插座成像信息以及插头插座插接状态成像信息。录入过程中操作人员注意将插头、插座的特征信息录入，此特征信息可以是电连接器的条形识别码，也可以是电连接器的标签编号等信息。

设计人员进行电连接器自定义表格化输入，也就是制定星上设备电连接器插接状态信息，此信息作为卫星电连接器插接状态检查的基准数据。定义过程主要是将某电连接器是否进行插接进行状态标识，为后续输出电连接器插接状态报告提供依据。

卫星进行电连接器检验时，操作人员利用本发明对星上电连接器状态进行检验，检验过程可以是逐个电连接器系统自动检验，也可以是针对某个区域或当前区域的所有电连接器进行一次识别检验。对电连接器进行逐个检验或者进行电连接器区域检验，取决于成像角度、光线以及是否能够完整获取电连接器特征图像。

星上电连接器检验过程完毕后，设计人员可以通过本系统查看电连接器连接状态检验结果，可以将卫星电连接器插接状态检验结果进行报告输出，也可以对某个电连接器插接状态进行人工图像复核。

如图5所示，光源作为辅助成像器件，光源和照明方案是应用中应尽可能的突出卫星设备目标的物体特征量，以便成像部件更好的对特征信息进行成像。成像体主要包括成像部件和传感器，具体应用中可以集成到同一成像体上，主要完成对成像目标的成像操作。物理机可以是工业级别的PC计算机，也可以是小型化的PAD等，是本系统的主要物理载体，其中物理机上安装图像采集卡、操作系统及本发明的其他单元。操作人员检验过程中，借助于光源，用成像体对成像目标进行拍摄成像，带有目标物理特征信息的成像信息通过成像体与物理机之间的电缆，传输给物理机，由图像采集卡及其他处理单元对成像信息进行下一步处理。如果由于光线，成像角度等影响成像质量及机器视觉识别，需要进一步调整光源及成像角度，对成像目标进行二次成像处理。

如图6所示，操作人员对卫星电连接器插头、插座特征图像进行录入后，图像采集卡首先获取到成像目标图像，图像采集卡负责将成像目标图像转发给控制单元，由控制单元负责将成像目标图像发送给视觉处理单元进行图像处理，视觉处理单元经过对图像进行图像获取、图像预处理和特征提取操作后，将特征信息结果值反馈给控制单元，控制单元获取到电连接器特征信息结果值后，调用数据处理单元，将目标图像及视觉处理单元处理的图像特征信息结果值进行存储操作，由数据处理单元负责与底层数据库交互处理存储数据，同时，把存储结果反馈给控制单元，控制单元调用UI交互处理单元，实时显示当前录入处理结果信息。

如图7所示，对于电连接器插接检验时，操作人员对利用本发明将当前设备电连接器特征图像录入后，图像采集首先获取到成像目标图像，图像采集卡负责将成像目标图像转发给控制单元，控制单元负责将成像目标图像发送给视觉处理单元进行图像处理，视觉处理单元通过对目标图像进行图像获取、图像预处理，特征提取操作后，将特征信息结果值反馈给控制单元：(1)控制单元根据视觉处理单元分析处理的特征信息结果值调用数据处理单元进行匹配查询；(2)如果步骤(1)中查询到有匹配项，则根据匹配结果类型确定该电连接器是否处于插接状态，同时，控制单元调用数据处理单元查询自定义的该电连接器定义的状态，即是否需要插接；(3)如果步骤(2)中查询的结果一致，即目标检验的电连接器和自定义的该电连接器都是为插接状态或者都是为非插接状态，则本发明认为状态值一致，结果正确，此时，控制单元调用数据处理单元将该电连接器检验状态置于正确状态，同时控制单元调用数据处理单元将本次检验图像及特征信息结果值进行存储，作为检验文档进行保存。(4)如果步骤(2)中查询结果值不一致，也即目标检验电连接器处于插接状态而该电连接器定义为非插接状态，或者目标电连接器处于非插接状态而该电连接器定义为插接状态，此时，本发明认为此状态为非正常状态，控制单元调用UI交互处理单元进行报警显示处理，同时控制单元调用数据处理单元将该电连接器置于不正确状态，调用数据处理单元将本次检验图像及特征信息结果值进行存储，作为文档进行保存。(5)如果步骤(1)中没有查询到匹配项，控制单元将调用UI交互处理单元进行实时显示，以便人工进行判读处理，控制单元根据人工判读结果调用数据处理单元进行目标电连接器的存储，作为文档资料进行保存。

如图8所示，视觉的处理单元中，主要功能是图像获取、图像预处理和图像特征提取。图像获取主要是视觉处理单元获取来自控制单元的电连接器图像数据，此图像数据基于数字图像。图像预处理主要包括图像转换、图像增强、图像复原、图像压缩编码和图像分析运算。由于采集到的电连接器图像是基于JPEG压缩的，而处理图像时需要恢复成原始的RGB格式数据，图像转换就是针对JPEG图像和BITMAP位图之间的格式相互转换。图像增强主要是利用数学方法和变换手段提高图像中的对象与非对象的对比度与图像清晰度，这里的对象主要指电连接器上的特征图像，如电连接器的条形识别码，标签编号信息等特征图像信息，而非对象主要指对象以外的背景，通过图像增强操作，突出了电连接器的特征信息，使图像中的电连接器特征图像轮廓更加清晰，细节更加明显。图像复原主要是在电连接器成像过程中，由于操作人员人为抖动或者光线较暗等因素，致使最后形成的电连接器图像存在种种恶化，而把恶化了的图像恢复到能真实反映电连接器图像的处理就是图像复原处理。图像压缩编码主要是把数字化的电连接器图像数据按照一定规则进行排列和运算，利用图像本身的内在特性，通过某种特殊的编码方式，达到减少原图像数据占用量的处理。图像分析运算是利用数字计算机及其他有关数字技术，对图像施加运算和处理，此部分又主要包括对图像点的图像二值化处理、图像的灰度均衡处理、图像的直方图处理等专业图像处理技术。电连接器完成全部的图象预处理后，就可以进行图像特征的提取处理，图像特征提取主要是用计算机去完成分类及系统辨识的任务，利用分类器算法去完成电连接器的特征值的提取，最终获得电连接器的特征值信息结果值。

如图9所示，数据处理单元主要负责控制单元与底层数据库的交互操作，根据需求进行数据和图像的查询、存储、修改和删除操作。数据处理单元从逻辑上可以分为数据接口层、业务逻辑层和数据访问层。其中数据接口层主要进行与控制单元的交互接口处理；业务逻辑层负责具体的业务逻辑处理，也即真正实现数据接口层的操作；而数据访问层，负责具体与数据库的交互操作。数据处理单元采用的三层设计结构，使系统具有更好的灵活性与可靠性；如图9所示的数据库是依照某种数据模型组织起来并存放二级存储器中的数据集合，一般是关系型数据库，能够实现数据共享、减少数据冗余度、数据具有相对独立性及便于实现集中控制、数据一致性和可维护性强、数据安全性和可靠性高的特点，可以采用大型关系数据库ORACLE数据库、MSSQLSERVER数据库，也可以支持轻便小型数据库如MYSQL数据库，考虑到本系统的应用场景，本系统可以采用微软公司的MSSQLSERVER数据库。

如图10所示，UI交互处理单元主要功能包括系统初始化处理、电连接器信息资料输入、电连接器自定义表格化输入、电连接器图像识别学习输入、系统报警处理、电连接器报表输出和电连接器状态查询反馈功能。通过UI交互处理单元，用户可以进行系统初始化操作，根据不同卫星型号，初始化系统信息，该系统信息包括：卫星型号名称、卫星型号代号、卫星型号研制阶段、卫星型号研制起始时间，初始化系统信息后，就指定了电连接器所属的卫星及卫星所处的研制阶段，进一步明确了电连接器信息。电连接器信息资料输入主要完成星上所属设备名称、星上所属设备代号、电连接器代号、电连接器名称、电连接器型号，电连接器说明、电连接器针/孔等信息。电连接器自定义表格化输入主要定义卫星测试星上电连接器插接与否状态，是电连接器插接检验的基础。系统报警处理主要是在电连接器检验过程中，如果出现电连接器状态与该定义电连接器状态不一致，系统将进行报警处理，提示该电连接器状态与定义的电连接器状态不一致，由人工复核进行该电连接器状态处理。电连接器检验完毕后，可以对电连接器插接状态进行报表输出，主要输出内容是当前所有电连接器信息，主要包括卫星型号名称、卫星型号代号、卫星型号研制阶段、星上所属设备名称、星上所属设备代号、电连接器代号、电连接器名称、电连接器型号，电连接器说明、电连接器针/孔信息、电连接器状态、电连接器自定义状态、状态是否一致、电连接器检验日期、电连接器检验人员信息。另外也可以进行电连接器状态查询反馈，查看某电连接器信息及插接状态图像，主要输出内容包括该电连接器的卫星型号名称、卫星型号代号、卫星型号研制阶段、星上所属设备名称、星上所属设备代号、电连接器代号、电连接器名称、电连接器型号，电连接器说明、电连接器针/孔信息、电连接器状态、电连接器自定义状态、状态是否一致、电连接器检验日期、电连接器检验人员信息及插接状态图像。

在电连接器检验过程中，如图11所示，当出现电连接器检验状态与电连接器定义状态不一致时，也即电连接器检验状态为插接状态而该电连接器定义状态为不插接状态，或电连接器检验状态为不插接状态而该电连接器定义状态为插接状态，此时UI处理单元首先进行以声音报警等形式进行报警处理显示，提示检验人员出现检验不一致，UI处理单元可以显示该电连接器属性信息比如所属设备、设备编号、自定义电连接器状态信息等以及本次检验图像，供操作人员进行人工判读处理，如果人工判读本次图像处理有误，系统可以放弃本次图像处理结果，由操作人员进行该电连接器插接状态二次成像识别处理。如果人工判读本次图像处理正确，确认本次电连接器检验正确无误，由操作人员进行人工确认，系统将保存本次图像识别结果，同时将电连接器状态进行不一致标记处理，以便由设计人员进行更正。

Claims (5)

1.基于机器视觉的卫星电连接器插接检验系统，其特征在于包括：光源、成像部件、传感器、图像采集卡、视觉处理单元、控制单元、数据处理单元、数据库和UI交互处理单元；

光源，作为辅助成像器件，在光线不足的场景下，需要光源作为辅助成像器件，以便被测物体更好成像；

成像部件，由一套或者多套成像系统组成，根据需要在一套或者多套成像系统之间切换，可以针对细小部件的探针、内窥镜成像，也可以多路相机、摄像机成像，通过成像部件成像，完成整个系统的图像输入；

传感器，是图像传感器，把摄取的光信号转换成电信号，进行存储以获得图像；

图像采集卡，把传感器输出的图像输送给控制单元，将来自传感器的模拟信号或数字信号转换成一定格式的图像数据；

视觉处理单元，对来自控制单元的图像数据进行图像获取、图像预处理和特征提取，得到特征信息，送至控制单元；

数据处理单元，供控制单元调用，完成对用户数据和图像数据的查询、存储、修改和删除；

UI交互处理单元，为用户交互处理单元，可以人工输入原始量，对目标图像进行人工复核操作，对处理结果进行输出功能，包括：系统初始化处理、电连接器信息资料输入、电连接器自定义表格化输入、电连接器图像识别学习输入、报警处理显示、电连接器报表输出和电连接器状态查询反馈功能；

控制单元，负责与视觉处理单元、数据处理单元、UI交互处理单元的交互；控制单元接收来自图像采集卡采集的电连接器图像数据后，将该电连接器的图像数据转发给视觉处理单元，视觉处理单元对电连接器的图像数据进行图像获取、图像预处理、图像特征提取，将得到电连接器的特征信息送至控制单元；控制单元调用数据处理单元对电连接器的特征信息结果值及原始图像处理进行查询、修改、存储操作；同时，控制单元获取UI交互处理单元提交的用户请求，此用户请求包括：系统初始化处理、电连接器信息资料输入、电连接器自定义表格化输入、电连接器图像识别学习输入、报警处理显示、电连接器报表输出和电连接器状态查询反馈；控制单元根据用户请求不同，调用数据处理单元对用户数据进行查询、修改、删除、存储操作，同时将数据处理单元处理的结果通过UI交互处理单元显示给用户；

数据库，为通用关系型数据库，用来存储系统产生的数据，供数据处理单元数据请求调用。

2.根据权利要求1所述的基于机器视觉的卫星电连接器插接检验系统，其特征在于：所述数据处理单元从逻辑上分为数据接口层、业务逻辑层和数据访问层，数据接口层用于定义业务方法，提供通用化处理接口，由业务逻辑层实现；业务逻辑层用于封装操作逻辑，提供校验和逻辑实现的功能；数据访问层访问后台数据库，对后台数据库提供支持。

3.根据权利要求1所述的基于机器视觉的卫星电连接器插接检验系统，其特征在于：所述UI交互处理单元录入电连接器信息包括如下：所属型号、所属研制阶段、所属星上设备名称、所属星上设备代号、电连接器代号、电连接器名称、电连接器型号、电连接器说明、电连接器针/孔信息。

4.根据权利要求1所述的基于机器视觉的卫星电连接器插接检验系统，其特征在于：所述控制单元调用数据处理单元对电连接器的特征信息结果值及原始图像处理进行查询、修改、存储操作具体如下：

(1)控制单元根据视觉处理单元得到的电连接器的特征信息的结果值调用数据处理单元进行匹配查询；

(2)如果查询到有匹配项，则根据匹配结果类型确定该电连接器是否处于插接状态，同时，控制单元调用数据处理单元查询自定义的该电连接器定义状态，即是否需要插接；

(3)如果步骤(2)中查询的结果一致，即目标检验的电连接器和自定义的该电连接器都是为插接状态或者都是为非插接状态，则认为状态值一致，结果正确，此时，控制单元调用数据处理单元将该电连接器检验状态置于正确状态，同时控制单元调用数据处理单元将本次检验电连接器的图像及特征信息结果值进行存储；

(4)如果步骤(2)中查询结果值不一致，也即该电连接器处于插接状态而该电连接器定义为非插接状态，或者该电连接器处于非插接状态而该电连接器定义为插接状态，此时，则认为此状态为非正常状态，控制单元调用UI交互处理单元进行报警处理显示，同时控制单元调用数据处理单元将该电连接器置于不正确状态，调用数据处理单元将本次检验的电连接器的图像及特征信息结果值进行存储；

(5)如果步骤(1)中没有查询到匹配项，控制单元将调用UI交互处理单元进行实时显示，以便人工进行判读处理，控制单元根据人工判读结果调用数据处理单元进行该电连接器信息的存储。

5.一种基于机器视觉的卫星电连接器插接检验方法，其特征在于步骤如下：

(1)初始化系统信息，根据不同卫星型号，初始化系统信息，该系统信息包括：卫星型号名称、卫星型号代号、卫星型号研制阶段、卫星型号研制起始时间，初始化系统信息后，就指定了电连接器所属的卫星及卫星所处的研制阶段，进一步明确了电连接器信息；

(2)电连接器信息录入，设计人员将星上设备及其电连接器信息录入到本发明系统中，录入信息包括如下信息：所属型号、所属研制阶段、所属星上设备名称、所属星上设备代号、电连接器代号、电连接器名称、电连接器型号、电连接器说明、电连接器针/孔信息；

(3)电连接器成像录入，操作人员通过本系统，将星上电连接器插头、插座成像录入，录入信息包括电连接器的插头、插座成像信息以及插头插座插接状态成像信息；录入过程中操作人员注意将插头、插座的特征信息录入，此特征信息可以是电连接器的条形识别码，也可以是电连接器的标签编号信息；

(4)电连接器插接状态设置，设计人员制定星上设备电连接器插接状态信息，此信息作为卫星电连接器插接状态检查的基准数据，定义过程是将某电连接器是否进行插接进行状态标识，为后续输出电连接器插接状态报告提供依据；

(5)电连接器插接状态检验，进行电连接器检验时，操作人员对星上电连接器状态进行检验，检验过程可以是逐个电连接器系统自动检验，也可以是针对某个区域或当前区域的所有电连接器进行一次识别检验；对电连接器进行逐个检验或者进行电连接器区域检验，取决于成像角度、光线以及是否能够完整获取某电连接器特征图像；

(6)电连接器插接状态检验结果输出，星上电连接器检验过程完毕后，设计人员可以查看电连接器连接状态检验结果，可以将电连接器插接状态检验结果进行报告输出，也可以对某个电连接器插接状态进行人工图像复核。