CN105627927B - 一种三维视觉检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及检测设备领域，尤其涉及一种三维视觉检测系统，主要包括检测装置、工控机和显示器，所述工控机分别与检测装置、显示器连接；所述检测装置包括电机、传动装置、导轨、相机、镜头、激光发生器和激光反射板，所述电机与传动装置连接，所述传动装置与相机连接，所述相机设置在导轨上并与镜头连接，所述激光发生器位于相机的一侧并与相机固定在一起，所述激光反射板与激光发生器连接；所述工控机上安装有3D视觉检测软件，所述3D视觉检测软件包括IO通讯模块、电机控制分析模块、光源与相机取像控制分析模块、图像分析处理模块和存储模块。

Description

一种三维视觉检测系统

技术领域

本发明涉及检测设备领域，尤其涉及一种三维视觉检测系统。

背景技术

目前的三维尺寸测量主要采用2D检测技术，由于2D成像技术只能显示测量物体的二维信息，所以在面对三维尺寸测量时需要从多方向获取尺寸信息并组合判断，设计方案复杂并且生产调试难度大，兼容性差。而3D检测技术则通过简单的非接触式扫描完成三维信息的获取，但目前视觉系统厂商在3D检测方面并没有完整标准的方案，在生产厂家引入3D检测设备时，仍需要根据检测产品设计额外的光源机构及运动机构，在产品更变时带来的调试维护难度依然很大。

发明内容

针对传统2D检测过程中检测部位被遮挡、检测部位内藏式、检测部位为阵列式前排挡住后排的问题提供一种三维视觉检测系统。

为实现上述目的，本发明可以通过以下技术方案予以实现：

一种三维视觉检测系统，包括检测装置、工控机和显示器，所述工控机分别与检测装置和显示器连接；所述检测装置包括电机、传动装置、导轨、相机、镜头、激光发生器和激光反射板，所述电机与传动装置连接，所述传动装置与相机连接，所述相机上安装有镜头并设置在导轨上，所述激光发生器位于相机的一侧并与相机固定在一起，所述激光反射板与激光发生器连接；

所述工控机上安装有3D视觉检测软件，所述3D视觉检测软件包括IO通讯模块、电机控制分析模块、光源与相机取像控制分析模块、图像分析处理模块和存储模块，其中：

所述IO通讯模块与外界其他的自动化设备包括检测装置进行通讯；

所述电机控制分析模块控制电机的运转速度和运转行程；

所述光源与相机取像控制分析模块调整相机参数以及控制光源的亮灭时间，接收相机传输过来的图像信息并对相机取像进行预处理；

所述图像分析处理模块对光源与相机取像控制分析模块传输过来的图像信息进行分析并得出最终的检测结果；

所述存储模块对检测结果实时显示在应用程序交互界面，并以设定的选项有选择的保存处理图像及处理数据。

进一步的，所述3D视觉检测软件还包括辅助功能模块，所述辅助功能模块根据实际应用场景选择提供最有效的软件操作环境，包括登录权利设置和功能模式设置两个子模块。

进一步的，所述IO通讯模块包括输入通讯模块和输出通讯模块。

进一步的，所述电机控制分析模块包括电机通讯模块和电机监控模块。

进一步的，所述光源与相机取像控制分析模块包括光源控制模块、相机取像预处理模块和图像传输模块，所述相机取像预处理模块接收相机传输过来的图像信息并进行预处理，所述图像传输模块接收相机取像预处理模块传输过来的图像信息并发送给图像分析处理模块。

进一步的，所述图像分析处理模块包括图像包整理和数据提取模块、视觉定位工具处理模块和视觉检测工具处理模块。

进一步的，所述存储模块包括结果显示模块和结果数据及图像存储模块。

进一步的，所述检测装置还包括机壳，所述电机、传动装置、导轨、相机、镜头、激光发生器和激光反射板均设置在机壳内，方便检测装置整体移动。

进一步的，所述传动装置通过传动带与电机连接，使传动更加平稳，有效控制导轨上做水平运动。

进一步的，所述激光反射板与激光发生器成角度连接，使激光始终位于相机取像视野中心。

本发明与现有技术相比具有以下的有益效果：

1、检测装置方便移动，可设置在被检产品的上方，无需改变检测装置的位置，角度就能准确检测出被检产品中被遮挡、内藏的被检部位。

2、本发明结构简单，可通过导轨改变相机的位置来适应被检产品，降低了生产、调试的难度，减少调试时间，提高了检测稳定性。

3、采取软硬件处理一体化的方案，根据用户生产需求，在软件内部自行分析处理运动机构性能与相机取像性能匹配方案，实行最优化方案，省去人力调试，从而快速满足用户的实际需求。

总而言之，本发明将运动机构与视觉扫描系统集合在一起，通过相机运动来扫描检测静止的检测产品。这样不仅可以忽略产品运动带来的误差因素，提高检测精度，并且降低了使用者的调试难度。另外，本发明通过软件控制的方式实现检测产品最佳的扫描成像效果，使得尺寸测量精度更高，检测的产品种类更多。

附图说明

图1是本发明的主视图；

图2是本发明的立体图；

图3是本发明的检测装置的结构示意图；

图4是本发明的检测装置的分解结构图；

图中：1-工控机、2-显示器、3-检测装置、4-电机、5-传动装置、6-导轨、7-相机、8-镜头、9-激光发生器、10-激光反射板、11-机壳。

具体实施方式

下面将结合附图以及具体实施方式对本发明作进一步的说明：

如图1～2所示，本发明所述的三维视觉检测系统，主要包括检测装置3、工控机1和显示器2，具体的，工控机1通过连接电缆分别与检测装置3、显示器2连接，检测装置3用于获取被检产品的图像信息，工控机1用于获取检测装置3所获取的图像信息并分析处理，将检测结果发送到显示器2，显示器2用于显示产品图像。

如图3～4所示，检测装置3包括机壳11，机壳11内设置有电机4、传动装置5、导轨6、相机7、镜头8、激光发生器9和激光反射板10。电机4位于机壳11的左侧，通过传动带与传动装置5连接，传动装置5与相机7连接。导轨6位于机壳11内的中央，相机7上安装有镜头8并水平设置在导轨6上。激光发生器9位于相机7的一侧并与相机7固定在一起，这样保证相机7取像时优质的图像效果；激光反射板10与激光发生器9成一定角度连接，这样使激光始终位于相机7的取像视野中心。

工控机1上安装有3D视觉检测软件，3D视觉检测软件包括IO通讯模块、电机控制分析模块、光源与相机取像控制分析模块、图像分析处理模块、存储模块和辅助功能模块，其中：

IO通讯模块与外界其他的自动化设备包括检测装置进行通讯，扩展本发明的使用性能，使本发明与其他自动化设备兼容使用；

电机控制分析模块控制电机的运转速度和运转行程，实现拍照的频率及拍照范围，根据相机自身的拍照性能及电机的运转性能进行综合运算得出最佳的扫描速率范围，有效防止相机出现漏拍照而使图像信息缺失的问题；

光源与相机取像控制分析模块调整相机参数以及控制光源的亮灭时间，实现合适的图像拍照效果，同时接收相机传输过来的图像信息并对相机取像进行预处理；将相机参数及光源控制集合在光源与相机取像控制分析模块内，通过软件简单设置即可完成3D扫描激光、2D光源及相机硬件的设置，使视觉系统取像效果设置更人性化及智能化；

图像分析处理模块对光源与相机取像控制分析模块传输过来的图像信息进行分析并得出最终的检测结果；

存储模块对检测结果实时显示在应用程序交互界面，并以设定的选项有选择的保存处理图像及处理数据；

辅助功能模块根据实际应用场景选择提供最有效的软件操作环境，包括登录权利设置和功能模式设置两个子模块；功能模式设置实现各种现实场合内进行合理运用，在没有任何外在视觉硬件支持情况下可通过“仿真模式”进行视觉分析模拟，在“手动模式”下可以进行生产现场调试，而“自动模式”则能够实现检测的自动化。

优选的，IO通讯模块包括输入通讯模块和输出通讯模块。

优选的，电机控制分析模块包括电机通讯模块和电机监控模块。

优选的，光源与相机取像控制分析模块包括光源控制模块、相机取像预处理模块和图像传输模块，相机取像预处理模块接收相机传输过来的图像信息并进行预处理，图像传输模块接收相机取像预处理模块传输过来的图像信息并发送给图像分析处理模块。

优选的，图像分析处理模块包括图像包整理和数据提取模块、视觉定位工具处理模块和视觉检测工具处理模块。

优选的，存储模块包括结果显示模块和结果数据及图像存储模块。

本发明的工作原理：

当一条单线细激光投射到检测产品时，由于物体高度的变化会使激光线发生弯曲，从而使入射到相机7的光照发生变化，相机7随后通过内部3D算法计算出拍照图像精确的三维数据信息，由于激光线照射的地方只是检测产品的一部分，需要通过运动扫描的方式获得完整的物体的三维数据信息。根据上述原理，在3D视觉检测软件在接收到检测信号后，首先运行电机控制分析模块，实时控制电机4的运动,然后根据电机4目前的状态情况向激光与相机取像分析处理模块发送相关指令以启用其拍照或激光亮灭功能，在激光与相机取像分析处理模块完成后会得出一个图像数据包传送给工控机1并与图像分析处理模块进行通讯，此时图像分析处理模块收集每一个数据包直至运动完毕，然后整理数据包并提取图像信息，根据用户设置的检测参数进行分析处理，最后将结果传输到存储模块，从而在交互界面上显示并且已文件格式保存下来。

而硬件部分，工控机1发送开始信号，电机4根据工控机1的内置电机运动程序运动，带动传动装置5工作，传动装置5带动相机7在导轨6上水平运动，进而带动镜头8、激光发生器9、激光反射板10一起运动，激光扫描的同时相机7取像处理，运动过程中截取产品的轮廓后建模处理，分析建模后的图像来进行数据处理，工控机1将检测结果显示在显示器2上。

对于本领域的技术人员来说，可根据以上技术方案以及构思，做出其他各种相应的改变以及变形，而所有的这些改变和变形都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种三维视觉检测系统，其特征在于：包括检测装置、工控机和显示器，所述工控机分别与检测装置和显示器连接；所述检测装置包括电机、传动装置、导轨、相机、镜头、激光发生器和激光反射板，所述电机与传动装置连接，所述传动装置与相机连接，所述相机上安装有镜头并设置在导轨上，所述激光发生器位于相机的一侧并与相机固定在一起，所述激光反射板与激光发生器连接；

所述工控机上安装有3D视觉检测软件，所述3D视觉检测软件包括IO通讯模块、电机控制分析模块、光源与相机取像控制分析模块、图像分析处理模块和存储模块，其中：

所述IO通讯模块与外界其他的自动化设备包括检测装置进行通讯；

所述电机控制分析模块控制电机的运转速度和运转行程；

所述光源与相机取像控制分析模块调整相机参数以及控制光源的亮灭时间，接收相机传输过来的图像信息并对相机取像进行预处理；

所述图像分析处理模块对光源与相机取像控制分析模块传输过来的图像信息进行分析并得出最终的检测结果；

所述存储模块对检测结果实时显示在应用程序交互界面，并以设定的选项有选择的保存处理图像及处理数据。

2.根据权利要求1所述的三维视觉检测系统，其特征在于：所述3D视觉检测软件还包括辅助功能模块，所述辅助功能模块根据实际应用场景选择提供最有效的软件操作环境，包括登录权利设置和功能模式设置两个子模块。

3.根据权利要求1或2所述的三维视觉检测系统，其特征在于：所述IO通讯模块包括输入通讯模块和输出通讯模块。

4.根据权利要求1或2所述的三维视觉检测系统，其特征在于：所述电机控制分析模块包括电机通讯模块和电机监控模块。

5.根据权利要求1或2所述的三维视觉检测系统，其特征在于：所述光源与相机取像控制分析模块包括光源控制模块、相机取像预处理模块和图像传输模块，所述相机取像预处理模块接收相机传输过来的图像信息并进行预处理，所述图像传输模块接收相机取像预处理模块传输过来的图像信息并发送给图像分析处理模块。

6.根据权利要求1或2所述的三维视觉检测系统，其特征在于：所述图像分析处理模块包括图像包整理和数据提取模块、视觉定位工具处理模块和视觉检测工具处理模块。

7.根据权利要求1或2所述的三维视觉检测系统，其特征在于：所述存储模块包括结果显示模块和结果数据及图像存储模块。

8.根据权利要求1所述的三维视觉检测系统，其特征在于：所述检测装置还包括机壳，所述电机、传动装置、导轨、相机、镜头、激光发生器和激光反射板均设置在机壳内。

9.根据权利要求1所述的三维视觉检测系统，其特征在于：所述传动装置通过传动带与电机连接。

10.根据权利要求1所述的三维视觉检测系统，其特征在于：所述激光反射板与激光发生器成角度连接。