CN106470307A - 可编程机器视觉装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种可编程机器视觉装置，包括：输入/输出功能层，适于与各种照相机、各种外部执行机构的控制器和各种数据库连接；算法和控制功能层，适于对图像进行处理和执行内部逻辑控制；和图形用户接口功能层，适于用户与可编程机器视觉装置进行交互。所述算法和控制功能层经由所述输入/输出功能层接收照相机拍摄到的图像，所述算法和控制功能层对接收到的图像进行处理、分析和判断，并经由所述输入/输出功能层将处理、分析和判断结果发送至外部执行机构的控制器，以便控制外部执行机构执行各种机器视觉任务。在本发明中，可编程机器视觉装置适用于各种不同品牌的照相机、各种不同品牌的外部执行机构或各种不同种类的数据库，具有良好的通用性。

Description

可编程机器视觉装置
技术领域
本发明涉及一种可编程机器视觉装置。
背景技术
对于自动化生产线，机器视觉技术是一项关键的技术。通过机器视觉技术，可以提高自动化生产线的制造精度，提高自动化生产线的制造柔性，降低材料成本和劳动力成本，并且能够减少机械系统的设计复杂度。
机器视觉应用可以分为几个类别：目标定位、视觉引导、尺寸测量和外观检验。许多机器视觉应用具有相同的视觉功能。例如，对于基于视觉引导拾取和安装工件的任务，需要开发出适用于各种机器人和各种照相机的各种机器视觉装置。对于同样的任务，尽管其图像处理算法是相同的，但是，如果采用了不同品牌的照相机或不同品牌的机器人，就需要重新开出一套适用于新的照相机或新的机器人的机器视觉装置。工程师将不得不花费大量的时间来做重复且枯燥的工作，这真是一种资源的浪费。
发明内容
本发明的目的旨在解决现有技术中存在的上述问题和缺陷的至少一个方面。
本发明的一个目的在于提供一种可编程机器视觉装置，其适用于各种不同品牌的照相机、各种不同品牌的外部执行机构或各种不同种类的数据库，具有良好的通用性。
根据本发明的一个方面，提供一种可编程机器视觉装置，适于执行各种机器视觉任务，所述可编程机器视觉装置包括：输入/输出功能层，适于与各种照相机、各种外部执行机构的控制器和各种数据库连接；算法和控制功能层，适于对图像进行处理和执行内部逻辑控制；和图形用户接口功能层，适于用户与可编程机器视觉装置进行交互，其中，所述算法和控制功能层经由所述输入/输出功能层接收照相机拍摄到的图像，所述算法和控制功能层对接收到的图像进行处理、分析和判断，并经由所述输入/输出功能层将处理、分析和判断结果发送至外部执行机构的控制器，以便控制外部执行机构执行各种机器视觉任务。
根据本发明的一个实施例，所述输入/输出功能层包括：照相机接口，适于与各种不同类型的照相机连接；通信接口，适于与各种不同类型的外部执行机构的控制器连接；和数据库接口，适于与各种不同类型的数据库连接。
根据本发明的另一个实施例，所述照相机接口包括GenlCamGenTL Standard，GigE，IIDC 1394，DirectX，OpenNI，TWAIN，USB3.0，CameraLink和Frame Grabbers中的至少一种；所述通信接口包括TCP和/或UDP；所述数据库接口包括ACCESS，ORACLE和SQL中的至少一种。
根据本发明的另一个实施例，所述外部执行机构的控制器包括PLC控制器和机器人控制器，所述可编程机器视觉装置通过TCP/UDP通信接口与所述PLC控制器和机器人控制器进行通信。
根据本发明的另一个实施例，在所述数据库中记录有操作者信息、运行状态和警报信息。
根据本发明的另一个实施例，所述算法和控制功能层包括：图像处理模块，适于建立图像数据结构和对应的图像处理算法；和逻辑控制模块，由内部传递的消息驱动，用于执行内部逻辑控制。
根据本发明的另一个实施例，所述图像处理算法用于坐标标定，尺寸测量，外观检测和字符识别；所述逻辑控制模块包括照相机控制、照明控制、状态控制和过程控制。
根据本发明的另一个实施例，所述图形用户接口功能层包括：图像显示模块，用于显示被拍摄的图像、与外部执行机构的控制器的连接状态和已连接的照相机的信息；结果显示模块，用于显示对图像进行处理、分析和判断的结果；设置模块，用于设置照相机，通信接口、照明光源以及用户进入权限；和交互操作模块，用于用户向可编程机器视觉装置输入各种操作指令。
根据本发明的另一个实施例，所述设置模块适于设置照相机的处理算法、触发时间、触发模式、增益、曝光、接口类型和图像存储。
在本发明的前述各个实施例中，机器视觉装置的输入/输出功能层适于与各种照相机、各种外部执行机构的控制器和各种数据库连接，因此，本发明的机器视觉装置具有很好的通用性，能够适用于各种不同品牌的照相机、各种不同品牌的外部执行机构或各种不同种类的数据库。这样，工程师可以专注于图形处理算法的开发，无需做一些重复和枯燥的接口程序。此外，还可以利用封装的图像处理算法来缩短开发周期。这将大大降低机器视觉装置的时间成本，降低人工成本。
在本发明的前述各个实施例的机器视觉装置中，所述算法和控制功能层经由所述输入/输出功能层接收照相机拍摄到的图像，所述算法和控制功能层对接收到的图像进行处理、分析和判断，并经由所述输入/输出功能层将处理、分析和判断结果发送至外部执行机构的控制器，以便控制外部执行机构执行各种机器视觉任务。
通过下文中参照附图对本发明所作的描述，本发明的其它目的和优点将显而易见，并可帮助对本发明有全面的理解。
附图说明
图1显示根据本发明的一个实例性的实施例的可编程机器视觉装置的功能模块框图。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。在说明书中，相同或相似的附图标号指示相同或相似的部件。下述参照附图对本发明实施方式的说明旨在对本发明的总体发明构思进行解释，而不应当理解为对本发明的一种限制。
另外，在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本披露实施例的全面理解。然而明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。在其他情况下，公知的结构和装置以图示的方式体现以简化附图。
根据本发明的一个总体技术构思，提供一种可编程机器视觉装置，适于执行各种机器视觉任务，所述可编程机器视觉装置包括：输入/输出功能层，适于与各种照相机、各种外部执行机构的控制器和各种数据库连接；算法和控制功能层，适于对图像进行处理和执行内部逻辑控制；和图形用户接口功能层，适于用户与可编程机器视觉装置进行交互，其中，所述算法和控制功能层经由所述输入/输出功能层接收照相机拍摄到的图像，所述算法和控制功能层对接收到的图像进行处理、分析和判断，并经由所述输入/输出功能层将处理、分析和判断结果发送至外部执行机构的控制器，以便控制外部执行机构执行各种机器视觉任务。
图1显示根据本发明的一个实例性的实施例的可编程机器视觉装置的功能模块框图。
在本发明的一个实施例中，公开了一种可编程机器视觉装置。如图1所示，该可编程机器视觉装置主要包括输入/输出(I/O)功能层，算法和控制功能层，以及图形用户接口(GUI)功能层。
如图1所示，在图示的实施例中，输入/输出功能层适于与各种照相机、各种外部执行机构的控制器和各种数据库连接。算法和控制功能层适于对图像进行处理和执行内部逻辑控制。图形用户接口功能层，适于用户与可编程机器视觉装置进行交互。
如图1所示，在图示的实施例中，算法和控制功能层经由输入/输出功能层接收照相机拍摄到的图像；然后，算法和控制功能层对接收到的图像进行处理、分析和判断；然后，再经由输入/输出功能层将处理、分析和判断结果发送至外部执行机构的控制器，以便控制外部执行机构执行各种机器视觉任务。
如图1所示，在图示的实施例中，输入/输出功能层主要包括照相机接口、通信接口和数据库接口。照相机接口适于与各种不同类型(品牌)的照相机连接。通信接口适于与各种不同类型的外部执行机构的控制器连接。数据库接口适于与各种不同类型的数据库连接。
在本发明的一个实施例中，照相机接口可以包括各种通用的照相机接口，例如，可以包括GenlCam GenTL Standard，GigE，IIDC 1394，DirectX，OpenNI，TWAIN，USB3.0，CameraLink和FrameGrabbers中的至少一种。
在本发明的一个实施例中，通信接口可以包括TCP和/或UDP。
在本发明的一个实施例中，数据库接口可以包括ACCESS，ORACLE和SQL中的至少一种。
在本发明的一个实施例中，外部执行机构的控制器可以包括PLC控制器和/或机器人控制器。可编程机器视觉装置可以通过TCP/UDP通信接口与PLC控制器和机器人控制器进行通信。
在本发明的一个实施例中，在数据库中可以记录有操作者信息、运行状态和警报信息。
如图1所示，在图示的实施例中，算法和控制功能层主要包括图像处理模块和逻辑控制模块。图像处理模块适于建立图像数据结构和对应的图像处理算法。逻辑控制模块由内部传递的消息驱动，用于执行内部逻辑控制。
请继续参见图1，在图示的实施例中，图像处理算法用于坐标标定(例如，照相机的坐标标定，工件的坐标标定)，尺寸测量(例如，工件的尺寸测量)，外观检测(例如，工件的外观特征的识别)和字符识别(例如，工件上的字符的识别)。
请继续参见图1，在图示的实施例中，逻辑控制模块主要包括照相机控制、照明控制、状态控制和过程控制。
如图1所示，在图示的实施例中，图形用户接口功能层主要包括图像显示模块、结果显示模块、设置模块和交互操作模块。图像显示模块用于显示被拍摄的图像、与外部执行机构的控制器的连接状态和已连接的照相机的信息。结果显示模块用于显示对图像进行处理、分析和判断的结果。设置模块用于设置照相机，通信接口、照明光源以及用户进入权限。交互操作模块用于用户向可编程机器视觉装置输入各种操作指令。
在本发明的一个实施例中，设置模块可以用于设置照相机的处理算法、触发时间、触发模式、增益、曝光、接口类型、图像存储等。
本领域的技术人员可以理解，上面所描述的实施例都是示例性的，并且本领域的技术人员可以对其进行改进，各种实施例中所描述的结构在不发生结构或者原理方面的冲突的情况下可以进行自由组合。
虽然结合附图对本发明进行了说明，但是附图中公开的实施例旨在对本发明优选实施方式进行示例性说明，而不能理解为对本发明的一种限制。
虽然本总体发明构思的一些实施例已被显示和说明，本领域普通技术人员将理解，在不背离本总体发明构思的原则和精神的情况下，可对这些实施例做出改变，本发明的范围以权利要求和它们的等同物限定。
应注意，措词“包括”不排除其它元件或步骤，措词“一”或“一个”不排除多个。另外，权利要求的任何元件标号不应理解为限制本发明的范围。

Claims (9)

1.一种可编程机器视觉装置，适于执行各种机器视觉任务，所述可编程机器视觉装置包括：
输入/输出功能层，适于与各种照相机、各种外部执行机构的控制器和各种数据库连接；
算法和控制功能层，适于对图像进行处理和执行内部逻辑控制；和
图形用户接口功能层，适于用户与可编程机器视觉装置进行交互，
其中，所述算法和控制功能层经由所述输入/输出功能层接收照相机拍摄到的图像，所述算法和控制功能层对接收到的图像进行处理、分析和判断，并经由所述输入/输出功能层将处理、分析和判断结果发送至外部执行机构的控制器，以便控制外部执行机构执行各种机器视觉任务。
2.根据权利要求1所述的可编程机器视觉装置，其特征在于，所述输入/输出功能层包括：
照相机接口，适于与各种不同类型的照相机连接；
通信接口，适于与各种不同类型的外部执行机构的控制器连接；和
数据库接口，适于与各种不同类型的数据库连接。
3.根据权利要求2所述的可编程机器视觉装置，其特征在于：
所述照相机接口包括GenlCam GenTL Standard，GigE，IIDC1394，DirectX，OpenNI，TWAIN，USB3.0，CameraLink和FrameGrabbers中的至少一种；
所述通信接口包括TCP和/或UDP；
所述数据库接口包括ACCESS，ORACLE和SQL中的至少一种。
4.根据权利要求3所述的可编程机器视觉装置，其特征在于：
所述外部执行机构的控制器包括PLC控制器和机器人控制器，所述可编程机器视觉装置通过TCP/UDP通信接口与所述PLC控制器和机器人控制器进行通信。
5.根据权利要求3所述的可编程机器视觉装置，其特征在于：在所述数据库中记录有操作者信息、运行状态和警报信息。
6.根据权利要求2所述的可编程机器视觉装置，其特征在于，所述算法和控制功能层包括：
图像处理模块，适于建立图像数据结构和对应的图像处理算法；和
逻辑控制模块，由内部传递的消息驱动，用于执行内部逻辑控制。
7.根据权利要求6所述的可编程机器视觉装置，其特征在于：
所述图像处理算法用于坐标标定，尺寸测量，外观检测和字符识别；
所述逻辑控制模块包括照相机控制、照明控制、状态控制和过程控制。
8.根据权利要求6所述的可编程机器视觉装置，其特征在于，所述图形用户接口功能层包括：
图像显示模块，用于显示被拍摄的图像、与外部执行机构的控制器的连接状态和已连接的照相机的信息；
结果显示模块，用于显示对图像进行处理、分析和判断的结果；
设置模块，用于设置照相机，通信接口、照明光源以及用户进入权限；和
交互操作模块，用于用户向可编程机器视觉装置输入各种操作指令。
9.根据权利要求8所述的可编程机器视觉装置，其特征在于，
所述设置模块适于设置照相机的处理算法、触发时间、触发模式、增益、曝光、接口类型和图像存储。
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