CN110187140A - 一种图像获取装置及图像获取方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及图像获取领域，具体而言，涉及一种图像获取装置及图像获取方法。一种图像获取装置，包括线阵相机、工控机、线光源、打点器和面阵相机。线光源、被测件均分别与线阵相机相对设置，线阵相机与工控机连接，线阵相机用于获得被测件运动的待检测灰度图像。打点器与被测件相对运动并在被测件上形成标记点，面阵相机与工控机连接，面阵相机用于获得标记点的位置信息并将标记点的位置信息输入工控机。工控机通过标记点的位置信息调整线阵相机的扫描频率。通过面阵相机与线阵相机的结合，工控机通过标记点的位置信息调整线阵相机的扫描频率，得到板材速度不均匀情况下的待检测灰度图像，成像效果佳，检测精度高，利于后续的分析检测。

Description

一种图像获取装置及图像获取方法

技术领域

本发明涉及图像获取领域，具体而言，涉及一种图像获取装置及图像获取方法。

背景技术

基于相当长的板材运动，当一匀质板材在传送带上，表面明显特征可采集，传输速度不定，通常情况下会通过板材与传送带不产生位移的情况下，通过传送带的速度和行程来推导出板材的运动速度。但由于传送带的长时间使用，会磨损表面粗糙度，造成板材与传送带在运动时会产生位移，影响对板材速度的测量。

当一匀质板材在传送带上，表面明显特征可采集，传输速度不定，还会选择接触式检测的方式对板材进行相应的尺寸检测、缺陷检测，这样会造成板材一定的磨损，损耗板材，影响板材的后续使用。

另一种情况，会采用传感器的方式对板材测速，再结合软件可以对板材进行一定程度上的检测，这样的方式分析繁琐复杂，对传感器的要求高。

当采用线阵相机进行板材速度不均匀情况下的采集，若线阵相机采集频率是一定的，会造成图像混乱的问题。

发明内容

本发明的目的包括提供一种图像获取装置，其能够调整线阵相机的扫描频率，得到被测件运动时的待检测灰度图像，提高成像效果和检测精度。

本发明的另一目的包括提供一种图像获取方法，其采用上述的图像获取装置，能够提高成像效果和检测精度。

本发明的实施例通过以下技术方案实现：

一种图像获取装置，包括线阵相机、工控机、线光源、打点器和面阵相机。

线光源、被测件均分别与线阵相机相对设置，线阵相机与工控机连接，线阵相机用于获得被测件运动的待检测灰度图像。打点器与被测件相对运动并在被测件上形成标记点，面阵相机与工控机连接，面阵相机用于获得标记点的位置信息并将标记点的位置信息输入工控机。工控机通过标记点的位置信息调整线阵相机的扫描频率。

发明人发现，基于一相当长的匀质板材，目前对于匀质板材在传送带上、表面明显特征可采集、传输速度不定的时候，要么由于板材与传送带的长时间工作而产生位移影响对板材速度的测量；要么由于采用接触式检测的方式进行相应的尺寸检测与缺陷检测等而带来对板材的磨损的不良影响；要么采用传感器进行测速与检测而再通过软件分析数据，这样的分析较繁琐复杂；要么采用线阵相机进行板材速度不均匀情况下的采集，若线阵相机采集频率是一定的，会造成图像混乱的问题。

据此发明人发明了一种图像获取装置，包括线阵相机、工控机、线光源、打点器和面阵相机。通过面阵相机与线阵相机的结合，得到被测件运动时的待检测灰度图像，成像效果好、检测精度高。

通过打点器与面阵相机，打点器在运动的被测件上形成标记点，并通过面阵相机获得被测件上的标记点的位置信息。面阵相机获得的标记点处于相对面阵相机的固定空间的包含的标记点，通过摄像的方式记录下来。然后在面阵相机与工控机连接的基础上，面阵相机将所测得的标记点的位置信息输入工控机，工控机进行分析，得到被测件的实时运动速度。

图像获取装置通过线阵相机得到被测件运动的待检测灰度图像，线光源与线阵相机相对设置，线光源对线阵相机进行补光，线光源与线阵相机相匹配。线阵相机与工控机连接，工控机通过被测件的实时运动速度，根据被测件每秒向前运动的距离，推算得到线阵相机所需的扫描频率，从而对线阵相机的扫描频率进行调节，得到清晰的被测件运动的待检测灰度图像。将所得到的待检测灰度图像输入工控机进行分析、尺寸检测与缺陷检测等，待检测灰度图像成像效果和检测精度好。

综上，这样的图像获取装置通过面阵相机与线阵相机的结合，工控机通过标记点的位置信息调整线阵相机的扫描频率，得到板材速度不均匀情况下的待检测灰度图像，成像效果佳，检测精度高，利于后续的分析检测。

进一步地，工控机通过标记点的位置信息得出被测件的实时运动速度；

工控机通过实时运动速度调整线阵相机的扫描频率。

进一步地，包括视觉处理软件，视觉处理软件用于对待检测灰度图像进行在线检测。

进一步地，线阵相机包括黑白线阵相机；

线光源、被测件均分别与黑白线阵相机相对设置，黑白线阵相机与工控机连接。

进一步地，被测件包括板材；

板材与线阵相机相对设置，板材与打点器相对运动，打点器在板材上形成标记点。

进一步地，板材包括钢卷。

进一步地，打点器在被测件的边缘位置上形成标记点。

进一步地，打点器固定设置，被测件与打点器相对运动，被测件沿运动方向x移动；

打点器在被测件上形成标记点；

打点器还沿运动方向x的法向方向y做一固定循环运动。

进一步地，打点器还沿运动方向x的法向方向y做y＝sint的固定循环运动。

一种图像获取方法，包括上述的图像获取装置。

本发明实施例的技术方案至少具有如下优点和有益效果：

1、工控机通过标记点的位置信息调整线阵相机的扫描频率，得到板材速度不均匀情况下的待检测灰度图像，成像效果佳，检测精度高，利于后续的分析检测；

2、打点器与面阵相机配合测量被测件的实时运动速度，属于非接触式测量，保证被测件的完整性；

3、打点器与面阵相机配合测量被测件的实时运动速度，测量准确。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例提供图像获取装置的第一结构示意图；

图2为本发明实施例提供图像获取装置的第二结构示意图；

图3为本发明实施例提供图像获取装置的第三结构示意图；

图4为本发明实施例提供的工作原理示意图。

图标：10-图像获取装置，100-线阵相机，110-黑白线阵相机，200-工控机，300-线光源，400-打点器，500-面阵相机，600-被测件，610-标记点。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，若出现术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

图1为本发明实施例提供图像获取装置10的第一结构示意图，展示线光源300、线阵相机100、工控机200与运动的被测件600的相对位置关系；

图2为本发明实施例提供图像获取装置10的第二结构示意图，展示打点器400在被测件600上形成的标记点610的具体示意；

图3为本发明实施例提供图像获取装置10的第三结构示意图，展示面阵相机500将固定位置的标记点610的位置关系输入工控机200的具体示意。

请参照图1至图3，本实施例提供一种图像获取装置10，包括线阵相机100、工控机200、线光源300、打点器400和面阵相机500。

线阵相机100、面阵相机500均分别与工控机200连接。图1中，线光源300与被测件600相对设置。被测件600可以是板材，板材指的是标准大小的扁平矩形建筑材料板，用来作墙壁、天花板或地板的构件，也多指锻造、轧制或铸造而成的金属板。通过线阵相机100获得运动情况下的板材的待检测灰度图像。本实施例基于的解决问题是板材在运动速度不均匀的情况，采用线阵相机100进行采集而造成的图像混乱的问题。

具体地，线光源300对线阵相机100进行补光，线光源300与线阵相机100相匹配。由于本机器视觉系统采用线阵相机100采集图像，故线光源300选择为白色LED线光源300作为其照明方式，以获得良好的照明效果。

更多地，板材也可以选择为钢卷，钢卷的一端在工作台上展开，做不匀速运动，通过线阵相机100获得钢卷展开的部分的运动的待检测灰度图像，送至工控机200进行相应的分析与检测。检测包括尺寸检测与缺陷检测等。

更多地，上述的图像获取装置10，也可以得到被测件600在匀速运动情况下的待检测灰度图像，送至工控机200进行相应的分析与检测。

具体地，工控机200对待检测灰度图像的分析与检测是通过工控机200 上的视觉处理软件，通过视觉处理软件对待检测灰度图像进行在线检测。

请参照图2和图3，打点器400在被测件600上形成标记点610，并通过面阵相机500获得被测件600上的标记点610的位置信息。面阵相机500 获得的标记点610处于相对面阵相机500的固定空间的包含的标记点610 (例如图3中小矩形包含的连续的标记点610)，通过摄像的方式记录下来。然后在面阵相机500与工控机200连接的基础上，面阵相机500将所测得的标记点610的位置信息输入工控机200，工控机200进行分析，得到被测件600的实时运动速度。

打点器400与被测件600相对运动，一种实施方式：打点器400相较于地面固定，被测件600朝一个方向x运动，打点器400在被测件600上形成一系列的标记点610。

更多地，打点器400在被测件600的边缘位置上形成标记点610，减小对板材的影响。更多地，打点器400在被测件600上所形成的标记点610，一种是选择可清除的标记点610，这样可在后续操作中轻易去除，对被测件 600的原材料有较好的保护作用；一种是标记点610不可清楚，但具有不影响被测件600的正常使用的功能。

具体地，被测件600沿运动速度x方向运动。发明人发现，当打点器 400仅仅是相较于地面固定地在被测件600上打点，而被测件600与打点器 400相对静止时，打点器400在被测件600上形成的标记点610为一个点(多个标记点610重合为一个)，此时仅仅依靠一个点是无法判断被测件600静止的状态。即，当被测件600在运动过程中速度减慢至，被测件600与打点器400相对静止时(即被测件600与地面相对静止时)，仅仅通过打点器 400在x方向上的打点，是无法判断出来的，且无法判断相对静止的持续时间。

故，在打点器400与地面在x方向上相对固定、被测件600朝一个方向x运动的基础上，打点器400还沿运动方向x的法向方向y做一固定循环运动，以此来判断区分被测件600与打点器400相对静止的状态与持续时间。具体地，上述的固定循环运动可以选择为y＝sint的固定循环运动。请参照图2和图3，打点器400每隔一个固定的0.02s时间在被测件600上形成一个新的标记点610，通过面阵相机500对相关区域的标记点610的位置信息记录并传输至工控机200，即可推导出被测件600的实时运动速度，从而据被测件600每秒向前运动的距离，推算得到线阵相机100所需的扫描频率，从而对线阵相机100的扫描频率进行调节，得到清晰的被测件600 运动的待检测灰度图像。将所得到的待检测灰度图像输入工控机200进行分析、尺寸检测与缺陷检测等，待检测灰度图像成像效果和检测精度好。

具体的，面阵相机测速部分的原理如图4所示，

图4中上半部分为t时刻，下半部分为t+△t时刻，通过匹配拍摄区域中的打点器所打的点连成的线(运用互相关法)，可以得出连成的线的偏移△y，除以面阵相机每张图像拍摄间隔△t，得到其运动速度。由于运用多个点的位置信息，均化了误差，提高了检测精度。

更多地，上述的固定循环运动可以选择其他形式的固定循环运动，只要能达成判断区分被测件600与打点器400相对静止的状态与持续时间的目的。

更多地，对标记点610的位置信息进行相关的分析的机器，可以不仅仅是工控机200，还可以选择另外接入单片机或plc以求得被测件600的实时运动速度，再将实时运动速度输入工控机200以调节线阵相机100的扫描频率。

更多地，由于上述获得的是待检测灰度图像，基于被测件600的长度是相当大的情况、会在不断输送(例如钢卷不断输送)，选择线阵相机100，且线阵相机100选择为黑白线阵相机110，可直接得到灰度图像，相较于其他的例如三线彩色相机等，尽量降低成本。

更多地，上述的工作情况无需传感器参与工作。

本实施例还提供一种图像获取方法，包括上述的图像获取装置10，能够得到被测件600(包括板材)速度不均匀情况下的待检测灰度图像，成像效果佳，检测精度高。

本发明实施例的技术方案至少具有如下优点：

1、工控机200通过标记点610的位置信息调整线阵相机100的扫描频率，得到板材速度不均匀情况下的待检测灰度图像，成像效果佳，检测精度高，利于后续的分析检测；

2、打点器400与面阵相机500配合测量被测件600的实时运动速度，属于非接触式测量，保证被测件600的完整性；

3、可长时间稳定工作，避免工人应疲劳而产生的检测失误；

4、通过添加的标记点610特征，直接根据公式计算得到被测件600的近似速度，精确度较高。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种图像获取装置，其特征在于：

包括线阵相机、工控机、线光源、打点器和面阵相机；

所述线光源、被测件均分别与所述线阵相机相对设置，所述线阵相机与所述工控机连接，所述线阵相机用于获得所述被测件运动的待检测灰度图像；

所述打点器与所述被测件相对运动并在所述被测件上形成标记点，所述面阵相机与所述工控机连接，所述面阵相机用于获得所述标记点的位置信息并将所述标记点的位置信息输入所述工控机；

所述工控机通过所述标记点的位置信息调整所述线阵相机的扫描频率。

2.根据权利要求1所述的图像获取装置，其特征在于：

所述工控机通过所述标记点的位置信息得出所述被测件的实时运动速度；

所述工控机通过所述实时运动速度调整所述线阵相机的所述扫描频率。

3.根据权利要求1所述的图像获取装置，其特征在于：

包括视觉处理软件，所述视觉处理软件用于对所述待检测灰度图像进行在线检测。

4.根据权利要求1所述的图像获取装置，其特征在于：

所述线阵相机包括黑白线阵相机；

所述线光源、所述被测件均分别与所述黑白线阵相机相对设置，所述黑白线阵相机与所述工控机连接。

5.根据权利要求1所述的图像获取装置，其特征在于：

所述被测件包括板材；

所述板材与所述线阵相机相对设置，所述板材与所述打点器相对运动，所述打点器在所述板材上形成所述标记点。

6.根据权利要求5所述的图像获取装置，其特征在于：

所述板材包括钢卷。

7.根据权利要求1所述的图像获取装置，其特征在于：

所述打点器在所述被测件的边缘位置上形成所述标记点。

8.根据权利要求1所述的图像获取装置，其特征在于：

所述打点器固定设置，所述被测件与所述打点器相对运动，所述被测件沿运动方向x移动；

所述打点器在所述被测件上形成所述标记点；

所述打点器还沿所述运动方向x的法向方向y做一固定循环运动。

9.根据权利要求8所述的图像获取装置，其特征在于：

所述打点器还沿所述运动方向x的法向方向y做y＝s i nt的固定循环运动。

10.一种图像获取方法，其特征在于：

包括权利要求1-9中任一项所述的图像获取装置。