CN110632951A - 一种智能视觉伺服引导设备及其引导方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种智能视觉伺服引导设备及其引导方法,所述伺服引导设备包括操作台和上位机,操作台上设有支架和位于支架一侧的检测区,支架上设有用于采集检测区内待测物图像的图像采集装置和位于图像采集装置下方的伺服装置,图像采集装置与上位机电连接,伺服装置包括点光源和伺服电机,伺服电机可驱使点光源的光源在检测区内自由移动,且伺服电机与上位机电连接;所述引导方法是通过标定伺服系统与图像系统之间的尺寸及坐标系的映射关系,然后将待测物图像系统的尺寸和坐标转换成伺服系统的尺寸和坐标,进而通过控制伺服电机正确引导点光源指向符合系统设定条件的产品。本发明结构简单、成本低廉,该引导方法具有操作便捷和识别效率高的特点。
Description
技术领域
本发明涉及智能视觉技术领域,尤其涉及一种智能视觉伺服引导设备及其引导方法。
背景技术
目前工业水平进入4.0时代,自动化软硬件技术不断发展和突破,自动化程度不断提高,企业加速布局机器视觉产业化应用,以智造需求为导向加速研发工业视觉解决方案,以智能视觉为核心推动智慧工厂建设。在这样的背景下,我们研发了一套自动识别产品并进行矩阵引导的设备,以及配套视觉软件。在生产中,依靠人眼识别物品是一件费时费力的事情,效率非常低而且容易判别错误,我们的这套设备可以完全取代人工进行产品识别,而且能极大提高生产效率,降低人工成本。
发明内容
为了解决上述技术问题,本发明提供一种智能视觉伺服引导设备,包括操作台和具有图像处理系统的上位机,所述操作台上设有支架和位于所述支架一侧的检测区,所述支架上设有用于采集所述检测区内待测物图像的图像采集装置和位于所述图像采集装置下方的伺服装置,所述图像采集装置与所述上位机电连接,所述伺服装置包括点光源和伺服电机,所述伺服电机可驱使所述点光源的光源在所述检测区内自由移动,且所述伺服电机与所述上位机电连接。
作为上述技术的优选方案,所述伺服装置还包括导轨,所述导轨上设有可沿所述导轨移动的滑块,所述点光源设于所述滑块上,所述滑块与所述伺服电机连接并可在所述伺服电机的驱动下沿所述导轨左右移动。
作为上述技术的优选方案,所述伺服电机包括设于所述滑块上的第一伺服电机和设于所述支架上的第二伺服电机,所述第一伺服电机与所述点光源连接用于控制所述点光源上下旋动,所述第二伺服电机与所述滑块连接用于控制所述滑块沿所述导轨左右移动。
作为上述技术的优选方案,所述伺服电机的轴上设有减速机。
作为上述技术的优选方案,所述上位机上设有控制板卡,所述控制板卡与所述伺服电机电连接以用于控制所述伺服电机启停。
作为上述技术的优选方案,所述图像采集装置包括光源系统和相机,所述相机位于所述光源系统的正中央,且所述相机与所述上位机电连接。
作为上述技术的优选方案,所述支架包括立柱、光源支架、相机支架和伺服装置支架,所述立柱和所述伺服装置支架固定于所述操作台上,所述伺服装置支架位于所述立柱的一侧,所述光源支架和相机支架设于所述立柱上,所述相机支架位于所述光源支架的上方,所述光源系统通过所述光源支架固定在所述立柱上,所述相机通过所述相机支架固定在所述立柱上,所述伺服装置通过所述伺服装置支架固定于所述操作台上并位于所述图像采集装置下方的一侧。
作为上述技术的优选方案,所述光源系统为穹型光源、条形光源或投射灯中的一种。
作为上述技术的优选方案,所述点光源的光源出口处设有一个光罩,所述光罩具有一个大小可调的圆形孔。
一种智能视觉伺服引导设备的引导方法,包含上述智能视觉伺服引导设备,所述引导方法包括以下步骤:
步骤1:首先调整所述相机视野进入检测区内,并将标定块放入所述相机视野的正中央,通过所述相机采集一张所述标定块的图像,然后计算出图像中所述标定块的图像尺寸,通过对比所述标定块的实际尺寸和图像尺寸,得到伺服系统和图像系统之间的尺寸标准的映射关系;
步骤2:将两个产品放入所述相机视野范围内,手动控制所述伺服电机动作,调整所述点光源的光线依次指向放入的两个产品,同时分别记录下所述伺服电机的脉冲值,然后通过所述相机采集一张两个产品的图像,最后计算出图像中两个产品的图像坐标,并通过伺服电机脉冲值、图像坐标以及伺服轴心与产品的距离等参数得到伺服系统和图像系统之间的坐标系映射关系;
步骤3:将被检测物放入所述相机视野内,然后通过所述相机采集一张被检测物的图像并将所述图像发送给所述上位机,通过所述上位机的图像处理系统对所述相机采集的图像进行识别分析,找出符合系统设定条件的产品并计算出该产品的图像系统坐标;
步骤4:根据所述步骤1得到的伺服系统和图像系统之间的尺寸映射关系以及所述步骤2得到的伺服系统和图像系统之间的坐标系映射关系,将所述步骤3中该产品的图像系统坐标转换为伺服系统坐标,然后所述上位机可根据该产品的伺服系统坐标控制所述伺服电机动作,进而正确引导所述点光源指向符合系统设定条件的该产品。
与现有技术比较,本发明具有如下技术优势:
(1)本发明的智能视觉伺服引导设备结构简单,且制造成本低廉,能够完全取代人工对产品的识别;
(2)本发明中采用点光源和穹型光源系统,不但提升了对待测物的指示效果,而且为所述相机采集所述检测区内图像时提供了一个均匀稳定的光照环境;
(3)本发明中在所述伺服电机的轴上安装减速机,使得所述伺服电机在静止状态下,不再因受到作用力而发出高频电流声,大大减轻了设备的噪声;
(4)本发明中的引导方法操作简单便捷,而且引导识别效率高,极大提高了生产效率,降低了人工成本。
附图说明
图1是本发明中智能视觉伺服引导设备结构示意图,
图2是本发明中光源系统仰视图,
图3是本发明中伺服装置结构示意图,
图4是本发明中智能视觉伺服引导设备的引导方法流程图。
图中:1.操作台,2.上位机,3.支架,31.立柱,32.光源支架,33.相机支架,34.伺服装置支架,4.检测区,5.图像采集装置,51.光源系统,52.相机,6.伺服装置,61.点光源,62.伺服电机,621.第一伺服电机,622.第二伺服电机,63.导轨,631.滑块,7.减速机, 8.控制板卡,9.光罩,10.圆形孔。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明的技术方案,下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。
如图1所示,一种智能视觉伺服引导设备,包括操作台1和具有图像处理系统的上位机2,所述操作台1上设有支架3和位于所述支架3一侧的检测区4,所述支架3上设有用于采集所述检测区4内待测物图像的图像采集装置5和位于所述图像采集装置5 下方的伺服装置6,所述图像采集装置5与所述上位机2电连接,所述伺服装置6包括点光源61和伺服电机62,所述伺服电机62可驱使所述点光源61的光源在所述检测区 4内自由移动,且所述伺服电机62与所述上位机2电连接。本实施例中,待测物放入所述检测区4内,所述图像采集装置5采集所述待测区4内待测物的图像,并将所采集的图像传输至所述上位机2内,所述上位机2对所采集的图像进行识别分析,所述上位机2可控制所述伺服电机62驱动所述点光源61在所述检测区4内自由移动,用以正确引导所述点光源61的光源指向符合系统设定条件的产品,该智能视觉伺服引导设备结构简单,且制造成本低廉,能够完全取代现有人工识别产品的操作,极大提高了生产效率,降低了人工成本。
如图1所示,所述伺服装置6还包括导轨63,所述导轨63上设有可沿所述导轨63 移动的滑块631,所述点光源61设于所述滑块631上,所述滑块631与所述伺服电机 62连接并可在所述伺服电机62的驱动下沿所述导轨63左右移动。本实施例中,通过将所述点光源61固设于所述滑块631上,所述伺服电机62驱动所述滑块631在所述导轨63上移动,从而实现所述点光源61的左右移动,保证了所述点光源61能够平稳的左右移动,进而提升所述点光源61的指示效果。
如图1所示,所述伺服电机62包括设于所述滑块631上的第一伺服电机621和设于所述支架3上的第二伺服电机622,所述第一伺服电机621与所述点光源61连接用于控制所述点光源61上下旋动,所述第二伺服电机622与所述滑块631连接用于控制所述滑块631沿所述导轨63左右移动。本实施例中,所述第一伺服电机621控制所述所述点光源61上下旋动进而调整其角度,所述第二伺服电机622控制所述滑块631在所述导轨63上左右移动,进而控制所述点光源61沿所述导轨63左右移动,从而实现了所述点光源61的光源在所述检测区4内自由移动,对待测物进行识别和正确引导。
如图1所示,所述伺服电机62的轴上设有减速机7。本实施例中,正常情况下,所述伺服电机62的轴在静止状态下受力后,会产生一个反方向的作用力以保持平衡,此时所述伺服电机62就会发出高频电流声,长时间工作在这种高频电流声中会对操作人员的听力造成损伤,甚至会影响操作人员的精神状态,通过在所述伺服电机62的轴上增设一台所述减速机7,原本对所述伺服电机62的作用力就转移到所述减速机7上,使得所述伺服电机62不再发出高频电流声,提高了设备的操作安全性能。
如图1所示,所述上位机2上设有控制板卡8,所述控制板卡8与所述伺服电机62 电连接以用于控制所述伺服电机62启停。本实施例中,所述伺服电机62的启停通过设于所述上位机2上的所述控制板卡8进行控制,实现了操作的自动化和控制的精准性能。在其他实施例中,所述伺服电机62还可以采用PLC控制系统进行控制。
如图1所示,所述图像采集装置5包括光源系统51和相机52,所述相机52位于所述光源系统51的正中央,且所述相机52与所述上位机2电连接。本实施例中,所述光源系统51设于所述检测区4的正上方,当所述上位机2控制所述相机52对所述检测区4内的待测物进行图像采集时,所述光源系统51为所述相机52提供均匀稳定的光照环境,提高所述相机52采集的图像清晰度。
如图1所示,所述支架3包括立柱31、光源支架32、相机支架33和伺服装置支架 34,所述立柱31和所述伺服装置支架34固定于所述操作台1上,所述伺服装置支架 34位于所述立柱31的一侧,所述光源支架32和相机支架33活动设于所述立柱31上,所述相机支架33位于所述光源支架32的上方,所述光源系统51通过所述光源支架32 固定在所述立柱31上,所述相机52通过所述相机支架33固定在所述立柱31上,所述伺服装置6通过所述伺服装置支架34固定于所述操作台1上并位于所述图像采集装置 2下方的一侧。本实施例中,所述光源系统51和所述相机52通过丝杆滑台结构安装于所述立柱31上,所述伺服装置6通过丝杆滑台结构安装于所述伺服装置支架34上,所述伺服装置6位于所述图像采集装置2下方的一侧,故所述智能视觉伺服引导设备中所述光源系统51和所述相机52采集所述检测区4内待测物的图像时,不受所述伺服装置 6的影响,同时所述伺服装置6也不受所述图像采集装置2的影响,通过所述伺服电机 62驱使所述点光源61移动,正确引导所述点光源61的光源指向所述检测区4内符合系统设定条件的产品。
如图1所示,所述光源系统51为穹型光源、条形光源或投射灯中的一种。本实施例中,所述光源系统51采用穹型光源、条形光源或投射灯中的一种,保证了所述相机 52采集图像具有一个均匀稳定的光照环境,而且其中的穹型光源使用时间长,光线不易衰减,大大降低了制作成本,提高了图像的清晰度。
如图1所示,所述点光源61的光源出口处设有一个光罩9,所述光罩9具有一个大小可调的圆形孔10。本实施例中,通过调整所述光罩9上的所述圆形孔10的大小,就能满足所述点光源61对不同大小的待测物进行有效指示,提升了设备对待测物的指示效果。
如图2所示,一种智能视觉伺服引导设备的引导方法,包含上述智能视觉伺服引导设备,所述引导方法包括以下步骤:
步骤1:首先调整所述相机视野进入检测区内,并将标定块放入所述相机视野的正中央,通过所述相机采集一张所述标定块的图像,然后计算出图像中所述标定块的图像尺寸,通过对比所述标定块的实际尺寸和图像尺寸,得到伺服系统和图像系统之间的尺寸标准的映射关系;
步骤2:将两个产品放入所述相机视野范围内,手动控制所述伺服电机动作,调整所述点光源的光线依次指向放入的两个产品,同时分别记录下所述伺服电机的脉冲值,然后通过所述相机采集一张两个产品的图像,最后计算出图像中两个产品的图像坐标,并通过伺服电机脉冲值、图像坐标以及伺服轴心与产品的距离等参数得到伺服系统坐标和图像系统之间的坐标系映射关系;
步骤3:将被检测物放入所述相机视野内,然后通过所述相机采集一张被检测物的图像并将所述图像发送给所述上位机,通过所述上位机的图像处理系统对所述相机采集的图像进行识别分析,找出符合系统设定条件的产品并计算出该产品的图像系统坐标;
步骤4:根据所述步骤1得到的伺服系统和图像系统之间的尺寸映射关系以及所述步骤2得到的伺服系统和图像系统之间的坐标系映射关系,将所述步骤3中该产品的图像系统的尺寸和坐标转换为伺服系统的尺寸和坐标,然后所述上位机可根据该产品的伺服系统坐标控制所述伺服电机动作,进而正确引导所述点光源指向符合系统设定条件的该产品。
本实施例中,所述引导方法中,首先通过所述步骤1和所述步骤2标定伺服系统和图像系统之间的尺寸及坐标系,然后通过所述步骤3采集待测物的图像,并识别出图像中符合系统设定条件的产品,以及计算出该产品的图像系统坐标,所述步骤4将该产品图像系统的尺寸和坐标转换为伺服系统的尺寸和坐标,最后所述伺服电机62控制所述点光源61的光源在所述检测区4内移动,进而正确引导所述点光源61的光源指向符合系统设定条件的该产品。
以上对本发明所提供的一种智能视觉伺服引导设备及其引导方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以对本发明进行若干改进和修饰,这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.一种智能视觉伺服引导设备,其特征在于,包括操作台(1)和具有图像处理系统的上位机(2),所述操作台(1)上设有支架(3)和位于所述支架(3)一侧的检测区(4),所述支架(3)上设有用于采集所述检测区(4)内待测物图像的图像采集装置(5)和位于所述图像采集装置(5)下方的伺服装置(6),所述图像采集装置(5)与所述上位机(2)电连接,所述伺服装置(6)包括点光源(61)和伺服电机(62),所述伺服电机(62)可驱使所述点光源(61)的光源在所述检测区(4)内自由移动,且所述伺服电机(62)与所述上位机(2)电连接。
2.如权利要求1所述的智能视觉伺服引导设备,其特征在于,所述伺服装置(6)还包括导轨(63),所述导轨(63)上设有可沿所述导轨(63)移动的滑块(631),所述点光源(61)设于所述滑块(631)上,所述滑块(631)与所述伺服电机(62)连接并可在所述伺服电机(62)的驱动下沿所述导轨(63)左右移动。
3.如权利要求2所述的智能视觉伺服引导设备,其特征在于,所述伺服电机(62)包括设于所述滑块(631)上的第一伺服电机(621)和设于所述支架(3)上的第二伺服电机(622),所述第一伺服电机(621)与所述点光源(61)连接用于控制所述点光源(61)上下旋动,所述第二伺服电机(622)与所述滑块(631)连接用于控制所述滑块(631)沿所述导轨(63)左右移动。
4.如权利要求3所述的智能视觉伺服引导设备,其特征在于,所述伺服电机(62)的轴上设有减速机(7)。
5.如权利要求4所述的矩阵引导的智能视觉伺服引导设备,其特征在于,所述上位机(2)上设有控制板卡(8),所述控制板卡(8)与所述伺服电机(62)电连接以用于控制所述伺服电机(62)启停。
6.如权利要求5所述的智能视觉伺服引导设备,其特征在于,所述图像采集装置(5)包括光源系统(51)和相机(52),所述相机(52)位于所述光源系统(51)的正中央,且所述相机(52)与所述上位机(2)电连接。
7.如权利要求6所述的智能视觉伺服引导设备,其特征在于,所述支架(3)包括立柱(31)、光源支架(32)、相机支架(33)和伺服装置支架(34),所述立柱(31)和所述伺服装置支架(34)固定于所述操作台(1)上,所述伺服装置支架(34)位于所述立柱(31)的一侧,所述光源支架(32)和相机支架(33)设于所述立柱(31)上,所述相机支架(33)位于所述光源支架(32)的上方,所述光源系统(51)通过所述光源支架(32)固定在所述立柱(31)上,所述相机(52)通过所述相机支架(33)固定在所述立柱(31)上,所述伺服装置(6)通过所述伺服装置支架(34)固定于所述操作台(1)上并位于所述图像采集装置(2)下方的一侧。
8.如权利要求7所述的智能视觉伺服引导设备,其特征在于,所述光源系统(51)为穹型光源、条形光源或投射灯中的一种。
9.如权利要求8所述的智能视觉伺服引导设备,其特征在于,所述点光源(61)的光源出口处设有一个光罩(9),所述光罩(9)具有一个大小可调的圆形孔(10)。
10.一种智能视觉伺服引导设备的引导方法,其特征在于,包含权利要求1~9任一项所述的智能视觉伺服引导设备,所述引导方法包括以下步骤:
步骤1:首先调整所述相机视野进入检测区内,并将标定块放入所述相机视野的正中央,通过所述相机采集一张所述标定块的图像,然后计算出图像中所述标定块的图像尺寸,通过对比所述标定块的实际尺寸和图像尺寸,得到伺服系统和图像系统之间的尺寸映射关系;
步骤2:将两个产品放入所述相机视野范围内,手动控制所述伺服电机动作,调整所述点光源的光线依次指向放入的两个产品,同时分别记录下所述伺服电机的脉冲值,然后通过所述相机采集一张两个产品的图像,最后计算出图像中两个产品的图像坐标,并通过伺服电机脉冲值、图像坐标以及伺服轴心与产品的距离等参数得到伺服系统和图像系统之间的坐标系映射关系;
步骤3:将被检测物放入所述相机视野内,然后通过所述相机采集一张被检测物的图像并将所述图像发送给所述上位机,通过所述上位机的图像处理系统对所述相机采集的图像进行识别分析,找出符合系统设定条件的产品并计算出该产品的图像系统坐标;
步骤4:根据所述步骤1得到的伺服系统和图像系统之间的尺寸映射关系以及所述步骤2得到的伺服系统和图像系统之间的坐标系映射关系,将所述步骤3中该产品的图像系统坐标转换为伺服系统坐标,然后所述上位机可根据该产品的伺服系统坐标控制所述伺服电机动作,进而正确引导所述点光源指向符合系统设定条件的该产品。
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