CN110986766A - 一种基于机器视觉的瓷砖铺设位置的检测装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于机器视觉的瓷砖铺设位置的检测装置和方法，该检测装置包括一个直角灯箱，其内部安装有光源，用于向检测位置均匀打光；三个参数相同的摄像头，分布在灯箱直角处和两条直角边中心，用于检测待铺设瓷砖出现在相应摄像头视野中的相对位置；三对激光测距仪，用于测量其所在位置至待铺设瓷砖的上表面的距离，以及其所在位置至地面的距离；一台工业控制计算机，用于获取每一激光测距仪测量的距离值和每一摄像头采集的图像并对获取的距离值和图像进行处理，得到待铺设瓷砖位置信息。本发明可确保自动化铺设装置铺设瓷砖时瓷砖铺设位置的准确性，满足铺砖工艺需求。

Description

一种基于机器视觉的瓷砖铺设位置的检测装置和方法

技术领域

本发明涉及建筑测量技术领域，特别是指一种基于机器视觉的瓷砖铺设位置的检测装置和方法。

背景技术

瓷砖作为一种极其常见而重要的建筑装饰材料，在国民经济中占有重要地位。建筑行业的地面铺砖一直是装修难题，需要耗费大量人力物力，效率也较低。虽然目前市面上，大负载搬运设备较为成熟，如六自由度机械臂，可以实现瓷砖的机械化搬运及铺设，但目前并没有专门的瓷砖位置检测设备。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于机器视觉的瓷砖铺设位置的检测装置和方法，以解决目前缺少专门的瓷砖位置检测设备的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种基于机器视觉的瓷砖铺设位置检测装置，所述基于机器视觉的瓷砖铺设位置检测装置包括：

一个灯箱，所述灯箱的内部安装有光源，用于向检测位置均匀打光；

多个参数相同的摄像头，所述多个摄像头分别安装在所述灯箱的内部，用于检测待铺设瓷砖出现在相应摄像头视野中的相对位置；

多对激光测距仪，在所述检测装置对待铺设瓷砖的铺设位置进行检测时，每对激光测距仪中的第一激光测距仪发出的激光照射到所述待铺设瓷砖的上表面，用于测量其所在位置至所述待铺设瓷砖的上表面的距离，第二激光测距仪发出的激光照射到地面或已铺瓷砖，用于测量其所在位置至地面或已铺瓷砖的距离，根据距离差检测是否达到铺设工艺标准；

一台工业控制计算机，用于获取每一激光测距仪测量的距离值和每一摄像头采集的图像并对获取的距离值和图像进行处理，得到待铺设瓷砖位置信息。

其中，所述灯箱为直角型结构，其两条直角边相等。

其中，所述灯箱采用半透明的塑料封住。

其中，所述摄像头的数量为三个，三个摄像头分别安装在所述灯箱内部的三个角上，三个摄像头分布在所述灯箱的直角处和两条直角边的中心。

其中，所述激光测距仪的数量为三对，一共六个，每对激光测距仪中的两个激光测距仪分别安装固定在所述灯箱的同一直角边的两侧。

其中，所述每对激光测距仪中第一激光测距仪朝灯箱内侧，照射到待铺设瓷砖的上表面，第二激光测距仪朝灯箱外侧，照射到地面或已铺瓷砖表面。

为解决上述技术问题，本发明还提供一种基于机器视觉的瓷砖铺设位置检测方法，所述基于机器视觉的瓷砖铺设位置检测方法包括：

抓取瓷砖时，调用第一摄像头，使用视觉处理方法得到待抓取瓷砖的边缘，控制抓取机构移动，使得所述待抓取瓷砖出现在所述第一摄像头的正右下角；

铺设瓷砖时，对待铺设瓷砖的欲铺设位置进行检测，根据所述待铺设瓷砖的欲铺设位置调用预设的摄像头，使用视觉处理方法得到所述待铺设瓷砖的边缘，控制抓取机构移动，使得所述待铺设瓷砖到达指定位置。

其中，所述根据所述待铺设瓷砖的欲铺设位置调用预设的摄像头，包括：

当欲铺设位置为第一行第一列时，调用第二摄像头和第三摄像头；

当欲铺设位置为第一行第n列时，调用第二摄像头和第一摄像头；

当欲铺设位置为第m行第一列时，调用第一摄像头和第三摄像头；

当欲铺设位置为第m行第n列时，调用第二摄像头和第三摄像头；

所述第一摄像头、第二摄像头、第三摄像头三者安装在直角灯箱内部；其中，所述第一摄像头位于等腰直角三角形的直角处，所述第二摄像头位于等腰直角三角形的左边直角边中心，所述第三摄像头位于等腰直角三角形的右边直角边中心。

其中，所述第一摄像头和第二摄像头之间的镜头中心间距，以及所述第一摄像头与第三摄像头之间的镜头中心间距均等于待铺设瓷砖边长的一半。

其中，所述视觉处理方法，包括：

S101，采用自定义加权系数平均法将三通道彩图转换为单通道灰度图；

S102，将得到的灰度图进行双边滤波；

S103，将滤波之后的灰度图二值化；

S104，将得到的二值图进行中值滤波；

S105，将中值滤波之后的二值图使用区域生长法得到瓷砖的位置，去除非瓷砖位置的白色像素点；

S106，将S105得到的二值图，使用Canny算子检测瓷砖边缘。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：

1、本发明能够实现瓷砖铺设位置的精确检测，精测精度可达0.083mm；

2、本发明利用工业控制计算机强大的处理能力，能够在图像分辨率为800×600时，检测并处理的帧率能达到10fps，满足实时检测的速度要求；

3、本发明的灯箱的光线是均匀的，摄像头受外界光线影响小；

4、本发明的检测装置是可拆卸的，便于携带和替换。

附图说明

图1为本发明的基于机器视觉的瓷砖铺设位置的检测装置的结构示意图；

图2为本发明的基于机器视觉的瓷砖铺设位置的检测装置的仰视图；

图3为本发明的检测方法中抓取瓷砖时，第一摄像头的视野示意图；其中，阴影部分代表瓷砖(以下摄像头视野示意图中阴影部分都代表瓷砖)；

图4为本发明的检测方法中瓷砖放置前第一种检测情况的第二摄像头和第三摄像头的视野示意图；

图5为本发明的检测方法中瓷砖放置前第二种检测情况的第二摄像头的视野示意图；

图6为本发明的检测方法中瓷砖放置前第二种检测情况的第一摄像头的视野示意图；

图7为本发明的检测方法中瓷砖放置前第三种检测情况的第三摄像头的视野示意图；

图8为本发明的检测方法中瓷砖放置前第三种检测情况的第一摄像头的视野示意图；

图9为本发明的检测方法中瓷砖放置前第四种检测情况的第二摄像头和第三摄像头的视野示意图；

图10为本发明的检测方法中瓷砖放置前第四种检测情况的第一摄像头的视野示意图。

附图标记说明：

1、第一摄像头；2、第二摄像头；3、第三摄像头；4、第一对激光测距仪；5、第二对激光测距仪；6、第三对激光测距仪；7、灯箱安装固定支架。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

第一实施例

请参阅图1和图2，为了让大型搬运设备自动化实现铺砖功能，本实施例提供一种基于机器视觉的瓷砖铺设位置的检测装置，以方便进行高精度的瓷砖铺设位置的检测，如图1所示，该检测装置包括：

一个灯箱，该灯箱为直角型结构，其两条直角边相等，灯箱的内部安装有光源，采用半透明的塑料封住，用于向检测位置均匀打光，是整个装置的框架；

多个参数相同的摄像头，所述多个摄像头分别安装在所述灯箱的内部，是该装置的主要传感器，用于检测瓷砖出现在相应摄像头视野中的相对位置；

具体地，本实施例中，采用KS5A00硬件500万像素摄像头，使用90°镜头，取图像分辨率为800×600，此时硬件视频帧率可达30fps；摄像头的数量为三个，三个摄像头分别安装在所述灯箱内部，分布在直角处和两条直角边的中心。

其中，第一摄像头1位于等腰直角三角形的直角处，第二摄像头2位于等腰直角三角形的左边直角边中心，第三摄像头3位于等腰直角三角形的右边直角边中心，如图2所示。第一摄像头1和第二摄像头2之间的镜头中心间距，以及第一摄像头1与第三摄像头3之间的镜头中心间距均等于待铺设瓷砖边长的一半。即当待铺设瓷砖的尺寸为600mm×600mm时，镜头间距为300mm，当待铺设瓷砖的尺寸为800mm×800mm时，镜头间距为400mm，本实施例以铺设600mm×600mm的瓷砖为例，镜头间距为300mm。

多对激光测距仪，所述激光测距仪安装在灯箱的两侧，用于检测激光测距仪到瓷砖或者地面的距离；

具体地，在本实施例中，激光测距仪数量为三对，一共六个。采用的是松下HG-C1100激光测距仪，测量范围是65～135mm；每对激光测距仪中的两个激光测距仪分别安装固定在灯箱的同一直角边的两侧，其中，第一激光测距仪朝灯箱内侧，照射到待铺设瓷砖的上表面，第二激光测距仪朝灯箱外侧，照射到地面或已铺瓷砖表面。由于三个摄像头和激光测距仪在该装置里的相对位置固定，进而可以得到镜头离瓷砖表面和地面的距离，进而可以通过控制镜头高度来控制镜头的视野大小。

一台工业控制计算机，用于获取每一激光测距仪测量的距离值和每一摄像头采集的图像并对获取的距离值和图像进行处理，得到待铺设瓷砖位置信息。

具体地，在本实施例中，工业控制计算机采用的是Intel NUC8i 7BEH。

第二实施例

本实施例提供一种基于机器视觉的瓷砖铺设位置检测方法，所述基于机器视觉的瓷砖铺设位置检测方法包括：

铺设开始前，瓷砖抓取机构(如机械臂)要从某个位置抓取瓷砖，抓取瓷砖时需要使用到上述检测装置，通过激光测距仪检测该检测装置与待抓取瓷砖之间的高度，使第一摄像头的镜头到待抓取瓷砖的高度达到指定高度h₁，取h₁＝50mm，调用第一摄像头，使用视觉处理方法得到待抓取瓷砖的边缘，控制抓取机构移动，使得待抓取瓷砖出现在第一摄像头的正右下角后(此位置为正确抓取位置)，抓取机构往正下方移动，抓取瓷砖；

具体地，抓取瓷砖时，检测瓷砖位置的视觉处理方法步骤为，调用第一摄像头，第一摄像头视野大致如图3所示，对于采集到的每帧图像，分为以下几个步骤进行处理：

S101，使用自定义加权系数平均法将三通道彩图转换为单通道灰度图，设转换前彩图每个像素的像素值为R(x,y),G(x,y),B(x,y)，转换后的灰度图每个像素的灰度值为Gary(x,y)，转换规则为Gary(x,y)＝a×R(x,y)+b×G(x,y)+c×B(x,y)，其中a+b+c＝1，a,b,c的大小取值自定义，一般瓷砖接近哪种颜色，就把对应的颜色权值调大，这样转换得到的灰度图，瓷砖和背景的颜色区分就比较明显了，如当瓷砖颜色为砖黄色时，取a＝0.5，b＝0.4，c＝0.1；

S102，将灰度图进行双边滤波，这可以达到保持边缘、降噪平滑的效果；

S103，将滤波之后的灰度图二值化，方法为：对于每个像素，其灰度值超过某个阈值，置该像素点为白色，小于该阈值，置该像素点为黑色；转换完成之后，可以认为图中像素为白色的点为瓷砖，像素为黑色的点为地面；

S104，将得到的二值图进行中值滤波，这可以消除二值图中的椒盐噪声；

S105，对于滤波之后的二值图，使用图像区域生长法得到瓷砖的位置。选取右下角的白色像素点为种子点，在种子点处进行8邻域扩展，判定准则是：如果考虑的像素与种子像素值相等，则将该像素包括进种子像素所在的区域；当不再有像素满足加入这个区域的准则时，区域生长停止。这样就找到了瓷砖的位置，将二值图中不是该区域的其他像素点全部置为黑色，这样可以去除除瓷砖外的所有白色像素点；

S106，将S105得到的二值图，使用Canny算子，检测出瓷砖边缘，使用霍夫线变换得到边缘所在的直线在图像坐标系中的表达式；通过调节抓取机构，使瓷砖出现在视野中正右下角，即水平边缘的两个端点为(400，300)和(799,300)，竖直边缘的两个端点为(400，300)和(400,599)，如图3所示，此位置为正确抓取位置。

抓取机构带着瓷砖移动到大致需要铺设的位置，误差范围是前后±2cm，左右±3cm，开始下放瓷砖到离地面预先指定高度h₂，取h₂＝58mm，设瓷砖的厚度为h₀，一般地，h₀＝8mm，若h₀、h₁、h₂三者满足h₂-h₁＝h₀，则放置前的检测视野和抓取瓷砖时的检测视野一样大，当图像分辨率为800×600时，镜头的视野为66.7mm×50mm，视觉精度为0.083mm/pixel。

铺设瓷砖时，对待铺设瓷砖的欲铺设位置进行检测，根据待铺设瓷砖的欲铺设位置调用预设的摄像头，使用视觉处理方法得到待铺设瓷砖的边缘，控制抓取机构移动，使得待铺设瓷砖到达正确的指定位置。

其中，欲铺设位置的检测情况共有四种，分为：将要铺设第一行第一列的、第一行第n列的、第m行第一列的、第m行第n列的瓷砖；使用视觉处理方法检测瓷砖位置时，每种情况检测的步骤不同，调节抓取机构，当待铺设瓷砖和已铺瓷砖的边缘平行，间距均匀且宽度为指定工艺要求(一般为2mm)时，抓取机构往正下方移动，放置瓷砖，完成一块瓷砖的铺设。

下面分情况对铺设瓷砖时，检测瓷砖位置的视觉处理方法进行说明

第一种情况：

将要铺设第一行第一列的瓷砖，此时调用第二摄像头和第三摄像头；摄像头视野大致如图4所示，其中，粗线代表在地面上打出的两道正交激光线，激光线用于位置参照，对于每个摄像头的每帧图像，分为以下几个步骤进行处理：

前几步和上述S101至S104完全一样，得到一个经过中值滤波后的二值图；

将经过S104步骤得到的二值图进行两次操作。

第一次操作，将二值图中纵坐标超过300(包括300)的像素点全部置为黑色，这样的图像中就只留下了激光线，使用霍夫线变换得到激光线所在的直线在图像坐标系中的表达式，通过该直线的两个端点(0,y₁₁)和(799,y₁₂)计算激光线的纵向位置，以y₁＝(y₁₁+y₁₂)/2代表激光线的纵向位置，以k₁代表该直线的斜率；

第二次操作，对二值图使用图像区域生长法得到瓷砖的位置，选取右下角为种子点进行生长，方式和上述S105中类似，找到了瓷砖的位置，再将二值图中不是该区域的其他像素点全部置为黑色；

将上一步骤得到的二值图，使用Canny算子，检测出瓷砖边缘，方式和上述S106中类似，再使用霍夫线变换得到瓷砖边缘所在的直线在图像坐标系中的表达式，通过该直线的两个端点(0,y₂₁)和(799,y₂₂)计算瓷砖边缘的纵向位置，以y₂＝(y₂₁+y₂₂)/2代表瓷砖边缘的纵向位置，以k₂代表该直线的斜率；

调节抓取机构，使k₁＝k₂，y₁-y₂＝60pixel，如图4所示，此位置为正确铺设位置。

一般的调节方法为，先调用第二摄像头或第三摄像头，当该摄像头的镜头视野达到图4效果之后，再调用另一个摄像头，由于上一摄像头视野瓷砖和激光线已经平行，故该摄像头视野中的瓷砖边缘和激光线也平行，只要调节间距到60pixel就可以了；当两个摄像头视野都到正确铺设位置之后，控制抓取机构往正下方移动，放置瓷砖，完成这块瓷砖的铺设。

第二种情况：

将铺设第一行第n列的瓷砖，此时视觉处理方法步骤为，先调用第二摄像头，摄像头视野大致如图5所示，上方代表已铺瓷砖，下方代表待铺瓷砖，对于第二摄像头的每一帧图像，分为以下几个步骤进行处理：

前几步和上述S101至S104完全一样，得到一个经过中值滤波后的二值图；

将得到的二值图，使用图像区域生长法得到待铺瓷砖和已铺瓷砖的位置，选取右下角和右上角两个点为种子点进行生长，方式和上述S105类似，找到了两块瓷砖的位置，再将该二值图中不是该区域的其他像素点全部置为黑色；

将上一步骤得到的二值图，使用Canny算子，检测两块瓷砖的边缘，通过边缘的上下位置来区分已铺瓷砖和待铺瓷砖；再使用霍夫线变换得到两条边缘所在的直线在图像坐标系中的表达式，待铺瓷砖理论上过(0,300)和(799,300)两个点，纵向位置为300，斜率为0；已铺瓷砖边缘的纵向位置通过它的直线上的两个端点(0,y₂₁)和(799,y₂₂)来计算，以y₂＝(y₂₁+y₂₂)/2代表瓷砖边缘的纵向位置，以k₂代表该直线的斜率；调节抓取机构，使k₂＝0，y₂＝276，此时两块瓷砖边缘平行且缝宽为24pixel，如图5所示，此位置为正确铺设位置。

调用第一摄像头，摄像头视野如图6所示，左下方代表已铺瓷砖，右下方代表待铺瓷砖，对于第一摄像头的每一帧图像，分为以下几个步骤进行处理：

前几步和上述S101至S104中完全一样，得到一个经过中值滤波的二值图；

将得到的二值图，使用图像区域生长法得到待铺瓷砖和已铺瓷砖的位置，选取右下角和右上角两个点为种子点进行生长，方式和上述S105类似，找到了两块瓷砖的位置，再将该二值图中不是该区域的其他像素点全部置为黑色；

将上一步骤得到的二值图，使用Canny算子，检测两块瓷砖的边缘，需要使已铺瓷砖和待铺瓷砖的上边缘对齐，使用霍夫线变换得到两条边缘的直线在图像坐标系中的表达式，待铺瓷砖上边缘理论上过(400,300)和(799,300)两个点，纵向位置为300，斜率为0；已铺瓷砖边缘的纵向位置通过两个端点(0,y₂₁)和(x₂₂,y₂₂)来计算，以y₂＝(y₂₁+y₂₂)/2代表瓷砖边缘的纵向位置，以k₂代表该直线的斜率；调节抓取机构，使k₂＝0，y₂＝300，此时两块瓷砖上边缘对齐，如图6所示，此位置为正确铺设位置。

当两个摄像头视野都到正确铺设位置之后，控制抓取机构往正下方移动，放置瓷砖，完成这块瓷砖的铺设。

第三种情况：

将铺设第m行第一列的瓷砖，此时视觉处理方法步骤为：先调用第三摄像头，摄像头视野大致如图7所示，上方代表已铺瓷砖，下方代表待铺瓷砖，对于第三摄像头的每一帧图像，按照以下步骤进行处理：

此时第三摄像头视野与第二种检测情况中第二摄像头视野类似，处理方法和第二种检测情况中第二摄像头对应的方法一致，调节抓取机构，使待铺瓷砖和已铺瓷砖边缘平行且缝宽为24pixel，如图7所示，此位置为正确铺设位置。

调用第一摄像头，摄像头视野大致如图8所示，右上方代表已铺瓷砖，右下方代表待铺瓷砖，对于第一摄像头的每帧图像，分为以下几个步骤进行处理：

前几步和上述S101至S104中完全一样，得到一个经过中值滤波的二值图；

将得到的二值图，使用Canny算子，检测两块瓷砖的边缘，需要使已铺瓷砖和待铺瓷砖的左侧边缘对齐，使用霍夫线变换得到两条边缘的直线在图像坐标系中的表达式，待铺瓷砖左侧边缘理论上过(400,300)和(400,599)两个点，横向位置为400，斜率为无穷大；已铺瓷砖左侧边缘的横向位置通过两个端点(x₂₁,0)和(x₂₂,y₂₂)来计算，以x₂＝(x₂₁+x₂₂)/2代表已铺瓷砖边缘的纵向位置，以k₂代表该直线的斜率；调节抓取机构，使k₂＝∞，x₂＝400，此时两块瓷砖上边缘对齐，如图8所示，此位置为正确铺设位置。

当两个摄像头视野都到正确铺设位置之后，控制抓取机构往正下方移动，放置瓷砖，完成这块瓷砖的铺设。

第四种情况：

将铺设第m行第n列的瓷砖，此时视觉处理方法步骤为：分别调用第二摄像头和第三摄像头；

摄像头视野大致如图9所示，上方代表已铺瓷砖，下方代表待铺瓷砖，对于每个摄像头的每一帧图像，按照以下步骤进行处理：

此时摄像头视野与第二种检测情况中第二摄像头视野类似，处理方法和第二种检测情况中第二摄像头对应的处理方法一致，调节抓取机构，使待铺瓷砖和已铺瓷砖边缘平行且缝宽为24pixel，如图9所示，此位置为正确铺设位置。

一般的调节方法为，先调用第二摄像头或第三摄像头，当该摄像头的镜头视野达到图9效果之后，再调用另一个摄像头，由于上一摄像头视野中两块瓷砖的边缘已经平行，此时待铺瓷砖和已铺瓷砖边缘平行，只要调节间距到24pixel就可以了；当两个摄像头视野都到正确铺设位置之后，第一摄像头视野理论上如图10所示，左上角、右上角、左下角为已铺瓷砖，右下角为待铺瓷砖；图中右下角瓷砖和左下角瓷砖的上侧边缘对齐，右下角瓷砖和右上角瓷砖的左侧缘对齐；此时可以控制抓取机构往正下方移动，放置瓷砖，完成这块瓷砖的铺设。

本发明能够实现瓷砖铺设位置的精确检测，精测精度可达0.083mm；且本发明利用工业控制计算机强大的处理能力，能够在图像分辨率为800×600时，检测并处理的帧率能达到10fps，满足实时检测的速度要求；且本发明的灯箱的光线是均匀的，摄像头受外界光线影响小；此外，本发明的检测装置是可拆卸的，便于携带和替换。

此外，需要说明的是，本领域内的技术人员应明白，本发明实施例的实施例可提供为方法、装置、或计算机程序产品。因此，本发明实施例可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明实施例可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明实施例是参照根据本发明实施例的方法、终端设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理终端设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理终端设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理终端设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理终端设备上，使得在计算机或其他可编程终端设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程终端设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

还需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，尽管已描述了本发明的优选实施方式，但对于本技术领域的普通技术人员来说，一旦得知了本发明的基本创造性概念，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。

Claims (10)

1.一种基于机器视觉的瓷砖铺设位置检测装置，其特征在于，包括：

一个灯箱，所述灯箱的内部安装有光源，用于向检测位置均匀打光；

多个参数相同的摄像头，所述多个摄像头分别安装在所述灯箱的内部，用于检测待铺设瓷砖出现在相应摄像头视野中的相对位置；

多对激光测距仪，在所述检测装置对待铺设瓷砖的铺设位置进行检测时，每对激光测距仪中的第一激光测距仪发出的激光照射到所述待铺设瓷砖的上表面，用于测量其所在位置至所述待铺设瓷砖的上表面的距离，第二激光测距仪发出的激光照射到地面或已铺瓷砖，用于测量其所在位置至地面或已铺瓷砖的距离，根据距离差检测是否达到铺设工艺标准；

一台工业控制计算机，用于获取每一激光测距仪测量的距离值和每一摄像头采集的图像并对获取的距离值和图像进行处理，得到待铺设瓷砖位置信息。

2.如权利要求1所述的基于机器视觉的瓷砖铺设位置检测装置，其特征在于，所述灯箱为直角型结构，其两条直角边相等。

3.如权利要求2所述的基于机器视觉的瓷砖铺设位置检测装置，其特征在于，所述灯箱采用半透明的塑料封住。

4.如权利要求2所述的基于机器视觉的瓷砖铺设位置检测装置，其特征在于，所述摄像头的数量为三个，三个摄像头分别安装在灯箱内部直角处和两条直角边中心。

5.如权利要求2所述的基于机器视觉的瓷砖铺设位置检测装置，其特征在于，所述激光测距仪的数量为三对，一共六个，每对激光测距仪中的两个激光测距仪分别装在灯箱的同一直角边两侧。

6.如权利要求2所述的基于机器视觉的瓷砖铺设位置检测装置，其特征在于，所述每对激光测距仪中第一激光测距仪朝灯箱内侧，照射到待铺设瓷砖的上表面，第二激光测距仪朝灯箱外侧，照射到地面或已铺瓷砖表面。

7.一种基于机器视觉的瓷砖铺设位置检测方法，其特征在于，包括：

抓取瓷砖时，调用第一摄像头，使用视觉处理方法得到待抓取瓷砖的边缘，控制抓取机构移动，使得所述待抓取瓷砖出现在所述第一摄像头的正右下角；

铺设瓷砖时，对待铺设瓷砖的欲铺设位置进行检测，根据所述待铺设瓷砖的欲铺设位置调用预设的摄像头，使用视觉处理方法得到所述待铺设瓷砖的边缘，控制抓取机构移动，使得所述待铺设瓷砖到达指定位置。

8.如权利要求7所述的基于机器视觉的瓷砖铺设位置检测方法，其特征在于，所述根据所述待铺设瓷砖的欲铺设位置调用预设的摄像头，包括：

当欲铺设位置为第一行第一列时，调用第二摄像头和第三摄像头；

当欲铺设位置为第一行第n列时，调用第二摄像头和第一摄像头；

当欲铺设位置为第m行第一列时，调用第一摄像头和第三摄像头；

当欲铺设位置为第m行第n列时，调用第二摄像头和第三摄像头；

所述第一摄像头、第二摄像头、第三摄像头三者安装在直角灯箱内部；其中，所述第一摄像头位于等腰直角三角形的直角处，所述第二摄像头位于等腰直角三角形的左边直角边中心，所述第三摄像头位于等腰直角三角形的右边直角边中心。

9.如权利要求8所述的基于机器视觉的瓷砖铺设位置检测方法，其特征在于，所述第一摄像头和第二摄像头之间的镜头中心间距，以及所述第一摄像头与第三摄像头之间的镜头中心间距均等于待铺设瓷砖边长的一半。

10.如权利要求7-9任一项所述的基于机器视觉的瓷砖铺设位置检测方法，其特征在于，所述视觉处理方法，包括：

S101，采用自定义加权系数平均法将三通道彩图转换为单通道灰度图；

S102，将得到的灰度图进行双边滤波；

S103，将滤波之后的灰度图二值化；

S104，将得到的二值图进行中值滤波；

S105，将中值滤波之后的二值图使用区域生长法得到瓷砖的位置，去除非瓷砖位置的白色像素点；

S106，将S105得到的二值图，使用Canny算子检测瓷砖边缘。

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