CN110987943A - 一种图像拼接系统及方法 - Google Patents

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Zhejiang University Kunshan Innovation Institute
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Abstract

本发明公开了一种用于PCBA检测的图像拼接系统及方法，包括：相机，用于固定和调节相机和光源位置的机构，用于移动相机位置的移动装置和控制器。本发明按照顺序拍摄多幅图像进行拼接，通过调节拼接参数改变拼接质量，能够获得高像素、大视场的拼接图像，解决由于成像范围限制导致的信息拍摄不全的问题，改进一般图像拼接实时性较差的缺点。

Description

一种图像拼接系统及方法
技术领域
本发明涉及二维图像检测领域，具体涉及一种图像拼接系统及方法。
背景技术：
PCBA外观面积大、元器件小，为了检测出器件焊接的缺陷，需要大视场、高像素的拍摄图像进行检测，单个工业相机难以满足，因此使用图像拼接技术。目前主流的拼接技术是利用图像的特征提取进行特征匹配的拼接和融合，该技术的应用场景非常灵活，但是实时性远远不够，不能满足工程上的需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种图像拼接系统及方法，以解决现有技术中导致的上述多项缺陷。
一种图像拼接系统，所述系统包括：设于图像采集工位上方的相机、用于驱动所述相机运动的二维驱动机构以及用于调节相机高度的高度调节机构，所述高度调节机构与二维驱动机构连接，所述二维驱动机构与上位机连接；
二维驱动机构根据上位机传送的位移指令带动相机移动至图像采集工位上方，通过高度调节机构调节所述相机与待检产品的垂直距离，上位机根据相机所采集的待检产品各区域图像进行图像拼接。
优选的，所述系统还包括上料机构，所述上料机构包括：由上料驱动电机驱动的主动轮、与主动轮通过传送带传动连接的从动轮以及设置于所述传送带上的用于承载待检产品的载具。
优选的，所述系统还包括与上位机通信连接的光电传感器，当载具运行至图像采集工位时，光电传感器发送信号至上位机，上位机控制相机开始进行图像采集。
优选的，所述高度调节机构包括：连接板、与所述连接板相对固定的齿轮、与所述齿轮相啮合的齿条以及用于驱动所述齿轮转动的手轮；所述连接板固定于二维驱动机构上，所述相机通过滑台与所述齿条固定连接，所述滑台包括与所述连接板固定连接的凹型滑台以及与所述凹型滑台滑动连接的凸型滑台。
优选的，所述二维驱动机构包括沿Y轴方向铺设的Y轴线性模组和沿X轴方向铺设的X轴线性模组，所述X轴线性模组支撑于Y轴线性模组上，所述Y轴线性模组上连接有驱动X轴线性模组沿Y轴方向运动的Y轴驱动电机，所述X轴线性模组上连接有驱动相机沿X轴方向运动的X轴驱动电机。
优选的，所述相机上还连接有与相机镜头同轴的同轴光源。
一种图像拼接方法，所述方法采用以上任一项所述的系统实现，具体包括如下步骤：
相机按照预设的拼接参数采集被检产品各区域图像；
对被检产品各区域图像按序拼接，获取被检产品完整图像。
优选的，所述拼接参数包括：根据待检产品的尺寸设定的相机拍摄路径、步进距离、倾斜偏移量和回程误差偏移量；
所述倾斜偏移量包括：
X轴倾斜偏移量：用于修正扫描X轴和图像X轴不重合的误差；
Y轴倾斜偏移量：用于修正扫描Y轴和图像Y轴不重合的误差；
所述回程误差偏移量包括：
X轴回程误差偏移量：用于矫正X方向的回程误差；
Y轴回程误差偏移量：用于矫正Y方向的回程误差。
优选的，所述相机拍摄路径的形状包括“S”型。
优选的，图像拼接过程中，当产生空白部分时，对图像进行重叠覆盖，重叠量为单幅图像宽度的比率。
本发明的优点在于：该种图像拼接系统，按照顺序拍摄多幅图像进行拼接，通过调节拼接参数改变拼接质量，能够获得高像素、大视场的拼接图像，解决由于成像范围限制导致的信息拍摄不全的问题，改进一般图像拼接实时性较差的缺点。
附图说明
图1为本发明的装置示意图。
图2为本发明扫描路径示意图。
图3为本发明倾斜偏移量示意图。
图4为本发明中回程误差示意图。
图5为本发明中重叠量的示意图。
图6为本发明中高度调节机构的部分剖面示意图。
图7为本发明中高度调节机构的左视示意图。
其中：1-固定装置平台，2-伺服电机，3-传送带，4- X方向线性模组，5- Y方向线性模组，6-载具板，7-光电传感器，8-同轴光源，9-相机，10-旋钮，11-固定装置，12-连接板，13-凹滑台，14-凸滑台，15-手轮，16-齿条，17-齿轮。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
如图1至图7所示，一种图像拼接系统，所述系统包括：设于图像采集工位上方的相机、用于驱动所述相机运动的二维驱动机构以及用于调节相机高度的高度调节机构，所述高度调节机构与二维驱动机构连接，所述二维驱动机构与上位机连接；
二维驱动机构根据上位机传送的位移指令带动相机移动至图像采集工位上方，通过高度调节机构调节所述相机与待检产品的垂直距离，上位机根据相机所采集的待检产品各区域图像进行图像拼接。
在本实施例中，所述系统还包括上料机构，所述上料机构包括：由上料驱动电机驱动的主动轮、与主动轮通过传送带传动连接的从动轮以及设置于所述传送带上的用于承载待检产品的载具。
在本实施例中，所述系统还包括与上位机通信连接的光电传感器，当载具运行至图像采集工位时，光电传感器发送信号至上位机，上位机控制相机开始进行图像采集。
在本实施例中，所述高度调节机构包括：连接板、与所述连接板相对固定的齿轮、与所述齿轮相啮合的齿条以及用于驱动所述齿轮转动的手轮；所述连接板固定于二维驱动机构上，所述相机通过滑台与所述齿条固定连接，所述滑台包括与所述连接板固定连接的凹型滑台以及与所述凹型滑台滑动连接的凸型滑台。
在本实施例中，所述二维驱动机构包括沿Y轴方向铺设的Y轴线性模组和沿X轴方向铺设的X轴线性模组，所述X轴线性模组支撑于Y轴线性模组上，所述Y轴线性模组上连接有驱动X轴线性模组沿Y轴方向运动的Y轴驱动电机，所述X轴线性模组上连接有驱动相机沿X轴方向运动的X轴驱动电机。
在本实施例中，所述相机上还连接有与相机镜头同轴的同轴光源。
系统包括：
固定装置平台1；
伺服电机2，用来移动相机、光源和传送带，由PLC（可编程逻辑控制器）系统控制；
传送带3，传入、传出待检测PCBA；
X方向线性模组4；
Y方向线性模组5；
载具板6，用来装载检测PCBA等检测物；
光电传感器7，用来感应载具板位置；
同轴光源8，使物面亮度均匀；
相机9，为500万像素的大恒公司MER-503-20GC-P工业相机；
旋钮10，控制相机高度；
固定相机和光源的装置11，使相机镜头和光源同轴固定。
所述方法的具体实施步骤为：
步骤1：待检产品通过传送带进料，光电探测器探测到产品，将产品固定到检测位置；
步骤2：工作人员输入拼接参数，算法计算相机和光源移动的路径、步进距离；
步骤3：PLC控制相机按照计算的路径和步进移动，按顺序拍下多幅图像；
步骤4：在进行拍摄的同时，中控机利用拼接算法，在多线程中进行图像的拼接；
步骤5：根据拼接的图像质量，技术人员合理调整拼接参数，重复步骤2、3、4，直至调节至合适的参数；
步骤6：根据拼接完成的图像进行图像缺陷检测。
步骤2中移动路径解释：
拼接根据规定的画幅大小，计算小图的个数。如图2所示，从左上角开始，成之字形拍摄。每移动一次拍摄一幅图像，传给拼接算法进行拼接。
拼接时主要用的拼接参数主要有：
X方向倾斜偏移量：如图3所示，为了修正扫描X轴和图像X轴不重合的误差；
Y方向倾斜偏移量：如图3所示，为了修正扫描Y轴和图像Y轴不重合的误差；
X方向回程误差偏移量：如图4所示，矫正X方向的回程误差；
Y方向回程误差偏移量：如图4所示，矫正Y方向的回程误差；
图3校正误差后，会产生空白部分，因此需要对图片进行重叠覆盖，此处需要重叠率，设置为图5所示重叠量相对于单幅图像宽度的比率。
根据以上参数，可以求得相机移动的单步间距，然后拼出全图。
由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。

Claims (10)

1.一种图像拼接系统，其特征在于，所述系统包括：设于图像采集工位上方的相机、用于驱动所述相机运动的二维驱动机构以及用于调节相机高度的高度调节机构，所述高度调节机构与二维驱动机构连接，所述二维驱动机构与上位机连接；
二维驱动机构根据上位机传送的位移指令带动相机移动至图像采集工位上方，通过高度调节机构调节所述相机与待检产品的垂直距离，上位机根据相机所采集的待检产品各区域图像进行图像拼接。
2.根据权利要求1所述的图像拼接系统，其特征在于，所述系统还包括上料机构，所述上料机构包括：由上料驱动电机驱动的主动轮、与主动轮通过传送带传动连接的从动轮以及设置于所述传送带上的用于承载待检产品的载具。
3.根据权利要求2所述的图像拼接系统，其特征在于，所述系统还包括与上位机通信连接的光电传感器，当载具运行至图像采集工位时，光电传感器发送信号至上位机，上位机控制相机开始进行图像采集。
4.根据权利要求1所述的图像拼接系统，其特征在于，所述高度调节机构包括：连接板、与所述连接板相对固定的齿轮、与所述齿轮相啮合的齿条以及用于驱动所述齿轮转动的手轮；所述连接板固定于二维驱动机构上，所述相机通过滑台与所述齿条固定连接，所述滑台包括与所述连接板固定连接的凹型滑台以及与所述凹型滑台滑动连接的凸型滑台。
5.根据权利要求1所述的图像拼接系统，其特征在于，所述二维驱动机构包括沿Y轴方向铺设的Y轴线性模组和沿X轴方向铺设的X轴线性模组，所述X轴线性模组支撑于Y轴线性模组上，所述Y轴线性模组上连接有驱动X轴线性模组沿Y轴方向运动的Y轴驱动电机，所述X轴线性模组上连接有驱动相机沿X轴方向运动的X轴驱动电机。
6.根据权利要求1所述的图像拼接系统，其特征在于，所述相机上还连接有与相机镜头同轴的同轴光源。
7.一种图像拼接方法，其特征在于，所述方法采用权利要求1至6任一项所述的系统实现，具体包括如下步骤：
相机按照预设的拼接参数采集被检产品各区域图像；
对被检产品各区域图像按序拼接，获取被检产品完整图像。
8.根据权利要求7所述的图像拼接方法，其特征在于，所述拼接参数包括：根据待检产品的尺寸设定的相机拍摄路径、步进距离、倾斜偏移量和回程误差偏移量；
所述倾斜偏移量包括：
X轴倾斜偏移量：用于修正扫描X轴和图像X轴不重合的误差；
Y轴倾斜偏移量：用于修正扫描Y轴和图像Y轴不重合的误差；
所述回程误差偏移量包括：
X轴回程误差偏移量：用于矫正X方向的回程误差；
Y轴回程误差偏移量：用于矫正Y方向的回程误差。
9.根据权利要求8所述的图像拼接方法，其特征在于，所述相机拍摄路径的形状包括“S”型。
10.根据权利要求7所述的图像拼接方法，其特征在于，图像拼接过程中，当产生空白部分时，对图像进行重叠覆盖，重叠量为单幅图像宽度的比率。
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