CN111174734A - 高精度ccd同轴识别系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了高精度ccd同轴识别系统，包括机械台架、电动旋转轴、背光光源、高分辨率相机、放大镜头、工控计算机、步进电机和步进电机控制器，所述机械台架的顶端设置有步进电机，所述步进电机的一端连接有电动旋转轴，所述电动旋转轴的一侧设置有高分辨率相机，所述高分辨率相机的一侧设置有放大镜头，所述电动旋转轴的另一侧设置有背光光源。本发明通过光学成像系统将景物图像成在CCD图像传感器的像敏面上，像敏面将照在每个像敏单元上的图像照度信号通过光电效应，将物体的反射光线按亮度强弱转变成相应数目的载流子，然后通过控制步进电机控制器、背光光源、高分辨率相机和放大镜头进行调节，既可以实现ccd同轴识别系统的高精度识别。
Description
技术领域
本发明涉及同轴识别系统技术领域，具体为高精度ccd同轴识别系统。
背景技术
随着经济的发展，工业生产线对产品质量控制的要求越来越高，利用人 眼进行检测并不能满足生产线对实时性与可靠性的要求。随着现代制造业的 发展，基于数字图像传感器、图像处理技术的机器视觉自动检测系统和设备， 在各种工业产品检测中得到了广泛应用。尺寸及形状的机器视觉检测是根据 图像测量物体的尺寸，判断其是否在允许的公差范围内，对物体的姿态进行 定位或者检测物体的形状是否符合要求等，针对同轴识别系统高精度的要求， 所以设计一种高精度ccd同轴识别系统，是现在所需要解决的。
发明内容
针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，本发明提供高精度ccd同轴识 别系统，该ccd同轴识别系统通过光学成像系统将景物图像成在CCD图像传 感器的像敏面上，像敏面将照在每个像敏单元上的图像照度信号通过光电效 应，将物体的反射光线按亮度强弱转变成相应数目的载流子，然后通过控制 步进电机控制器、背光光源、高分辨率相机和放大镜头进行调节，既可以实 现ccd同轴识别系统的高精度识别。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：高精度ccd同轴识别系统， 包括机械台架、电动旋转轴、背光光源、高分辨率相机、放大镜头、工控计 算机、步进电机和步进电机控制器，所述机械台架的顶端设置有步进电机， 所述步进电机的一端连接有电动旋转轴，所述电动旋转轴的一侧设置有高分 辨率相机，所述高分辨率相机的一侧设置有放大镜头，所述电动旋转轴的另 一侧设置有背光光源，所述机械台架的一侧设置有工控计算机，所述高分辨 率相机的输出端电性连接工控计算机的输入端，所述工控计算机的输出端电 性连接步进电机控制器、背光光源和高分辨率相机，所述步进电机控制器的 输出端电性连接步进电机的输入端，所述步进电机的输出端与电动旋转轴的 输入端连接；
所述工控计算机包括CCD图像传感器、模数转换器、FPGA、传输控制器、 数据库、安全子系统和计算机本体，所述工控计算机的内部设置有CCD图像 传感器，所述CCD图像传感器的一侧设置有模数转换器，所述模数转换器的 一侧设置有FPGA，所述FPGA的一侧设置有传输控制器，所述传输控制器的一 侧设置有安全子系统，所述高分辨率相机输出端电性连接CCD图像传感器， 所述CCD图像传感器的输出端电性连接模数转换器的输入端，所述模数转换 器的输出端电性连接FPGA的输入端，所述FPGA的输出端电性连接CCD图像 传感器、模数转换器、传输控制器、数据库和安全子系统的输入端。
根据上述技术方案，所述背光光源为LED背光光源，根据计算选择合适 的光学镜头，130万像素数字相机采用了1/2英寸CCD芯片，大小为6，4mm ×4，8mm，系统中视野范围6mm×4，8mm，镜头的光学放大率为1倍。
根据上述技术方案，所述数据库按照数据结构来组织、存储和管理数据 的识别系统仓库，用于对识别系统中的数据进行备份。
根据上述技术方案，所述CCD图像传感器是通过光学成像系统将景物图 像成在CCD图像传感器的像敏面上，像敏面将照在每个像敏单元上的图像照 度信号通过光电效应，将物体的反射光线按亮度强弱转变成相应数目的载流 子，在某一个时钟周期内，CCD图像传感器在转移脉冲的作用下将门极上收集 到的电子量转移到CCD图像传感器的移位寄存器中，在图像采集卡作中，通 过放大电路对信号进行放大，再经过模数转换器转换将模拟信号的一系列有 目的性的处理转变成为数字信号。
根据上述技术方案，所述安全子系统利用视频技术探测、监视设防区域， 实时显示、记录现场图像的电子系统或网络。
根据上述技术方案，所述机械台架和步进电机之间通过步进电机安装架 连接。
根据上述技术方案，所述识别系统中为了实现同轴度的精确测量，提出 基于Canny-Hough的边缘检测。
根据上述技术方案，所述Canny-Hough的边缘检测是先对图像进行平滑， 然后利用二维滤波器计算图像的梯度值，从而得到梯度直方图，通过基于梯 度直方图来选取双阈值，最后进行基于双阈值的非极大值抑制，得到边缘检 测的图像。
本发明的有益效果为：通过光学成像系统将景物图像成在CCD图像传感 器的像敏面上，像敏面将照在每个像敏单元上的图像照度信号通过光电效应， 将物体的反射光线按亮度强弱转变成相应数目的载流子，在某一个时钟周期 内，CCD图像传感器在转移脉冲的作用下将门极上收集到的电子量转移到CCD 图像传感器的移位寄存器中，在图像采集卡作中，通过放大电路对信号进行 放大，再经过模数转换器转换将模拟信号的一系列有目的性的处理转变成为 数字信号，然后通过控制步进电机控制器、背光光源、高分辨率相机和放大 镜头进行调节，既可以实现ccd同轴识别系统的高精度识别。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本 发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明工控计算机的结构示意图。
图3是本发明系统框图。
图中标号：1、机械台架；2、电动旋转轴；3、背光光源；4、高分辨率 相机；5、放大镜头；6、工控计算机；7、步进电机；8、步进电机控制器；9、 CCD图像传感器；10、模数转换器；11、FPGA；12、传输控制器；13、数据 库；14、安全子系统；15、计算机本体。
具体实施方式
下面结合附图1-3对本发明的具体实施方式做进一步详细说明。
由图1-3给出，本发明提供如下技术方案：高精度ccd同轴识别系统， 包括机械台架1、电动旋转轴2、背光光源3、高分辨率相机4、放大镜头5、 工控计算机6、步进电机7和步进电机控制器8，所述机械台架1的顶端设置 有步进电机7，所述步进电机7的一端连接有电动旋转轴2，所述电动旋转轴 2的一侧设置有高分辨率相机4，所述高分辨率相机4的一侧设置有放大镜头 5，所述电动旋转轴2的另一侧设置有背光光源3，所述机械台架1的一侧设置有工控计算机6，所述高分辨率相机4的输出端电性连接工控计算机6的输 入端，所述工控计算机6的输出端电性连接步进电机控制器8、背光光源3和 高分辨率相机4，所述步进电机控制器8的输出端电性连接步进电机7的输入 端，所述步进电机7的输出端与电动旋转轴8的输入端连接；
所述工控计算机6包括CCD图像传感器9、模数转换器10、FPGA11、传 输控制器12、数据库13、安全子系统14和计算机本体15，所述工控计算机 6的内部设置有CCD图像传感器9，所述CCD图像传感器9的一侧设置有模 数转换器10，所述模数转换器10的一侧设置有FPGA11，所述FPGA11的一侧 设置有传输控制器12，所述传输控制器12的一侧设置有安全子系统14，所 述高分辨率相机4输出端电性连接CCD图像传感器9，所述CCD图像传感器 9的输出端电性连接模数转换器10的输入端，所述模数转换器10的输出端电 性连接FPGA11的输入端，所述FPGA11的输出端电性连接CCD图像传感器9、 模数转换器10、传输控制器12、数据库13和安全子系统14的输入端。
所述背光光源3为LED背光光源，根据计算选择合适的光学镜头，130万 像素数字相机采用了1/2英寸CCD芯片，大小为6，4mm×4，8mm，系统中视 野范围6mm×4，8mm，镜头的光学放大率为1倍。
所述数据库13按照数据结构来组织、存储和管理数据的识别系统仓库， 用于对识别系统中的数据进行备份。
所述CCD图像传感器9是通过光学成像系统将景物图像成在CCD图像传 感器9的像敏面上，像敏面将照在每个像敏单元上的图像照度信号通过光电 效应，将物体的反射光线按亮度强弱转变成相应数目的载流子，在某一个时 钟周期内，CCD图像传感器9在转移脉冲的作用下将门极上收集到的电子量转 移到CCD图像传感器9的移位寄存器中，在图像采集卡作中，通过放大电路 对信号进行放大，再经过模数转换器10转换将模拟信号的一系列有目的性的 处理转变成为数字信号。
所述安全子系统14利用视频技术探测、监视设防区域，实时显示、记录 现场图像的电子系统或网络，便于系统进行实时记录。
所述机械台架1和步进电机7之间通过步进电机安装架连接，便于步进 电机7的安装。
所述识别系统中为了实现同轴度的精确测量，提出基于Canny-Hough的 边缘检测，便于实现同轴度的精确测量。
所述Canny-Hough的边缘检测是先对图像进行平滑，然后利用二维滤波 器计算图像的梯度值，从而得到梯度直方图，通过基于梯度直方图来选取双 阈值，最后进行基于双阈值的非极大值抑制，得到边缘检测的图像，方便实 现同轴度的精确测量。
本发明通过光学成像系统将景物图像成在CCD图像传感器9的像敏面上， 像敏面将照在每个像敏单元上的图像照度信号通过光电效应，将物体的反射 光线按亮度强弱转变成相应数目的载流子，在某一个时钟周期内，CCD图像传 感器9在转移脉冲的作用下将门极上收集到的电子量转移到CCD图像传感器9 的移位寄存器中，在图像采集卡作中，通过放大电路对信号进行放大，再经 过模数转换器10转换将模拟信号的一系列有目的性的处理转变成为数字信 号，然后通过控制步进电机控制器8、背光光源3、高分辨率相机4和放大镜头5进行调节，既可以实现ccd同轴识别系统的高精度识别。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限 制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的 技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或 者对其中部分技术特征进行等同替换。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 (8)
1.高精度ccd同轴识别系统，其特征在于：包括机械台架(1)、电动旋转轴(2)、背光光源(3)、高分辨率相机(4)、放大镜头(5)、工控计算机(6)、步进电机(7)和步进电机控制器(8)，所述机械台架(1)的顶端设置有步进电机(7)，所述步进电机(7)的一端连接有电动旋转轴(2)，所述电动旋转轴(2)的一侧设置有高分辨率相机(4)，所述高分辨率相机(4)的一侧设置有放大镜头(5)，所述电动旋转轴(2)的另一侧设置有背光光源(3)，所述机械台架(1)的一侧设置有工控计算机(6)，所述高分辨率相机(4)的输出端电性连接工控计算机(6)的输入端，所述工控计算机(6)的输出端电性连接步进电机控制器(8)、背光光源(3)进而高分辨率相机(4)，所述步进电机控制器(8)的输出端电性连接步进电机(7)的输入端，所述步进电机(7)的输出端与电动旋转轴(8)的输入端连接；
所述工控计算机(6)包括CCD图像传感器(9)、模数转换器(10)、FPGA(11)、传输控制器(12)、数据库(13)、安全子系统(14)和计算机本体(15)，所述工控计算机(6)的内部设置有CCD图像传感器(9)，所述CCD图像传感器(9)的一侧设置有模数转换器(10)，所述模数转换器(10)的一侧设置有FPGA(11)，所述FPGA(11)的一侧设置有传输控制器(12)，所述传输控制器(12)的一侧设置有安全子系统(14)，所述高分辨率相机(4)输出端电性连接CCD图像传感器(9)，所述CCD图像传感器(9)的输出端电性连接模数转换器(10)的输入端，所述模数转换器(10)的输出端电性连接FPGA(11)的输入端，所述FPGA(11)的输出端电性连接CCD图像传感器(9)、模数转换器(10)、传输控制器(12)、数据库(13)和安全子系统(14)的输入端。
2.根据权利要求1所述的高精度ccd同轴识别系统，其特征在于：所述背光光源(3)为LED背光光源，根据计算选择合适的光学镜头，130万像素数字相机采用了1/2英寸CCD芯片，大小为6，4mm×4，8mm，系统中视野范围6mm×4，8mm，镜头的光学放大率为1倍。
3.根据权利要求1所述的高精度ccd同轴识别系统，其特征在于：所述数据库(13)按照数据结构来组织、存储和管理数据的识别系统仓库，用于对识别系统中的数据进行备份。
4.根据权利要求1所述的高精度ccd同轴识别系统，其特征在于：所述CCD图像传感器(9)是通过光学成像系统将景物图像成在CCD图像传感器(9)的像敏面上，像敏面将照在每个像敏单元上的图像照度信号通过光电效应，将物体的反射光线按亮度强弱转变成相应数目的载流子，在某一个时钟周期内，CCD图像传感器(9)在转移脉冲的作用下将门极上收集到的电子量转移到CCD图像传感器(9)的移位寄存器中，在图像采集卡作中，通过放大电路对信号进行放大，再经过模数转换器(10)转换将模拟信号的一系列有目的性的处理转变成为数字信号。
5.根据权利要求1所述的高精度ccd同轴识别系统，其特征在于：所述安全子系统(14)利用视频技术探测、监视设防区域，实时显示、记录现场图像的电子系统或网络。
6.根据权利要求1所述的高精度ccd同轴识别系统，其特征在于：所述机械台架(1)和步进电机(7)之间通过步进电机安装架连接。
7.根据权利要求1所述的高精度ccd同轴识别系统，其特征在于：所述识别系统中为了实现同轴度的精确测量，提出基于Canny-Hough的边缘检测。
8.根据权利要求7所述的高精度ccd同轴识别系统，其特征在于：所述Canny-Hough的边缘检测是先对图像进行平滑，然后利用二维滤波器计算图像的梯度值，从而得到梯度直方图，通过基于梯度直方图来选取双阈值，最后进行基于双阈值的非极大值抑制，得到边缘检测的图像。
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