CN111389750B - 一种视觉测量系统及测量方法 - Google Patents
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Abstract
一种视觉测量方法,包括：物体到位预检测、测量任务匹配筛选、视觉测量信息匹配、视觉测量计算、被测物的处理等步骤，视觉测量系统包括图像采集模块、图像处理模块、测量任务匹配筛选模块、视觉测量任务查找模块、视觉测量信息查找模块、逻辑控制模块、存储有与产品匹配文件包、视觉测量任务文件包、视觉测量信息文件包的存储模块、主控模块、人机交互模块、剔除模块，本发明所述测量方法根据被测物的特征信息判断被测物归属，并随之找到阈值相对的视觉检测任务与检测信息，无需人工反复切换，自动化程度较高；再者视觉测量计算时将除被测物之外的测量坐标系统一到被测物自身坐标系中款减少误差，精确度达到微米级别。
Description
技术领域
本发明涉及视觉检测系统应用技术领域，具体为一种视觉测量系统及测量方法。
背景技术
视觉检测系统是用工业相机代替人眼睛去完成识别、测量、定位等功能。一般视觉检测系统由相机、镜头、光源组合合成，可以代替人工完成条码字符、裂痕、包装、表面图层是否完整、凹陷、位置、方位等检测，使用视觉检测系统能有效的提高生产流水线的检测速度和精度，大大提高产量和质量，降低人工成本，同时防止因为人眼疲劳而产生的误判。在检测较大产品时，对视觉检测系统所用CCD相机的要求较高，大大提高检测成本，虽然现有技术中也采取CCD相机移动采样检测模式，但是现有技术中往往采取被检测产品固定、CCD检测相机移动式采样并对图像进行分析处理后利用尺寸链闭环原理求解出被测产品的尺寸，但是由于尺寸链闭环的测量误差等于各组成环误差之和，所以测量误差较大。再者，针对在线式检测方式、特别是当产线检测多种特定产品时(特别是针对检测不合格返工后的产品)，由于产品种类较多，若根据产品人工选择检测标准后，由于需要多个程序反复切换，长此以往，很容易造成切换紊乱，直接导致检测失误。
本发明提出一种视觉测量系统及测量方法，解决上述一种或多种技术问题。
发明内容
一种视觉测量方法，具体步骤如下：
物体到位预检测：接收待测物体的到位信号，并根据所述待测物体的到位信号，采集待测物体的特征信息，所述特征信息包括重量、最大水平面投影轮廓、三维图像或最大水平面投影面积的最大尺寸中的一种或几种,所述最大水平面投影面积为产品俯视平面图、产品正视平面图、产品左视平面图、产品右视平面图、产品后视平面图中的一种或多种；
测量任务匹配筛选：将被测物的特征信息与已设定的产品匹配文件包中多个产品的信息进行匹配，找出与被检测物相似度最高的产品，并找到与所述产品匹配文件包中产品对应的视觉测量任务文件包；
视觉测量信息匹配：根据视觉测量任务文件包信息查找与之对应的视觉测量信息文件包，所述视觉测量信息文件包中设置有相应的图像测量算法、并设定有相关数据的参考阈值；
视觉测量计算：利用视觉测量设备根据视觉测量任务信息完成对当前被测物体的视觉检测，然后视觉测量信息文件包会对视觉测量设备输入的图像进行分析处理，得到相应测量数据并根据测量数据所在的阈值进行匹配；若匹配成功，则将当前待测物定义为合格品，否则为非合格品或其它；
被测物的处理：合格的被测物放行至下一工序；非合格品进行剔除处理或其它待处理方式；
其中，在测量开始之前要预先设置并保存每一种被测物相关的产品匹配文件包信息、视觉测量任务文件包信息、视觉测量信息文件包信息。
优选的，所述视觉测量方法,所述特征信息包括重量、最大水平面投影轮廓、三维图像、最大水平面投影面积的最大尺寸，其中匹配顺序依次为三维图像、最大水平面投影轮廓、最大水平面投影面积的最大尺寸、重量。
三维图像最能反应被测物的外部轮廓，具有最强的代表性，所以作为初步匹配信息最有效，但是很多类型的零部件有时候大致三维轮廓相似度较高，所以接下来可匹配最大水平面投影轮廓进行再次匹配筛选，相比最大水平面投影面积来说，最大水平面投影面积的最大尺寸必然是轮廓确定完成后才可测量，所以可设置在最大水平面投影面积匹配工序之后紧接进行，当待测物体的特征信息提取亦遵循所述匹配顺序且边进行数据采集边进行信息匹配时可大大提高匹配效率，当上述三项数据信息匹配后的结果仍无法排除时，易于采集的重量可作为补充匹配信息使用。
优选的，所述视觉测量方法,特征信息还包括与最大水平面投影面积的最大尺寸沿顺时针方向转动α1、α2、α3...αN角度后的最大水平面投影面积的相应尺寸(即转动一定角度后的直线在最大水平面投影面积内的长度，最大水平面投影面积以下简称特征尺寸)。进一步的，特征尺寸的信息匹配步骤可设置在重量之前。
当多种被测物体仅存在细小差别时，可根据每个产品的特点进行特征尺寸的设置，便于精细化匹配处理，即使被测量的多种产品大体轮廓相似，仍可进行精确化数据匹配。
优选的，所述视觉测量方法,视觉测量信息匹配步骤中的参考阈值包括合格品参考阈值、待修正品参考阈值、剔除品参考阈值；相应的，视觉测量计算步骤中当前待测物定义可分别被定义为合格品、待修正品、剔除废品；相应的，被测物的处理步骤中合格品、待修正品、剔除废品各有不同流向。
优选的，所述视觉测量方法,所述视觉测量信息文件包中设置的图像测量算法中，将除被测物之外的所有视觉测量设备运动坐标系均统一到被测物坐标系中进行图像分析处理的测量计算，所述被测物坐标系的设置方向与所述视觉测量任务文件包信息中需测量的尺寸方向重合或夹角和最小。将视觉测量中的相机、机械手等移动设备的运动轨迹整合到被测物的固定坐标系中进行计算可大大提高检测精确度，尤其是针对本身尺寸要求较高的测量可精确到微米级。
一种视觉测量系统,包括：
图像采集模块，用于采集被测物的外观图像信息；
图像处理模块，用于被测物体的外观图像信息进行分析处理；
测量任务匹配筛选模块，用于将特征信息与产品匹配文件包中的各项阈值同步或逐级筛选出与被测物对应的产品；
视觉测量任务查找模块，根据被检测对应的产品信息，在预先配制的视觉测量任务文件包中找到当前被测物需要测量的任务；
视觉测量信息查找模块，根据当前被测物需要测量的任务在视觉测量信息文件包中找到与之相对应的视觉测量信息，包括坐标系的建立、转换、计算、匹配判断；
逻辑控制模块，用于发送命令将被检测出除合格品之外的被检测物分流出传送工作台；
所述存储模块存储有与产品匹配文件包、视觉测量任务文件包、视觉测量信息文件包中与每一种被测物一一对应的数据信息；产品匹配文件包包括与被测物特征信息匹配用阈值；视觉测量任务文件包包括与产品匹配文件包对应的测量任务数据；视觉测量信息文件包包括视觉测量任务文件包对应的图像分析处理算法及参考阈值；
所述系统还包括主控模块、人机交互模块、剔除模块，所述主控模块分别与图像处理模块、测量任务匹配筛选模块、视觉测量任务查找模块、视觉测量信息查找模块、逻辑控制模块、人机交互模块、存储模块连接，所述逻辑控制模块与剔除模块，所述图像采集模块与图像处理模块连接。
优选的，所述视觉测量系统，还包括待修正模块，所述待修正模块与所述逻辑控制模块连接。
优选的，所述视觉测量系统，还包括重量测定模块，所述重量测定模块与主控模块连接。
附图说明：
下面结合附图对具体实施方式作进一步的说明，其中：
图1是本发明涉及的视觉测量系统连接图。
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
具体实施案例1：
一种视觉测量方法，具体步骤如下：
物体到位预检测：接收待测物体的到位信号，并根据所述待测物体的到位信号，采集待测物体的特征信息，所述特征信息包括重量、最大水平面投影轮廓、三维图像或最大水平面投影面积的最大尺寸中的一种或几种，所述最大水平面投影面积为产品俯视平面图、产品正视平面图、产品左视平面图、产品右视平面图、产品后视平面图中的一种或多种；
测量任务匹配筛选：将被测物的特征信息与已设定的产品匹配文件包中多个产品的信息进行匹配，找出与被检测物相似度最高的产品，并找到与所述产品匹配文件包中产品对应的视觉测量任务文件包；
视觉测量信息匹配：根据视觉测量任务文件包信息查找与之对应的视觉测量信息文件包，所述视觉测量信息文件包中设置有相应的图像测量算法、并设定有相关数据的参考阈值；
视觉测量计算：利用视觉测量设备根据视觉测量任务信息完成对当前被测物体的视觉检测，然后视觉测量信息文件包会对视觉测量设备输入的图像进行分析处理，得到相应测量数据并根据测量数据所在的阈值进行匹配；若匹配成功，则将当前待测物定义为合格品，否则为非合格品或其它；
被测物的处理：合格的被测物放行至下一工序；非合格品进行剔除处理或其它待处理方式；
其中，在测量开始之前要预先设置并保存每一种被测物相关的产品匹配文件包信息、视觉测量任务文件包信息、视觉测量信息文件包信息。
进一步的,所述特征信息包括重量、最大水平面投影轮廓、三维图像、最大水平面投影面积的最大尺寸，其中匹配顺序依次为三维图像、最大水平面投影轮廓、最大水平面投影面积的最大尺寸、重量。
三维图像最能反应被测物的外部轮廓，具有最强的代表性，所以作为初步匹配信息最有效，但是很多类型的零部件有时候大致三维轮廓相似度较高，所以接下来可匹配最大水平面投影轮廓进行再次匹配筛选，相比最大水平面投影面积来说，最大水平面投影面积的最大尺寸必然是轮廓确定完成后才可测量，所以可设置在最大水平面投影面积匹配工序之后紧接进行，当待测物体的特征信息提取亦遵循所述匹配顺序且边进行数据采集边进行信息匹配时可大大提高匹配效率，当上述三项数据信息匹配后的结果仍无法排除时，易于采集的重量可作为补充匹配信息使用。
进一步的,特征信息还包括与最大水平面投影面积的最大尺寸沿顺时针方向转动α1、α2、α3...αN角度后的最大水平面投影面积的相应尺寸(以下简称特征尺寸)。进一步的，特征尺寸的信息匹配步骤可设置在重量之前。
当多种被测物体仅存在细小差别时，可根据每个产品的特点进行特征尺寸的设置，便于精细化匹配处理，即使被测量的多种产品大体轮廓相似，仍可进行精确化数据匹配。
进一步的,视觉测量信息匹配步骤中的参考阈值包括合格品参考阈值、待修正品参考阈值、剔除品参考阈值；相应的，视觉测量计算步骤中当前待测物定义可分别被定义为合格品、待修正品、剔除废品；相应的，被测物的处理步骤中合格品、待修正品、剔除废品各有不同流向。
进一步的,所述视觉测量信息文件包中设置的图像测量算法中，将除被测物之外的所有视觉测量设备运动坐标系均统一到被测物坐标系中进行图像分析处理的测量计算，所述被测物坐标系的设置方向与所述视觉测量任务文件包信息中需测量的尺寸方向重合或夹角和最小。将视觉测量中的相机、机械手等移动设备的运动轨迹整合到被测物的固定坐标系中进行计算可大大提高检测精确度，尤其是针对本身尺寸要求较高的测量可精确到微米级。
一种视觉测量系统,包括：
图像采集模块，用于采集被测物的外观图像信息；
图像处理模块，用于被测物体的外观图像信息进行分析处理；
测量任务匹配筛选模块，用于将特征信息与产品匹配文件包中的各项阈值同步或逐级筛选出与被测物对应的产品；
视觉测量任务查找模块，根据被检测对应的产品信息，在预先配制的视觉测量任务文件包中找到当前被测物需要测量的任务；
视觉测量信息查找模块，根据当前被测物需要测量的任务在视觉测量信息文件包中找到与之相对应的视觉测量信息，包括坐标系的建立、转换、计算、匹配判断；
逻辑控制模块，用于发送命令将被检测出除合格品之外的被检测物分流出传送工作台；
所述存储模块存储有与产品匹配文件包、视觉测量任务文件包、视觉测量信息文件包中与每一种被测物一一对应的数据信息；产品匹配文件包包括与被测物特征信息匹配用阈值；视觉测量任务文件包包括与产品匹配文件包对应的测量任务数据；视觉测量信息文件包包括视觉测量任务文件包对应的图像分析处理算法及参考阈值；
所述系统还包括主控模块、人机交互模块、剔除模块，所述主控模块分别与图像处理模块、测量任务匹配筛选模块、视觉测量任务查找模块、视觉测量信息查找模块、逻辑控制模块、人机交互模块、存储模块连接，所述逻辑控制模块与剔除模块，所述图像采集模块与图像处理模块连接。
进一步的,还包括待修正模块，所述待修正模块与所述逻辑控制模块连接。
进一步的,所述视觉测量系统，还包括重量测定模块，所述重量测定模块与主控模块连接。
工作原理如下：系统一直处于等待状态，当被测物到位后得到激活，图像采集模块采集被测物的俯视图、立体图、重量传感器感应被测物的重量，图像处理模块将得到的被测物图像信息进行处理、测量计算后得到特征信息，然后测量任务匹配筛选模块会根据上述特征信息匹配并找出被测物与存储模块中存储的对应产品，并经过视觉测量任务查找模块、视觉测量信息查找模块依次查找出该产品需要测量的位置尺寸信息、尺寸计算的算法及阈值判断信息，合格品传递至下一工序，不合格品被逻辑控制模块发送的剔除命令收纳到废品区，经过判断认为可通过修正获得合格判断的产品被逻辑控制模块发送的修正命令收纳到修正品区，至此结束，特别适用与种类多、数量少的产品在线式测量使用，无需人工多次手动切换测量程序，自动检测产品种类完成相应检测，本发明中设置的特征信息全面、细化，可精确查找比对出被测物的对应产品，再者，将视觉检测设备的运动轨迹整合到产品自身坐标系中，可大大提高测量精度，提高测量效果的准确度，适用于测量精度较高的产品使用。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (6)
1.一种视觉测量方法，其特征在于：具体步骤如下：
物体到位预检测：接收待测物体的到位信号，并根据所述待测物体的到位信号，采集待测物体的特征信息，所述特征信息包括重量、最大水平面投影面积的最大尺寸沿顺时针方向转动α1、α2、α3...αN角度后的最大水平面投影面积的相应尺寸、最大水平面投影轮廓、三维图像和最大水平面投影面积，所述最大水平面投影面积为产品俯视平面图、产品正视平面图、产品左视平面图、产品右视平面图、产品后视平面图中的一种或多种；
测量任务匹配筛选：将被测物的特征信息与已设定的产品匹配文件包中多个产品的信息进行匹配，其中最大水平面投影面积的相应尺寸的信息匹配步骤位于重量信息匹配步骤之前，找出与被检测物相似度最高的产品，并找到与所述产品匹配文件包中产品对应的视觉测量任务文件包；
视觉测量信息匹配：根据视觉测量任务文件包信息查找与之对应的视觉测量信息文件包，所述视觉测量信息文件包中设置有相应的图像测量算法、并设定有相关数据的参考阈值；
视觉测量计算：利用视觉测量设备根据视觉测量任务信息完成对当前被测物体的视觉检测，然后视觉测量信息文件包会对视觉测量设备输入的图像进行分析处理，得到相应测量数据并根据测量数据所在的阈值进行匹配；若匹配成功，则将当前待测物定义为合格品，否则为非合格品或其它；
被测物的处理：合格的被测物放行至下一工序；非合格品进行剔除处理或其它待处理方式；
其中，在测量开始之前要预先设置并保存每一种被测物相关的产品匹配文件包信息、视觉测量任务文件包信息、视觉测量信息文件包信息。
2.如权利要求1所述视觉测量方法,其特征在于：视觉测量信息匹配步骤中的参考阈值包括合格品参考阈值、待修正品参考阈值、剔除品参考阈值；相应的，视觉测量计算步骤中当前待测物定义可分别被定义为合格品、待修正品、剔除废品；相应的，被测物的处理步骤中合格品、待修正品、剔除废品各有不同流向。
3.如权利要求1所述视觉测量方法,其特征在于：所述视觉测量信息文件包中设置的图像测量算法中，将除被测物之外的所有视觉测量设备运动坐标系均统一到被测物坐标系中进行图像分析处理的测量计算，所述被测物坐标系的设置方向与所述视觉测量任务文件包信息中需测量的尺寸方向重合或夹角和最小。
4.一种实现权利要求1～3中任一所述视觉方法的视觉测量系统,其特征在于：包括
图像采集模块，用于采集被测物的外观图像信息；
图像处理模块，用于被测物体的外观图像信息进行分析处理；
测量任务匹配筛选模块，用于将特征信息与产品匹配文件包中的各项阈值同步或逐级筛选出与被测物对应的产品；
视觉测量任务查找模块，根据被检测对应的产品信息，在预先配制的视觉测量任务文件包中找到当前被测物需要测量的任务；
视觉测量信息查找模块，根据当前被测物需要测量的任务在视觉测量信息文件包中找到与之相对应的视觉测量信息，包括坐标系的建立、转换、计算、匹配判断；
逻辑控制模块，用于发送命令将被检测出除合格品之外的被检测物分流出传送工作台；
存储模块存储有与产品匹配文件包、视觉测量任务文件包、视觉测量信息文件包中与每一种被测物一一对应的数据信息；产品匹配文件包包括与被测物特征信息匹配用阈值；视觉测量任务文件包包括与产品匹配文件包对应的测量任务数据；视觉测量信息文件包包括视觉测量任务文件包对应的图像分析处理算法及参考阈值；
所述系统还包括主控模块、人机交互模块、剔除模块，所述主控模块分别与图像处理模块、测量任务匹配筛选模块、视觉测量任务查找模块、视觉测量信息查找模块、逻辑控制模块、人机交互模块、存储模块连接，所述逻辑控制模块与剔除模块连接，所述图像采集模块与图像处理模块连接。
5.如权利要求4所述视觉测量系统,其特征在于：还包括待修正模块，所述待修正模块与所述逻辑控制模块连接。
6.如权利要求5所述视觉测量系统,其特征在于：还包括重量测定模块，所述重量测定模块与主控模块连接。
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