CN112381855A - 一种基于三维视觉技术的动态物料计数方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于三维视觉技术的动态物料计数方法及装置，包括机架、振动给料机构、3D工业相机、线性光源和工业计算机，其中：振动给料机构、3D工业相机和线性光源均安装在机架上：3D工业相机和向下光源位于在落料区间做下落运动物料的同侧，线性光源照射在落料区间中下落的物料，3D工业相机对投射有单线细激光的物料进行三维图像实时采集；3D工业相机与工业计算机连接，3D工业相机将采集的三维图像传输给工业计算机，工业计算机进行数量统计。本发明所提出的一种基于三维视觉技术的动态物料计数方法及装置，能有效识别出重叠的物料，消除物料重叠产生的计数误差；且重复性好，多次计数结果一致。

Description

一种基于三维视觉技术的动态物料计数方法及装置

技术领域

本发明涉及工业自动化检测技术领域，尤其涉及一种基于三维视觉技术的动态物料计数方法及装置。

背景技术

目前基于机器视觉的物料计数装置，图像采集使用工业线阵相机或工业面阵相机，光源采用LED条形光源。这种方式有以下技术缺点：1、无法采集重叠物料的图像。线阵相机或面阵相机采集的图像是二维图像，当两个或多个物料前后重叠时，后面的物料被前面的物料遮挡，相机只能采集到最前面的物料图像，无法采集到所有物料的图像。2、计数精度不高。当两个或多个物料前后重叠时，视觉计数计算将两个或多个物料统计为一个物料，产生计数误差，当物料密度越大、物料运动速度越快时，物料重叠的概率越大，计数误差也越大。3、重复性差。每次计数时，出现物料重叠的概率不一样，导致每次计数的结果不一致。

发明内容

为解决背景技术中存在的技术问题，本发明提出一种基于三维视觉技术的动态物料计数方法及装置，可实现工业注塑件、电子元件、五金件等小尺寸产品的高速、准确计数，并解决视觉数粒机无法识别重叠物料，导致物料计数精度不高、重复性差的问题。

本发明提出的一种基于三维视觉技术的动态物料计数方法及装置，包括机架、振动给料机构、3D工业相机、线性光源和工业计算机，其中：

振动给料机构、3D工业相机和线性光源均安装在机架上：

振动给料机构用于对物料振动给料，振动给料机构的出料端的下方具有落料区间，从振动给料机构排出的物料在落料区间内做下落运动；

3D工业相机和线性光源安装在落料区间，且3D工业相机和向下光源位于在落料区间做下落运动物料的同侧，线性光源照射在落料区间中下落的物料，3D工业相机对投射有单线细激光的物料进行三维图像实时采集；

3D工业相机与工业计算机连接，3D工业相机将采集的三维图像传输给工业计算机。

为了进一步增大物料的松散程度，进而增大计数精确度，作为本发明进一步优化的方案，振动给料机构包括一级振动给料机构和二级振动给料机构，二级振动给料机构的入料端位于一级振动给料机构出料端的下方。

在一些实施例中具体的，一级振动给料机构和二级振动给料机构均包括振动盘和振动器，振动器安装在机架上，振动盘安装在振动器上，振动器用于带动振动盘振动。

为了增大给料效率作为本发明进一步优化的方案，一级振动给料机构和二级振动给料机构的振动给料方向相同。

为了进一步增大计数精度，作为本发明进一步优化的方案，还包括导向板，导向板用于对振动给料机构排出的物料进行导向，导向板安装在振动给料机构的出料端，且导向板从靠近振动给料机构的一端向远离振动给料机构的一端逐渐向下倾斜。

作为本发明进一步优化的方案，线性光源为线性激光光源。

为了便于上料，作为本发明进一步优化的方案，还包括上料斗，上料斗安装在机架上并位于振动给料机构上方，上料斗用于接受并储存待测物料，上料斗的下方设有落料口。

为了便于对物料的收集，作为本发明进一步优化的方案，还包括收料料斗，收料料斗安装在机架上，且收料料斗位于振动给料机构出料端的下方，收料料斗用于收集从振动给料机构出料端下落的物料。

一种基于三维视觉技术的动态物料计数方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：将待测物料放置到上料斗中备用；

S2:打开振动给料机构的振动器，振动器带动振动给料机构的振动盘振动，并将上料斗中的待测物料放置到振动盘上，振动盘对物料进行振动松散并给料，离开振动盘的出料端的物料做下落运动；

S3：线性光源和3D工业相机打开，线性光源发射单线细激光投射到下落的物料上，且3D工业相机对投射有单线细激光的物料进行三维图像实时采集，并将三维图像信息传输给工业计算机；

S4：工业计算机对接收的每帧图像数据进行数字图像处理和计算，数字图像处理过程为图像的二值化、物料图像分割、图像中每个物料的三维数据值解析，解析出每个物料的长度、宽度、深度值，将解析出的每个物料的深度值和单个物料的深度值比较运算，从而判断出重叠的物料个数，根据每帧图像重叠的物料个数，实时调整物料总计数。

本发明中，所提出的基于三维视觉技术的动态物料计数方法及装置，基于三维视觉技术，实时采集动态物料的三维图像信息，从三维图像信息中提取各个物料的长度、宽度和深度数据，通过对物料深度数据的分析计算，判断物料是否重叠，从而实现物料动态、高精度的计数，进而消除物料重叠产生的计数误差；重复性好，多次计数结果一致。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1为本发明3D检测原理图；

图2为本发明结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中表示，其中自始至终相同或类似的符号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解对本发明的限制。

需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

如图2所示的一种基于三维视觉技术的动态物料计数方法及装置，包括机架(图中未标出)、振动给料机构1、3D工业相机2、线性光源3、上料斗8、收料料斗9和工业计算机4，其中：

线性光源3为线性激光光源，振动给料机构1、3D工业相机2上料斗8、收料料斗9和线性光源3均安装在机架上：

上料斗8用于接受并储存待测物料，上料斗8的下方设有落料口；

振动给料机构1位于落料口下方，振动给料机构1用于对物料振动给料，振动给料机构1的出料端的下方具有落料区间，从振动给料机构1排出的物料在落料区间内做下落运动；

收料料斗9位于振动给料机构1出料端的下方，收料料斗9用于收集从振动给料机构1出料端下落的物料；

3D工业相机2和线性光源3安装在落料区间，且3D工业相机2和向下光源位于在落料区间做下落运动物料的同侧，线性光源3照射在落料区间中下落的物料，3D工业相机2对投射有单线细激光的物料进行三维图像实时采集，如图1所示，线性激光光源3发射单线细激光投射到物体，由于物体深度的变化会使激光线发生弯曲，从而使入射到3D相机2的光照发生变化，3D相机随机通过内部3D算法计算出物料三维数据信息；

3D工业相机2与工业计算机4连接，3D工业相机2将采集的三维图像传输给工业计算机4，为了便于控制线性光源3的开闭，线性光源3与工业计算机4连接；

振动给料机构1包括一级振动给料机构10和二级振动给料机构11，二级振动给料机构11的入料端位于一级振动给料机构10出料端的下方；

一级振动给料机构10和二级振动给料机构11均包括振动盘5和振动器6，振动器6安装在机架上，振动盘5安装在振动器6上，振动器6用于带动振动盘5振动，还包括导向板7，导向板7用于对振动给料机构1排出的物料进行导向，导向板7安装在二级振动给料机构11的振动盘5的出料端，且导向板7从靠近振动给料机构1的一端向远离振动给料机构1的一端逐渐向下倾斜，为了便于控制一级振动给料机构10和二级振动给料机构11的振动，一级振动给料机构10和二级振动给料机构11的振动器6与工业计算机4连接。

一级振动给料机构10和二级振动给料机构11的振动给料方向相同。

一种基于三维视觉技术的动态物料计数方法，包括如下步骤：

S1：将待测物料放置到上料斗8中备用；

S2:打开振动给料机构1的振动器6，振动器6带动振动给料机构1的振动盘5振动，并将上料斗8中的待测物料放置到振动盘5上，振动盘5对物料进行振动松散并给料，离开振动盘5的出料端的物料做下落运动；

S3：线性光源3和3D工业相机2打开，线性光源3发射单线细激光投射到下落的物料上，且3D工业相机2对投射有单线细激光的物料进行三维图像实时采集，并将三维图像信息传输给工业计算机4；

S4：工业计算机4对接收的每帧图像数据进行数字图像处理和计算，数字图像处理过程为图像的二值化、物料图像分割、图像中每个物料的三维数据值解析，解析出每个物料的长度、宽度、深度值，将解析出的每个物料的深度值和单个物料的深度值比较运算，从而判断出重叠的物料个数，根据每帧图像重叠的物料个数，实时调整物料总计数。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于三维视觉技术的动态物料计数装置，其特征在于，包括机架、振动给料机构(1)、3D工业相机(2)、线性光源(3)和工业计算机(4)，其中：

振动给料机构(1)、3D工业相机(2)和线性光源(3)均安装在机架上：

振动给料机构(1)用于对物料振动给料，振动给料机构(1)的出料端的下方具有落料区间，从振动给料机构(1)排出的物料在落料区间内做下落运动；

3D工业相机(2)和线性光源(3)安装在落料区间，且3D工业相机(2)和向下光源位于在落料区间做下落运动物料的同侧，线性光源(3)照射在落料区间中下落的物料，3D工业相机(2)对投射有单线细激光的物料进行三维图像实时采集；

3D工业相机(2)与工业计算机(4)连接，3D工业相机(2)将采集的三维图像传输给工业计算机(4)。

2.根据权利要求1所述的基于三维视觉技术的动态物料计数装置，其特征在于，振动给料机构(1)包括一级振动给料机构(10)和二级振动给料机构(11)，二级振动给料机构(11)的入料端位于一级振动给料机构(10)出料端的下方。

3.根据权利要求2所述的基于三维视觉技术的动态物料计数装置，其特征在于，一级振动给料机构(10)和二级振动给料机构(11)均包括振动盘(5)和振动器(6)，振动器(6)安装在机架上，振动盘(5)安装在振动器(6)上，振动器(6)用于带动振动盘(5)振动。

4.根据权利要求2所述的基于三维视觉技术的动态物料计数装置，其特征在于，一级振动给料机构(10)和二级振动给料机构(11)的振动给料方向相同。

5.根据权利要求1所述的基于三维视觉技术的动态物料计数装置，其特征在于，还包括导向板(7)，导向板(7)用于对振动给料机构(1)排出的物料进行导向，导向板(7)安装在振动给料机构(1)的出料端，且导向板(7)从靠近振动给料机构(1)的一端向远离振动给料机构(1)的一端逐渐向下倾斜。

6.根据权利要求1所述的基于三维视觉技术的动态物料计数装置，其特征在于，线性光源(3)为线性激光光源。

7.根据权利要求1所述的基于三维视觉技术的动态物料计数装置，其特征在于，还包括上料斗(8)，上料斗(8)安装在机架上并位于振动给料机构(1)上方，上料斗(8)用于接受并储存待测物料，上料斗(8)的下方设有落料口。

8.根据权利要求1所述的基于三维视觉技术的动态物料计数装置，其特征在于，还包括收料料斗(9)，收料料斗(9)安装在机架上，且收料料斗(9)位于振动给料机构(1)出料端的下方，收料料斗(9)用于收集从振动给料机构(1)出料端下落的物料。

9.一种基于三维视觉技术的动态物料计数方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：将待测物料放置到上料斗(8)中备用；

S2:打开振动给料机构(1)的振动器(6)，振动器(6)带动振动给料机构(1)的振动盘(5)振动，并将上料斗(8)中的待测物料放置到振动盘(5)上，振动盘(5)对物料进行振动松散并给料，离开振动盘(5)的出料端的物料做下落运动；

S3：线性光源(3)和3D工业相机(2)打开，线性光源(3)发射单线细激光投射到下落的物料上，且3D工业相机(2)对投射有单线细激光的物料进行三维图像实时采集，并将三维图像信息传输给工业计算机(4)；

S4：工业计算机(4)对接收的每帧图像数据进行数字图像处理和计算，数字图像处理过程为图像的二值化、物料图像分割、图像中每个物料的三维数据值解析，解析出每个物料的长度、宽度、深度值，将解析出的每个物料的深度值和单个物料的深度值比较运算，从而判断出重叠的物料个数，根据每帧图像重叠的物料个数，实时调整物料总计数。

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