CN113376170B - 一种产品外观检测设备的校准方法及标定块 - Google Patents

一种产品外观检测设备的校准方法及标定块 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种产品外观检测设备的校准方法及标定块，涉及产品外观缺陷检测技术领域。该校准方法包括：将多个第一标定板设置于特征标定块的各面上；通过图像处理算法计算得出特征标定块各面的第一标定板的平均灰度方差G，调整设备的方位使平均灰度方差G小于预设灰度方差；通过图像处理算法提取特征标定块上设置有刻度标尺的刻度区域并测量刻度间像素间隔，调整设备与特征标定块间的间距，使像素间隔处于预设像素间隔范围内，以使对应特征标定块的实际长度处于预设长度范围内；获取设置在特征标定块上箭头定点所在的图像像素坐标，调整设备位置使图像像素坐标与预设坐标的误差在预设误差值内。本发明能提高检测准确度，可靠性高。

Description

一种产品外观检测设备的校准方法及标定块
技术领域
本发明涉及产品外观缺陷检测技术领域，尤其涉及一种产品外观检测设备的校准方法及标定块。
背景技术
目前，全球智能手机行业正处于行业发展的成熟期，手机外观的检测作为生产环节中比较重要的一环，其通过相机和光源辅助成像，以发现手机存在的外观缺陷。
具体地，主要在手机的输送线上设置多个采集工位，每个工位处设置光源打光，再通过相机拍摄并采集手机外观图像，随后将图像传输至计算机通过缺陷检测算法进行处理，最后反馈检测结果，即可得出外观缺陷情况。实际检测中，同一批制造生产的多个手机会存在细微差别，不可避免地会导致成像不一致，进一步随着使用时间的增加，各工位的相机位置和光源设备可能会出现偏差，从而导致拍摄的外观图像的成像角度、灰度等参数不一致，导致检测结果不准确，因而，如何消除因设备偏差导致成像不一致的缺陷变得十分紧要。
基于此，亟需一种产品外观检测设备的校准方法及标定块，用以解决如上提到的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种产品外观检测设备的校准方法及标定块，能够校准设备成像灰度、设备拍摄视野、拍摄位置等是否符合要求，提高外观检测准确度，可靠性高。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
本发明提供了一种产品外观检测设备的校准方法，其包括：
S1、将多个第一标定板设置于特征标定块的各个面上；
S2、通过图像处理算法计算得出所述特征标定块每个面上的所述第一标定板的平均灰度方差G，调整设备的方位使所述平均灰度方差G小于预设灰度方差；
S3、通过图像处理算法提取所述特征标定块上设置有刻度标尺的刻度区域并测量刻度间的像素间隔；
调整所述设备与所述特征标定块之间的间距，使像素间隔处于预设像素间隔范围内，以使对应的所述特征标定块的实际长度处于预设长度范围内；
S4、获取设置在所述特征标定块上的箭头的顶点所在的图像像素坐标，调整所述设备的位置使所述图像像素坐标与预设坐标的误差在预设误差值之内。
可选地，所述步骤S2具体包括：
S21、通过图像处理算法将所述特征标定块各面中的所述第一标定板区域提取出来；
S22、计算得出各个所述第一标定板的灰度值Gi，计算得出所述特征标定块中每个面上的所述第一标定板的平均灰度值
Figure BDA0003117999200000021
S23、根据公式
Figure BDA0003117999200000022
计算得出所述平均灰度方差G，其中，n为所述特征标定块每个面上的所述第一标定板的总个数，i为当前所述第一标定板的序号；
S24、调整所述设备的方位，使每个面的所述平均灰度方差G小于所述预设灰度方差。
可选地，所述步骤S1具体包括：
S11、在所述特征标定块的顶面和侧面上分别开设预设数量的凹槽；
S12、将多个所述第一标定板一一对应设置于多个所述凹槽内。
可选地，所述步骤S3中，所述刻度标尺上的刻度最小间隔为1mm。
可选地，所述步骤S4中，所述箭头设于所述特征标定块的对称轴上。
可选地，所述步骤S4中，通过图像处理算法将所述特征标定块上的所述箭头提取出来，再计算所述箭头顶点所在的图像像素坐标。
可选地，所述产品外观检测设备的校准方法还包括：
S5、将第二标定板包覆于灰度标定块上的各面上；
S6、计算得出所述灰度标定块上每个面的所述第二标定板的灰度值；
S7、调整设备位置，使所述第二标定板的灰度值小于预设面灰度值。
可选地，所述步骤S6中，调整设备中的光源强度，计算得出在不同光源强度下所述灰度标定块上每个面的所述第二标定板的灰度值。
本发明还提供了一种产品外观检测的标定块，其采用如上所述的产品外观检测设备的校准方法，所述产品外观检测的标定块包括：
特征标定块，
第一标定板，设有多个，多个所述第一标定板分别设置于所述特征标定块的各个面上；
刻度标尺，设置于所述特征标定块上；
箭头，设置于所述特征标定块上。
可选地，所述产品外观检测的标定块还包括灰度标定块和第二标定板，所述第二标定板包覆于所述灰度标定块的各个面上。
本发明的有益效果：
1、通过在特征标定块的各个面上设置多个第一标定板，进一步通过图像处理算法提取特征标定块上设置有刻度标尺的刻度区域并测量刻度间的像素间隔，获取设置在特征标定块上的箭头的顶点所在的图像像素坐标，通过图像处理算法计算得出特征标定块每个面上的第一标定板的平均灰度方差G，再调整设备的方位，使平均灰度方差G小于预设灰度方差，调整设备与特征标定块之间的间距，使像素间隔处于预设像素间隔范围内，以使对应的特征标定块的实际长度处于预设长度范围内，调整设备的位置使图像像素坐标与预设坐标的误差在预设误差值之内，即可校准设备成像灰度、设备拍摄视野、拍摄位置等是否符合要求，提高外观检测准确度。
2、通过将第一标定板设置于特征标定块的各个面上，并对第一标定板对应的区域进行计算，消除了因特征标定块自身因素导致的成像不一致的情况，提高校准的可靠性。
附图说明
图1是本发明实施例提供的产品外观检测设备的校准方法的整体步骤流程图；
图2是本发明实施例提供的产品外观检测设备的标定块中特征标定块的俯视结构示意图；
图3是本发明实施例提供的特征标定块的立体结构示意图一；
图4是本发明实施例提供的特征标定块的立体结构示意图二；
图5是本发明实施例提供的特征标定块顶面的第一标定板的提取图像；
图6是本发明实施例提供的产品外观检测设备的标定块中灰度标定块的结构示意图。
图中：
1、特征标定块；11、凹槽；2、第一标定板；3、刻度标尺；4、箭头；5、灰度标定块；6、第二标定板。
具体实施方式
为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案做进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”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；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。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之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，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”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
本发明实施例公开了一种产品外观检测设备的校准方法，如图1-图6所示，该产品外观检测设备的校准方法包括：
S1、将多个第一标定板2设置于特征标定块1的各个面上；
S2、通过图像处理算法计算得出特征标定块1每个面的第一标定板2的平均灰度方差G，调整设备的方位使平均灰度方差G小于预设灰度方差；
S3、通过图像处理算法提取特征标定块1上设置有刻度标尺的刻度区域并测量刻度间的像素间隔；
调整设备与特征标定块1之间的间距，使像素间隔处于预设像素间隔范围内，以使对应的特征标定块1的实际长度处于预设长度范围内；
S4、获取设置在在特征标定块1上的箭头4的顶点所在的图像像素坐标，调整设备的位置使图像像素坐标与预设坐标的误差在预设误差值之内。
通过在特征标定块1的各个面上设置多个第一标定板2，进一步通过图像处理算法提取特征标定块1上设置有刻度标尺3的刻度区域并测量刻度间的像素间隔，获取设置在特征标定块1上的箭头4的顶点所在的图像像素坐标，通过图像处理算法计算得出特征标定块1每个面上的第一标定板2的平均灰度方差G，再调整设备的方位，使平均灰度方差G小于预设灰度方差，调整设备与特征标定块1之间的间距，使像素间隔处于预设像素间隔范围内，以使对应的特征标定块1的实际长度处于预设长度范围内，调整设备的位置使图像像素坐标与预设坐标的误差在预设误差值之内，即可校准设备成像灰度、设备拍摄视野、拍摄位置等是否符合要求，提高外观检测准确度。
同时，通过将第一标定板2设置于特征标定块1的各个面上，并对第一标定板2对应的区域进行计算，消除了因特征标定块1自身因素导致的成像不一致的情况，提高校准的可靠性。
需要说明的是，本实施例的产品为手机，检测手机外观的设备包括相机和光源，通过该校准方法能够对相机和光源的位置进行校准，提高外观检测准确性。在其他实施例中，产品也可根据需要选取，不局限于本实施例。
下面结合附图2-附图6，对该产品外观检测设备的校准方法的步骤进行具体介绍。
S1、将多个第一标定板2设置于特征标定块1的各个面上。
本实施例中，特征标定块1为矩形块，矩形块四角均切去部分形成R角，其用于模拟当前市场上主流的大屏手机，长、宽、高尺寸分别为158mm、80mm、8mm。当然，在其他实施例中，特征标定块1的尺寸可根据选取的产品不同而进行相应调整。
进一步地，步骤S1具体包括：
S11、在特征标定块1的顶面和侧面上分别开设预设数量的凹槽11；
S12、将多个第一标定板2一一对应设置于多个凹槽11内。
如图2-图4所示，于本实施例中，在特征标定块1的顶面开设8个凹槽11，侧面开设6个凹槽11，其四个R角处均开设凹槽11，将第一标定板2一一对应填充至每个凹槽11内完成固定，从而实现对特征标定块1顶面和侧面的取样。可选地，为提高成像质量，第一标定板2的厚度不大于凹槽11的槽深，优选第一标定板2的厚度等于凹槽11的槽深，即第一标定板2的顶面与特征标定块1的表面平齐。进一步地，第一标定板2为标准色卡中的白色标定板，以确保成像一致性。在其他实施例中，第一标定板2的数量以及其在特征标定块1上的布局均可根据需要调整，不局限于本实施例。
S2、通过图像处理算法计算得出特征标定块1每个面上的第一标定板2的平均灰度方差G，调整设备的方位使平均灰度方差G小于预设灰度方差。
需要说明的是，灰度方差越小，表明光照越均匀，图像质量越高，因此通过对特征标定块1的各面内所有第一标定板2的平均灰度方差G的判定，即可校准设备的光照均匀度，保证设备的成像质量合格。
可选地，步骤S2具体包括：
S21、通过图像处理算法将特征标定块1各面中的第一标定板2区域提取出来；
S22、计算得出各个第一标定板2的灰度值Gi，进一步计算得出特征标定块1中每个面上的第一标定板2的平均灰度值
Figure BDA0003117999200000081
S23、根据公式
Figure BDA0003117999200000082
计算得出平均灰度方差G，其中，n为每个面上的第一标定板2的总个数，i为当前第一标定板2的序号；
S24、调整设备的方位，使每个面的平均灰度方差G小于预设灰度方差。
以特征标定块1的顶面为例，如图5所示，图5为本发明实施例提供的特征标定块1顶面的第一标定板2的提取图像，先计算得出顶面8个第一标定板2的灰度值依次记为G1、G2、…、G8，再将8个第一标定板2的灰度值求平均得到
Figure BDA0003117999200000083
进一步计算得出顶面的八个第一标定板2的灰度方差
Figure BDA0003117999200000084
Figure BDA0003117999200000085
比较G与预设灰度方差的差值，如果两者偏差在合理范围之内，则说明光源的光照均匀度较好，图像成像质量合格，如果两者偏差超出合理范围，则调节光源位置，并再次重复步骤S2，直至计算得出的灰度方差G与预设灰度方差的偏差在合理范围，即代表图像成像质量合格。
同理，特征标定块1的侧面判定方式和顶面的判定方式相同，此处不再赘述。通过该步骤S2，即可使特征标定块1的各面的灰度方差符合要求，即使得光照更均匀，提高成像质量。
S3、通过图像处理算法提取特征标定块1上设置有刻度标尺3的刻度区域并测量刻度间的像素间隔；
调整设备与特征标定块1之间的间距，使像素间隔处于预设像素间隔范围内，以使对应的特征标定块1的实际长度处于预设长度范围内。
本实施例中，在特征标定块1的顶面中心及侧面均设有刻度标尺3，使特征标定块1的顶面和侧面同时满足成像要求。进一步地，顶面中心的刻度标尺3设置为十字型标尺，刻度标尺3上的刻度最小间隔为1mm，以避免间隔过小加大测量难度。在其他实施例中，刻度标尺3的设置位置等均可根据需要调整，不局限于本实施例。
具体地，在刻度区域提取出来并测量刻度间的像素间隔后，调整设备与特征标定块1之间的间距，使像素间隔处于预设像素间隔范围内，以对应使对应的特征标定块1上的实际长度处于预设长度范围内，通过分析从而获取相机拍摄图像的视野大小，如果该视野大小与标准视野大小的误差合理即表明相机成像视野符合要求，反之，如果视野过大(即像素间隔小于预设像素间隔范围)，则调近相机靶面离特征标定块1的距离，如果视野过小(即像素间隔大于预设像素间隔范围)，则调远相机靶面离特征标定块1的距离，重复步骤S3直至相机拍摄视野大小与标准视野大小的误差合理，即相机成像视野符合要求。
S4、获取设置在特征标定块1上的箭头4的顶点所在的图像像素坐标，调整设备的位置使图像像素坐标与预设坐标的误差在预设误差值之内。
按此，即可校准相机的拍摄位置，使相机的拍摄位置处于理想状态，从而确保拍摄成像质量。
可选地，通过图像处理算法将特征标定块1上的箭头4提取出来，再计算箭头4顶点所在的图像像素坐标，通过图像像素坐标与预设坐标的比较即可判断出相机的拍摄位置是否处于理想状态，即能够分析出相机拍摄的目标物体居中的情况。具体地，如果图像像素坐标与预设坐标误差在预设误差值内，则说明相机拍摄位置居中
于本实施例中，在特征标定块1的顶面和侧面均绘制有箭头4，且箭头4设于特征标定块1的对称轴上以便于绘制和计算。
进一步地，该产品外观检测设备的校准方法还包括：
S5、将第二标定板6包覆于灰度标定块5上的各面上；
S6、计算得出灰度标定块5上每个面的第二标定板6的灰度值；
S7、调整设备位置，使第二标定板6的灰度值小于预设面灰度值。
于本实施例中，灰度标定块5与特征标定块1的设计相同，此处不再赘述。通过将灰度标定块5各面都用第二标定板6包覆，通过图像处理算法将各面的第二标定板6区域提取出来，再计算出第二标定板6区域的灰度值，即可得到灰度标定块5各面的灰度值，调整设备位置，使各第二标定板6的灰度值小于预设面灰度值，即可确保灰度标定块5各面的光照均匀度，提高成像质量。
可以理解的是，第二标定板6区域的灰度值为该区域内每个像素灰度值取平均值。
进一步地，步骤S6中，调整设备中的光源强度，计算得出在不同光源强度下灰度标定块5上每个面的第二标定板6的灰度值。按此，通过使用不同电流值控制不同条件下的光源强度，计算每个工位相机拍摄的第二标定板6所在区域的灰度值是否小于预设面灰度值，即成像灰度是否满足检测要求。因此，灰度标定块5可以标定不同光源强度下相机拍摄的成像灰度，第二标定板6使各个工位的设备遵循一个统一的标准，对产生变化的工位调整相关的相机或光源参数，从而实现外观检测设备的校准，提高成像质量。
需要说明的是，该步骤S5、S6和S7可以位于步骤S4之后，也可以设置于步骤S1之前，具体根据需要设置，本实施例不做具体限制。
本发明实施例还公开了一种产品外观检测的标定块，其采用如上所述的产品外观检测设备的校准方法，该产品外观检测的标定块包括特征标定块1、第一标定板2、刻度标尺3和箭头4，其中，第一标定板2设有多个，多个第一标定板2分别设置于特征标定块1的各个面上，刻度标尺3和箭头4均设置于特征标定块1上。
通过设置上述方案，能够对产品外观检测设备进行校准，确保检测精度。
需要说明的是，由于特征标定块1、第一标定板2、刻度标尺3和箭头4的结构及使用均已在上文阐述说明，此处不再赘述。
可选地，该产品外观检测的标定块还包括灰度标定块5和第二标定板6，第二标定板6包覆于灰度标定块5的各个面上。使用时，通过变换光源强度，配合相机拍摄成像，即可校准不同光源强度下灰度标定块5各面的第二标定板6区域的灰度值，使其符合成像要求。同理，灰度标定块5和第二标定板6的结构及使用均在前文说明，在此不再赘述。
综上，本发明实施例提供了一种产品外观检测设备的校准方法及标定块，具备如下优势：
(1)通过在特征标定块1的各个面上设置多个第一标定板2，进一步通过图像处理算法提取特征标定块1上设置有刻度标尺3的刻度区域并测量刻度间的像素间隔，获取设置在特征标定块1上的箭头4的顶点所在的图像像素坐标，通过图像处理算法计算得出特征标定块1每个面上的第一标定板2的平均灰度方差G，再调整设备的方位，使平均灰度方差G小于预设灰度方差，调整设备与特征标定块1之间的间距，使像素间隔处于预设像素间隔范围内，以使对应的特征标定块1的实际长度处于预设长度范围内，调整设备的位置使图像像素坐标与预设坐标的误差在预设误差值之内，即可校准设备成像灰度、设备拍摄视野、拍摄位置等是否符合要求，提高外观检测准确度。
(2)通过将第一标定板2设置于特征标定块1的各个面上，并对第一标定板2对应的区域进行计算，消除了因特征标定块1自身因素导致的成像不一致的情况，提高校准的可靠性。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种产品外观检测设备的校准方法，其特征在于，包括：
S1、将多个第一标定板(2)设置于特征标定块(1)的各个面上；
S2、通过图像处理算法计算得出所述特征标定块(1)每个面上的所述第一标定板(2)的平均灰度方差G，调整设备的方位使所述平均灰度方差G小于预设灰度方差；
S3、通过图像处理算法提取所述特征标定块(1)上设置有刻度标尺(3)的刻度区域并测量刻度间的像素间隔；
调整所述设备与所述特征标定块(1)之间的间距，使像素间隔处于预设像素间隔范围内，以使对应的所述特征标定块(1)的实际长度处于预设长度范围内；
S4、获取设置在所述特征标定块(1)上的箭头(4)的顶点所在的图像像素坐标，调整所述设备的位置使所述图像像素坐标与预设坐标的误差在预设误差值之内。
2.根据权利要求1所述的产品外观检测设备的校准方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括：
S21、通过图像处理算法将所述特征标定块(1)各面中的所述第一标定板(2)区域提取出来；
S22、计算得出各个所述第一标定板(2)的灰度值Gi，计算得出所述特征标定块(1)中每个面上的所述第一标定板(2)的平均灰度值
Figure FDA0003861355690000011
S23、根据公式
Figure FDA0003861355690000012
计算得出所述平均灰度方差G，其中，n为所述特征标定块(1)每个面上的所述第一标定板(2)的总个数，i为当前所述第一标定板(2)的序号；
S24、调整所述设备的方位，使每个面的所述平均灰度方差G小于所述预设灰度方差。
3.根据权利要求2所述的产品外观检测设备的校准方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括：
S11、在所述特征标定块(1)的顶面和侧面上分别开设预设数量的凹槽(11)；
S12、将多个所述第一标定板(2)一一对应设置于多个所述凹槽(11)内。
4.根据权利要求3所述的产品外观检测设备的校准方法，其特征在于，所述步骤S3中，所述刻度标尺(3)上的刻度最小间隔为1mm。
5.根据权利要求1所述的产品外观检测设备的校准方法，其特征在于，所述步骤S4中，所述箭头(4)设于所述特征标定块(1)的对称轴上。
6.根据权利要求5所述的产品外观检测设备的校准方法，其特征在于，所述步骤S4中，通过图像处理算法将所述特征标定块(1)上的所述箭头(4)提取出来，再计算所述箭头(4)顶点所在的图像像素坐标。
7.根据权利要求1所述的产品外观检测设备的校准方法，其特征在于，还包括：
S5、将第二标定板(6)包覆于灰度标定块(5)上的各面上；
S6、计算得出所述灰度标定块(5)上每个面的所述第二标定板(6)的灰度值；
S7、调整设备位置，使所述第二标定板(6)的灰度值小于预设面灰度值。
8.根据权利要求7所述的产品外观检测设备的校准方法，其特征在于，所述步骤S6中，调整设备中的光源强度，计算得出在不同光源强度下所述灰度标定块(5)上每个面的所述第二标定板(6)的灰度值。
9.根据权利要求1-8任一项所述的产品外观检测设备的校准方法，其特征在于，包括一种产品外观检测的标定块，所述产品外观检测的标定块包括：
特征标定块(1)，
第一标定板(2)，设有多个，多个所述第一标定板(2)分别设置于所述特征标定块(1)的各个面上；
刻度标尺(3)，设置于所述特征标定块(1)上；
箭头(4)，设置于所述特征标定块(1)上。
10.根据权利要求9所述的产品外观检测设备的校准方法，其特征在于，所述产品外观检测的标定块还包括灰度标定块(5)和第二标定板(6)，所述第二标定板(6)包覆于所述灰度标定块(5)的各个面上。
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