CN113533334A - 一种计算机视觉测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种计算机视觉测量装置，包括放置台、背景移动组件、支撑架、图像获取组件和图像处理组件；放置台包括放置面、位于放置面的载台以及与载台对应的凹槽，凹槽的底部设置有可呈现不同极性的磁性变化组件，载台靠近凹槽的底部设置有平板磁体，平板磁体朝向凹槽的一侧为单一极性，载台在磁性变化组件与平板磁体为相同极性时悬浮于放置面的上方；背景移动组件包括为薄层状的柔性件以及抵触柔性件的背面以带动柔性件转动的转动件，图像获取组件通过支撑架固定在放置台的上方且对准载台；图像获取组件与图像处理组件电连接。本发明通过提供更高对比度的背景，使得图像获取组件能够得到高质量的可处理图像以提高机器视觉测量精度。

Description

一种计算机视觉测量装置

技术领域

本发明涉及机器视觉技术领域，特别涉及一种计算机视觉测量装置。

背景技术

机器视觉系统就是利用机器代替人眼来作各种测量和判断。它是计算机学科的一个重要分支，它综合了光学、机械、电子、计算机软硬件等方面的技术，涉及到计算机、图像处理、模式识别、人工智能、信号处理、光机电一体化等多个领域。图像处理和模式识别等技术的快速发展，也大大地推动了机器视觉的发展。

在机器视觉系统中，获得一张高质量的可处理图像是至关重要的。根据现有的实践经验，很多机器视觉测量装置的测量精度容易出现偏差，大部分情况是由于图像质量不好导致所要测量的特征不明显所引起的。特别是在待测物品的种类多样化的情况下，不同的待测物品呈现不同的特性，比如在对树叶进行视觉测量时，由于不同的树叶呈现不同的颜色，在树叶颜色和载台背景颜色相近或相同时，机器视觉测量因为无法清晰识别到树叶的轮廓而导致测量结果偏差，从而影响后续的研究。现有的解决方案要么是人工在待测物品和载台之间更换背景板或者是提高机器视觉的识别能力，前者需要人工手动且要备有背景板，较为麻烦，后者实现难度大且成本高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种计算机视觉测量装置，能够提供一张高质量的可处理图像以提高机器视觉测量精度。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种计算机视觉测量装置，包括放置台、背景移动组件、支撑架、图像获取组件和图像处理组件；

所述放置台包括放置面、位于所述放置面的载台以及与所述载台对应的凹槽，所述凹槽的底部设置有可呈现不同极性的磁性变化组件，所述载台靠近所述凹槽的底部设置有平板磁体，所述平板磁体朝向所述凹槽的一侧为单一极性，所述载台在所述磁性变化组件与所述平板磁体为相同极性时悬浮于所述放置面的上方；

所述背景移动组件包括为薄层状的柔性件以及抵触所述柔性件的背面以带动所述柔性件转动的转动件，所述柔性件包括多个与所述放置面相匹配且颜色互不相同的放置背景，每一个所述放置背景分别设置有与所述凹槽的位置形状均对应的缺口；

所述缺口在对应的所述放置背景覆盖于所述放置面时与所述凹槽对齐；

所述图像获取组件通过所述支撑架固定在所述放置台的上方且对准所述载台；

所述图像获取组件与所述图像处理组件电连接。

本发明的有益效果在于：一种计算机视觉测量装置，在获取到放置于载台的待测物品时，若发现待测物品与所处背景之间的对比度不够，则通过改变磁性变化组件的极性，使得磁性变化组件的当前极性与平板磁体的极性相同，从而提供了一个互斥的作用力，使得载台悬浮于放置面的上方；此时，通过转动件带动柔性件转动以切换不同的放置背景，之后改变磁性变化组件的极性，使得载台回到凹槽内，以使得待测物品与所处背景之间的对比度增加，保证待测物品的特征更容易被识别测量，使得图像获取组件能够得到高质量的可处理图像以提高机器视觉测量精度。

附图说明

图1为本发明实施例一的一种计算机视觉测量装置的整体示意图；

图2为图1中区域A的放大示意图；

图3为本发明实施例一涉及的放置台的正面拆解示意图；

图4为本发明实施例一涉及的放置台的截面示意图；

图5为本发明实施例一涉及的载台、凹槽和磁性变化组件的配合示意图；

图6为本发明实施例二涉及的背景移动组件的结构示意图；

图7为本发明实施例三涉及的一种计算机视觉测量装置的整体示意图；

图8为本发明实施例三涉及的放置台的内部示意图；

图9为本发明实施例三涉及的放置台内部实现磁性变化的局部结构示意图。

标号说明：

1、放置台；11、放置面；12、载台；121、平板磁体；122、压板；123、第一台阶面；124、发光件；13、凹槽；131、第二台阶面；132、金属密封底板；14、磁性变化组件；141、环状电磁铁；142、控制板；143、线圈；144、霍尔传感器；

2、背景移动组件；21、放置背景；211、缺口；22、转动件；221、第一电机；222、第一转动轴；223、第二转动轴；224、第三转动轴；

3、支撑架；

4、视觉相机；

5、转盘；51、引导槽；

6、转动杆；7、拼接板；8、第二电机。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。

请参照图1至图9，一种计算机视觉测量装置，包括放置台、背景移动组件、支撑架、图像获取组件和图像处理组件；

所述放置台包括放置面、位于所述放置面的载台以及与所述载台对应的凹槽，所述凹槽的底部设置有可呈现不同极性的磁性变化组件，所述载台靠近所述凹槽的底部设置有平板磁体，所述平板磁体朝向所述凹槽的一侧为单一极性，所述载台在所述磁性变化组件与所述平板磁体为相同极性时悬浮于所述放置面的上方；

所述背景移动组件包括为薄层状的柔性件以及抵触所述柔性件的背面以带动所述柔性件转动的转动件，所述柔性件包括多个与所述放置面相匹配且颜色互不相同的放置背景，每一个所述放置背景分别设置有与所述凹槽的位置形状均对应的缺口；

所述缺口在对应的所述放置背景覆盖于所述放置面时与所述凹槽对齐；

所述图像获取组件通过所述支撑架固定在所述放置台的上方且对准所述载台；

所述图像获取组件与所述图像处理组件电连接。

从上述描述可知，本发明的有益效果在于：在获取到放置于载台的待测物品时，若发现待测物品与所处背景之间的对比度不够，则通过改变磁性变化组件的极性，使得磁性变化组件的当前极性与平板磁体的极性相同，从而提供了一个互斥的作用力，使得载台悬浮于放置面的上方；此时，通过转动件带动柔性件转动以切换不同的放置背景，之后改变磁性变化组件的极性，使得载台回到凹槽内，以使得待测物品与所处背景之间的对比度增加，保证待测物品的特征更容易被识别测量，使得图像获取组件能够得到高质量的可处理图像以提高机器视觉测量精度。

进一步地，所述载台的底部中间设置有所述平板磁体，所述载台除所述平板磁体之外的物体均为透明玻璃材质。

从上述描述可知，除了平板磁体之外的载台为透明玻璃材质，以尽可能避免载台对待测物品的影响，保证了待测物品与所处背景之间的对比度，使得图像获取组件能够得到高质量的可处理图像以提高机器视觉测量精度。

进一步地，所述载台在所述平板磁体远离所述磁性变化组件的一侧上设置有能呈现不同背景的发光件以及贯穿所述平板磁体且与所述发光件连接的输入接口；

所述磁性变化组件上与所述输入接口对应的地方设置有输出接口，所述输出接口外接所述图像处理组件以及供电电源。

从上述描述可知，通过发光件使得平板磁体朝待测物品的一侧也呈现与当前的放置背景相同的背景，从而最大程度上保证了待测物品与所处背景之间的对比度，使得图像获取组件能够得到高质量的可处理图像以提高机器视觉测量精度。

进一步地，所述载台的顶部四侧均向外延伸有一平板状的压板，所述压板盖住所述放置背景的缺口边缘。

从上述描述可知，通过压板盖住放置背景的缺口边缘，减少凹槽以及内部空间受到灰尘的影响，同时提高了载台的承接面积且尽可能减少整个载台的重量，以保证悬浮的稳定性。

进一步地，所述载台的底部四侧为一向内朝向的第一台阶面，所述凹槽的顶部四侧为与所述第一台阶面对应配合的第二台阶面。

从上述描述可知，通过第一台阶面和第二台阶面的导向定位作用，保证载台能准确回到凹槽内。

进一步地，所述转动件包括第一电机和第一转动轴，在所述放置台上位于所述柔性件转动路径的四条边上分别设置有一个所述第一转动轴，至少存在两个为对角关系的所述第一转动轴分别与一所述第一电机的输出轴传动连接；

每一个所述第一转动轴均抵触所述柔性件的背面。

从上述描述可知，通过电机驱动转动轴转动，由于转动轴抵触于柔性件的背面，从而在转动时带动柔性件转动，以使得不同的放置背景对应覆盖于放置台上。

进一步地，所述放置台在所述柔性件转动路径的两个侧面上的其中一个侧面的两条边之间还设置有至少一个第二转动轴，且在靠近另一个侧面的位置设置有与所述第二转动轴数量位置对应的第三转动轴；

所述柔性件在设置有所述第二转动轴的侧面上依次经过位于上边的所述第一转动轴、位于之间的所述第二转动轴、位于靠近另一个侧面的所述第三转动轴以及位于下边的所述第一转动轴，以形成之字型结构。

从上述描述可知，通过设置第二转动轴和第三转动轴，使得柔性件在放置台内经过多次的迂回绕转，从而让柔性件上可以设置更多的放置背景来进行更换，以最大程度上保证了待测物品与所处背景之间的对比度，使得图像获取组件能够得到高质量的可处理图像以提高机器视觉测量精度。

进一步地，所述磁性变化组件包括位于最底层的环状电磁铁、位于所述环状电磁铁上方的控制板、位于所述控制板上方且环绕设置在所述凹槽底部的多个线圈以及位于所述控制板上且为多个所述线圈的中心等高处的霍尔传感器；

所述控制板分别与所述环状电磁铁、所述线圈和所述霍尔传感器电连接；

所述环状电磁铁的中心位于所述凹槽底部的中心轴线上；

所述环状电磁铁在所述控制板的通电控制下所呈现的极性与所述平板磁体的极性相同，所述控制板通过所述霍尔传感器测的磁力线来控制所述线圈的电流。

从上述描述可知，在不需要进行背景切换时，提供互斥力的环状电磁铁不通电，减少磁场对人体或设备的影响。在进行背景切换时，由环状电磁铁提供一使得载台悬浮在凹槽中心的互斥力，同时，设置霍尔传感器与多个线圈的中心等高，避免线圈对霍尔传感器的测量造成影响，从而使得霍尔传感器可以实时感应到载台所处的位置以控制多个线圈的电流，使得载台能够稳定的悬浮于凹槽中心上。

进一步地，所述凹槽的底部为一金属密封底板，所述线圈上远离所述环状电磁铁的一侧抵触于所述金属密封底板远离所述载台的一侧；

所述霍尔传感器的探头嵌设于所述金属密封底板内且远离所述控制板的一侧与所述金属密封底板齐平。

进一步地，所述图像获取组件为视觉相机。

请参照图1至图5，本发明的实施例一为：

一种计算机视觉测量装置，包括放置台1、背景移动组件2、支撑架3、图像获取组件和图像处理组件。

如图1、图2和图5可知，放置台1包括放置面11、位于放置面11的载台12以及与载台12对应的凹槽13，凹槽13的底部设置有可呈现不同极性的磁性变化组件14。

如图5所示，载台12包括设置在靠近凹槽13的底部中间的平板磁体121、在顶部四侧均向外延伸有一平板状的压板122、在底部四侧设置有一向内朝向的第一台阶面123、在平板磁体121远离磁性变化组件14的一侧上设置有能呈现不同背景的发光件124以及贯穿平板磁体121且与发光件124连接的输入接口。平板磁体121朝向凹槽13的一侧为单一极性，使得载台12在磁性变化组件14与平板磁体121为相同极性时悬浮于放置面11的上方；压板122盖住放置背景21的缺口211边缘，以起到一定的密封效果；在本实施例中，载台12除平板磁体121之外的物体均为透明玻璃材质，发光件124能够呈现出与当前放置背景21一致的背景颜色，从而使得整个载台12的背景也和当前背景一致，以使得待测物品与所处背景之间具有较强的对比度。

如图3所示，载台12的整体厚度较薄以减轻重量，降低其悬浮的难度，在本实施例中载台12的整体厚度在0.5cm至1cm之间。其中，发光件124可以为显示屏也可以为多源LED灯阵列。

如图5所示，凹槽13的顶部四侧为与第一台阶面123对应配合的第二台阶面131，起到了一定的导向作用，使得载台12能准确的回到凹槽13内。

如图4所示，背景移动组件2包括为薄层状的柔性件以及抵触柔性件的背面以带动柔性件转动的转动件22，柔性件包括多个与放置面11相匹配且颜色互不相同的放置背景21，每一个放置背景21分别设置有与凹槽13的位置形状均对应的缺口211，缺口211在对应的放置背景21覆盖于放置面11时与凹槽13对齐。其中图4中对应有三个缺口211，则对应有三个放置背景21，三个放置背景21可以选用纯色的白、黑和绿，在其他等同实施例，可以根据需求选择不同的三个放置背景21。

如图4所示，转动件22包括第一电机221和第一转动轴222，在放置台1上位于柔性件转动路径的四条边上分别设置有一第一转动轴222个，至少存在两个为对角关系的第一转动轴222分别与一第一电机221的输出轴传动连接，每一个第一转动轴222均抵触柔性件的背面。由此，两个第一电机221同步转动，通过第一转动轴222带动柔性件转动，以切换放置背景21。

其中，柔性件可以为布或者塑胶等柔性材料制成。

如图5所示，磁性变化组件14包括位于最底层的环状电磁铁141、位于环状电磁铁141上方的控制板142、位于控制板142上方且环绕设置在凹槽13底部的多个线圈143、位于控制板142上且为多个线圈143的中心等高处的霍尔传感器144以及与控制板142电连接且与输入接口对应位置的输出接口；控制板142分别与环状电磁铁141、线圈143、霍尔传感器144和输出接口电连接，由控制板142的对外接口接入图像处理组件以及供电电源。

其中，环状电磁铁141的中心位于凹槽13底部的中心轴线上，环状电磁铁141在控制板142的通电控制下所呈现的极性与平板磁体121的极性相同，使得载台12开始悬浮，控制板142通过霍尔传感器144测的磁力线来控制线圈143的电流，以在载台12移动或者转动时提供一正一反的作用，使其保持稳定悬浮。

如图5所示，凹槽13的底部为一金属密封底板132，线圈143上远离环状电磁铁141的一侧抵触于金属密封底板132远离载台12的一侧，霍尔传感器144的探头嵌设于金属密封底板132内且远离控制板142的一侧与金属密封底板132齐平。

在本实施例中，如图1所示，图像获取组件通过支撑架3固定在放置台1的上方且对准载台12，图像获取组件与图像处理组件电连接。

在本实施例中，图像获取组件为视觉相机4，图像处理组件为计算机，计算机放置在放置台1的一侧，计算机实现的视觉测量或者电磁控制采用现有的视觉测量方法或者电磁控制方法即可。

其中，应当说明的是，诸如磁性变化组件14如果固定在放置台1内等一些连接关系在没有说明的情况下采用现有的卡接、焊接或者螺丝锁附均可。

由此，将待测物体放置在载台12上，当图像获取组件发现获取到待测物体的图像不清晰时，根据所识别到的待测物体的信息选择对比度更高的放置背景21。此时，对环状电磁铁141进行通电，通过产生的互斥力使得载台12开始悬浮，并由霍尔传感器144测和线圈143来进行温度控制。之后启动第一电机221，带动第一转动轴222转动，以带动柔性件转动至所选择的放置背景21，之后对环状电磁铁141停止通电，载台12回到凹槽13内，以进行再一次的图像获取，从而得到对比度更高的图像，之后具有对比度更高的图像进行视觉测量。

请参照图1至图6，本发明的实施例二为：

一种计算机视觉测量装置，在上述实施例一的基础上，放置台1在柔性件转动路径的两个侧面上的其中一个侧面的两条边之间还设置有至少一个第二转动轴223，且在靠近另一个侧面的位置设置有与第二转动轴223数量位置对应的第三转动轴224，柔性件在设置有第二转动轴223的侧面上依次经过位于上边的第一转动轴222、位于之间的第二转动轴223、位于靠近另一个侧面的第三转动轴224以及位于下边的第一转动轴222，以形成之字型结构。

由此，在本实施例中就可以放置四个放置背景21，而通过第二转动轴223和第三转动轴224的增加可以放置更多的放置背景21。

请参照图1至图5以及图7至图9，本发明的实施例三为：

一种计算机视觉测量装置，在上述实施例一的基础上，环状电磁铁141为一强磁铁，此时，在强磁铁的四周和底部可以设置隔磁材料，使其只向上产生磁力。

在本实施例中，还包括转盘5、转动杆6、拼接板7和第二电机8。其中第二电机8的输出轴和转盘5的底部连接，转盘5上设置有由内至外的引导槽51，四个拼接板7对角拼接成一与凹槽13底部相适配的矩形，每一个拼接板7的底部均与一转动杆6的一端连接，转动杆6的另一端位于引导槽51内。

如图8所示，转盘5位于强磁铁远离载台12的一侧，转动杆6始终位于强磁铁的侧边，且磁性变化组件14位于拼接板7和转盘5之间。

其中，拼接板7由隔磁材料制成，拼接板7的上表面设置有与平板磁体121的极性相反的铁氧体磁性材料，在转动杆6的另一端均位于引导槽51的最内侧时，拼接板7上的铁氧体磁性材料设置的位置与载台12的平板磁体121的侧边位置相对应。所有铁氧体磁性材料对载台12的平板磁体121的吸力小于第二电机8对拼接板7的驱动力的二分之一，以保证拼接板7能够顺畅的开合。

当第二电机8带动转盘5转动时，转动杆6受到引导槽51的带动下向外移动，使拼接板7分开，露出下面的磁性变化组件14，使得载台12开始悬浮；而当切换至选择的放置背景21之后，第二电机8带动转盘5往反方向转动，转动杆6受到引导槽51的带动下向内移动，使拼接板7开始靠拢，由强磁铁产生的互斥力从边缘到中间逐渐因为拼接板7的隔磁而减弱，同时拼接板7上的铁氧体磁性材料与载台12的距离由远变近，以对载台12的平板磁体121进行吸引，使得载台12受到的整体磁力由互斥力逐渐减弱直至到吸力将其进行吸附固定，不仅保证了互斥力是逐渐减弱，以使得载台12的下降更加稳定，同时，所有的磁力变化是由外往内均匀变化，使得载台12的整体磁力都是集中在中心处，从而使得载台12能够稳定在凹槽13的正上方。

综上所述，本发明提供的一种计算机视觉测量装置，通过改变磁性变化组件的极性，使得磁性变化组件的当前极性与平板磁体的极性相同，从而提供了一个互斥的作用力，使得载台稳定悬浮于放置面的上方；此时，通过转动件带动柔性件转动以切换不同的放置背景，且通过发光件使得平板磁体朝待测物品的一侧也呈现与当前的放置背景相同的背景，使得待测物品与所处背景之间的对比度增加，保证待测物品的特征更容易被识别测量，使得图像获取组件能够得到高质量的可处理图像以提高机器视觉测量精度。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种计算机视觉测量装置，其特征在于，包括放置台、背景移动组件、支撑架、图像获取组件和图像处理组件；

所述放置台包括放置面、位于所述放置面的载台以及与所述载台对应的凹槽，所述凹槽的底部设置有可呈现不同极性的磁性变化组件，所述载台靠近所述凹槽的底部设置有平板磁体，所述平板磁体朝向所述凹槽的一侧为单一极性，所述载台在所述磁性变化组件与所述平板磁体为相同极性时悬浮于所述放置面的上方；

所述背景移动组件包括为薄层状的柔性件以及抵触所述柔性件的背面以带动所述柔性件转动的转动件，所述柔性件包括多个与所述放置面相匹配且颜色互不相同的放置背景，每一个所述放置背景分别设置有与所述凹槽的位置形状均对应的缺口；

所述缺口在对应的所述放置背景覆盖于所述放置面时与所述凹槽对齐；

所述图像获取组件通过所述支撑架固定在所述放置台的上方且对准所述载台；

所述图像获取组件与所述图像处理组件电连接。

2.根据权利要求1所述的一种计算机视觉测量装置，其特征在于，所述载台的底部中间设置有所述平板磁体，所述载台除所述平板磁体之外的物体均为透明玻璃材质。

3.根据权利要求2所述的一种计算机视觉测量装置，其特征在于，所述载台在所述平板磁体远离所述磁性变化组件的一侧上设置有能呈现不同背景的发光件以及贯穿所述平板磁体且与所述发光件连接的输入接口；

所述磁性变化组件上与所述输入接口对应的地方设置有输出接口，所述输出接口外接所述图像处理组件以及供电电源。

4.根据权利要求2所述的一种计算机视觉测量装置，其特征在于，所述载台的顶部四侧均向外延伸有一平板状的压板，所述压板盖住所述放置背景的缺口边缘。

5.根据权利要求1至4任一所述的一种计算机视觉测量装置，其特征在于，所述载台的底部四侧为一向内朝向的第一台阶面，所述凹槽的顶部四侧为与所述第一台阶面对应配合的第二台阶面。

6.根据权利要求1所述的一种计算机视觉测量装置，其特征在于，所述转动件包括第一电机和第一转动轴，在所述放置台上位于所述柔性件转动路径的四条边上分别设置有一个所述第一转动轴，至少存在两个为对角关系的所述第一转动轴分别与一所述第一电机的输出轴传动连接；

每一个所述第一转动轴均抵触所述柔性件的背面。

7.根据权利要求6所述的一种计算机视觉测量装置，其特征在于，所述放置台在所述柔性件转动路径的两个侧面上的其中一个侧面的两条边之间还设置有至少一个第二转动轴，且在靠近另一个侧面的位置设置有与所述第二转动轴数量位置对应的第三转动轴；

所述柔性件在设置有所述第二转动轴的侧面上依次经过位于上边的所述第一转动轴、位于之间的所述第二转动轴、位于靠近另一个侧面的所述第三转动轴以及位于下边的所述第一转动轴，以形成之字型结构。

8.根据权利要求1所述的一种计算机视觉测量装置，其特征在于，所述磁性变化组件包括位于最底层的环状电磁铁、位于所述环状电磁铁上方的控制板、位于所述控制板上方且环绕设置在所述凹槽底部的多个线圈以及位于所述控制板上且为多个所述线圈的中心等高处的霍尔传感器；

所述控制板分别与所述环状电磁铁、所述线圈和所述霍尔传感器电连接；

所述环状电磁铁的中心位于所述凹槽底部的中心轴线上；

所述环状电磁铁在所述控制板的通电控制下所呈现的极性与所述平板磁体的极性相同，所述控制板通过所述霍尔传感器测的磁力线来控制所述线圈的电流。

9.根据权利要求8所述的一种计算机视觉测量装置，其特征在于，所述凹槽的底部为一金属密封底板，所述线圈上远离所述环状电磁铁的一侧抵触于所述金属密封底板远离所述载台的一侧；

所述霍尔传感器的探头嵌设于所述金属密封底板内且远离所述控制板的一侧与所述金属密封底板齐平。

10.根据权利要求1所述的一种计算机视觉测量装置，其特征在于，所述图像获取组件为视觉相机。

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