CN114926409B - 一种智能工业元器件数据采集方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电子零器件计数设备技术领域，具体涉及一种智能工业元器件数据采集方法，包括以下步骤：S1、将元器件铺设在元器件托盘上，并对元器件托盘整体进行称重；S2、根据获取元器件托盘上元器件的第一计数数据；S3、在获取到总质量数据时，进行振动；S4、采集透光板上的阴影图像；S5、分析元器件托盘上的元器件是否重叠，若判断为重叠，则重复执行步骤S3和S4；S6、开启全部光源，采集元器件的平铺图像；S7、根据平铺图像和人群计数算法分析元器件托盘上元器件的第二计数数据；S8、将第一计数数据和第二计数数据进行比较，输出计数数据。本发明解决了现有人群计数算法直接运用于工业元器件计数中导致的计数误差较大的问题。
Description
技术领域
本发明涉及电子零器件计数设备技术领域，具体涉及一种智能工业元器件数据采集方法。
背景技术
人群计数是公共安防行业中非常需要的一种技术，一般思维中，最直接的方法是手工算，但缺乏实际意义，例如在节假日旅游场合中的人群，其中人数众多，一个一个的去数几乎是不可能的。而随着计算机视觉技术的出现与逐渐发展，使得人群计数算法也日趋成熟，可根据给定的一幅图像或一段视频，通过计算机自动处理，分析出其中的人数，速度快且精度高。而在工业元器件生产领域中，同样也是需要计数的，例如贴片电阻、三极管、电容、电感等微型电子元器件的计数统计，情况与人群计数类似，也是通过给定的一幅图像或一段视频，分析出其中的工业元器件数量，以降低计数成本和提高计数效率。但是工业元器件计数相比于人数计数，比较特殊。因为人拥有自主活动性，不会在空间高度上堆叠在一起，而工业元器件体积更小且属于死物，更容易在空间高度上堆叠在一起，因此不能将人群计数算法直接运用于工业元器件计数，这会导致计数误差较大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种智能工业元器件数据采集方法，解决现有人群计数算法直接运用于工业元器件计数中导致的计数误差较大的问题。
为了达到上述目的，提供了一种智能工业元器件数据采集方法，
进一步，包括以下步骤：
S1、将元器件铺设在元器件托盘上，并对元器件托盘整体进行称重；
S2、获取元器件的单元质量数据和元器件托盘上元器件的总质量数据，并根据单元质量数据和总质量数据计算元器件托盘上元器件的第一计数数据；
S3、在获取到总质量数据时，将元器件托盘输送到摇筛装置上进行振动；
S4、在元器件托盘四周分别设置一组透光板、光源和第一摄像头，并在摇筛装置振动结束后，单方向环绕开启一侧面的光源和另一相对侧面的第一摄像头，采集元器件托盘中元器件在透光板上的阴影图像；
S5、分析各个阴影图像中的阴影高度判断元器件托盘上的元器件是否重叠，若判断为重叠，则重复执行步骤S3和S4，直至元器件托盘上的元器件被判断为不重叠；
S6、开启全部光源，其启动设置在元器件托盘正上方的第二摄像头，采集元器件的平铺图像；
S7、根据平铺图像和人群计数算法分析元器件托盘上元器件的第二计数数据；
S8、将第一计数数据和第二计数数据进行比较，若相同，则输出计数数据；若不同，则重复执行步骤S3和S7，获取多组第二计数数据，并分析多组第二计数数据中是否存在与第一计数数据相同的，若存在，则输出计数数据；若不存在，则获取多组第二计数数据的平均值作为计数数据输出。
原理及优点：
1.通过步骤S1和步骤S2，实现以总质量和平均质量来计算具体数量的方式，虽然能够快速计算批量元器件的具体数量，但是批量生产的元器件，并不是完全一模一样的，个体之间可能存在差异，而元器件一旦微型化，那个差异就会被放大，就导致此方式的计数出现较大误差，本方案通过步骤S1和步骤S2可快速获取元器件托盘上元器件的第一计数数据，以便于为后续的技术分析提供数据支撑。
2.在步骤S3中，在获取到总质量数据的同时，将元器件托盘输送到摇筛装置上进行振动，通过振动，避免元器件托盘上元器件在空间高度上堆叠在一起，以便于使元器件尽可能的平铺在元器件托盘，从而便于后续采用机器视觉技术来进行计数。但是，如何判断元器件在空间高度上是否堆叠在一起也是一个技术难点，而采用机器视觉技术进行计数的视角并不适合堆叠分析。本方案的步骤S4，则是在元器件托盘四周分别设置一组透光板、光源和第一摄像头，且单方向环绕开启一侧面的光源和另一相对侧面的第一摄像头，一次一组，分为四次拍摄，得到四张阴影图像，最后再通过分析四个方向上的阴影图像来全面了解重合度，可避免误差因素的产生，从而提高后续元器件重叠的判断精度。具体再通过步骤S5中的分析各个阴影图像中的阴影高度，来判断元器件托盘上的元器件是否重叠。而且在整个过程中，振动频率可调、拍照时间短，且可全面实现智能化控制，全过程也可在短时间内完成，因此效率、精度相比于人工的方式显著提高，十分利于分析判断元器件是否重叠，避免了现有采用机器视觉技术视角分析的不足之处。
3.在步骤S6中，可开启全部光源，以消除元器件的影子，从而降低所得图像对后续的人群计数算法计数的影响。再通过步骤S7和S8，实现第一计数数据和第二计数数据的比较，一方面是利用各自计数算法的优势，如利用质量平均法的计算速率和人群计数算法在复杂环境中的计算精度，以得到最准确的计数数据，另一方面是能够了解批量生产的元器件规格是否统一，例如第一计数数据与第二计数数据完全相同，说明各个元器件规格相同，生产工艺良好。若不相同，需要多组对比分析，则说明各个元器件规格不同，生产工艺不够稳定，需改进。
进一步，所述步骤S3中具体包括以下步骤：
S301、在获取到总质量数据时，判断总质量数据是否超过设定的阈值范围，若超过，则生成警报提示信号；
S302、计算总质量数据超过阈值范围的差值质量数据，再根据单元质量数据计算需提取排除的元器件的第三计数数据；
S303、当总质量数据满足设定的阈值范围时，将元器件托盘输送到摇筛装置上进行振动。
设定总质量数据的阈值范围，一方面可以避免缩小计数范围，从而提高计算精度。另一方面是便于元器件托盘的上面面积被充分利用，同时避免即使完全平铺也会堆叠的情况。而通过第三计数数据的提示，便于取出相应数量的元器件，从而后续的精确计算打下基础。
进一步，所述摇筛装置包括中空的壳体和控制器，所述壳体底部的上表面设有电动伸缩组件，所述电动伸缩组件的上端部设置有电子秤组件；所述壳体内中间位置设置有托盘支撑框架，所述托盘支撑框架上设置有振动器，所述托盘支撑框架上表面面积大于元器件托盘，托盘支撑框架中心的镂空面积大于电子秤组件的上端面面积；四块透光板竖直围设在电动伸缩组件和托盘支撑框架外，所述壳体内四侧面上设有光源和第一摄像头，所述壳体内顶面设有第二摄像头，所述控制器与电动伸缩组件、电子秤组件、光源、第一摄像头和第二摄像头均电连接。
摇筛装置在使用时，先将元器件托盘放在电子秤组件的顶部，由电子秤组件进行称重，称重完成后，电动伸缩组件带动电子秤组件和元器件托盘向下移动，由于盘支撑框架上表面面积大于元器件托盘，托盘支撑框架中心的镂空面积大于电子秤组件的上端面面积，因此，在下降到一定高度后，元器件托盘会被托举到托盘支撑框架上，并与电子秤组件分离。随后可由托盘支撑框架上设置的振动器进行出。振动结束后，通过控制器依次启动各组光源和第一摄像头，实现元器件的去重叠。最后通过控制器启动第二摄像头完成俯视向的拍摄，再交由机器视觉算法处理即可得到计数结果。全流程自动化程度高，极大程度的避免了人员参与，从而避免了人为因素对计算结果的影响。
进一步，所述托盘支撑框架上表面设有主魔术贴，所述元器件托盘的下表面对应设有副魔术贴。
可以将托盘支撑框架上表面与元器件托盘的下表面粘接在一起且便于分开，同时避免振动过程中，元器件托盘发生大范围移动，从而对后续计数产生不良影响。
进一步，所述步骤S3还包括以下步骤：
S304、当电子秤组件采集的总质量数据满足设定的阈值范围时，通过控制器控制电动伸缩组件带动电子秤组件向下移动并穿过托盘支撑框架，使元器件托盘被自动托举在托盘支撑框架上；
S305、当电动伸缩组件到达第一设定位置时，通过控制器启动托盘支撑框架上振动器。
电子秤组件的称重、元器件托盘的分离与元器件托盘的振动，实现全流程自动化，极大程度的避免了人员参与，从而避免了人为因素对计算结果的影响。
进一步，所述步骤S5具体包括以下步骤：
S501、对各个阴影图像进行灰度处理；
S502、分析各个阴影图像中的灰度图像中的阴影高度曲线；
S503、分析判断阴影高度曲线与正常水平高度线的重合度，若重合度超过设定阈值时，则判断元器件托盘上的元器件存在大范围重叠，重复执行步骤S3和S4，直至任一阴影图像中的阴影高度曲线与正常水平高度线的重合度符合设定阈值。
通过阴影图像的灰度处理，阴影高度曲线的获取，方便判断元器件托盘上的元器件是否存在大范围重叠。若重叠反复执行步骤S3和S4即可，由于振动过程和拍照过程实现全自动化处理，处理频次高，从而处理时间短，效率高且精度高。
进一步，还包括以下步骤：
S9、在计数数据输出后，通过控制器控制电动伸缩组件带动电子秤组件向上移动并穿过托盘支撑框架，使元器件托盘被自动托举在电子秤组件上；
S10、当电动伸缩组件到达第二设定位置时，通过控制器发出计数完成提示。
通过计数完成提示以便于指挥工作人员进行后续的操作。
进一步，还包括以下步骤：
S11、获取步骤S8中第一计数数据和第二计数数据的比较数据，并根据比较数据分析该批次元器件的规格统一分析数据。
第一计数数据和第二计数数据的比较数据，能够了解批量生产的元器件规格是否统一，例如第一计数数据与第二计数数据完全相同，说明各个元器件规格相同，生产工艺良好。若不相同，需要多组对比分析，则说明各个元器件规格不同，生产工艺不够稳定，需改进。
附图说明
图1为本发明实施例一种智能工业元器件数据采集方法的流程图；
图2为摇筛装置的局部剖视图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式进一步详细说明：
说明书附图中的附图标记包括：壳体1、透光板2、托盘支撑框架3、元器件托盘4、振动器5、电子秤6、电动伸缩杆7。
实施例
一种智能工业元器件数据采集方法，基本如附图1所示：包括以下步骤：
S1、将元器件铺设在元器件托盘上，并将元器件托盘整体放置到摇筛装置上进行称重；
如图2所示，所述摇筛装置包括中空的壳体1和控制器，所述壳体1底部的上表面设有电动伸缩组件，电动伸缩组件采用电动伸缩杆7。所述电动伸缩组件的上端部设置有电子秤6组件。电子秤6组件包括连接件和电子秤6，连接件位于电子秤6下方用于连接电动伸缩杆7的上端部。
所述壳体1内中间位置悬空设置有托盘支撑框架3，托盘支撑框架3整体呈现为方框形，其外四角处设置连杆用于与壳体1内侧面的四边棱处连接。所述托盘支撑框架3四角位置上固定设置有振动器5。所述托盘支撑框架3上表面面积大于元器件托盘4，托盘支撑框架3中心的镂空面积大于电子秤6组件的上端面面积，使得电子秤6能通过，而元器件托盘4不能通过。所述托盘支撑框架3上表面设有主魔术贴，所述元器件托盘4的下表面对应设有副魔术贴。
四块透光板2竖直围设在电动伸缩组件和托盘支撑框架3外，所述壳体1内四侧面上均设有光源和第一摄像头，第一摄像头镜头对准透光板2，光源为光源施加均匀光线。所述壳体1的盖体内顶面设有第二摄像头，盖体与壳体1的上表面翻转设置。在其他实施例中，第二摄像头也可搭配电动伸缩杆7，以此实现水平向的升降式摄像。
同时壳体的正面设置有操作面板、指示灯和扬声器，所述控制器与指示灯、操作面板、扬声器、电动伸缩组件、电子秤组件、光源、第一摄像头和第二摄像头均电连接。
S2、获取元器件的单元质量数据和元器件托盘上元器件的总质量数据，并根据单元质量数据和总质量数据计算元器件托盘上元器件的第一计数数据；
所述控制器包括以下模块：
平均质量计数模块：用于获取到总质量数据时，根据单元质量数据和总质量数据计算元器件托盘上元器件的第一计数数据。
S3、在获取到总质量数据时，将元器件托盘输送到摇筛装置上进行振动；
所述步骤S3中具体包括以下步骤：
S301、在获取到总质量数据时，判断总质量数据是否超过设定的阈值范围，若超过，则生成警报提示信号；
S302、计算总质量数据超过阈值范围的差值质量数据，再根据单元质量数据计算需提取排除的元器件的第三计数数据；
S303、当总质量数据满足设定的阈值范围时，将元器件托盘输送到摇筛装置上进行振动。
S304、当电子秤组件采集的总质量数据满足设定的阈值范围时，通过控制器控制电动伸缩组件带动电子秤组件向下移动并穿过托盘支撑框架，使元器件托盘被自动托举在托盘支撑框架上；
S305、当电动伸缩组件到达第一设定位置时，通过控制器启动托盘支撑框架上振动器。
所述控制器还包括以下模块：
警报提示模块：用于在获取到总质量数据的同时，判断总质量数据是否超过设定的阈值范围，若超过，则生成警报提示信号，并通过扬声器或指示灯进行警报。
剔除数量提示模块：用于计算总质量数据超过阈值范围的差值质量数据，再根据单元质量数据计算需提取排除的元器件的第三计数数据，第三计数数据通过扬声器进行提示。
振动模块：用于在质量数据满足设定的阈值范围时，控制电动伸缩组件带动电子秤组件向下移动并穿过托盘支撑框架直至到达第一设定位置，再控制振动器进行振动。
S4、在元器件托盘四周分别设置一组透光板、光源和第一摄像头，并在摇筛装置振动结束后，单方向环绕开启一侧面的光源和另一相对侧面的第一摄像头，采集元器件托盘中元器件在透光板上的阴影图像；本实施例中，有四组透光板、光源和第一摄像头，分别为ABCD组。其中A组和C组相对。开始方式，例如当A组的第一摄像头启动时，ABD三组的光源不开启，仅相对的C组的光源开启；随后B组的第一摄像头启时，ABC三组的光源不开启，仅相对的D组的光源开启；随后C组的第一摄像头启时，BCD三组的光源不开启，仅相对的A组的光源开启；最后D组的第一摄像头启时，ACD三组的光源不开启，仅相对的B组的光源开启。四组透光板、光源和第一摄像头可按照顺时针或逆时针的方式轮流启动。
所述控制器还包括以下模块：
拍摄模块：用于按照预设的启动条件依次启动ABCD组透光板、光源和第一摄像头；
S5、分析各个阴影图像中的阴影高度判断元器件托盘上的元器件是否重叠，若判断为重叠，则重复执行步骤S3和S4，直至元器件托盘上的元器件被判断为不重叠；
所述步骤S5具体包括以下步骤：
S501、对各个阴影图像进行灰度处理；
S502、分析各个阴影图像中的灰度图像中的阴影高度曲线；
S503、分析判断阴影高度曲线与正常水平高度线的重合度，若重合度超过设定阈值时，则判断元器件托盘上的元器件存在大范围重叠，重复执行步骤S3和S4，直至任一阴影图像中的阴影高度曲线与正常水平高度线的重合度符合设定阈值。
所述控制器还包括以下模块：
数据处理模块：用于对各个阴影图像进行灰度处理，并分析各个阴影图像中的灰度图像中的阴影高度曲线，分析判断阴影高度曲线与正常水平高度线的重合度，若重合度超过设定阈值时，则判断元器件托盘上的元器件存在大范围重叠，重复执行振动模块和拍摄模块，直至任一阴影图像中的阴影高度曲线与正常水平高度线的重合度符合设定阈值。
S6、开启全部光源，其启动设置在元器件托盘正上方的第二摄像头，采集元器件的平铺图像；
所述控制器还包括以下模块：
图像采集模块：用于开启全部光源，其启动设置在元器件托盘正上方的第二摄像头，采集元器件的平铺图像；
S7、根据平铺图像和人群计数算法分析元器件托盘上元器件的第二计数数据；
所述控制器还包括以下模块：
智能计算模块：用于根据平铺图像和人群计数算法分析元器件托盘上元器件的第二计数数据。人群计数算法属于成熟的机器视觉计数方法，本实施例不涉及对其改进，因此不做过多赘述。
S8、将第一计数数据和第二计数数据进行比较，若相同，则输出计数数据；若不同，则重复执行步骤S3和S7，获取多组第二计数数据，并分析多组第二计数数据中是否存在与第一计数数据相同的，若存在，则输出计数数据；若不存在，则获取多组第二计数数据的平均值作为计数数据输出。
所述控制器还包括以下模块：
数据比较分析模块：用于将第一计数数据和第二计数数据进行比较，若相同，则输出计数数据；若不同，则重复执行步骤S3和S7，获取多组第二计数数据，并分析多组第二计数数据中是否存在与第一计数数据相同的，若存在，则输出计数数据；若不存在，则获取多组第二计数数据的平均值作为计数数据输出。
S9、在计数数据输出后，通过控制器控制电动伸缩组件带动电子秤组件向上移动并穿过托盘支撑框架，使元器件托盘被自动托举在电子秤组件上；
所述控制器还包括以下模块：
复位模块：用于在计数数据输出后，控制电动伸缩组件带动电子秤组件向上移动并穿过托盘支撑框架，使元器件托盘被自动托举在电子秤组件上；
S10、当电动伸缩组件到达第二设定位置时，通过控制器发出计数完成提示。
所述控制器还包括以下模块：
计数完成提示模块：用于在电动伸缩组件到达第二设定位置时，通过控制器发出计数完成提示。
S11、获取步骤S8中第一计数数据和第二计数数据的比较数据，并根据比较数据分析该批次元器件的规格统一分析数据。
所述控制器还包括以下模块：
元器件规格分析模块：用于根据第一计数数据和第二计数数据的比较数据，并根据比较数据分析该批次元器件的规格统一分析数据，例如第一计数数据与第二计数数据完全相同，说明各个元器件规格相同，生产工艺良好。若不相同，需要多组对比分析，则说明各个元器件规格不同，生产工艺不够稳定，需改进。
以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。
Claims (8)
1.一种智能工业元器件数据采集方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将元器件铺设在元器件托盘上，并对元器件托盘整体进行称重；
S2、获取元器件的单元质量数据和元器件托盘上元器件的总质量数据，并根据单元质量数据和总质量数据计算元器件托盘上元器件的第一计数数据；
S3、在获取到总质量数据时，将元器件托盘输送到摇筛装置上进行振动；
S4、在元器件托盘四周分别设置一组透光板、光源和第一摄像头，并在摇筛装置振动结束后，单方向环绕开启一侧面的光源和另一相对侧面的第一摄像头，采集元器件托盘中元器件在透光板上的阴影图像；
S5、分析各个阴影图像中的阴影高度判断元器件托盘上的元器件是否重叠，若判断为重叠，则重复执行步骤S3和S4，直至元器件托盘上的元器件被判断为不重叠；
S6、开启全部光源，其启动设置在元器件托盘正上方的第二摄像头，采集元器件的平铺图像；
S7、根据平铺图像和人群计数算法分析元器件托盘上元器件的第二计数数据；
S8、将第一计数数据和第二计数数据进行比较，若相同，则输出计数数据；若不同，则重复执行步骤S3和S7，获取多组第二计数数据，并分析多组第二计数数据中是否存在与第一计数数据相同的，若存在，则输出计数数据；若不存在，则获取多组第二计数数据的平均值作为计数数据输出。
2.根据权利要求1所述的一种智能工业元器件数据采集方法，其特征在于：所述步骤S3中具体包括以下步骤：
S301、在获取到总质量数据时，判断总质量数据是否超过设定的阈值范围，若超过，则生成警报提示信号；
S302、计算总质量数据超过阈值范围的差值质量数据，再根据单元质量数据计算需提取排除的元器件的第三计数数据；
S303、当总质量数据满足设定的阈值范围时，将元器件托盘输送到摇筛装置上进行振动。
3.根据权利要求2所述的一种智能工业元器件数据采集方法，其特征在于：所述摇筛装置包括中空的壳体和控制器，所述壳体底部的上表面设有电动伸缩组件，所述电动伸缩组件的上端部设置有电子秤组件；所述壳体内中间位置设置有托盘支撑框架，所述托盘支撑框架上设置有振动器，所述托盘支撑框架上表面面积大于元器件托盘，托盘支撑框架中心的镂空面积大于电子秤组件的上端面面积；四块透光板竖直围设在电动伸缩组件和托盘支撑框架外，所述壳体内四侧面上设有光源和第一摄像头，所述壳体内顶面设有第二摄像头，所述控制器与电动伸缩组件、电子秤组件、光源、第一摄像头和第二摄像头均电连接。
4.根据权利要求3所述的一种智能工业元器件数据采集方法，其特征在于：所述托盘支撑框架上表面设有主魔术贴，所述元器件托盘的下表面对应设有副魔术贴。
5.根据权利要求3所述的一种智能工业元器件数据采集方法，其特征在于：所述步骤S3还包括以下步骤：
S304、当电子秤组件采集的总质量数据满足设定的阈值范围时，通过控制器控制电动伸缩组件带动电子秤组件向下移动并穿过托盘支撑框架，使元器件托盘被自动托举在托盘支撑框架上；
S305、当电动伸缩组件到达第一设定位置时，通过控制器启动托盘支撑框架上振动器。
6.根据权利要求5所述的一种智能工业元器件数据采集方法，其特征在于：所述步骤S5具体包括以下步骤：
S501、对各个阴影图像进行灰度处理；
S502、分析各个阴影图像中的灰度图像中的阴影高度曲线；
S503、分析判断阴影高度曲线与正常水平高度线的重合度，若重合度超过设定阈值时，则判断元器件托盘上的元器件存在大范围重叠，重复执行步骤S3和S4，直至任一阴影图像中的阴影高度曲线与正常水平高度线的重合度符合设定阈值。
7.根据权利要求6所述的一种智能工业元器件数据采集方法，其特征在于：还包括以下步骤：
S9、在计数数据输出后，通过控制器控制电动伸缩组件带动电子秤组件向上移动并穿过托盘支撑框架，使元器件托盘被自动托举在电子秤组件上；
S10、当电动伸缩组件到达第二设定位置时，通过控制器发出计数完成提示。
8.根据权利要求1所述的一种智能工业元器件数据采集方法，其特征在于：还包括以下步骤：
S11、获取步骤S8中第一计数数据和第二计数数据的比较数据，并根据比较数据分析该批次元器件的规格统一分析数据。
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