CN116735613A - 一种基于ccd相机的产品定位及量测系统与使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于CCD相机的产品定位及量测系统与使用方法，所述产品定位及量测系统包括：摄像头选择模块，选择对应摄像头；定位模块，对所述待测产品进行测量并得到量测范围；算子选择模块，从预先构建的标准算子模块中选择适配模板，基于特殊的需求选择待使用的算子对适配模板进行调整进而封装成待使用的算子模板；流程模块：对测试待测产品的测试项目选择标准的流程模板，根据需求进行调整进而封装成待使用的流程模板，生成测试流程；流程调整模块：通过回调的方式对测试流程进行调整和控制。本发明的系统适用于常用的对产品进行的2D、3D测量和缺陷检测。

Description

一种基于CCD相机的产品定位及量测系统与使用方法

技术领域

本发明涉及工业自动化技术领域，具体涉及一种基于CCD相机的产品定位及量测系统与使用方法。

背景技术

现阶段工业4.0被逐步应用于工厂，对工厂生产的各类产品，需要进行自动化组装和产品质量自动测试并分拣，例如直径0.8mm的滚珠自动安装测试、PCB板线路的短路断路检测和芯片PIN角高度和位置度的检测等等。但现有技术中，使用2D平面相机或3D相机对产品进行测量及缺陷检测的方式为，根据产品待测的属性，基于当前的测试需求做出的针对该产品的特定的、固定的开发，开发出的测试脚本或测试软件不具有普适性。并且，缺少与对产品进行测量及缺陷检测配套的功能完备、能够快速开发、适用于各类产品的测量及缺陷检测的方式。

也就是说，对产品进行测量及缺陷检测的现有技术，基本都是根据客户需求做的针对性开发，仅仅适用于当前待测产品的特定的应用场景；并且这种方法由于开发人员能力的差异，会造成各种不同的结果，对后期维护和测试的稳定性都有待商榷；工业自动化中快速稳定的实现是重中之重，现有技术在稳定性、成本、速度方面，无法达到自动化的要求。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种基于CCD相机的产品定位及量测系统与使用方法，能够解决工业自动化中现有技术中待测产品的测试项目开发周期长、开发人员技术要求高，开发成本大的问题。

为了解决上述技术问题，本发明是这样实现的。

一种基于CCD相机的产品定位及量测系统，所述产品定位及量测系统包括：

摄像头选择模块，选择若干摄像头，每个被选的摄像头同步拍摄待测产品，生成第一图像组；

定位模块，从第一图像组的各图像中剥离目标区域，对所述待测产品进行测量以得到量测结果；

算子选择模块，基于所述待测产品的待测试内容及待测产品的尺寸、形状，从预先构建的标准算子模块中选择适用于所述待测产品的通用适配模板，实例化所述通用适配模板；基于待测产品的个性化测试需求，从算子库中选择待使用的算子调整通用适配模板实例，将调整后的通用适配模板实例封装为待使用的算子模板；

流程模块：基于待使用的算子模板为测试所述待测产品的测试项目选择流程模板，实例化所述流程模板，基于测试需求调整流程模板实例，将调整后的流程模板实例封装为待使用的流程模板，基于所述待使用的流程模板生成测试流程；

流程调整模块：基于所述待测产品的测试项目的最终测试结果的用途，通过回调的方式对所述测试流程进行调整和控制。

优选地，所述摄像头架设于待测产品上方，选择多个不同的摄像头进行产品定位及量测。

优选地，基于测试结果的用途，通过回调的方式对所述测试流程进行调整，包括：基于测试结果的用途，确定摄像头及硬件选型，从所述算子库选择若干算子，对所述测试流程进行调整。

优选地，所述基于CCD相机的产品定位及量测系统包括权限管理模块，用于对不同角色设置不同级别的权限。

本发明所提供的一种基于CCD相机的产品定位及量测系统的使用方法，基于如前所述的基于CCD相机的产品定位及量测系统，所述使用方法包括：

步骤S1：将所述摄像头通过指定连接方式与PC进行连接，触发所述摄像头选择模块，分别配置所述摄像头选择模块选择的各个摄像头，配置内容包括取照方式、曝光区域、ROI区域、图像保存路径、是否虚拟相机；设置图像显示窗口并启动选择的各个摄像头；

步骤S2：将固定有相机的轴或者机械手移动到待测物的上方或者扫描整个产品，来获取第一图像组；

步骤S3: 启动定位模块，对第一图像组中的每个图像，获取对应的感兴趣区域；基于全部感兴趣区域，确定所述待测产品的测量范围；

步骤S4：根据测量范围及所述待测产品的测试需求，确定所述待测产品的形状、尺寸、平面度以及精度要求；从所述算子库中选择与所述待测产品的形状匹配的形状模板算子，调整参数创建所述待测产品的形状模板，所述形状模板用做动态跟随，即所述待测产品的位置发生变化时，也能捕捉定位到所述待测产品；选择创建区域算子，通过调整参数将所述待测产品的平面筛选出来；选择拟合平面算子，指定所述待测产品的平面的拟合方式，得到筛选出的平面的参数；选择指定点算子，在筛选出的平面上指定任意位置任意多个点；选择计算平面度算子，基于筛选出的平面的参数及在筛选出的平面上指定任意位置任意多个点，得到各个筛选出的平面的平面度；基于所述待测产品的测试需求，选择与所述测试需求匹配的其他算子；基于所述其他算子调整所述形状模板算子、创建区域算子、拟合平面算子、指定点算子、计算平面度算子，将调整后的形状模板算子、创建区域算子、拟合平面算子、指定点算子、计算平面度算子封装为待使用的算子模板；

步骤S5：基于所述待使用的算子模板，对测试所述待测产品的测试项目进行测试流程设计，并将生成的测试流程显示于所述设计面板中，所述测试流程为所述待使用的算子的使用顺序的父级；

步骤S6：基于测试结果的用途，对所述设计面板中的测试流程进行调整，生成最终流程并发布。

本发明所提供的一种计算机可读存储介质，所述存储介质中存储有多条指令；所述多条指令，用于由处理器加载并执行如前所述方法。

本发明所提供的一种电子设备，其特征在于，所述电子设备，包括：

处理器，用于执行多条指令；

存储器，用于存储多条指令；

其中，所述多条指令，用于由所述存储器存储，并由所述处理器加载并执行如前所述方法。

本发明所带来的有益技术效果：

（1）本发明设置了能够调整的运动机构，用于适配不同的CCD相机，本发明支持市面上常见的所有常用的2D的CCD相机、3D的CCD相机，适用于常用的对产品进行的2D、3D测量和缺陷检测。

（2）本发明动态、以及通过拖拉式实现对各种待测产品的量测和检测的各流程，大大降低对开发人员专业水平的要求，能够开展简洁快速的开发模式，使开发周期极大的降低。本发明实现了自动化的可视化流程布局，使实现对待测产品进行量测和验证的测试项目的逻辑清晰可见，便于理解及查漏补缺。

（3）相比于现有技术中根据待测产品的属性、特点以及特定的测试需求，从头开始逐步编写、调试、测试代码，本发明在时间和成本上都有显著提高。本发明能够快速地实现对待测产品进行量测和验证的测试项目的验证及部署，提高了开发的周期，降低了开发难度和开发成本。

（4）本发明能够用于超高精度要求的部件贴合组装；微米级测量产品尺寸、产品平面度和位置度；检测产品表面微米级的脏污、划痕、凹陷、凸起等缺陷检测。

附图说明

图1为本发明实施例提供的基于CCD相机的产品定位及量测系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明进行详细描述。

如图1所示，本发明提出了一种基于CCD相机的产品定位及量测系统，所述系统包括：

摄像头选择模块，用于根据用户指令选择若干摄像头，其中，所述摄像头为彼此不同的2D的CCD相机和/或3D的CCD相机；由选择的每个摄像头分别同步对待测产品进行拍摄，获得待测产品的第一图像组；

运动机构，所述运动机构配置于机械手臂或者直线电机上，用于携带摄像头移动，以支持复杂条件下相机无法固定的情景；

定位模块，用于从所述第一图像组中的每个图像中剥离出目标区域，对所述待测产品进行测量并得到量测结果；

算子选择模块，基于所述待测产品的待测试内容及产品尺寸、形状，从预先构建的标准算子模块中选择通用适配模板，实例化所述通用适配模板；基于所述待测产品的个性化需求，从算子库中选择待使用的算子并将所述待使用的算子置于设计面板中，进而调整通用适配模板实例，将调整后的通用适配模板实例封装为待使用的算子模板，此新的模板并可被当做标准模板用于新的项目中；

流程模块：基于所述待使用的算子模板、选择的摄像头为测试所述待测产品的测试项目选择标准的流程模板，实例化所述流程模板，并对流程模板实例基于所述待测产品的测试需求进行逻辑、通信、存储方面的调整，将调整后的流程模板实例封装为待使用的流程模板，并可被当做新的标准模板使用于其它项目，基于所述待使用的流程模板生成测试流程，所述测试流程显示于设计面板中；

流程调整模块：基于所述待测产品的测试项目的最终测试结果的用途，通过回调的方式对所述测试流程进行调整和控制。本实施例中，基于可供使用的各种封装后算子，根据要实现的测试目标，自由地选择搭配不同的算子单元，并最终生成为一个完整的可以实现目标的算子集合，该算子集合能脱离其它算子，独立运行测试，这样极大的提高了算子的可复用性，可扩展性，可移植性。

本实施例中，对于定位模块，由于获取的图像往往比实际目标区域大，因此缩小目标范围，获得真实的ROI感兴趣区域，在此区域内对所述待测产品进行定位及测量将能更大限度的提高精准度和检测速度。

进一步地，所述摄像头架设于待测产品上方，选择多个不同的摄像头进行同步产品定位及量测。

本实施例中，测试结果反馈到对应的窗体和/或第三方指定软体中。

所述基于CCD相机的产品定位及量测系统包括权限管理模块，用于对不同角色设置不同级别的权限。

所述算子库包括多种算子，所述算子为实现量测、OCR识别、缺陷检测的最小可复用单元。

进一步地，基于测试结果的用途，通过回调的方式对所述测试流程进行调整，包括：基于测试结果的用途，确定摄像头及硬件选型，从所述算子库选择若干算子，对所述测试流程进行调整。

本实施例中，所述产品定位及量测系统的算子库中集成了几十种算子可供用户进行组合使用，如测距(点到点、点到线，点到面，线到线等)、测角度、高度、平面度、轮廓度等，如缺陷检测(脏污、划痕、气泡等)，如定位(模板匹配、动态跟随等)，如图像的BOLB分析(拼接，裁剪、转格式、锐化、钝化等)。

所述从预先构建的算子库中选择待使用的算子并将所述待使用的算子置于设计面板中，是通过拖拽的方式将所述待使用的算子置于设计面板中的。

本发明提供了一个用于说明所述基于CCD相机的产品定位及量测系统的使用方法，所述使用方法基于如前所述基于CCD相机的产品定位及量测系统，所述使用方法包括以下步骤：

步骤S1：将所述摄像头通过指定连接方式与PC进行连接，触发所述摄像头选择模块，分别配置所述摄像头选择模块选择的各个摄像头，配置内容包括取照方式、曝光区域、ROI区域、图像保存路径、是否虚拟相机；设置图像显示窗口并启动选择的各个摄像头；

步骤S2：将固定有相机的轴或者机械手移动到待测物的上方或者扫描整个产品，来获取第一图像组；

步骤S3: 启动定位模块，对第一图像组中的每个图像，获取对应的感兴趣区域；基于全部感兴趣区域，确定所述待测产品的测量范围；

步骤S4：根据测量范围及所述待测产品的测试需求，确定所述待测产品的形状、尺寸、平面度以及精度要求；从所述算子库中选择与所述待测产品的形状匹配的形状模板算子，调整参数创建所述待测产品的形状模板，所述形状模板用做动态跟随，即所述待测产品的位置发生变化时，也能捕捉定位到所述待测产品；选择创建区域算子，通过调整参数将所述待测产品的平面筛选出来；选择拟合平面算子，指定所述待测产品的平面的拟合方式，得到筛选出的平面的参数；选择指定点算子，在筛选出的平面上指定任意位置任意多个点；选择计算平面度算子，基于筛选出的平面的参数及在筛选出的平面上指定任意位置任意多个点，得到各个筛选出的平面的平面度；基于所述待测产品的测试需求，选择与所述测试需求匹配的其他算子；基于所述其他算子调整所述形状模板算子、创建区域算子、拟合平面算子、指定点算子、计算平面度算子，将调整后的形状模板算子、创建区域算子、拟合平面算子、指定点算子、计算平面度算子封装为待使用的算子模板；

步骤S5：基于所述待使用的算子模板，对测试所述待测产品的测试项目进行测试流程设计，并将生成的测试流程显示于所述设计面板中，所述测试流程为所述待使用的算子的使用顺序的父级；

步骤S6：基于测试结果的用途，对所述设计面板中的测试流程进行调整，生成最终流程并发布。

本实施例中，例如，测试目的在于剔除平面度不符合要求的产品，则选择流程模块中的TCP Client通信，用于和第三方TCP Server进行通信。选择逻辑判断IF，设置判断条件，满足条件选择算子流程，进行算子运算。选择 TCP Client通信，返回运算结果给机械手臂，进行分拣。

所述待测产品的平面的拟合方式包括使用指定高度范围内的所有点、指定固定点进行拟合。

进一步地，本发明提供了一个用于说明所述基于CCD相机的产品定位及量测系统的使用方法的实施例，所述使用方法包括：

步骤1：获取授权以特定权限登陆所述基于CCD相机的产品定位及量测系统。具体地，根据用户身份，分为操作员、工程师和管理员。

步骤2：通过自动检索，可以搜索到整个区域的相机，根据需要可选择任意相机。

具体地，相机模块集成了包括2D(如海康、basler、灰点、大华等)和3D(深视、基恩士、康耐视、海康等)相机。只需打开软件即可使用。

步骤3：通过拖拽形式进行算子的搭配以达到测试目的。

具体地，所述基于CCD相机的产品定位及量测系统的算子库集成了几十种算子可供用户进行组合使用，如测距(点到点、点到线，点到面，线到线等)、测角度、高度、平面度、轮廓度等，如缺陷检测(脏污、划痕、气泡等)，如定位(模板匹配、动态跟随等)，如图像的BOLB分析(拼接，裁剪、转格式、锐化、钝化等)。

步骤4：对测试所述待测产品的测试项目进行测试流程设计，并将生成的测试流程显示于所述设计面板中，即参照选择的流程模板，通过拖拽选择的算子，创建一个完整的测试流程。

具体地，本实施例的流程模块集成有20多种方法可供用户选择，如通信(MODBUS、TCPIP、SerialPort、PLC标准协议和特定的非标准协议)，如数据库(MYSQL、MSSQL、Sqlite),如贴合定位(9点标定，旋转中心标定，多相机联合标定等)，并支持方法的回调，及逻辑判断(if，while，switch等)。

以上的具体实施例仅描述了本发明的设计原理，该描述中的部件形状，名称可以不同，不受限制。所以，本发明领域的技术人员可以对前述实施例记载的技术方案进行修改或等同替换；而这些修改和替换未脱离本发明创造宗旨和技术方案，均应属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种基于CCD相机的产品定位及量测系统，其特征在于，所述系统包括：

摄像头选择模块，选择若干摄像头，每个被选的摄像头同步拍摄待测产品，生成第一图像组；

定位模块，从第一图像组的各图像中剥离目标区域，对所述待测产品进行测量以得到量测结果；

算子选择模块，基于所述待测产品的待测试内容及待测产品的尺寸、形状，从预先构建的标准算子模块中选择适用于所述待测产品的通用适配模板，实例化所述通用适配模板；基于待测产品的个性化测试需求，从算子库中选择待使用的算子调整通用适配模板实例，将调整后的通用适配模板实例封装为待使用的算子模板；

流程模块：基于待使用的算子模板为测试所述待测产品的测试项目选择流程模板，实例化所述流程模板，基于测试需求调整流程模板实例，将调整后的流程模板实例封装为待使用的流程模板，基于所述待使用的流程模板生成测试流程；

流程调整模块：基于所述待测产品的测试项目的最终测试结果的用途，通过回调的方式对所述测试流程进行调整和控制。

2.如权利要求1所述系统，其特征在于，所述摄像头架设于待测产品上方，选择多个不同的摄像头进行产品定位及量测。

3.如权利要求1-2中任一项所述系统，其特征在于，基于测试结果的用途，通过回调的方式对所述测试流程进行调整，包括：基于测试结果的用途，确定摄像头及硬件选型，从所述算子库选择若干算子，对所述测试流程进行调整。

4.如权利要求1-2中任一项所述系统，其特征在于，所述基于CCD相机的产品定位及量测系统包括权限管理模块，用于对不同角色设置不同级别的权限。

5.一个用基于CCD相机的产品定位及量测系统的使用方法，所述使用方法基于如权利要求1-4中任一项所述基于CCD相机的产品定位及量测系统，其特征在于，所述使用方法包括以下步骤：

步骤S1：将所述摄像头通过指定连接方式与PC进行连接，触发所述摄像头选择模块，分别配置所述摄像头选择模块选择的各个摄像头，配置内容包括取照方式、曝光区域、ROI区域、图像保存路径、是否虚拟相机；设置图像显示窗口并启动选择的各个摄像头；

步骤S2：将固定有相机的轴或者机械手移动到待测物的上方或者扫描整个产品，来获取第一图像组；

步骤S3: 启动定位模块，对第一图像组中的每个图像，获取对应的感兴趣区域；基于全部感兴趣区域，确定所述待测产品的测量范围；

步骤S4：根据测量范围及所述待测产品的测试需求，确定所述待测产品的形状、尺寸、平面度以及精度要求；从所述算子库中选择与所述待测产品的形状匹配的形状模板算子，调整参数创建所述待测产品的形状模板，所述形状模板用做动态跟随，即所述待测产品的位置发生变化时，也能捕捉定位到所述待测产品；选择创建区域算子，通过调整参数将所述待测产品的平面筛选出来；选择拟合平面算子，指定所述待测产品的平面的拟合方式，得到筛选出的平面的参数；选择指定点算子，在筛选出的平面上指定任意位置任意多个点；选择计算平面度算子，基于筛选出的平面的参数及在筛选出的平面上指定任意位置任意多个点，得到各个筛选出的平面的平面度；基于所述待测产品的测试需求，选择与所述测试需求匹配的其他算子；基于所述其他算子调整所述形状模板算子、创建区域算子、拟合平面算子、指定点算子、计算平面度算子，将调整后的形状模板算子、创建区域算子、拟合平面算子、指定点算子、计算平面度算子封装为待使用的算子模板；

步骤S5：基于所述待使用的算子模板，对测试所述待测产品的测试项目进行测试流程设计，并将生成的测试流程显示于设计面板中，所述测试流程为所述待使用的算子的使用顺序的父级；

步骤S6：基于测试结果的用途，对所述设计面板中的测试流程进行调整，生成最终流程并发布。

6.一种计算机可读存储介质，所述存储介质中存储有多条指令；所述多条指令，用于由处理器加载并执行如权利要求5所述方法。

7.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备，包括：

处理器，用于执行多条指令；

存储器，用于存储多条指令；

其中，所述多条指令，用于由所述存储器存储，并由所述处理器加载并执行如权利要求5所述方法。