CN116952838A - 一种基于机器视觉的板材表面图像采集装置 - Google Patents

一种基于机器视觉的板材表面图像采集装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种基于机器视觉的板材表面图像采集装置，涉及图像采集领域，该装置包括：光电检测模块，设置在输送待拍照板材的传送带的一侧，用于检测待拍照板材的位置，并根据位置确定传送带的传送速度；工业相机，设置在传送带的上方，用于采集待拍照板材的表面图像；工控主机，分别与工业相机和光电检测模块连接，用于根据待拍照板材的相邻表面图像的预设重合度、工业相机的拍摄范围以及传送速度，确定工业相机的拍摄间隔，并根据位置和拍摄间隔，向工业相机发送拍摄信号，得到待拍照板材的表面图像。本发明能够快速、有效地采集待拍照板材表面图像。

Description

一种基于机器视觉的板材表面图像采集装置
技术领域
本发明涉及图像采集领域，特别是涉及一种基于机器视觉的板材表面图像采集装置。
背景技术
当前实木板材加工企业中，针对板材缺陷检测主要存在两种方式：1)人工目视检测，在检测过程中，工人在高速运动的板面上，用肉眼寻找微小的缺陷；2)利用机器视觉检测，利用图像采集装置采集板材图像，然后利用机器学习缺陷识算法进行识别，识别板材表面缺陷类别、数量和位置。
上述两种方案各存在不足之处：1)人工检测的漏检率和误检率较高；2)利用机器视觉检测。目前的检测装置与方法虽然提高了部分检测率，但现有的板材缺陷检测装置受制于图像采集装置的限制，只能采集小尺寸、小幅面的板材图像，所采集的板材图像尺寸只能是小于相机所拍摄范围，不能完整拍摄大尺寸板材表面图像，从而导致缺陷检测定位不准、漏检率高。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于机器视觉的板材表面图像采集装置，能够快速、有效地采集待拍照板材表面图像。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种基于机器视觉的板材表面图像采集装置，所述采集装置包括：
光电检测模块，设置在输送待拍照板材的传送带的一侧，用于检测所述待拍照板材的位置，并根据所述位置确定所述传送带的传送速度；
工业相机，设置在所述传送带的上方，用于采集所述待拍照板材的表面图像；
工控主机，分别与所述工业相机和所述光电检测模块连接，用于根据所述待拍照板材的相邻表面图像的预设重合度、所述工业相机的拍摄范围以及所述传送速度，确定所述工业相机的拍摄间隔，并根据所述位置和所述拍摄间隔，向所述工业相机发送拍摄信号，得到所述待拍照板材的表面图像。
可选地，所述光电检测模块包括第一光电传感器、第二光电传感器和控制器；所述待拍照板材沿所述传送带的传送方向依次经过所述第一光电传感器和第二光电传感器；
所述第一光电传感器与所述控制器连接；所述第一光电传感器用于检测所述待拍照板材的第一位置，并向所述控制器发送第一位置信号；
所述第二光电传感器与所述控制器连接；所述第二光电传感器用于检测所述待拍照板材的第二位置和第三位置，并向所述控制器发送第二位置信号和第三位置信号；
所述控制器与所述工控主机连接；所述控制器用于根据所述第一位置信号和所述第二位置信号计算所述传送带的传送速度，以及将所述传送速度、所述第二位置信号和所述第三位置信号发送至所述工控主机。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
本发明提供的基于机器视觉的板材表面图像采集装置，通过光电检测模块检测所述待拍照板材的位置，并得到传送带的传送速度，根据待拍照板材的相邻表面图像的预设重合度、工业相机的拍摄范围以及传送速度，确定工业相机的拍摄间隔，并根据位置和拍摄间隔，向工业相机发送拍摄信号，使得拍摄的该待拍照板材的多张图像满足预设重合度，对所有图像进行拼接，由于所有图像具有相同的预设重合度、并且是根据工业相机的拍摄范围确定的图像之间的拍摄间隔，所以能够得到待拍照板材的完整的、准确的表面图像，使得能够快速、有效地采集待拍照板材表面图像。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的基于机器视觉的板材表面图像采集装置结构示意图；
图2为拍照时间间隔计算过程示意图；
图3为基于机器视觉的板材表面图像采集装置工作流程图。
附图标记说明：
工业相机—1，待拍照板材—2，传送带—3，第一光电传感器—4，第二光电传感器—5，控制器—6，工控主机—7。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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，本领域普通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。
本发明的目的是提供一种基于机器视觉的板材表面图像采集装置，能够快速、有效地采集待拍照板材2表面图像。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1和图2所示，本发明提供了一种基于机器视觉的板材表面图像采集装置，采集装置包括：
光电检测模块，设置在输送待拍照板材2的传送带3的一侧，用于检测待拍照板材2的位置，并根据位置确定传送带3的传送速度。
工业相机1，设置在传送带3的上方，用于采集待拍照板材2的表面图像。
工控主机7，分别与工业相机1和光电检测模块连接，用于根据待拍照板材2的相邻表面图像的预设重合度、工业相机1的拍摄范围以及传送速度，确定工业相机1的拍摄间隔，并根据位置和拍摄间隔，向工业相机1发送拍摄信号，得到待拍照板材2的表面图像。
具体地，光电检测模块包括第一光电传感器4、第二光电传感器5和控制器6；待拍照板材2沿传送带3的传送方向依次经过第一光电传感器4和第二光电传感器5。
第一光电传感器4与控制器6连接；第一光电传感器4用于检测待拍照板材2的第一位置，并向控制器6发送第一位置信号。其中，第一位置为待拍照板材的起始端经过第一光电传感器时待拍照板材所处的位置；待拍照板材的起始端为待拍照板材沿传送带运送方向运动时待拍照板材的最前端。
第二光电传感器5与控制器6连接；第二光电传感器5用于检测待拍照板材2的第二位置和第三位置，并向控制器6发送第二位置信号和第三位置信号。其中，第二位置为待拍照板材的起始端经过第二光电传感器时待拍照板材所处的位置；第三位置为待拍照板材的末端经过第二光电传感器时待拍照板材所处的位置；所述待拍照板材的末端为待拍照板材沿传送带运送方向运动时待拍照板材的最后端。
控制器6与工控主机7连接；控制器6用于根据第一位置信号和第二位置信号计算传送带3的传送速度，以及将传送速度、第二位置信号和第三位置信号发送至工控主机7。具体地，控制器接收到第一位置信号后开始计时，接收到第二位置信号时停止定时，得到时间差，并根据时间差，第一光电传感器4和第二光电传感器5之间的固定距离，计算得到传送带的传送速度；将传送速度、第二位置信号和第三位置信号发送至工控主机7。
工控主机7根据传送速度和预设的照片重合度，以及工业相机的拍摄范围，计算得到工业相机拍照的时间间隔，工控主机7接收到第二位置信号后，向工业相机发送开始拍摄的拍摄信号，并且每间隔该间隔时间就自动拍照一次，工控主机7接收到第三位置信号后，向工业相机发送停止拍摄的拍摄信号，完成待拍照板材的拍摄。
如图1所示，H为相机镜头中心位置距离传送带3表面垂直高度；D(H)为当相机镜头高度为H时，其拍摄范围的长度值；Δd为第一光电传感器4与第二光电传感器5之间的中心距离，为一固定值，Δd<D(H)；长度为L的大尺寸板材，其中L>D(H)。
第一光电传感器4和第二光电传感器5与控制器6之间通过IO连接，控制器6与工控主机7之间通过串口通信，工控主机7与相机之间通过USB通信，同时工控主机7集成存储、图像拼接及缺陷识别定位程序。
下面以某一板材为例，计算本发明提供的采集装置用到的参数。
如图2所示，长度为Lboard的板材在速度为Vbelt的传送带3上移动时，其经过第一光电传感器4时，控制器6开启计时，此时记录的时间为T1；当板材移动到第二光电传感器5时，控制器6停止计时，此时记录的时间为T2。
利用第一光电传感器4和第二光电传感器5之间的固定距离Δd与板材经过两个光电传感器之间的时间差T2-T1可以计算出传送带3的速度Vbelt：
本发明提供的基于机器视觉的板材表面图像采集装置，为了将所拍摄的图片进行拼接，需要控制相机以一定的间隔时间Δt拍摄，这样能获得相邻之间有一定的重合度的照片，本实施例中重合度设为x％；当板材以速度Vbelt移动时，在Δt内，其移动的距离与相机拍摄范围D(H)有如下关系：
Vbelt×Δt＝(1-x％)×D(H)
因为相机拍摄的目标范围与相机镜头距拍摄目标的垂直距离有关，当相机高度高度为H，其对应拍摄范围为D(H)，拍照间隔Δt值如下：
当板材经过第二光电传感器5时，控制器才能根据第一光电传感器4发送给控制器的第一位置信号和第二光电传感器5发送给控制器的第二位置信号计算出拍照间隔，发送给工控主机，工控主机才会控制相机拍照。具体地，当板材经过第二光电传感器5时，只需工控主机7以间隔为Δt的时间控制工业相机1拍照，即可获得大尺寸板材相邻照片之间重合度为x％的照片。当板材离开第二光电传感器5时，主机发送停止拍照指令，控制相机停止拍照。然后将存储与工控主机7存储上的照片，顺序送入图像拼接模块，根据图像拼接算法即可获得大尺寸板材的图像；将所拼接的板材图像送入缺陷识别定位模块，通过内置算法，识别出板材表面缺陷类型、数量及在板材上的相对坐标。
如图3所示，本发明提供的基于机器视觉的板材表面图像采集装置的工作流程如下所述：
将基于机器视觉的板材表面图像采集装置按照如图1所示进行安装，工业相机1镜头与大尺寸板材垂直安置，根据两个光电传感器之间距离、板材经过时间差、工业相机1拍摄范围等参数，计算出主机控制相机拍照的时间间隔，从而拍输出具有重合度的照片；将采集的含有一定重合度的照片，利用图片拼接模块进行拼接，还原程大尺寸板材表面图像，基于拼接的大尺寸板材表面图像，利用缺陷识别定位算法，识别出板材表面缺陷类别、数量及坐标。
应用本发明提供的基于机器视觉的板材表面图像采集装置能够采集大尺寸、大规格的板材表面图像，提高板材表面缺陷定位精度。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (2)

1.一种基于机器视觉的板材表面图像采集装置，其特征在于，所述采集装置包括：
光电检测模块，设置在输送待拍照板材的传送带的一侧，用于检测所述待拍照板材的位置，并根据所述位置确定所述传送带的传送速度；
工业相机，设置在所述传送带的上方，用于采集所述待拍照板材的表面图像；
工控主机，分别与所述工业相机和所述光电检测模块连接，用于根据所述待拍照板材的相邻表面图像的预设重合度、所述工业相机的拍摄范围以及所述传送速度，确定所述工业相机的拍摄间隔，并根据所述位置和所述拍摄间隔，向所述工业相机发送拍摄信号，得到所述待拍照板材的表面图像。
2.根据权利要求1所述的基于机器视觉的板材表面图像采集装置，其特征在于，所述光电检测模块包括第一光电传感器、第二光电传感器和控制器；所述待拍照板材沿所述传送带的传送方向依次经过所述第一光电传感器和第二光电传感器；
所述第一光电传感器与所述控制器连接；所述第一光电传感器用于检测所述待拍照板材的第一位置，并向所述控制器发送第一位置信号；
所述第二光电传感器与所述控制器连接；所述第二光电传感器用于检测所述待拍照板材的第二位置和第三位置，并向所述控制器发送第二位置信号和第三位置信号；
所述控制器与所述工控主机连接；所述控制器用于根据所述第一位置信号和所述第二位置信号计算所述传送带的传送速度，以及将所述传送速度、所述第二位置信号和所述第三位置信号发送至所述工控主机。
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