CN205138423U - 基于机器视觉的产品外观尺寸一般性检测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于机器视觉的产品外观尺寸一般性检测系统，包括：图像获取装置，用于获取工厂流水线工作台上的待检产品的图像；和检测判断装置，与所述图像获取装置连接，用于接收所述图像获取装置输出的所述待检产品的图像，将所述待检产品的图像与预先存储的所述待检产品的标准图像进行逐像素尺寸大小的比对，如果比对结果不符合预定标准，则所述待检产品为不良品。本实用新型整个系统采用的设备少，安装简单，维护也比较容易，易使用，由于采用像素尺寸对比取代物理实际尺寸比对，检测结果高效准确，可适用任何产品流水线，具有一般性，广泛适应各种类型生产环境。

Description

基于机器视觉的产品外观尺寸一般性检测系统

技术领域

本实用新型涉及工业流水线上的产品外观尺寸检测技术领域，特别是一种基于机器视觉的产品外观尺寸一般性检测系统。

背景技术

随着计算机技术的高速发展，机器视觉产品也广泛应用于实际生活，极大提高生产效率。其中，产品外观尺寸检测便是机器视觉领域的一个极其重要的应用。由于实际工厂生产环境光照，安装条件等因素限制，很难设计出适应于一般性的视觉检测系统。

现有技术中有一种瓷砖尺寸及形状在线视觉测量系统，它由4个CCD相机以及带有滑轨的4条支架组成，通过4个摄像头分别采集瓷砖图像的一个角，依次与安装标定时采集的图片对比计算最终得出较为精确的尺寸，但是其具有以下缺陷：

首先，此系统安装较为复杂。在传送带上方设置固定在机架上的两根横向导轨和两根可沿横向导轨移动的纵向导轨，两根纵向导轨上又分别设有滑轨，然后在滑块固定摄像头安装架，固定摄像头。安装过于复杂，违背了高效简便的原则。

其次，设备过多，不易维护。安装支架体积庞大不易安装，拆卸困难，也不能适用于生产环境狭小的地方。摄像头，光源数目过多，不可置否，多目摄像头应用于测量领域可获得较为精确的结果，与之而来的问题是设备老化，维护成本太高，不易大面积推广。

最后，不易使用。使用前需标定待测瓷砖的四个角点的位置坐标，由于存在4个摄像头，因此需标定四次，找出理想瓷砖的四个角点，且人为操作愈多，误差累积愈大。

综上所述，亟需一种系统安装简单，采用设备少，维护容易，易使用，具有一般性的工业流水线上的产品外观尺寸视觉检测系统。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种基于机器视觉的产品外观尺寸一般性检测系统，该系统安装简单方便，采用设备少，维护容易，易使用，具有一般性。

本实用新型实施例提供一种基于机器视觉的产品外观尺寸一般性检测系统，包括：

图像获取装置，用于获取工厂流水线工作台上的待检产品的图像；

检测判断装置，与所述图像获取装置连接，用于接收所述图像获取装置输出的所述待检产品的图像，将所述待检产品的图像与预先存储的所述待检产品的标准图像进行逐像素大小的比对，如果比对结果不符合预定标准，则所述待检产品为不良品；

其中，所述图像获取装置为工业摄像头，所述检测判断装置为嵌入式主机，所述工业摄像头通过USB线连接所述嵌入式主机，所述工业摄像头通过固定支架安装于所述工厂流水线工作台上方第一预定高度处；该系统还包括：一对红外探头，与所述嵌入式主机连接，用于当所述待检产品进入预定视线范围后，在预定时间内输出拍照触发信号；所述嵌入式主机接收所述拍照触发信号，控制所述工业摄像头拍摄获取工厂流水线工作台上的所述待检产品的图像；其中所述预定时间小于1毫秒，所述一对红外探头通过所述固定支架对称固定于所述流水线工作台的两侧。

本实用新型通过在流水线生产线上安装图像获取装置以获取工厂流水线工作台上的待检产品的图像，再通过检测判断装置接收所述图像获取装置输出的所述待检产品的图像，将所述待检产品的图像与预先存储的所述待检产品的标准图像进行逐像素大小的比对，如果比对结果不符合预定标准，判断为所述待检产品为不良品。其整个系统采用的设备少，安装简单，维护也比较容易，易使用，由于采用像素尺寸对比取代物理实际尺寸比对，检测结果高效准确，可适用任何产品流水线，具有一般性。其整个系统构成简单，不需额外的精密测量仪器辅助安装，广泛适应各种类型生产环境。

进一步的，该系统还包括：报警装置，与所述检测判断装置连接，用于当所述检测判断装置判断所述待检产品为不良品时，提示报警。这样可以方便提示流水线操作人员，以提示对不良品做出进一步处理。

进一步的，所述一对红外探头位于距离所述工厂流水线工作台上方第二预定高度处。

进一步的，所述一对红外探头与所述工业摄像头之间水平距离第一预定值。

优选的，所述第一预定值为15cm-30cm。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型通过在流水线生产线上安装的图像获取装置获取工厂流水线工作台上的待检产品的图像，再通过检测判断装置接收所述图像获取装置输出的所述待检产品的图像，将所述待检产品的图像与预先存储的所述待检产品的标准图像进行逐像素大小的比对，如果比对结果不符合预定标准，判断为所述待检产品为不良品。其整个系统采用的设备少，安装简单，维护也比较容易，易使用，由于采用像素尺寸对比取代物理实际尺寸比对，检测结果高效准确，可适用任何产品流水线，具有一般性，广泛适应各种类型生产环境。

附图说明：

图1是本实用新型实施例中基于机器视觉的产品外观尺寸一般性检测系统示意图；

图2是本实用新型实施例中另一基于机器视觉的产品外观尺寸一般性检测系统示意图；

图3是本实用新型一具体实施例中基于机器视觉的产品外观尺寸一般性检测系统示意图；

图4是本实用新型一具体实施例中基于机器视觉的产品外观尺寸一般性检测系统安装示意图；

图5是本实用新型一具体实施例中图像径向畸变示意图；

图6是本实用新型一具体实施例中图像无畸变示意图；

图7是本实用新型一具体实施例中图像桶型畸变示意图；

图8是本实用新型一具体实施例中图像处理比对示意图；

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

10-图像获取装置，20-检测判断装置，30-报警装置，40-红外探头。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的说明。

如图1所示，为本实用新型实施例示出的基于机器视觉的产品外观尺寸一般性检测系统，包括图像获取装置10和检测判断装置20，所述图像获取装置10用于获取工厂流水线工作台上的待检产品的图像；所述检测判断装置20，与所述图像获取装置10连接，用于接收所述图像获取装置10输出的所述待检产品的图像，将所述待检产品的图像与预先存储的所述待检产品的标准图像进行逐像素大小的比对，如果比对结果不符合预定标准，则所述待检产品为不良品。

本实用新型通过在流水线生产线上安装的图像获取装置10获取工厂流水线工作台上的待检产品的图像，再通过检测判断装置20接收所述图像获取装置10输出的所述待检产品的图像，将所述待检产品的图像与预先存储的所述待检产品的标准图像进行逐像素大小的比对，如果比对结果不符合预定标准，判断为所述待检产品为不良品。其整个系统采用的设备少，安装简单，维护也比较容易，易使用，由于采用像素尺寸对比取代物理实际尺寸比对，检测结果高效准确，可适用任何产品流水线，具有一般性，广泛适应各种类型生产环境。

进一步的，在上述实施例的基础上，参看图2，该系统还包括：报警装置30，与所述检测判断装置20连接，用于当所述检测判断装置20判断所述待检产品为不良品时，提示报警，以方便提示流水线操作人员，提示操作人员以对不良品作出进一步处理。其中所述报警装置30可以为声音、光、电或光电结合的报警装置，也可是其他任何报警装置。

在上述实施例的基础上，在一个具体实施例中，所述图像获取装置10为工业摄像头，所述检测判断装置20为嵌入式主机，所述工业摄像头通过USB线连接所述嵌入式主机。采用该方案，其整个系统构成简单，成本低，且不需额外的精密测量仪器辅助安装，简单易维护，广泛适应各种类型生产环境。其中所述检测判断装置20也可以是微处理器、微控制器等具有逻辑计算功能的可编程逻辑器件，本实用新型对此不作限定。所述工业摄像头通过固定支架(图未示)安装于所述工厂流水线工作台上方第一预定高度处，具体高度值以能够获取生产线上整幅产品图像为准，本领域技术人员可根据不同产品的形状、尺寸大小等参数具体调整。

进一步的，为了适应流水线产品快速的移动检测，在另一实施例中，参看图3，该系统还包括：一对红外探40(图中仅示出一个，不用于限定本实用新型)，与所述嵌入式主机(即检测判断装置20)连接，用于当所述待检产品进入预定视线范围后，在预定时间内输出拍照触发信号；所述嵌入式主机，用于接收所述拍照触发信号，控制所述工业摄像头(即图像获取装置10)拍摄获取工厂流水线工作台上的所述待检产品的图像；所述嵌入式主机，还用于接收所述工业摄像头输出的所述待检产品的图像，将所述待检产品的图像与预先存储的所述待检产品的标准图像进行逐像素大小的比对，如果比对结果不符合预定标准，则所述待检产品为不良品；其中所述预定时间小于1毫秒。具体的，参看图4，所述一对红外探头40通过所述固定支架(图未示)对称固定于所述流水线工作台的两侧。所述一对红外探头40位于距离所述工厂流水线工作台上方第二预定高度处。所述一对红外探头40与所述工业摄像头10之间水平距离第一预定值。，第一预定值为15cm-30cm，具体根据流水线的速度与摄像头性能确定，本领域技术人员根据实际现场得出，如15cm、20cm、25cm、30cm等等。

安装时一对红外探头40对射安装固定于流水线两侧，安装高度可根据待检产品物体实际高度调整，本实施例中距离红外探头后15cm处固定摄像头，摄像头高度以能够拍摄待检产品物体全貌为准，通过USB线连接摄像头与嵌入式主机，至此，整个系统安装完成，不需额外精密测量仪器辅助安装，广泛适应各种类型生产环境。

为保证在不同时刻采集的待检产品物体处于图像中的相同位置，保证检测结果的准确性，使用一对红外探头40作为位置探测器，当待检产品物体进入预定视线范围时，控制摄像头拍照检测。红外探头的响应时间(即所述预定时间)小于1毫秒，适应流水线移动速度，确保待检物体进入规定区域时，立刻拍照分析识别是否为不良品。

在一个实施例中，所述检测判断装置20还用于在将所述待检产品的图像与预先存储的所述待检产品的标准图像进行逐像素对比时，计算出总的像素位置偏差，当所述像素位置偏差超过预定误差阈值时报警。由于采用与标准图像像素对比方法，使得此系统更具一般性，破除了只能检测特定待检物体的限制，极大提高了系统复用性，自适应性。无论待检物体形状是否规则，只要保存此待检产品物体的标准图像，检测时逐像素对比，可计算出总的位置偏差，用户可根据不同产品自行设定误差阈值，超过阈值则系统进行声光报警。

下面结合一个具体实施例说明本本实用新型。

再次结合参看图3和图4，为了解决现有技术存在的问题，本实用新型提出一种基于机器视觉的产品外观尺寸一般性检测系统，它包括一个工业摄像头，一对红外探头，一个嵌入式主机以及固定支架(图未示)。安装示意图如图4所示，一对红外探头40分别固定于流水线两侧，安装高度可根据待检物体实际高度调整，本实施例中距离红外探头40水平后方15cm处固定摄像头10(安装距离根据流水线的速度与摄像头性能相关，具体的数值本领域技术人员根据实际现场得出，范围15cm-30cm)，摄像头高度以能够拍摄流水线上的待检产品物体全貌为准，通过USB线连接摄像头与嵌入式主机，至此，整个系统安装完成，不需额外精密测量仪器辅助安装，广泛适应各种类型生产环境。

该系统工作时，首先标定待检产品物体的尺寸。第一次使用前，在流水线上放置一个标准的待检产品，嵌入式主机存储标准的产品图像，其具有标准产品图像的像素尺寸大小信息。正式检测使用时，工业摄像头获取流水线上一个待检产品的图像，嵌入式主机接收所述产品的图像，与存储的标准图像像素尺寸大小信息对比，其所检测的精度便是一个像素点的大小，满足大部分工厂需求。如果像素尺寸超过或小于标准大小，则嵌入式主机触发声光报警，提示出现不良品。

为保证在不同时刻采集的待检产品物体处于采集的图像中的相同位置，使用一对红外探头作为位置探测器，当待检产品物体进入规定视线范围时，控制摄像头拍照检测。红外探头的响应时间小于1毫秒，适应流水线移动速度，确保待检物体进入规定区域(即规定视线范围)时，立刻拍照分析识别是否为不良品。由于采用与标准图像像素对比方法，使得此系统更具一般性，破除了只能检测特定待检物体的限制，极大提高了系统复用性，自适应性。无论待检物体是否规则，只要保存此待检物体的标准图像，检测时逐像素对比，可计算出总的位置偏差，用户可根据不同产品自行设定误差阈值，超过阈值声光报警。

所述待检产品物体进入规定区域即待检物体全部进入摄像头视线范围内，物体触发红外探头时的位置。物体经过红外探头时会马上触发红外信号(红外探头灵敏度为毫秒级)，保证了摄像头取得了待检物体第一次完整出现在摄像视线范围内，但并不能保证物体每次都以相同的姿态呈现图像，因此，本实用新型检测时逐像素对比，可计算出总的位置偏差，由于摄像头存在畸变，导致图像发生一些变化，如图5所示为图像径向畸变，图6所示为图像无畸变，图7所示为图像桶型畸变。摄像头的畸变参数唯一确定，只与摄像头自身有关，因此每幅图像畸变的影响也相同，逐像素对比检测结果通过下式表示：

Δ＝(f1+Δf)-(f0+Δf)；

其中，(f0+Δf)表示待检物体标准模板图像，(f1+Δf)表示检测时的实际拍摄获取的图像，Δf表示摄像头畸变误差，Δ表示最后的检测结果。

根据上式可以看出检测结果与摄像头畸变无关，也即采用像素尺寸检测结果更为准确。参看图8，具体检测过程如下：

首先，矫正图像姿态。嵌入式主机提取待检物体轮廓，以最小矩形拟合，可计算出图像旋转角度θ，通过仿射变换旋转回基本姿态，即标准模板姿态。然后，计算边长像素，与预存的标准模板图像对比，得出相差结果，与设定的阈值对比，最终检测出是否为不良品，完成一次检测过程。

本实用新型中采用像素尺寸检测取代物理实际尺寸检测的优点在于系统操作简便，安装简易，可控性强。像素坐标转化为世界物理坐标过程繁琐复杂，首先标定摄像头，常用的标定算法有张正友经典标定算法，通过寻找棋盘标定板的棋盘格角点，计算得出摄像头的内外参数，校正图像，但换算为实际物理尺寸，需要已知景深信息，人为测量景深高度必然存在误差，操作繁琐，且安装高度与实际测量结果直接相关，给实际测量结果带来不可控性。本实用新型通过像素尺寸对比消除摄像头的畸变误差，两幅图像相同位置处对应的物理坐标必然相同，利用这一条件，将采集图像与标准图像对比，可以快速高效地得出精确结果。

本实用新型对于工厂流水线规则物体普遍适用，其利用一对红外探头确定待检物体位置信息，再拍照获取待检产品完整图像，然后与标准图像逐像素对比，方便有效地得出检测结论。该系统还具有如下技术优点：

1、安装简洁：通过一根支架固定工业摄像头，安装固定高度以能够获取整幅流水线上的产品完整图像为准；红外探头则对射安装流水线两侧，红外探头一同固定，无需额外施工。

2、复用性强：由于现有视觉检测系统特征明显，很难适用几种或多种产品，一种系统无法在不同产品上同时使用，本实用新型系统利用像素对比摒除了限制，只与存储的标准图像有关，可在不同产品上使用，具有一般性，复用性好。

3、易使用，易维护：操作人员只需按照说明存储待检产品物体标准图像即可，不需要更多的参数设置，降低学习成本。设备配件少，维护方便，只需定期检查摄像头，光源正常与否，及时替换老化配件。

因此，本实用新型提供的基于机器视觉的产品外观尺寸一般性检测系统是一种使用简单，精度可靠，安装简洁，维护方便的视觉检测系统，可以为工厂生产环节提供可靠的质量检测，降低生产成本，提高生产效益。

以上对本实用新型进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型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实用新型的核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，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实用新型的限制。

Claims (5)

1.一种基于机器视觉的产品外观尺寸一般性检测系统，其特征在于，包括：

图像获取装置，用于获取工厂流水线工作台上的待检产品的图像；

检测判断装置，与所述图像获取装置连接，用于接收所述图像获取装置输出的所述待检产品的图像，将所述待检产品的图像与预先存储的所述待检产品的标准图像进行逐像素尺寸大小的比对，如果比对结果不符合预定标准，则所述待检产品为不良品；

所述图像获取装置为工业摄像头，所述检测判断装置为嵌入式主机，所述工业摄像头通过USB线连接所述嵌入式主机；所述工业摄像头通过固定支架安装于所述工厂流水线工作台上方第一预定高度处；

还包括一对红外探头，与所述嵌入式主机连接，用于当所述待检产品进入预定视线范围后，在预定时间内输出拍照触发信号；所述嵌入式主机接收所述拍照触发信号，控制所述工业摄像头拍摄获取工厂流水线工作台上的所述待检产品的图像；其中所述预定时间小于1毫秒，所述一对红外探头通过所述固定支架对称固定于所述流水线工作台的两侧。

2.根据权利要求1所述的基于机器视觉的产品外观尺寸一般性检测系统，其特征在于，还包括：

报警装置，与所述检测判断装置连接，用于当所述检测判断装置判断所述待检产品为不良品时，提示报警。

3.根据权利要求1所述的基于机器视觉的产品外观尺寸一般性检测系统，其特征在于，所述一对红外探头位于距离所述工厂流水线工作台上方第二预定高度处。

4.根据权利要求3所述的基于机器视觉的产品外观尺寸一般性检测系统，其特征在于，所述一对红外探头与所述工业摄像头之间水平距离第一预定值。

5.根据权利要求4所述的基于机器视觉的产品外观尺寸一般性检测系统，其特征在于，所述第一预定值为15cm-30cm。