CN207097060U - 一种图像检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种图像检测装置，属于图像检测技术领域。本实用新型的图像检测装置包括机械手臂、步进电机和硬件平台，所述机械手臂为单爪三维旋转机械手臂，所述步进电机为减速步进电机，所述硬件平台包括控制核心板模块、电源模块、图像处理模块、航机控制模块、轨迹检测模块、红外测距模块、电机驱动模块以及摄像头模块，所述摄像头模块和红外测距模块设置于机械手臂上，当检测到摄像头模块采集的图像未处于预定位置时控制核心板模块控制步进电机驱动机械手臂调整摄像头模块位置。本实用新型的图像检测装置可全方位采集图像，实现精准定位，通过无线通信模块与PC或移动平台传输图像数据，传输速度快，同时可根据需求选择多种寻迹方式。

Description

一种图像检测装置

技术领域

本实用新型涉及一种图像检测装置，属于图像检测技术领域。

背景技术

随着中国制造业的不断发展，对制造过程自动化和智能化的要求也越来越高。一个好的检测装置不但能够节约大量的人力物力，还可以有效地缩短整个制造周期，从而提高质量、降低成本。在很多领域都会对各种产品进行检测，以保证产品的成品率和使用安全性，传统的检测方式通常以人工检测为主，全凭工人的经验进行作业，这种方法比较直接方便，但对于复杂的零件，不但检测效率很低，检测的准确率也不容易达到质量要求，因此急需一种新型的图像检测装置。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种图像检测装置，能够全方位采集图像，实现精准定位，通过无线通信模块与PC或移动平台传输图像数据，传输速度快，同时可根据需求选择多种寻迹方式。

本实用新型提供技术方案如下：

一方面，本实用新型提供了一种图像检测装置，包括机械手臂、步进电机和硬件平台，所述机械手臂为单爪三维旋转机械手臂，包括机械臂和机械爪，所述步进电机为减速步进电机，所述硬件平台包括控制核心板模块、电源模块、分别与控制核心板模块连接的图像处理模块、航机控制模块、轨迹检测模块、红外测距模块和电机驱动模块，以及与图像处理模块连接的摄像头模块，所述摄像头模块和红外测距模块设置于机械手臂上，当检测到摄像头模块采集的图像未处于预定位置时控制核心板模块控制步进电机驱动机械手臂调整摄像头模块位置。

根据本实用新型的一实施方式，所述航机控制模块包括第一至第六航机，所述第一航机用于控制机械手臂在水平状旋转180°，所述第二、第三和第四航机分别用于控制机械手臂在上、中和下位置向前或向后90°的动作，所述第五舵机用于控制机械爪在整个机械臂上顺时针方向或逆时针方向旋转90°，所述第六个舵机用于控制机械爪的抓取动作。

根据本实用新型的另一实施方式，所述第一至第五航机为DS3115数字舵机，第六航机为DS3218数字舵机。

根据本实用新型的另一实施方式，所述硬件平台还包括无线通信模块，所述无线通信模块分别连接控制核心板模块和摄像头模块，用于与外部的PC机或移动平台进行无线通信。

根据本实用新型的另一实施方式，所述硬件平台还包括与控制核心板模块连接的存储模块、按键模块、显示模块以及LED指示模块。

根据本实用新型的另一实施方式，所述电源模块包括第一至第五供电单元，所述第一供电单元用于给控制核心板模块和图像处理模块供电，所述第二供电单元用于给轨迹检测模块、红外测距模块、存储模块、按键模块、显示模块以及LED指示模块供电，所述第三供电单元用于给航机控制模块供电，所述第四供电单元用于给无线通信模块供电，所述第五供电单元用于给电机驱动模块供电。

根据本实用新型的另一实施方式，所述轨迹检测模块包括光电传感器单元和金属探测单元，所述光电传感器单元用于检测地面上的黑白线，所述金属探测单元用于检测地面上的金属。

根据本实用新型的另一实施方式，所述控制核心板模块为单片机核心板模块，所述单片机型号为STM32。

根据本实用新型的另一实施方式，所述图像处理模块为DSP图像处理模块。

根据本实用新型的另一实施方式，所述步进电机为42行星减速步进电机，所述步进电机型号为42BYG48。

本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型的图像检测装置包括机械手臂、步进电机和硬件平台，三维旋转的单爪机械手臂上设置红外测距模块与摄像头模块，两者相结合方式可实现物体的精准抓取，同时可实现摄像头全方位采集图像和定位，图像处理模块自带图像处理平台，可采用增强型的图像算法实现颜色识别、尺寸标定和字符识别等功能，有利于加快图像处理速度，同时增强程序的移植性，采用减速步进电机代替直流电机，并结合轨迹检测模块可实现精准定位，采用无线通信模块与PC机或移动平台进行图像数据传输，传输速度快，可实现PC或移动平台实时控制和图像处理，增强系统的兼容性和可移植性，以及有利于后期的维护和更新，采用光电传感器模块和金属探测模块两种可选循迹方式，增强系统的灵活性。

附图说明

图1为本实用新型的图像检测装置的一个实施例的结构框图；

图2为本实用新型的电源模块的一个实施例的结构框图；

图3为本实用新型的电源模块的一个实施例的局部电路图；

图4为本实用新型的红外测距模块的一个实施例的局部电路图；

图5为本实用新型的金属探测单元的一个实施例的局部电路图；

图6为本实用新型的继电器的一个实施例的局部电路图；

图7为本实用新型的光电传感器单元的一个实施例的局部电路图；

图8为本实用新型的航机控制模块的一个实施例的局部电路图；

图9为本实用新型的无线通信模块的一个实施例的局部电路图。

具体实施方式

为使本实用新型要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

一方面，如图1所示，本实用新型实施例提供了一种图像检测装置，包括机械手臂100(未示出)、步进电机200(未示出)和硬件平台300，机械手臂 100为单爪三维旋转机械手臂，包括机械臂1和机械爪2(未示出)，步进电机 200为减速步进电机，硬件平台300包括控制核心板模块3、电源模块4、分别与控制核心板模块连接的图像处理模块5、航机控制模块6、轨迹检测模块7、红外测距模块8和电机驱动模块9，以及与图像处理模块连接的摄像头模块10，摄像头模块和红外测距模块设置于机械手臂上，当检测到摄像头模块采集的图像未处于预定位置时控制核心板模块控制步进电机驱动机械手臂调整摄像头模块位置。

本实用新型实施例的图像检测装置包括机械手臂、步进电机和硬件平台，三维旋转的单爪机械手臂上设置红外测距模块与摄像头模块，两者相结合方式可实现物体的精准抓取，同时可实现摄像头全方位采集图像和定位，图像处理模块自带图像处理平台，可采用增强型的图像算法实现颜色识别、尺寸标定和字符识别等功能，有利于加快图像处理速度，同时增强程序的移植性，采用减速步进电机代替直流电机，并结合轨迹检测模块可实现精准定位。

作为上述实施例的一个举例说明，本实用新型实施例的航机控制模块包括第一至第六航机，第一航机用于控制机械手臂在水平状旋转180°，第二、第三和第四航机分别用于控制机械手臂在上、中和下位置向前或向后90°的动作，第五舵机用于控制机械爪在整个机械臂上顺时针方向或逆时针方向旋转90°，第六个舵机用于控制机械爪的抓取动作。

作为上述实施例的另一个举例说明，本实用新型实施例的第一至第五航机为DS3115数字舵机，第六航机为DS3218数字舵机。DS3115数字舵机速度15KG 0.16sec/60°，堵转扭矩15KG/CM，工作电压4.8V-7.2V，工作电流大于600MA，工作频率50-330HZ，可控角度180°，中立位置1500us，脉冲范围500-2500us，死区宽度3us，DS3218数字舵机具有防烧、具有耐堵转特性。

作为上述实施例的另一个举例说明，如图1所示，本实用新型实施例的硬件平台300还包括无线通信模块11，无线通信模块分别连接控制核心板模块和摄像头模块，用于与外部的PC机或移动平台进行无线通信。本实用新型实施例的图像检测装置采用无线通信模块与PC机或移动平台进行图像数据传输，传输速度快，可实现PC或移动平台实时控制和图像处理，增强系统的兼容性和可移植性，以及有利于后期的维护和更新。

作为上述实施例的另一个举例说明，如图1所示，本实用新型实施例的硬件平台还包括与控制核心板模块连接的存储模块12、按键模块13、显示模块14 以及LED指示模块15。

作为上述实施例的另一个举例说明，如图2所示，本实用新型实施例的电源模块4包括第一至第五供电单元，第一供电单元41用于给控制核心板模块和图像处理模块供电，第二供电单元42用于给轨迹检测模块、红外测距模块、存储模块、按键模块、显示模块以及LED指示模块供电，第三供电单元43用于给航机控制模块供电，第四供电单元44用于给无线通信模块供电，第五供电单元45用于给电机驱动模块供电。

作为上述实施例的另一个举例说明，本实用新型实施例的轨迹检测模块7 包括光电传感器单元71(未示出)和金属探测单元72(未示出)，光电传感器单元用于检测地面上的黑白线，金属探测单元用于检测地面上的金属。本实用新型实施例的图像检测装置采用两种可选循迹方式，增强系统的灵活性。

作为上述实施例的另一个举例说明，本实用新型实施例的控制核心板模块为单片机核心板模块，单片机型号为STM32。

作为上述实施例的另一个举例说明，本实用新型实施例的图像处理模块为 DSP图像处理模块。本实用新型实施例通过DSP进行图像处理，可加快处理速度，同时增强程序的移植性，降低研发成本。

作为上述实施例的另一个举例说明，本实用新型实施例的步进电机为42行星减速步进电机，所述步进电机型号为42BYG48。

以下为图像检测装置硬件平台电路的一个具体实施例：

如图2和3所示，电源模块由两节12V锂电池并联供电，总共分成5个供电单元，其中采用一片LM7805芯片主要为单片机(控制核心板模块)和(DSP) 图像处理模块供电，另外一片LM7805为各个5V模块(轨迹检测模块、红外测距模块、存储模块、按键模块、显示模块以及LED指示模块)供电，同时采用一个集成的大电流6V/3A的模块为舵机控制模块供电，无线通信模块和电机驱动模块则直接连接电池。

如图4所示，红外测距模块采用GP2Y0A700K0F芯片，单片机通过I2C以一定的步进值循环控制PCF8591电压输出，将输出电压与红外模块的输出电压通过比较器AD8561A比较，单片机检测比较器AD8561的输出信号，当输出为高电平时认定此时PCF8591输出电压即为红外测距模块的输出电压，依照 GP2Y0A700K0F芯片的距离与电压输出的线性关系即可测出距离。

如图5和图6所示，金属探测单元采用LDC1312芯片，单片机通过I2C读取LDC1312的值，判断装置的运行路径，从而由单片机控制步进电机。由于判读路径需要8个线圈，而LDC1312只有两路，因此选择继电器作为模拟选择开关，只需要两个LDC1312，四个继电器则可以测出8路线圈的值。

如图7所示，采用光电对管ST188作为传感器，系统共用16个ST188，通过采集回来的传感器数据判断装置的位置，为了节约STM32引脚，系统中加入了两片74LS151数据选择器。

如图8所示，采用6个自由度三维旋转机械手臂，其第一舵机由单片机 STM32输出的PWM1控制整个机械臂在水平状态的180°旋转，第二至第四舵机分别由单片机STM32输出的PWM2、PWM3、PWM4控制，在不同层次控制机械臂向前、向后各90°的动作，第五舵机由单片机STM32输出的PWM5控制，控制机械手臂的机械爪在整个机械臂上顺时针和逆时针各90°的旋转，第六舵机由单片机STM32输出的PWM6控制，控制机械爪的抓取动作，舵机角度由单片机STM32输出的PWM控制，PWM频率采用200HZ，然后通过占空比改变其角度。

摄像头模块采用1/9英寸彩色720PCMOS图像传感器模块，支持30fps的传输速率，输出标准UVC免驱USB摄像头，接口简单。电机驱动模块采用TB6600 升级版，直流9V-42V供电，32细分，H桥双极恒相流驱动，最大电流4.0A，输入信号光耦隔离，标准共阳单脉冲接口，脱机保持功能，提供节能的半自动电流锁定功能，内置温度保护和过流保护，半封闭式机壳可适应更苛刻的环境。存储模块采用24C64作为存储芯片，其存储容量为64K，电路简单，通过I2C 读取。显示模块采用3.2寸TFT液晶屏模块，彩屏65K色，集成触摸控制IC、 SD卡，3.2寸触摸屏模块采用ILI9341驱动芯片，XPT2046触摸芯片。按键模块采用AD按键，通过设计电阻分压网络，当不同按键按下时，引起引脚的电压变化，STM32通过采集回来的电压判断对应按键按下。由于STM32自带AD 电压采样功能，因此极大的节约了STM32的引脚资源。LED指示模块采用低功耗LED发光二极管作为指示灯，由于单片机上电复位引脚为高电平，故LED发光二极管采用低电平控制其亮灭。

如图9所示，无线通信模块采用2.4G 150Mbps高端RT5350WIFI多媒体模块。模块同时支持WIFI转视频、WIFI转串口、WIFI转GPIO、WIFI转I2C等功能。一般免驱USB摄像头都可以直接接入模块，进入无线视频数据采集，广泛适用于图像分析、管道内窥、智能机器人等场合。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种图像检测装置，其特征在于，包括机械手臂、步进电机和硬件平台，所述机械手臂为单爪三维旋转机械手臂，包括机械臂和机械爪，所述步进电机为减速步进电机，所述硬件平台包括控制核心板模块、电源模块、分别与控制核心板模块连接的图像处理模块、航机控制模块、轨迹检测模块、红外测距模块和电机驱动模块，以及与图像处理模块连接的摄像头模块，所述摄像头模块和红外测距模块设置于机械手臂上，当检测到摄像头模块采集的图像未处于预定位置时控制核心板模块控制步进电机驱动机械手臂调整摄像头模块位置。

2.根据权利要求1所述的一种图像检测装置，其特征在于，所述航机控制模块包括第一至第六航机，所述第一航机用于控制机械手臂在水平状旋转180°，所述第二、第三和第四航机分别用于控制机械手臂在上、中和下位置向前或向后90°的动作，所述第五舵机用于控制机械爪在整个机械臂上顺时针方向或逆时针方向旋转90°，所述第六个舵机用于控制机械爪的抓取动作。

3.根据权利要求2所述的一种图像检测装置，其特征在于，所述第一至第五航机为DS3115数字舵机，第六航机为DS3218数字舵机。

4.根据权利要求1所述的一种图像检测装置，其特征在于，所述硬件平台还包括无线通信模块，所述无线通信模块分别连接控制核心板模块和摄像头模块，用于与外部的PC机或移动平台进行无线通信。

5.根据权利要求4所述的一种图像检测装置，其特征在于，所述硬件平台还包括与控制核心板模块连接的存储模块、按键模块、显示模块以及LED指示模块。

6.根据权利要求5所述的一种图像检测装置，其特征在于，所述电源模块包括第一至第五供电单元，所述第一供电单元用于给控制核心板模块和图像处理模块供电，所述第二供电单元用于给轨迹检测模块、红外测距模块、存储模块、按键模块、显示模块以及LED指示模块供电，所述第三供电单元用于给航机控制模块供电，所述第四供电单元用于给无线通信模块供电，所述第五供电单元用于给电机驱动模块供电。

7.根据权利要求1-6任一所述的一种图像检测装置，其特征在于，所述轨迹检测模块包括光电传感器单元和金属探测单元，所述光电传感器单元用于检测地面上的黑白线，所述金属探测单元用于检测地面上的金属。

8.根据权利要求1-6任一所述的一种图像检测装置，其特征在于，所述控制核心板模块为单片机核心板模块，所述单片机型号为STM32。

9.根据权利要求1-6任一所述的一种图像检测装置，其特征在于，所述图像处理模块为DSP图像处理模块。

10.根据权利要求1-6任一所述的一种图像检测装置，其特征在于，所述步进电机为42行星减速步进电机，所述步进电机型号为42BYG48。