CN213072831U - 支持工业总线协议的视觉系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种支持工业总线协议的视觉系统，包括光源、图像获取装置、I/O控制器、图像采集卡和工业计算机，光源、图像获取装置的触发信号输入端分别与I/O控制器的控制信号输出端连接，I/O控制器的信号输入端与工业计算机的控制信号输出端连接，图像获取装置的信号输出端与图像采集卡的信号输入端连接，图像采集卡的信号输出端与工业计算机的图像信号输入端连接，图像获取装置包括底座、呈圆形设置的工作台、第一图像获取机构、第二图像获取机构和第三图像获取机构。本实用新型通过包含三个图像获取机构的图像获取装置就能获取到待检测产品的全方位图像，不仅减少了布线，同时也有效降低了视觉系统的设备成本。

Description

支持工业总线协议的视觉系统

技术领域

本实用新型涉及机器视觉技术领域，尤其涉及一种支持工业总线协议的视觉系统。

背景技术

随着机器人技术的迅猛发展,机器人承担的任务更加复杂多样,机器视觉伺服控制利用视觉信息作为反馈,对环境进行非接触式的测量,提高了机器人系统的灵活性和精确性,在机器人控制中具有不可替代的作用。机器视觉系统就是将摄像机获取的目标图像数据发送到图像处理单元，处理模块根据图像中目标物体表面的信息，判别出图像中目标物体的特征，再根据特征发出对应的信号，让运动模块来控制现场的设备动作。

机器视觉系统是智能机器人的一个重要标志，其模拟了人的感知功能，具有探测范围宽、目标信息完整等优势，因此越来越受到人们的关注。机器视觉系统广泛应用于精密零部件的微观检测与质量控制，对各种复杂工件的轮廓和表面形状尺寸、角度及位置可以进行有效的测量。但是传统机器视觉系统在多角度检测产品时需要用到很多个摄像头分别从不同角度进行待测物的多角度图像获取，不仅摄像头的布线繁琐，且不利于成本的控制。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题，特别创新地提出了一种支持工业总线协议的视觉系统，通过包含三个图像获取机构的图像获取装置就能获取到待检测产品的全方位图像，不仅减少了布线，同时也有效降低了视觉系统的设备成本。

为了实现本实用新型的上述目的，本实用新型提供了一种支持工业总线协议的视觉系统，包括光源、图像获取装置、I/O控制器、图像采集卡和工业计算机，所述工业计算机安装有图像处理系统软件，所述光源用于为所述图像获取装置正常取像提供照明，所述光源、图像获取装置的触发信号输入端分别与所述I/O控制器的控制信号输出端连接，所述I/O控制器的信号输入端与所述工业计算机的控制信号输出端连接，所述图像获取装置的信号输出端与所述图像采集卡的信号输入端连接，所述图像采集卡的信号输出端与所述工业计算机的图像信号输入端连接，其中，

所述图像获取装置包括底座、呈圆形设置的工作台、第一图像获取机构、第二图像获取机构和第三图像获取机构，所述工作台设置在所述底座上，所述工作台的工作面为透明玻璃，所述第一图像获取机构设置于所述工作台的正上方，所述第二图像获取机构设置于所述工作台的侧面且能绕所述工作台呈圆周转动，所述第三图像获取机构设置于所述工作台的工作面的正下方。

优选地，所述第一图像获取机构包括设置在所述底座一侧的立柱，设置在所述立柱顶端且一端与所述立柱的顶端固定连接的横杆，竖向设置在所述横杆的底面的第一电动伸缩杆，以及固定安装在所述第一电动伸缩杆的底部的第一相机；所述第二图像获取机构包括套设在所述工作台外周的呈圆环形的外齿环，设置在所述外齿环上的第二相机，与所述外齿环啮合的主动齿轮，以及用于驱动所述齿轮转动的驱动电机；所述第三图像获取机构包括竖向设置于所述工作台的工作面的正下方的第二电动伸缩杆和固定安装在所述第二电动伸缩杆的顶部的第三相机，所述第二电动伸缩杆的底端固定安装在所述底座上。

优选地，所述第一相机、第二相机和第三相机均为CCD摄像机或CMOS摄像机。

优选地，所述光源包括沿周向设置于所述第一电动伸缩杆下部的第一补光灯、对称设置于所述第二相机两侧且固定安装在所述外齿环的顶面的第二补光灯和沿周向设置于所述第二电动伸缩杆上部的第三补光灯。

优选地，所述第一补光灯、第二补光灯和第三补光灯均为LED灯。

优选地，所述外齿环的内壁设有一圈向外齿环的圆心方向凸出的T形凸起，所述工作台的外周设有一圈与所述T形凸起相适配的T形凹槽，所述外齿环和所述工作台通过所述T形凸起和T形凹槽转动连接。

优选地，所述图像采集卡的传输通道数至少为3个。

由于采用的上述技术方案，与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

通过包含三个图像获取机构的图像获取装置就能获取到待检测产品的全方位图像，不仅减少了布线，同时也有效降低了视觉系统的设备成本。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本实用新型提供的一种优选实施方式中支持工业总线协议的视觉系统的结构示意图；

图2是本实用新型提供的一种优选实施方式中支持工业总线协议的视觉系统的图像获取装置的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

本实用新型提供了一种支持工业总线协议的视觉系统，如图1-2所示，包括光源1、图像获取装置2、I/O控制器3、图像采集卡4和工业计算机5，工业计算机5安装有图像处理系统软件，光源1用于为图像获取装置2正常取像提供照明，光源1、图像获取装置2的触发信号输入端分别与I/O控制器3的控制信号输出端连接，I/O控制器3的信号输入端与工业计算机5的控制信号输出端连接，图像获取装置2的信号输出端与图像采集卡4的信号输入端连接，图像采集卡4的信号输出端与工业计算机5的图像信号输入端连接，其中，图像获取装置2包括底座201、呈圆形设置的工作台202、第一图像获取机构203、第二图像获取机构204和第三图像获取机构205，工作台202设置在底座201上，工作台202的工作面2021为透明玻璃，第一图像获取机构203设置于工作台202的正上方，第二图像获取机构204设置于工作台202的侧面且能绕工作台202呈圆周转动，第三图像获取机构205设置于工作台202的工作面2021的正下方。

本实用新型使用时，通过操作工业计算机5发送控制指令至I/O控制器3，I/O控制器3在根据控制指令发送相应的触发信号开启或关闭光源1和图像获取装置2，图像获取装置2开启后，通过安装在工作台202正上方的第一图像获取机构203获取待测产品的俯视方向的图像，通过安装在工作台202侧面的能够绕工作台202转动的第二图像获取机构204获取待测产品侧面各个方向的图像，通过安装在工作台202正下方的第三图像获取机构205获取待测产品的仰视方向的图像，各个图像获取机构再将获取到的图像分别发送至图像采集卡4，图像采集卡4是图像采集部分和处理部分的而机构，图像采集卡4将接收到的相机发送的图像视频信号进行模数转换后得到的工业计算机5能够识别和处理的格式的数字图像信号传输至工业计算机5的内存，工业计算机5将接收到的待测产品的数字图像信号进行处理、存储、显示和向外接设备传输等。

本实用新型通过包含三个图像获取机构的图像获取装置2就能获取到待检测产品的全方位图像，不仅减少了布线，同时也有效降低了视觉系统的设备成本。

在本实施方式中，第一图像获取机构203包括设置在底座201一侧的立柱2031，设置在立柱2031顶端且一端与立柱2031的顶端固定连接的横杆2032，竖向设置在横杆2032的底面的第一电动伸缩杆2033，以及固定安装在第一电动伸缩杆2033的底部的第一相机2034，通过第一电动伸缩杆2033的伸缩升高或降低第一相机2034的高度，这样方便对不同大小的待测产品进行俯视拍摄，获取待测产品俯视方向的图像；第二图像获取机构204包括套设在工作台202外周的呈圆环形的外齿环2041，设置在外齿环2041上的第二相机2042，与外齿环2041啮合的主动齿轮2043，以及用于驱动主动齿轮2043转动的驱动电机2044，驱动电机2044为伺服电机，驱动电机2044的输出轴与主动齿轮2043的中心部位固定连接，通过驱动电机2044的转动带动主动齿轮2043的转动，主动齿轮2043再带动相互啮合外齿环2041绕工作台202做圆周运动，从而带动第二相机2042围绕工作台202上的待测产品做圆周运动，方便快速的实现第二相机2042获取待测产品的不同侧面方向的图像；第三图像获取机构205包括竖向设置于工作台202的工作面2021的正下方的第二电动伸缩杆2051和固定安装在第二电动伸缩杆2051的顶部的第三相机2052，第二电动伸缩杆2051的底端固定安装在底座201上，通过第二电动伸缩杆2051的伸缩升高或降低第三相机2052的高度，这样方便对不同大小的待测产品进行仰视拍摄，获取待测产品仰视方向的图像。这样通过第一相机2034、第二相机2042和第三相机2052的组合，就能实现工作台202上整个待测产品的全方位的完整图像。

在本实施方式中，第一相机2034、第二相机2042和第三相机2052均为CCD摄像机或CMOS摄像机。CCD摄像机，CCD称为电荷耦合器件，CCD实际上只是一个把从图像半导体中出来的电子有组织地储存起来的方法，CCD芯片采集速度快，更加适合拍摄运动的物体，处理实时运动对象；CMOS可以将光敏元件、放大器、A/D转换器、存储器、数字信号处理器和计算机接口控制电路集成在一块硅片上，具有结构简单、处理功能多、速度快、耗电低、成本低等特点在功能、功耗、尺寸和价格方面要优于CCD，但是CMOS相机采集速度较慢，相对更适于静止物体的拍摄。具体可以采用型号为TRI500M或TRI500C的CMOS摄像机。CCD摄像机和CMOS摄像机均主要有镜头和相机机身组成，镜头和相机机身可以直接匹配组装，也可以通过接口转换部件匹配组装。

在本实施方式中，光源1包括沿周向设置于第一电动伸缩杆2033下部的第一补光灯101、对称设置于第二相机2042两侧且固定安装在外齿环2041的顶面的第二补光灯102和沿周向设置于第二电动伸缩杆2051上部的第三补光灯103。通过第一补光灯101、第二补光灯102和第三补光灯103对工作台202上的待测产品进行打光，分别为第一相机2034、第二相机2042和第三相机2052在获取待测产品的图像时提供足够光信息，从而提高图像质量。

在本实施方式中，第一补光灯101、第二补光灯102和第三补光灯103均为LED灯。采用LED灯作为光源1，亮度高、发热少、能耗低。

在本实施方式中，外齿环2041的内壁设有一圈向外齿环2041的圆心方向凸出的T形凸起20411，工作台202的外周设有一圈与T形凸起20411相适配的T形凹槽2022，外齿环2041和工作台202通过T形凸起20411和T形凹槽2022转动连接。通过T形凸起20411和T形凹槽2022的配合，这样使得外齿环2041能够很好地绕工作台202做圆周运动，且外齿环2041无需其他支撑部件进行支撑。

在本实施方式中，图像采集卡4的传输通道数为4个。第一相机2034、第二相机2042和第三相机2052的信号输出端分别与图像采集卡4的一个传输通道连接，这样使得一个图像采集卡4能够同时采集第一相机2034、第二相机2042和第三相机2052的图像数据。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种支持工业总线协议的视觉系统，其特征在于，包括光源、图像获取装置、I/O控制器、图像采集卡和工业计算机，所述工业计算机安装有图像处理系统软件，所述光源用于为所述图像获取装置正常取像提供照明，所述光源、图像获取装置的触发信号输入端分别与所述I/O控制器的控制信号输出端连接，所述I/O控制器的信号输入端与所述工业计算机的控制信号输出端连接，所述图像获取装置的信号输出端与所述图像采集卡的信号输入端连接，所述图像采集卡的信号输出端与所述工业计算机的图像信号输入端连接，其中，

所述图像获取装置包括底座、呈圆形设置的工作台、第一图像获取机构、第二图像获取机构和第三图像获取机构，所述工作台设置在所述底座上，所述工作台的工作面为透明玻璃，所述第一图像获取机构设置于所述工作台的正上方，所述第二图像获取机构设置于所述工作台的侧面且能绕所述工作台呈圆周转动，所述第三图像获取机构设置于所述工作台的工作面的正下方。

2.根据权利要求1所述的支持工业总线协议的视觉系统，其特征在于，所述第一图像获取机构包括设置在所述底座一侧的立柱，设置在所述立柱顶端且一端与所述立柱的顶端固定连接的横杆，竖向设置在所述横杆的底面的第一电动伸缩杆，以及固定安装在所述第一电动伸缩杆的底部的第一相机；所述第二图像获取机构包括套设在所述工作台外周的呈圆环形的外齿环，设置在所述外齿环上的第二相机，与所述外齿环啮合的主动齿轮，以及用于驱动所述齿轮转动的驱动电机；所述第三图像获取机构包括竖向设置于所述工作台的工作面的正下方的第二电动伸缩杆和固定安装在所述第二电动伸缩杆的顶部的第三相机，所述第二电动伸缩杆的底端固定安装在所述底座上。

3.根据权利要求2所述的支持工业总线协议的视觉系统，其特征在于，所述第一相机、第二相机和第三相机均为CCD摄像机或CMOS摄像机。

4.根据权利要求2所述的支持工业总线协议的视觉系统，其特征在于，所述光源包括沿周向设置于所述第一电动伸缩杆下部的第一补光灯、对称设置于所述第二相机两侧且固定安装在所述外齿环的顶面的第二补光灯和沿周向设置于所述第二电动伸缩杆上部的第三补光灯。

5.根据权利要求4所述的支持工业总线协议的视觉系统，其特征在于，所述第一补光灯、第二补光灯和第三补光灯均为LED灯。

6.根据权利要求2所述的支持工业总线协议的视觉系统，其特征在于，所述外齿环的内壁设有一圈向外齿环的圆心方向凸出的T形凸起，所述工作台的外周设有一圈与所述T形凸起相适配的T形凹槽，所述外齿环和所述工作台通过所述T形凸起和T形凹槽转动连接。

7.根据权利要求1-6任意一项所述的支持工业总线协议的视觉系统，其特征在于，所述图像采集卡的传输通道数至少为3个。

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